左海平 王利平 苏生 刘柏林 潘艳青
摘 要：地区电网在实际运行情况下，发生事故的风险是有一定几率的，这种几率与工作人员对电网运行方式的编排、电网中二次保护设备的投运情况以及设备的维修保养情况都有一定的关系，随着电网结构越来越复杂，广大用户对用电质量的需求越来越高，电网运行风险量化计算评估的方法显得尤为重要，此方法的应用可以帮助工作人员更加直观的找出电网薄弱点，以及不同薄弱点发生事故的几率和级别，还可根据基于人工智能和外挂专家库的最优恢复供电路径算法得出一系列风险防范措施，集成上述功能的自动分析软件可帮助减轻工作人员的工作压力，降低电网故障产生的影响。
关键词：风险评估；量化计算；人工智能；风险预控
中图分类号：TM732 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）32-0147-02
Abstract： In the actual operation of the regional power network， the risk of accidents is a certain probability. This probability is related to the layout of the power grid operation mode， the operation of secondary protection equipment and the maintenance of the equipment. With the power grid structure becoming more and more complex， there is a certain relationship between the probability and the operation of the secondary protection equipment and the maintenance of the equipment. With the increasing demand of users for the quality of electricity， it is particularly important to quantify the risk of power grid operation. The application of this method can help the staff to find out the weakness of the power grid more intuitively. In addition， according to the probability and level of accidents with different vulnerabilities， a series of risk prevention measures can be worked out according to the optimal restoration power supply path algorithm based on artificial intelligence and external store expert database. Integration of the above functions of the automatic analysis software can help to reduce the working pressure of workers and reduce the impact of power grid failures.
Keywords： risk assessment； quantitative calculation； artificial intelligence； risk precontrol
1 概述
随着经济的发展和社会的进步，电力电网发展也是一日千里，电网的运行稳定性是电力发展的重中之重。一旦发生电网运行事故，轻则造成停电，重则会造成电力设备损坏，更甚会有人员伤亡，造成极坏的社会影响。这就要求我们的电力调控人员及时的发现电网薄弱点和隐患，又要掌握电网中某个节点发生故障时造成的影响程度，这就要求工作人员不但有扎实的专业知识，而且要负担繁重的工作压力。鉴于目前电力调控人员更多的还是依靠经验来编制电网运行方式，很难考虑的非常全面，难免造成脆弱节点的忽略与影响程度的误判，针对此种情况，提出一种“地区电网运行风险量化计算与辅助决策系统”软件，为电网调控人员提供直观的脆弱节点影响程度及风险发生概率。
2 基于G语言规范的图、模一体化实现技术
电力系统研究永远离不开电力一次接线图和电力模型，如何实现图形和模型的无损接入是必须考虑的问题。庆阳电网目前采用的调度自动化系统，其可导出SVG格式图形文件与CIME模型文件，本软件采用目前行业中最先进的基于G语言规范的图、模一体化识别技术，解决了SVG公共图形交换格式无法直接表达电力系统图形和模型一体化的缺陷，向下兼容SVG，支持高效的存取电力设备和电力图形数据，支持不同系统之间的电力图形数据交换，可随时保证与调度自动化系统的图、模一致性，且可实时接收SCADA/EMS系统中电网运行数据与设备台帐数据[2]，保证了分析计算结果的准确性。系统不但支持在线图、模更新，还支持离线模式，系统中提供相应接口导入图、模文件、断面数据、设备台帐等，导入后更新数据库，用于后续分析。实现流程如图1所示。
3 基于人工智能的风险量化计算模块设计思路
结合庆阳地区电网实际情况，根据电网运行安全规程和相关风险指标的深入研究，基于人工智能相关理论，推导出风险几率方程，其中主要考虑节点的电压等级，设备类型，检修到期情况，节点的投运时间及寿命，节点的二次保护情况，有无风险预控措施等，给予这些参数一定的权重初值，将收敛数值初始化成0.45，经过训练后得出不同参数的最优权重，进而可计算出任意电网节点风险发生几率。再通过常规的N-1分析方法，得出每个设备风险等级，并将风险发生几率和风险等级存于数据库中，供后续查询使用，并且当数据刷新或手动调用扫描接口时会重新对全网进行扫描分析并更新数据库。电网调控人员可根据结果编排更加合理的运行方式，提前规避风险，也可在编制检修计划、处理突发情况时提供参考。
4 地区电网运行风险量化计算评估与辅助决策系统的实际作用
4.1 电网薄弱点及重大风险隐患实时告警功能
目前庆阳地区在用的调控自动化系统只有设备动作信息及二次保护告警提醒功能，而此系统具备运行方式主动/被动改变后，电网薄弱点及重大风险隐患告警功能。当数据刷新或运行方式改变后，实时进行全网N-1分析与风险几率计算，结合分析计算结果与相应规程，得出告警信息，并以窗口信息的形式告知值班人员，辅助当值工作人员进行风险预判。
实时分析信息可以灵活掌握保存方式，如不进行人为干预，数据库保存最新计算结果，系统以缓存的形式保存十次历史分析结果，后续内容覆盖保存。并且提供手动保存接口，可以保存任何时段分析结果。
4.2 最优恢复供电路径计算
当电网事故发生后，如何使受影响区域恢复供电是减少损失的重要方法。系统中采用改进后的最优路径算法，在电网模型的基础上增加了状态估计功能，不单单考虑故障区域距离电源点最短条件，还综合考虑了负荷转移后的设备运行情况，例如不同路径下包含线路是否超过额定负载、路径下需要操作开关在合闸时是否会引起保护设备动作、路径所依赖电源点能支持恢复供电区域最大、路径下所需操作设备数据最少等条件，去除不合格的复电路径，这样不但保证了当前事故快速恢复的同时，还降低了造成二次事故的几率。
4.3 电网薄弱点改进建议及电网常规运行参数监视
对于一些缺乏保护措施的电网节点会依据系统内置的专家库给出改进意见，而且专家知识库支持升级维护。另外对于一些找不到故障恢复路径的电网节点设备，也会依据专家库和电网运行规范给出事故处理意见，帮助工作人员提高工作效率，减少故障损失。
系统支持对于电网实际运行参数进行实时监视，操作人员可以对现有的数据设置限值，灵活掌握想要重点关注的设备运行参数，还可以设置运行数据超越所设置限值的告警提示方式和次数，最大程度的防止告警信息被忽视的情况。
4.4 风险预警通知单自动填写导出
填写风险预警通知单是地区电网调控团队成员都非常熟悉的工作内容，在繁复的工作下，大量的风险预警通知单填写工作无形中增加了调控人员的工作压力，本系统支持用户自定义模版，自动填充分析结果中包含的风险等级、负荷转移方案、风险预控措施等内容，极大的减小了工作量，一定程度上减少了工作失误。
5 结束语
本文主要介绍了一种电网运行风险量化计算评估及辅助决策系统，采用基于G语言规范的国内外最先进的图、模一体化数据交换技术，避免了工作人员维护多套电网图、模的繁重工作；基于人工智能的风险几率计算方式最大程度的减小了计算误差，结合N-1分析结果准备的进行风险定级[1]；为电网事故提供最优恢复供电路径或事故处理措施建议，减少事故造成的损失；自动导出风险预警通知单可有效减少重复工作。
参考文献：
[1]田洪，张焰，张益波.地区电网运行方式评价方法[J].电力系统保护与控制，2009，37（20）：93-98.
[2]张蕾，陶文伟.浅谈EMS调度自动化系统在电网中的实用[J]. 广东科技，2007.
