電力系統靜態安全分析范文

導語：如何才能寫好一篇電力系統靜態安全分析，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：電網調度 安全 分析 控制

中圖分類號：TM734 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（a）-0087-01

在電力系統運行中，電力調度是電網運行管理、倒閘操作和事故處理的指揮機構，每個調度員是保證電網安全運行、穩定運行和經濟運行的直接指揮者。在電網運行中，任何不規范的行為，都可能影響電網安全、穩定運行，甚至造成重大事故。因此電力系統安全分析與控制的主要任務是連續監視各種電力設備運行狀態，并能進行故障報警和作出相應的調整控制以及及時發現事故而有效隔離，并及時控制緊急狀態和事故后的恢復處理。

1 電網安全控制的主要內容

電力安全運行控制的主要內容表現在三個層次，第一是安全監視，它是SCADA（數據采集與監控）系統的主要功能部分，對電力系統設備實時運行參數、斷路器和隔離開關等狀態的監視，當出現參數越限和開關位置異常時發出報警。第二是安全分析，就是對各種可能發生的事故進行綜合分析，如果出現可能發生事故出現不安全預兆，則由調度人員根據結果進行必要調整，并對系統做出安全評價。第三是安全控制，即對系統正常狀態、緊急狀態和狀態恢復時的安全控制，就是保證對電力系統安全做出的調整控制。

電力系統的安全控制又與其自身的運行狀態有關，一般分為四種狀態。一是正常運行狀態，此時系統滿足運行約束條件，所有負荷供電正常，有功和無功功率保持平衡，可抗擊各種預計干擾而不產生危害后果。二是警戒狀態，這是一種臨界狀態，或者說是一種欠安全狀態，表面上警戒狀態與正常狀態一樣，但是是存在隱患的，此時應引起注意，應采取安全預防性措施是系統返回穩定工作區域。三是緊急狀態，就是指系統在發生嚴重故障時，比如短路情況，此時系統頻率、電壓和某些線路潮流均可能嚴重越限，系統進入緊急狀態。四是恢復狀態，在緊急狀態時，采取一定的措施如電網列解、切除部分負荷和電源使系統的電壓和頻率恢復穩定到正常值之列，在滿足約束條件后進入恢復狀態。

2 電網安全分析

2.1 靜態分析

對于電網存在的許多危險因素，當前使用的在線靜態安全分析程序是一種有效的工具，通過靜態安全分析可以發現系統實時的狀態是否處于警戒狀態。

（1）預想故障分析：就是對一組可能發生的假想故障進行在線的計算綜合分析，校核運行方式的穩定性，給出故障對電力系統運行危害程度的評價。首先可以根據故障定義建立預想故障的故障庫，故障庫可以假想任何一個主要元件損壞和一個開關跳閘都可構成一次故障。但這樣故障庫中故障數量較多，影響程序搜索空間和造成故障分析時間較長。為此可將故障發生概率極小的和一些不重要的故障剔除來減小故障庫的存量。其次可通過故障篩選的方法將大量故障按其對電網的危害程度進行篩選和排隊，然后由計算機按要求進行快速仿真潮流計算，最終得到一個以為數不多的較為嚴重故障開頭的預想故障順序表。最后是故障分析就是對故障庫中的故障進行快速仿真潮流計算，以確定故障后系統的危害及潮流分布。根據分析結果采取一系列可行性校正措施供調度人員實施，消除不安全隱患。

（2）快速潮流計算法：通?？刹捎玫戎稻W絡法、P―Q分解法和直流潮流法。等值網絡法是為克服大量網絡數據的計算帶來的不便，根據實際情況將系統分為若干部分，視不同情況進行簡化的等值處理；P―Q分解法可以得出在預想故障下的各聯絡線的潮流分布和各節點的電壓幅值來估計是否過負荷和過電壓，這種方法即可離線也可在線分析，計算速度快，精確度較高；直流潮流法是用等值的直流電流代替系統的交流潮流，只考慮有功潮流不考慮無功影響，計算速度較快但準確度較差。

2.2 動態分析

正常運行的電力系統中是否會因一個突發事故而導致穩定失常是非常值得關心的問題，因此動態安全分析一般采取模式識別法、李雅普諾夫法和擴展等面積法來分析。

模式識別法是對系統各種運行方式的假想模擬計算的基礎上建立的，并形成穩定判別式，根據此判別式判斷系統是否穩定；李雅普諾夫法則是根據系統狀態方程構造李雅普諾夫函數，決定系統穩定域和平衡點的方法來進行動態安全分析；擴展等面積法是一種暫態穩定快速的定量計算方法把靜態擴展等面積法、動態擴展等面積法和集成擴展等面積法構成一體，優勢互補，體現了較好的在線定量分析和相應靈敏度分析。

3 電網安全控制

在正常情況下，電力系統的監控是由SCADA（數據采集與監控）來完成的，電網調度自動化系統中的安全分析模塊可對假想事故分析。SCADA系統的功能作用使得電力系統的安全性大大提高。

緊急情況主要的有頻率、電壓大幅下降、線路嚴重過負荷、系統振蕩失穩等。

在緊急情況下，迅速抑制事故擴大帶來的影響，一般緊急情況下的安全控制可分為幾個階段，一般包括三個階段：一是快速切斷故障，有繼電保護和自動保護裝置完成。二是防止事故擴大，保持系統穩定；三是上述情況失效時將系統在適當地點解列。

在恢復狀態時，自動恢復是一個有序協調的過程，自動恢復裝置按照計算機程序自動找到相應操作完成恢復，最后使各獨立部分的頻率和電壓都正常，過負荷狀態消除，解列部分重新入列，恢復用戶供電。在恢復過程中應盡量避免負荷不平衡現象，充分利用自動監視確保每一步恢復步驟的正確性。

參考文獻

[1] 王士政.電網調度自動化與配網自動化技術[M].2版.北京：中國水利水電出版社，2006.

[2] 余貽鑫，.大區電網弱互聯對互聯系統阻尼和動態穩定性的影響[J].中國電機工程學報，2005（11）.

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[關鍵詞]電網控制智能電網控制中心架構

中圖分類號:TM7文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1110039-01

面對日益復雜的電網和不斷新增的系統,傳統的電網控制中心已無法滿足監控電網、維護電網安全的需要。電網控制中心作為電網監控的中樞,也必然成為智能電網(smartgrid)不可或缺的組成部分。

一、控制中心的現狀

電網控制中心目前面臨的主要問題:(1)隨著電網規模的擴大,電網控制中心處理的信息量呈指數增長;(2)電網控制中心內系統繁多,需要若干系統的組合才能完成特定功能;(3)電網異常狀態下的處理,依賴人工經驗,該方法不僅效率低,還使調度人員承受巨大的壓力;(4)不同人員關注的信息不同。

針對目前電網控制中心的不足,本文提出電網智能控制中心(PGICC,

power grid intelligent con-trol center)的架構,以期:(1)滿足大規模、廣域互聯電網以及重要城市電網的安全穩定運行要求;(2)既保留電網合適的安全裕度、又充分發掘電網的經濟潛力,實現經濟、節能調度;(3)減輕調度人員面對日益復雜的電網和巨大信息量,帶來的“認知障礙”;(4)使電網的控制、發電計劃、電力調度等手段從傳統的計算型、依賴人工經驗,向分析型、智能型轉變;(5)最終實現電網的閉環控制、自運行self-run、自愈self-healing。該架構強調用全局信息替代局部信息,通過信息的有效利用,提高控制中心的分析水平,采用機器學習等手段提高控制中心的智能化水平。

二、系統功能

智能電網控制中心PGICC以預防控制為主,通過自治愈在發生故障時實現電網快速恢復;從傳統的以考慮電網安全性為主向安全性和經濟性并重過渡。正常狀態下,通過動態實時/預測態安全分析,降低電網故障發生的概率;報警狀態下,通過智能報警,使電網快速回歸正常;故障狀態下,通過智能故障診斷,使電網故障得以迅速定位和排除,恢復正常;在保證電網安全,穩定運行前提下,實現電網的經濟、節能運行。

三、系統架構

(一)架構的可擴展性。SOA(Service-Oriented Architecture)架構保證系統具備良好的可擴展性。服務是通過可變編程接口能方便訪問的特定應用。SOA架構包括,service broker(服務中介),service provider(服務提供對象),service consume(服務使用對象)3個部分組成,service provider向service broker進行注冊,根據service broker,service consume的請求,將service和client進行綁定。

(二)面向應用的架構。智能電網控制中心PGICC的智能調度功能基于SOA架構,整個系統框架由系統級支撐平臺、應用支撐集合、應用集合組成。系統級支撐平臺為應用支撐平臺提供系統級的功能,包括網絡平臺、數據資源中心、數據引擎、智能引擎、可視化引擎。

智能支撐平臺包括知識庫生成、知識庫、推理機,為應用支撐平臺提供智能引擎,改變電力系統運行與控制過程中目前大量依賴人工經驗的局面,減輕調度人員負擔。

知識庫的生成采用離線學習和在線學習相結合的方式。離線學習從電網已有的仿真案例以及歷史數據中,通過機器學習的方式生成電網靜態安全分析、動態安全分析、電壓穩定、故障診斷等各類知識庫。傳統的按表格格式向調度人員顯示各應用結果的方式不夠直觀、易懂,用能容納大信息量的圖形圖像資源來展示PGICC智能調度各應用功能的分析結果和數據,能輔助系統運行人員及時掌握系統的運行狀況并做出正確的決策。

應用支撐集合,提供完成應用集合內的各功能所需要的電力系統高級應用服務,包括實時狀態估計不良數據辨識、網絡拓撲與動態著色、預想故障分析、潮流計算、電壓調節能力充裕度校核、短路電流計算與保護定值校核、理論線損計算、超短期負荷預測、母線負荷預測、網絡重構。系統級支撐平臺和應用支撐平臺構成調度應用支撐平臺。

應用集合包括動態實時安全分析、預測態安全分析、節能經濟調度、智能報警、智能故障診斷以及其他新的應用功能等,應用集合的全體構成智能電網控制中心PGICC的智能調度功能。

四、PGICC的系統功能

(一)動態實時安全分析。系統級支撐平臺的數據引擎從數據資源中心獲取實時安全分析需要的數據,應用支撐平臺的網絡拓撲和狀態估計不良參數辨識功能獲取了當前電網的狀態描述,在此基礎上智能引擎根據理論線損、母線負荷模型、保護定值校核、潮流計算的結果。根據知識庫,對當前電網的動態安全狀態進行分析、推理,推理的結果通過可視化引擎直觀地反饋給調度人員,同時生成相應的備選決策支持方案。

(二)預測態安全分析。利用實時狀態估計維護的母線負荷預測模型,通過超短期負荷預測及母線負荷預測確定一定時間之后的負荷分布情況,并在此基礎上進行安全分析,對15min后可能出現的不安全狀況進行預警。預測態屬在線評估模式,以一定的周期在線連續運行。動態實時安全分析,預測態安全實時分析,結合目前普遍采用的靜態安全分析,構成了從毫秒級到小時級的電網安全分析控制體系。

(三)智能報警。數據引擎從數據資源中心獲取EMS/WAMS系統的報警信息,智能引擎根據當前電網的狀態描述和規則庫,對報警實時進行篩選和定位報警源,減少呈現給調度人員的報警信息。

(四)智能故障診斷和恢復。從時間尺度上來講,智能報警比智能故障診斷實時性高,智能故障診斷系統的功能是定位電網中發生的故障,因此故障診斷系統主要分析跟故障定位相關的報警,針對特定征兆進行分析。智能報警所采用的電網模型較故障診斷系統的模型簡單。智能故障診斷系統對最初發生的N-1或者N-k事件進行故障診斷,更重要的是掌握原發故障事件后的電網運行情況,給出故障識別后實時的調度處理建議,使得調度員能采取相應的措施,抑制事故進一步擴大。

綜上所述,本文提出的智能電網控制中心PGICC以預防控制為主,基于SOA架構,整個系統框架由系統級支撐平臺、應用支撐集合、應用集合組成。通過集群計算和不同控制中心間web-service架構的使用大幅度提高了系統的計算能力。該架構強調用全局信息替代局部信息,通過信息的有效利用,提高控制中心的分析水平,通過機器學習等手段使得控制中心初步具備了一定的智能水平。

參考文獻:

[1]蔣躍強、周健,電網數字化、智能化實踐的技術要點分析[J].華東電力,2009,(06).

[2]韓曉平,智能電網――信息革命和新能源革命的整合[J].電力需求側管理,2009,(02).

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[關鍵詞]能量管理系統 EMS 應用軟件

中圖分類號：TM734 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）34-0339-01

電網是國家重要基礎設施，電網直接服務于國民經濟和人民生活，電網的安全穩定運行關系著人民生活、經濟發展，也關系著國家安全和社會穩定。各級調度機構是電網運行的控制指揮中心，是電網安全穩定運行的關鍵環節。

1.能量管理系統EMS的發展概述

電力系統自動化經歷了“元件自動化”、“局部自動化”、“單一島自動化”到“綜合自動化（EMS）”的發展階段，能量管理系統將各個自動化孤島連接成為一個有機的整體。20世紀60年代提出的在線安全分析的急迫性，促進了能量管理系統的誕生；20世紀80年代頻繁出現的大型電力系統電壓崩潰事故，使EMS的重要性更為突出；20世紀90年代以來實行的電力市場，使電力系統的運營從壟斷走向開放、走向市場，：EMS的功能子模塊重新面臨技術改造和補充完善的嚴峻挑戰，突出表現在實時電價計算、最大輸電能力計算、輸電路徑優化、輸電費用計算、輸電服務預調度和實時調度等。

2.能量管理系統EMS主要應用軟件

根據各主要軟件的功能及用途，可將EMS劃分為五大類別：發電控制類、發電計劃類、網絡分析類、調度員培訓模擬類、市場交易與管理類。

2.1 發電控制類軟件

這類軟件主要由自動發電控制、發電成本分析、交換計劃評估和機組計劃組成。

①自動發電控制（AGC）。自動發電控制是一項成熟的技術，它有40多年的歷史而且已經由模擬系統發展到數字系統，由線形反饋控制發展到最優控制。自動發電控制的基本功能包括：負荷頻率控制，維持系統頻率（50Hz）或/和維持區域間聯絡線交換功率為計劃值；經濟調度，確定各機組的經濟基準運行點；系統備用容量監視；AGC系統性能監視。②發電成本分析。在壟斷體制下，該軟件模塊將定期給出每臺機組及各區域總的生產成本。在電力市場環境下，每個發電廠都將成為獨立發電運營商（IPP），電網調度或交易中心在分析單個電廠成本及報價的同時，應當把握信息公開的范圍和尺度，做好部分信息的保密工作。③交換計劃評估和機組計劃。前者對發電交換計劃的結果進行評估和AGC再校正，后者確定機組的基點功率計劃和減出力計劃等。

2.2 發電計劃類軟件

發電計劃類軟件主要包括負荷預測、機組組合、水電計劃、交換計劃、火電計劃等。在電力市場機制下，負荷預測應該引入電價彈性的理念；機組組合應該充分考慮不同機組在負荷曲線上的位置及其預期的報價盈利水平；交換計劃應該滿足購電和買電雙方交易的利益均分原則；火電計劃應兼顧綠色能源和環境保護的需要。機組組合是在滿足系統負荷、備用容量、機組容量、最小啟動時間和最小停機時間等約束條件下，考慮機組啟動費用和發電費用特性，確定系統各區域的電廠、機組次日規定時段的開停機計劃，使一定周期內的總費用最小。但在計劃經濟體制下，人為干預和不確定性因素太多，很難自動實現。在電力市場中，報價面前人人平等，實現機組組合反而容易了。雖然機組組合功能是在交易管理系統中，目標函數不同了，但其基本算法并沒有根本改變，原來的基礎和經驗仍然有效。

2.3 網絡分析類軟件

網絡分析類軟件主要由網絡拓撲、狀態估計、外部網絡等值、調度員潮流、安全約束調度、最優潮流、靜態安全分析、暫態安全分析、電壓穩定分析、無功優化、短路計算等。

網絡拓撲和外部等值是EMS應用軟件中最基本的功能。拓撲分析的作用在于將網絡的物理模型實時轉化為計算的數學模型，根據數據采集與監視系統中斷路器和隔離開關的信息確定電網的電氣連接狀態，并將網絡的物理模型轉換為數學計算模型；外部等值的作用是簡化計算，提高求解速度。它是對調度范圍或計算范圍以外的網絡進行簡化，以便考慮這部分網絡對本區域電網的影響。兩者作為公共模塊廣泛應用于狀態估計、調度員潮流、安全分析、無功優化等程序中。

靜態安全分析的作用在于，對多種給定運行方式進行預想事故分析，模擬元件或線路越限或開斷故障，找出薄弱環節，評估整個系統的靜態安全水平。當發現有危及系統靜態安全的預想事故時，調用安全約束調度軟件，以系統控制量調整最小或生產費用最低或網損最小為目標函數，提出解除有功、無功、電壓越限并使系統進入新的安全狀態的對策。暫態安全分析是在給定的或預想的運行方式下，針對預想事故集中的故障或繼電保護裝置動作情況，判斷系統是否會失去暫態穩定并確定故障的最長持續時間。電壓穩定性分析可以給出預想運行方式下各個節點的電壓穩定性指標、功率極限和臨界電壓。最優潮流的計算目的是優化電力系統的靜態運行條件，通過調節控制變量使目標函數達到最小，實現發電費用最小或購電總成本最低的經濟運行目標。

2.4 調度員培訓模擬

這主要用于培訓調度員在正常狀態下的操作能力和事故狀態下的快速反應能力，也可用作獨立系統調度員（ISO）分析電網運行狀況的工具。

2.5 市場交易與管理類

這主要包括實時電價計算、最大輸電能力計算、輸電路徑優化、輸電費用計算、輸電服務預調度和實時調度等軟件。這類軟件在功能上如何與現有EMS軟件整合與分工，有待進一步研究和探索。

3.實例分析――以SE-9000系統為例

電力市場機制給EMS帶來了巨大挑戰，其主要軟件模塊在功能和內涵上將發生重大的變化，如SCADA、AGC、負荷預測、機組組合、調度員潮流、安全分析、無功優化、數據庫結構、人機界面等。當今主流能量管理系統以SE-9000為典范，SE-9000系統以開放、穩定、實用、先進、功能完善、易維護、易擴充為主要設計目標，在系統設計中進行了圖模庫一體化、SCADA/PAS/FA設計一體化、人機界面一體化、開發接口一體化、維護一體化一體化設計。

3.1 軟件系統分析

SE-9200系統支撐平臺是整個系統的核心，平臺為各應用子系統提供統一的系統運行管理、數據訪問、模塊間通信、圖形界面、權限管理、告警處理等公共服務，使各應用只需專注于各自業務邏輯的實現。系統支撐平臺可以歸納為集成總線層、數據總線層、公共服務層三層。集成總線層提供各公共服務之間、各應用子系統以及第三方軟件之間規范化的交互機制；數據總線層提供適當的數據訪問服務；公共服務層為各應用子系統提供公共服務，如圖形界面、報表工具、告警服務等。在應用軟件方面，？SE-9000系統的大型軟件應用子系統除了包含常規的電網監控子系統外，還集成有集控中心子系統、電網高級應用軟件子系統、電量管理子系統、調度管理子系統、配網自動化子系統等。

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[關鍵詞]電網靜態安全；調度預警輔助系統；安全約束調度；故障排序表

中圖分類號：TM125 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）01-0314-01

0. 引言：

隨著我國市場經濟發展進程的不斷加快，人們對電力系統運行安全穩定性的需求越來越大。然而，電網在實際運行過程中，易受諸多因素的影響。為此，研究人員應采用基于電網靜態安全的調度預警輔助系統，并利用其系統實際作用的安全評估功能、安全監視功能、校正控制、預防控制系統以及靈敏度功能，來實現電網運行安全穩定性維護目標。

1. 研究電網靜態安全掉隊預警輔助系統的重要性

現階段，我國保證電力系統運行安全穩定性的措施方法，仍采用傳統的調度預警措施，這就意味著電網安全性檢測仍采用離線分析以及調度人員工作經驗來進行判斷。隨著我國市場經濟發展進程的不斷加快，電力系統發展建設日趨復雜化，這種情況下，電網安全性調度控制系統的局限性就日趨明顯。電網靜態安全調度預警輔助系統做我實時監控電網運行狀態、發現緊急或警戒情況以及向電網調度工作人員提供調整控制的策略，為實現電力系統供配電運行的安全性，研究人員應在明確其系統作用功能以及系統構建方法基礎上提高電網調度自動化水平。這是為電網運行安全性提供助力的關鍵，相關建設人員應將其重視起來。

2. 電網靜態安全調度預警輔助系統功能

電網靜態安全調度預警輔助系統是由安全約束調度、靜態安全分析以及靈敏度分析組成，其能夠支持電力系統的多態運行。這就意味著該系統運行可實現電網運行的在線監視功能與離線監視功能。對于電網靜態安全調度預警輔助系統來說，其實現的具體功能主要體現在五個方面，即安全評估、安全監視、校正控制、預防控制系統以及靈敏度分析。其中安全監視主要負責監視當前電力系統的運行狀態，以便及時發現電網運行過程中出現的故障問題；安全評估功能的實現，是通過掃描電網預想故障，來檢測出系統運行預想故障的危害程度，進而判斷是否有存在故障影響。校正控制就是對安全監視功能發現的越限問題給出相應的調整策略，以使出現運行問題的電網恢復到正常使用狀態。在應用上述功能評估電網運行安全隱患過程中，應采用預定義控制手段，以實現預防控制功能。這樣一來，電網運行就能從不安全狀態轉變為安全狀態。對于電網運行安全性的靈敏度功能，是通過電網支路組與計算發電機以及電壓與母線的靈敏度來實現的。

3、電網靜態安全調度預警輔助系統應用構建方法

3.1故障選擇方法

電網調度預警輔助系統進行故障掃描的計算時間是影響在線分析軟件安全性的重要因素。為實現對大型電網安全預警功能的順利實施應用，研究人員應在一個計算周期中完成可供預想故障的幾百個仿真計算。這樣一來，就能加快識別電網系統運行過程中存在的危害故障。此過程中，電網靜態安全輔助決策系統是通過故障排序與故障篩選功能，來提高故障選擇效率的。對于故障排序功能來說，系統建設人員次啊用快速線性解耦方法，模擬計算出了開斷以及故障危害指標。這里指的危害指標包括：支路組越限、支路潮流越限、電壓相角偏移量以及電壓越限等。具體來說，系統構建人員要對各項故障危害指標進行加權處理，以形成故障排序表。而后，還要采用邊界法對故障排序表進行篩選，以得到全潮流詳細分析的開斷列表。相關研究表明，基于電網靜態安全調度預警輔助系統實現了故障選擇方法，不僅過濾掉了不具威脅性的開斷，還加快了計算的時間。由于此過程采用了排序法的近似計算功能，在應用邊界法進行故障篩選過程中，就大幅度避免了排序法應用固有的遮蔽問題。

3.2安全約束調度

電網靜態安全輔助系統中的安全約束調度是系統構建的核心內容，其作用實質就是通過各種安全限額約束多個系統運行目標，從而達到最優的潮流效果。就目前系統技術應用現狀來講，系統提供的選擇目標包括：設備最小控制量以及最少控制設備數。而約束條件則包括：500 kV支路組限額、500 kV母線電壓、500 kV線路/主變熱穩限額、機組上下限以及省際交換功率。在實際系統構建過程中，由于國內5級電力調度體制以及大部分機組掛在220kV的電網運行現狀，相關人員應通過發電機的有功控制方法、發電機的無功控制方法、電容投切及負荷切除方法又或者是網調管范圍內的低抗方法，來維系電網運行的安全穩定性。對于系統構建目標，為電網運行故障檢測提供輔助決策的使用性以及可操作性，研究人員應通過設置控制區域，來將定義限制在適用的調整范圍內。此外，為提高定義電網運行情況控制策略的有效性，研究人員可通過設置控制方法作用順序及狀態的優先級來實現。對于計算速度與可靠收斂的控制，系統構建人員可通過約束罰因子來加速收斂。目前，在設施控制區域過程中，靜態安全調度預警輔助系統，僅涉及故障的電網穩定行為，這就意味著實際調整過程還要進行電力平衡操作。針對這一問題，研究人員可將電網運行劃分為若干區域，并將每個區域中220kV的分區情況劃分成若干個小分區。這樣一來，就能通過設置每個分區的調整狀態來組合成一個合理的控制區域。對于不合理問題的調整，電網運行管理人員可根據實際情況縮小控制區域以得到可行的輔助決策。

4. 結束語：

綜上所述，針對電網運行過程中存在的不穩定性因素，相關管理人員可采用電網靜態安全的調度預警輔助系統，來為處理決策提供數據支撐。這是避免電網運行故障發生較大影響的重要技術系統，相關人員應將其運行實現作為重點研究對象，以滿足現代化為建設對電力系統運行穩定性的需求。

參考文獻：

[1]石輝，張思遠.省級電網靜態安全在線輔助決策優化建模[J].電力系統自動化，2015，20：98-102.

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關鍵詞：電網調度；安全運行；事故

中圖分類號：TU714文獻標識碼： A

隨著科學技術的發展，我國電網建設和改造的力度不斷加大，使電網的整體水平得到了不斷的提升。電網中各種現代化電氣設備的應用，使電網發生故障的幾率也隨之增加。而作為電網調度，其不僅是電網中核心部門，同時其擔負著整體電網運行的安全性和經濟性，對電網運行的安全性起著重要的保障作用，一旦電網調度中存在著不安全因素，則會對電網運行的安全性產生極大的影響。

一、電網安全控制的主要內容

電力安全運行控制的主要內容表現在三個層次，①安全監視，它是SCADA（數據采集與監控）系統的主要功能部分，對電力系統設備實時運行參數、斷路器和隔離開關等狀態的監視，當出現參數越限和開關位置異常時發出報警。②安全分析，就是對各種可能發生的事故進行綜合分析，如果出現可能發生事故出現不安全預兆，則由調度人員根據結果進行必要調整，并對系統做出安全評價。③安全控制，即對系統正常狀態、緊急狀態和狀態恢復時的安全控制，就是保證對電力系統安全做出的調整控制。

電力系統的安全控制又與其自身的運行狀態有關，一般分為四種狀態。①正常運行狀態，此時系統滿足運行約束條件，所有負荷供電正常，有功和無功功率保持平衡，可抗擊各種預計干擾而不產生危害后果。②警戒狀態，這是一種臨界狀態，或者說是一種欠安全狀態，表面上警戒狀態與正常狀態一樣，但是是存在隱患的，此時應引起注意，應采取安全預防性措施是系統返回穩定工作區域。③緊急狀態，就是指系統在發生嚴重故障時，比如短路情況，此時系統頻率、電壓和某些線路潮流均可能嚴重越限，系統進入緊急狀態。④恢復狀態，在緊急狀態時，采取一定的措施如電網列解、切除部分負荷和電源使系統的電壓和頻率恢復穩定到正常值之列，在滿足約束條件后進入恢復狀態。

二、電網安全分析

1.靜態分析

（1）預想故障分析：就是對一組可能發生的假想故障進行在線的計算綜合分析，校核運行方式的穩定性，給出故障對電力系統運行危害程度的評價。首先可以根據故障定義建立預想故障的故障庫，故障庫可以假想任何一個主要元件損壞和一個開關跳閘都可構成一次故障。但這樣故障庫中故障數量較多，影響程序搜索空間和造成故障分析時間較長。為此可將故障發生概率極小的和一些不重要的故障剔除來減小故障庫的存量。其次可通過故障篩選的方法將大量故障按其對電網的危害程度進行篩選和排隊，然后由計算機按要求進行快速仿真潮流計算，最終得到一個以為數不多的較為嚴重故障開頭的預想故障順序表。最后是故障分析就是對故障庫中的故障進行快速仿真潮流計算，以確定故障后系統的危害及潮流分布。根據分析結果采取一系列可行性校正措施供調度人員實施，消除不安全隱患。

（2）快速潮流計算法：通?？刹捎玫戎稻W絡法、PQ分解法和直流潮流法。等值網絡法是為克服大量網絡數據的計算帶來的不便，根據實際情況將系統分為若干部分，視不同情況進行簡化的等值處理；PQ分解法可以得出在預想故障下的各聯絡線的潮流分布和各節點的電壓幅值來估計是否過負荷和過電壓，這種方法即可離線也可在線分析，計算速度快，精確度較高；直流潮流法是用等值的直流電流代替系統的交流潮流，只考慮有功潮流不考慮無功影響，計算速度較快但準確度較差。

2.動態分析

正常運行的電力系統中是否會因一個突發事故而導致穩定失常是非常值得關心的問題，因此動態安全分析一般采取模式識別法、李雅普諾夫法和擴展等面積法來分析。

模式識別法是對系統各種運行方式的假想模擬計算的基礎上建立的，并形成穩定判別式，根據此判別式判斷系統是否穩定；李雅普諾夫法則是根據系統狀態方程構造李雅普諾夫函數，決定系統穩定域和平衡點的方法來進行動態安全分析；擴展等面積法是一種暫態穩定快速的定量計算方法把靜態擴展等面積法、動態擴展等面積法和集成擴展等面積法構成一體，優勢互補，體現了較好的在線定量分析和相應靈敏度分析。

三、電網安全控制

1.提高調度人員素質

（1）提高員工的基本素質，以適應電網自動調度系統的管理需求。主要的方式是基礎性的培訓，從基本的業務知識和技能出發，提高人員對自動化設備的使用能力。一般是采用因地制宜的方式，通過對現有設備的使用技能的培訓，進而展開理論和實際、正常和異常、現場和課堂、培訓和考核等方式，以此讓技術人員具備更加熟練的技能，保證調度系統的正常運行。

（2）專業提高。面對自動化系統的應用，應當進行更加專業化的培訓，在基礎培訓的基礎上讓培訓更加的專業化，將培訓內容進行分類細化，從保護、通訊、調度等出發，讓全體人員都能夠了解各個與調度系統相關的專業的知識，以此提高各個技術工種間的協調。

2.從硬件安全出發構建安全防護體系

（1）從操作管理入口著手，設定登陸和操作的權限，對管理人員進行分類和分級，其中包括系統維護人員、調度人員、現場技術人員等。可以按照對系統使用的權限來設計不同用戶的使用范圍。這要求在設計系統的時候就需要對不同的用戶設定使用和管理規范，對非系統維護人員屏蔽某些功能，讓核心數據得到應有的保護，也避免一些錯誤操作而造成的不必要誤動或者事故。

（2）對主站數據庫的安全操作。主站的系統負責的是整個系統數據的處理和指令，其最核心的就是實時數據庫和后臺數據庫，實時數據庫的作用就是保證系統實時數據的處理速度而形成的臨時數據庫，后臺數據庫則是設備的真正意義上的數據庫和歷史記錄，這兩個數據庫按照一定的時間間隔進行數據傳輸和保持，操作人員應當對主站的數據庫特征十分熟悉并可以準確的操作，避免錯誤數據的輸入和系統垃圾的形成。

（3）注意保證主系統的功能和故障診斷。對于自動調度系統來說，其功能的是由不同的網絡服務器實現的。在系統的建設、調試、運行的過程中一定要注意對各種服務器指標的監控，如CPU功率、網絡流量、讀寫能力等，以此作為依據對系統進行實時的監控，并作出必要的調整，保證系統的基本功能，提高系統的安全性。還有，應合理設計系統的故障診斷功能，能夠及時報錯。

（4）注意計算機的防護。系統功能的實現主要依靠的是計算機，對所有的計算機而言外界的攻擊和病毒都會對系統產生影響。所以在建立調度系統的時候一定要做好軟硬件的防護工作，包括防火墻和病毒檢測功能的增強。同時要定期對系統進行檢測，做到及時發現及時處理。

3.從管理制度入手增強系統安全

（1）加強對調度系統建立和維護的管理。從系統設計、系統結構配置、軟件支持、數據管理、報表管理、工作規范等進行全面的規范和控制。讓系統的建立和運行都有據可依，尤其是在日常的維護管理上一定要制定完善的動態化管理規范，以消除人為地思想渙散而形成的隱患。

（2）對無人值守的站所進行必要的改造，實現四遙功能。對不能一步到位的變電所應作出相應的維護和改進處理，以保證整個控制系統整體性，避免數據信息不全帶來的系統故障。

（3）對硬件系統加強管理。對核心系統的維護作出必要的增強，設立專職的計算機和系統維護人員，并作出具體的工作規范，規定系統維護人員應定期的對計算機系統的軟硬件進行維護，測試系統的穩定性和各項功能的運行情況，對問題及時記錄、及時處理。

四、結束語

電力系統能夠得到安全可靠的運行，與電網調度工作具有非常重要的關系，所以對于電網調度工作，我們需要加強對各項預案和應急機制的完善，從而使其能夠及時、有效的對電網調度工作中的突發事件進行靈活處理，使電網更具安全性和穩定性，及時化解電網運行過程中存在著的風險，有效避免電網事故的發生。

參考文獻：

篇6

關鍵詞：電力系統；電網調度；自動化；現狀；發展方向

1 國網調度自動化的發展與概念

1.1 發展過程。我國電網調度自動化系統的發展大致經歷了50年代的萌芽，60年代的試點，70年代的起步，80年代的大發展和90年代的成熟等幾個階段。

1.2 電網調度自動化概念。所謂電網調度自動化系統是以數據采集和監控系統為基礎，包括自動發電控制和經濟調度運行，電網靜態安全分析，調度員培訓仿真以及配電網自動化等幾個部分在內的能源管理系統，它收集，處理電網運行實時信息，通過人機聯系電網運行狀況，集中而有選擇地顯示出來進行監控，并完成經濟調度和安全分析等功能。

2 調度系統自動化的意義，特點，功能與任務

2.1 調度自動化的意義?，F在電力系統的發展趨勢是電網日益壯大，運行操作日益復雜，電網調度自動化具有較大的經濟效益，可以提高電網的安全運行水平，當發生順利地調度能及時掌握情況，迅速進行處置，防止事故擴大，減少停電損失，因此電網調度自動化是一項促進電力生產技術進步和有顯著經濟效益的重要工作，是電力系統不可缺少的組成部分。

2.2 電網調度自動化系統的特點。（1）適用性。適應現代電力管理的需要，功能強大，具有友好的人機界面和幫助系統，使用比較方便。（2）先進性及主流技術。從系統的資源配置到功能設置均采用先進的計算機技術，設備具備一定的超前性。（3）可靠性和安全性。系統各硬伯，軟件可靠性，便于維護，如出現故障，有可靠的恢復手段，具有強大的容錯和冗余能力，具有優良的安全保密級制度。（4）擴展性和伸展性.系統能較好地適應隨電力業務的開展而事業來的擴展，系統的模塊化結構和參數化程度高。（5）投資保護及平滑性原則.系統在考慮其先進性同時，軟硬件資源及網絡通信的配置可根據電力發展的總體規劃及步驟，合理選型，分期投入。

2.3 電力系統調度的任務。電力系統的調度就是對電力系統中所有的設備及運行狀態進行監控調節，是一個指揮者，目前電力調度涵蓋的范圍較大，有自動化系統，繼電保護等，電力系統調度的任務主要是：盡設備最大能力滿足負荷需要，使整個電網安全可靠連續供電，保證電能質量，經濟合理利用能源，保證發電，供電，用電各方合法權益。

2.4 電網調芳自動化的組成部分及其功能。電網調度自動化系統，其基本結構包括控制中心主站系統，廠站端（RTU）和信息通道三大部分，根據功能的不同，可以將此系統劃分為信息采集和執行子系統，信息傳輸子系統，信息處子系統和人機聯系統子系統，信息采集和執行子系統的基本功能是在各發電廠，變電所采集各種表征電力系統運行狀態的實時信息，此外還負責接收和執行上級調度控制中心發出的操作，調度事項控制命令等功能。

2.5 電力系統電網調度自動化的功能擴展。（1）能量管理的功能。（2）負荷預測的功能。（3）電量計費的功能。（4）報價管理功能。（5）合同管理的功能。（6）配電管理的功能。

3 電網調度自動化系統應用

近幾年，電網的發展對調度自動化系統提出了更多、更高的要求，變電所綜合自動化、無人值班變電所的實現，使調度自動化系統成為集電網測量、控制、保護、經濟運行、指標考核等多方面的綜合性管理系統。

調度自動化系統是一個技術不斷發展、功能不斷擴充的系統，在發展中總會碰到新的問題，現行的一些標準已明顯不能滿足實際的需要。工程實施中常常碰到系統滿足實用化指標，但不能滿足實際要求。如：通道不可靠、監事不完善（煙火報警、發熱部位溫度、視頻系統等）、一次設備開關機構分和不可靠等。

4 電力調度自動化系統在系統運行維護方面存在的問題

4.1 缺乏相應的管理制度，系統的動行維護工作o制度可以；重使用、輕管理。

4.2 維護技術加強對電力系統的維護，以保證變泡設備運行的可靠性與安全性。

4.3 缺乏相應的技術人員，動行維護的水平有待提高。系統安全性和穩定性不能保證，大大影響了系統的效率。影響了系統功能的發展。

5 電力系統自動化存在的問題解決途徑

5.1 管理方面

統一思想，加強調度管理，提高認識。必須杜絕人為的一切誤調度、誤操作事故以及不服從調度指擅自投停運設備。抓好防治誤操作的思想教育工作，增強廣大調度人員的安全意識，責任心和技術素質，最大限度避免操作事故的發生。加大獎勵制度，嚴格考核，加強安全監督檢查。

5.2 技術方面

積極開發高級實用的裝置和軟件，努力提高自動化水平和保證通信的清晰暢通，避免工作中出現因電話不清楚，自動畫面顯示不正確而造成的錯誤。

增強設備與技術的投入，在日常自動化運行設備的管理中，若發現自動化運行設備存在共性問題，則應該迅速采取防范措施，并通過技術改造來盡可能的減少設備自身缺陷。讓新技術能夠在生產運行中逐漸成熟起來。

5.3 大力開展人員培訓

電力調度自動化系統的安全管理，說到底就是對人的管理，在新的模式管理制度下，管理階層都要好好的宣傳，改變管理理念，能夠在新模式管理制度下安全管理的工作隊伍，來滿足新形勢下的安全管理工作需求。

6 電網調度自動化的未來發展動向

6.1 遙視的功能

隨著變電站綜合自動化的發展進程，無人值班、無人值守變電站不斷增多，生產現場的可視化及環境監控問題，如防火、防盜、防漬、防爆等就顯得不容忽視。于是，具有警戒作用的“遙視”功能便成為現代遠動系統的一項新內容。遙視功能主要是實現在調度中心觀看現場的實景，同時還應具備警戒甚至能啟動安全設施的功能，如啟動消防系統、排水系統、音響警告非法闖入者等。

6.2 變送器和RTU將會成為歷史

傳統的遠動、SCADA系統及保護、故障錄波等設備和系統是按分散功能考慮的，所謂“集中控制、功能分散”型。分布式控制系統進入電力系統，將改變過去一個功能模塊管理多個電氣設備和間隔單元的模式，而是將多種設備功能集于一體。

6.3 電力市場對自動化技術的要求

電力市場的發展，要實現電力的市場競爭，除立法、組織、經營、管理的改革外，電力系統自動化和信息化技術手段，這是遠動技術將面臨的重大變革。

參考文獻

[1]田宇.電力系統電網調度自動化的應用現狀與發展方向[J].經濟技術協作信息，2015：1234.

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關鍵詞：電壓穩定；薄弱分區；關鍵斷面；譜聚類

【分類號】：TM712

1譜聚類算法的基本理論

譜聚類算法的思想來源于譜圖劃分理論[1]。假定將每個數據樣本看作圖中的頂點V，根據樣本間的相似度將頂點間的邊E賦權重值W，這樣就得到一個基于樣本相似度的無向加權圖G（V，E）。那么在圖G中，就可將聚類問題轉化為在圖G上的圖劃分問題。

根據不同的準則函數及譜映射方法，譜聚類算法發展了很多不同的具體實現方法，但是都可以歸納為下面三個主要步驟[2]：

Step1 ：構建表示樣本集的矩陣Z；

Step2 ：通過計算Z的前k個特征值與特征向量，構建特征向量空間；

Step3 ：利用k-means或其它經典聚類算法對特征向量空間中的特征向量進行聚類。

上述步驟是譜聚類算法的一個框架，在具體實現過程中，不同的算法在數據集矩陣Z的表示上存在著不同。例如根據2-way cut的目標函數，Z=W；根據隨機游動關系，則 等。劃分準則一般分為2-way和k-way。

譜聚類算法包括：SM算法、PF算法、SLH 算法、KVV算法、Mcut算法、多路譜聚類算法中的NJW算法、MS算法，本文不做贅述。

2 譜聚類算法在電力系統中的應用

2.1 電力系統的網絡模型抽象

給定電力系統，設其母線數為n，支路數為l。為了計算方便，需要預先對實際電力系統做簡化處理：1）去除系統中的孤立節點，保留系統的連通的主體網絡作為分區研究對象；2）合并零阻抗線路的兩端母線，合并并聯的多回線路，保證兩節點間只有一條非零阻抗線路連接。對簡化后系統依據母線與頂點一一對應，支路與邊一一對應的原則，把電網轉化成圖G=（V，E），由n個頂點和l條邊構成。

1） 支路的電氣參數 和 ，由于高壓電網中輸電線路的電抗要比電阻大的多，即 ，所以 占據主導地位，因此 與 有近似的正比關系，能夠直接反應兩節點間的電氣距離；

2） 線路兩端母線的電壓相角差 ，因為 通常接近于1，并直接與 項相乘，所以 的影響較明顯， 與有功功率即線路的載荷情況直接相關，載荷越重， 越大， 越小；

3） 節點i（受端）電壓幅值 越低， 越小。

綜上所述，支路中兩端節點的無功功率注入對相應送端節點電壓幅值的偏導數 和 綜合反映了線路本身的電氣特性、線路載荷情況和節點電壓幅值等多種因素，能夠很好的表達支路在特定運行模式下的兩節點間的無功――電壓影響關系和無功功率傳輸的難度[3]。

一般輸線路參數的電抗值遠大于電阻值，所以這個導數值通常是大于零的。但特殊情況下，三繞組變壓器等效電路中間繞組電抗值偏小，幾乎為零甚至為負值，有可能出現導數為負值[4]的情況，但此時這個導數的絕對值通常很大的。這部分等效電路是三繞組變壓器等值電路的一個組成部分，兩端點從物理意義上來說聯系是非常密切的，因此這時導數的絕對值能夠反映這一特性。為了滿足譜聚類算法要求所有邊的權值均為正的條件，避免三繞組變壓器等效電路的值為負的情況，對 取絕對值。另外，同一線路可以求得 和 兩個導數值，它們的差別在正常運行情況下不是很大，故本文為支路設定權值為二者的均值。

這樣就完成了對給定電力系統的網絡抽象，為其建立賦權圖模型。

2.2 電網分區和斷面的確定

獲得系統的賦權圖模型后，即可寫出權矩陣A和度矩陣D。方程（D-A） y =λ Dy的最小非零特征值問題求解，需要通過求解拉普拉斯矩陣的規范形式 （D-A） =λ z完成，其最小非零特征值對應的特征向量關系為 = 。獲得最小非零特征值對應的特征向量后，就能夠確定滿足規范切判據的最小割集，獲得圖劃分問題的近似解。解得其最小非零特征值，對應的排序后的特征向量為依據，以零為分割點，所有母線被分為兩組。組間連接支路則構成這兩個分區間的斷面。這樣就完成了一次劃分過程，如果系統的規模較大，各部分連接不夠緊密，根據運行管理要求需要進行更細致的劃分，則在前一次劃分的基礎上，對獲得的子圖遞歸地進行繼續劃分即可。

2.3 結論

基于譜聚類算法的薄弱區域與輸電斷面劃分簡捷易行，適用于大規模網絡，但比較粗糙。基于區域間聯絡線模型的輸電斷面劃分和基于支路開斷分布系數的輸電斷面劃分都是從安全約束的角度出發，前者計算量較小，從區域聯系的強弱出發，但不完全適合于靜態安全分析的原則，后者比較復雜，計算量大，但完全適用于N-1靜態安全分析。因此，薄弱分區的劃分要視系統的具體情況而定，以譜聚類劃分方式作為主要手段，最后基于系統的具體運行及地域劃分來確定最終方案。本文算法目前只考慮了網絡拓撲關系與潮流分布的特點，進一步的研究工作將包括考慮輸電元件物理參數、電壓等級及潮流大小等因素對分區間潮流轉移的影響，以減少薄弱分區的誤判。

參考文獻

[1] Fiedler M Algebraic connectivity of graphs.Czech.Math J.1973，23：298-305.

[2] Verma D，Meila M， A comparison of spectral clustering algorithms.Technica1 report，2003.UW CSE Technica1 report 03-05-01.

篇8

關鍵詞：電力 安全研究

Abstract: the safe and stable operation of power system is of great significance to the national economy. With the continuous network interconnection and electricity market gradually implemented, running environment of the power system is becoming more and more complicated, and the safe and stable operation of power grid requirements also more and more high. Some problems by analyzing the security and stability of power system, puts forward some countermeasures for improving the security and stability of power system operation.Keywords: electric power safety research

中圖分類號：U223.6文獻標識碼：A

一、電力系統安全穩定性方面存在的問題隨著計算機技術、通訊技術、控制技術以及電力電子技術的飛速發展及其在電力系統中的應用，例如2003年的紐約、倫敦和東京大停電事故。因此，對現代電力系統的運行提出了更高的要求，既保證安全、可靠和經濟地發供電能，又要求保證合格的供電質量。有關電力系統的安全穩定性分析方面出現了許多亟待探討的問題，主要體現在以下幾個方面：

（一）電力系統中的數據利用

電力系統的數據包括數字仿真數據及系統中各種裝置所采集的實測數據，例如管理信息系統、地理信息系統以及各種仿真軟件仿真生成的數據。然而工程技術人員通過這些數據所獲取的信息量僅僅是全體數據所包含信息量的極少一部分，隱藏在這些數據之后的極有價值的信息是電力系統各種失穩模式、發展規律及內在的聯系，對電網調度人員來說，這些信息具有極其重要的參考價值。研究分析長距離重負荷線路的靜態穩定裕度的計算，將電力系統的數學模型進行線性化處理，用頻域法，計算電力系統參數矩陣的特征值和特征向量。出現靜態穩定問題的情況，多屬單機對主系統模式。

（二）電力系統安全穩定性的定量顯示

隨著電力市場的形成和發展，系統將運行在其臨界狀態附近，此時安全裕度變小，調度人員也面臨著越來越嚴峻的挑戰。為此，我們要深入了解在新的市場環境下電力系統全局安全穩定性的本質，找出電力系統各種失穩模式、內在本質及對其發展趨勢的預測，同時，我們還需要使用淺顯易懂的信息來定量估計系統動態安全水平，估計各種參變量的穩定極限，同時使用更多的高維可視化技術，對電力系統安全穩定的演化過程進行可視化和動態分析、模擬。為調度人員創造一個動態的、可視化的、交互的環境來處理、分析電力系統的安全穩定問題。

（三）電力系統安全穩定性的評價及控制

由于電力系統的擾動類型極其復雜多樣，無法完全預測，調度人員需要更多的專家、更有價值的信息來預測及采取必要的控制措施來保證電力系統的安全穩定運行。這就對安全穩定評估算法的實時性、準確性及智能性提出了挑戰。

電力系統調控中心進行在線安全分析的目的是對電力系統在當前運行情況下的安全狀況作出評價，從而預先采取合理的控制措施。當處于安全狀態的電力系統受到某種擾動，可能進入告警狀態，通過靜態安全控制（即預防性控制），如調整發電機電壓或出力，投入電容器等，使系統轉為安全狀態；電力系統在緊急狀態下為了維持穩定運行和持續供電，必須采取緊急控制，通過動態安全控制，系統可以恢復到安全狀態，也可能進入恢復狀態；通過恢復控制，使系統進入安全狀態。

二、提高電力系統運行的安全穩定性的對策研究

為了解決上述問題，工程技術人員需要掌握系統可能運行空間所蘊含的規律，并使用不斷積累的實測數據直接對系統的安全穩定性進行分析，在這種情況下單憑人力已無法完成這種數據分析任務，為此，研究新的智能數據分析方法，更多地用計算機代替人去完成繁瑣的計算及推導工作，對提高系統運行的安全穩定性具有重要意義。

（一）運用數據倉庫技術有效利用電力系統中的大量數據數據倉庫是一種面向主題的、集成的、不可更新的、隨時間不斷變化的數據集合。它就像信息工廠的心臟，為數據集市提供輸入數據，數據挖掘等探索。數據倉庫具有如下四個重要的特點：

（1）面向主題：主題是在一個較高層次上將數據進行綜合、歸類并進行分析利用的抽象。面向主題數據組織方式，就是在較高層次上對分析對象的數據的完整、一致的描述，能統一地刻畫各個分析對象所涉及的各項數據，以及數據之間的關系。

（2）集成的：由于各種原因，數據倉庫的每個主題所對應的數據源在原有的分散數據庫中通常有許多重復和不一致的地方，而且不同聯機系統的數據都和不同的應用邏輯綁定，所以數據在進入數據倉庫之前必須統一和綜合，這一步是數據倉庫建設中最關鍵、最復雜的一步。

（3）不可更新的：與面向應用的事務數據庫需要對數據作頻繁的插入、更新操作不同，數據倉庫中的數據所涉及的操作主要是查詢和新數據導入，一般不進行修改操作。

（4）隨時間不斷變化的：數據倉庫系統必須不斷捕捉數據庫中變化的數據，并在經過統一集成后裝載到數據倉庫中。同時，數據倉庫中的數據也有存儲期限，會隨時間變化不斷刪去舊的數據，只是其數據時限遠比操作型環境的要長，操作型系統的時間期限一般是6090天，而數據倉庫中數據的時間期限通常是5-10年。

（二）運用數據挖掘技術挖掘電力系統中潛在的有用信息

數據挖掘是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的數據中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識的過程。

數據挖掘的功能和目標是從數據庫中發現隱含的、有意義的知識，它主要具備以下五大功能：

（1）概念描述。概念描述就是對某類對象的內涵進行描述，并概括這類對象的有關特征。概念描述分為特征性描述和區別性描述，前者描述某類對象的共同特征，后者描述不同類對象之間的區別。

（2）關聯分析。數據關聯是數據庫中存在的一類重要的可被發現的知識。若兩個或多個變量的取值之間存在某種規律性，就稱為關聯。關聯可分為簡單關聯、時序關聯、因果關聯。關聯分析的目的是找出數據庫中隱藏的關聯網。有時并不知道數據庫中數據的關聯函數，即使知道也是不確定的，因此關聯分析生成的規則帶有可信度。

（3）聚類。數據庫中的記錄可被化分為一系列有意義的子集，即聚類。聚類增強了人們對客觀現實的認識，是概念描述和偏差分析的先決條件。聚類技術的要點是，在劃分對象時不僅考慮對象之間的距離，還要求劃分出的類具有某種內涵描述，從而避免了傳統技術的某些片面性。

（4）自動預測趨勢和行為。數據挖掘技術能夠自動在大型數據庫中尋找預測性信息，以往需要進行大量手工分析的問題如今可以迅速直接地由數據本身得出結論。

（5）偏差檢測。數據庫中的數據常有一些異常記錄，從數據庫中檢測這些偏差意義重大。偏差包括很多潛在的知識，如分類中的反常實例、不滿足規則的特例、觀測結果與模型預測值的偏差等。

（三）運用基于風險的暫態穩定評估方法增強對電力系統安全穩定性的評價及控制

基于風險的暫態穩定評估方法首先對評估系統的暫態安全風險逐個元件進行分析，然后綜合給出相應的風險值。這種評估方法不僅可以分析穩定概率性，也可以定量地分析失穩事件的嚴重性，即事故對系統所造成的后果。它能有效地把穩定性和經濟性很好地聯系在一起，給出系統暫態穩定風險的指標，并在一定程度上提高輸電線路的傳輸極限，這將有利于增加社會效益。

參考文獻：

[1]張建平、陳峰，《福建電力系統安全穩定性研究》，載《福建電力與電工》2001，4.

篇9

電力系統自動化；自動化技術的應用智能技術

[中圖分類號]TM76[文獻標識碼]A[文章編號]1009-9646（2012）5-0039-02

一、電力系統自動化的定義

電力系統自動化是指使用各種具有自動檢測、決策和控制功能的裝置并通過信號系統和數據傳輸系統對電力系統各個元件、局部系統或全系統進行就地或遠方自動監視、協調、調節和控制以確保電力系統安全穩定健康地運行并具有合格的電能質量。

二、電力系統自動化的一般流程

以中心區域的調控中心裝置程控的計算機，并向四周區域輻射網絡系統，圍繞這中心區域的發電廠、變電站之間則裝備信息服務和反饋的遠方監視控制裝置，并對其實時進行監控，從而形成網絡覆蓋面，形成全面的暢通的信息傳達和指令傳輸。中心區域計算機負責總體調控，而相關的監控設備則主要負責設備操作和事故內容的記錄、編制各種報表的記錄處理、和常規操作的自動化等。運用各種軟件擴大控制范圍并自動化程度的不斷升級。電力系統自動化采用的是分層控制的操作的方式來達到系統合理經濟可靠運行目的的控制系統。

三、電力系統自動控制的基本要求

1.調節和控制電力系統的實際運行狀態和系統各元件的技術、經濟和安全，對工作人員提供相應決策，及直接對各元件進行調節和控制。

2.正確快速地收集、檢測和處理電力系統各元件、局部系統及維護整個系統的運行。

3.實現整個系統各層次和各元件間的綜合協調，保證電力系統優質供電、經濟性和安全性的多目標的最優運行方式。

4.電力系統自動控制要能節省人力，減輕工作強度，更要能減少電力系統的故障和事故，延長電力設備的使用壽命，全面改善和提高運行性能，特別是在發生事故情況下，能避免事故的連鎖性發展。

四、電力系統自動化的特點

1.裝置維護調試方便，易于操作；保護性能得到較大改善。

2.裝置功能多、先進、可靈活選擇，邏輯回路動作正確率、可靠性高。

3.裝置實現了遙控、遙測、遙信、遙調功能，取代了傳統的預告信號、事故音響、儀表監測的作用；實現遠方監控，可取代傳統的人員值守模式。

五、電力系統自動化技術的應用

1.系統調度自動化

電力系統調度自動化是當前電力系統中發展最快的技術領域之一，它的主要功能構成為:電力系統數據采集與監控，其是實現調度自動化的基礎和前提;電力系統經濟運行與調度、電力市場運營與可靠性、發電廠運營決策等;變電站綜合自動化等。

2.變電站自動化

變電站自動化的目的是取代人工監視和電話人工操作，提高工作效率，全微機化的裝置替代各種常規電磁式設備，二次設備數字化、網絡化、集成化，盡量采用計算機電纜或光纖代替電力信號電纜；操作監視實現計算機屏幕化；運行管理、記錄統計實現自動化，擴大對變電站的監控功能。

3.配電網自動化

配電網長期以來只能采用手工操作進行控制，自90年代開始逐步發展實現了一批功能獨立的孤島自動化，其今后的發展趨勢必然走向基于先進通信技術的網絡自動化。配電網自動化主要包括饋線自動化、自動制圖/設備管理/地理信息系統及配電網分析軟件，它是配電自動化的基礎部分。

4.電力自動化的智能技術

隨著社會的不斷發展，一些先進的控制手段不斷地引入電力系統，目前有五種典型智能技術在電力系統中進行了運用。

（1）神經網絡控制技術

神經網絡是由大量簡單的神經元以一定的方式連接而成的。

（2）模糊邏輯控制技術

模糊方法使控制十分簡單而易于掌握，模糊控制的方法比較簡單，輸入量僅為溫度及溫度變化兩個語言變量。

（3）專家系統控制技術

專家系統在電力系統中的應用范圍

（下轉第41頁）

（上接第39頁）

很廣，包括對電力系統處于警告狀態或緊急狀態的辨識，提供緊急處理，系統恢復控制，非常慢的狀態轉換分析，切負荷，系統規劃，電壓無功控制，故障點的隔離，配電系統自動化，調度員培訓，電力系統的短期負荷預報，靜態與動態安全分析，以及先進的人機接口等方面。

（4）線性最優控制技術

最優控制是現代控制理論的一個重要組成部分，將最優化理論用于控制問題的一種體現，最優控制理論在水輪發電機制動電阻的最優時間控制方面獲得了成功的應用。

（5）綜合智能控制技術

綜合智能控制包含了智能控制與現代控制方法的結合，在電力系統中典型的有：神經網絡與專家系統的結合，專家系統與模糊控制的結合，神經網絡與模糊控制的結合，神經網絡、模糊控制與自適應控制的結合等方面。

六、電力系統自動化的發展方向

當今社會對電能供應的“安全、可靠、經濟、優質”四項指標要求越來越高，因此電力系統也不斷地向自動化提出更高的要求。，我國電力系統自動化的發展方向就是全面建立自動控制系統，提高綜合管理水平，提高供電系統的可靠性；能夠建立快速電氣事故處理機制，使故障停電時間減到最短，管理人員可以隨時掌握整個電力系統運行情況以及運行參數，精確計量和節約用電等多種功能；改變了現行的運行操作及變電值班模式，實現了真正意義的無人值守變電站管理方式，達到大幅度減員增效的目的。

總之，電力系統自動化控制是把傳統技術改造和現代技術融合于一體的技術提升過程。盡管目前電力系統的自動化已經進入以計算機技術和監控技術開發為主要標志的階段，但對于我國這樣電力系統自動化改革起步較晚的國家來說，要注重對傳統技術和設備的改進，來保證電力系統自動化控制的盡早實現。

[1]李妍.淺論電力系統自動化中智能技術的應用[J].中國科技信息，2010.

[2]楊濤.電力系統自動化技術的應用綜述[J].科技信息，2010.

篇10

【關鍵詞】調度自動化系統；高級應用軟件PAS；應用與維護

文章編號：ISSN1006―656X（2014）011-0103-02

前言：調度自動化系統是電網中最重要的系統之一。隨著電網智能化、自動化的程度不斷提高，特別是近年來無人值守變電站運行模式在供電單位的普遍推廣；上級調度部門對下級調度機構自動化系統智能化的考核指標等，這些都對調度電力系統提出了更高層次智能化自動化要求。電力系統高級應用軟件PAS應用模塊在調度自動化系統中的建設是一切高級應用軟件，如自動電壓控制（AVC）等建設的基礎，它在滿足系統更智能自動化程度中發揮了舉足輕重的作用，同時也在其應用維護過程中產生了一些問題?，F在我主要結合自身工作經歷從以下兩方面進行淺談：一是高級軟件PAS應用方面功能，二是高級軟件PAS維護方面的注意事項。

一、高級應用軟件PAS功能

高級應用軟件PAS是一款電力系統分析、計算程序的在線應用軟件。它的主要功能是利用調度自動化系統的數據監測與采集功能（SCADA），在實時型和研究型模式下，對電力系統的運行狀態進行分析，幫助調度員了解和掌握電力系統的實際運行狀態，預測和分析電力系統的運行趨勢，對電力系統運行中發生的各種問題進行正確、快速的處理，恢復電力系統正常運行。高級應用軟件PAS主要包括幾個基本模塊：網絡建模、狀態估計、調度員潮流、負荷預報，幾個常見擴展模塊：靜態安全分析、短路計算、外網等值。下面主要介紹的為基本模塊應用。

（一）網絡建模

要對整個電網數據結構進行分析，首先要進行電網模型建立，網絡建模是PAS子系統網絡分析軟件的基礎。建模首先要設立正方向，我們規定：對于線路潮流、變壓器潮流、負荷來說流入母線的功率為負，流出母線的功率為正；對于發電機來說，發電機發出的功率為正，吸收的功率為負。網絡建模主要進行幾個方面的工作：生成網絡拓撲結構，也就是電氣島的劃分以及各變電站SCADA畫面設備的節點生成、入庫；電氣設備參數的錄入，主要包括線路（交流線段）長度、導線型號的錄入，變壓器額定電壓、電流、容量、短路電壓百分比、短路損耗、變壓器分接頭類型參數錄入，發電機額定功率、出力、有功無功上下限錄入，電容電抗器類型、額定容量、額定電壓錄入。網絡建模提供了模型生成、轉換和驗證等輔助工具，建立完整正確的電網模型供PAS計算使用。

（二）狀態估計

狀態估計主要功能是根據調度自動化系統SCADA實時遙信遙測數據并結合網絡建模后得到的一個相對準確的電力網絡運行方式和相應的計算后的遙信遙測數據。狀態估計有目前有兩種計算模式，一是在線運行方式，二是離線運行方式。在線運行方式指實時獲取建模參數計算遙信、遙測值，離線運行方式主要指根據上次狀態估計所取的斷面的基礎上進行分析計算。狀態估計將這些數據和對應間隔、相應類型的SCADA數據進行比對校驗，提出可能不正常的遙測、遙信點。狀態估計的結果可以被其他高級應用軟件模塊作為實時或者截取其歷史斷面等方式使用。例如調度員潮流軟件應用模塊可在狀態估計計算結果基礎上進行遙信、遙測模擬操作等。

（三）調度員潮流

調度員潮流是調度自動化系統中核心的高級應用軟件，也是針對調度員使用最方便、簡單、靈活的電網潮流分析軟件。調度員可以通過將監控畫面切換至調度員潮流模式對現有的遙信方式、遙測數據根據自我需要進行設定更改得出一個新的電網潮流分布，從而實現對過去或將來的電網運行方式進行分析預測，校驗調度計劃的安全性、合理性。方便直觀的檢查、監視、調整結果的功能使得調度員潮流模塊深受調度員、方式人員以及從事電網潮流分析人員的喜愛，它使使用人員在實時環境中得到最真實的培訓操作和模擬研究的體驗。

（四）負荷預報

調度自動化系統負荷預報是電力建設、電力調度的依據，它對電力系統控制、運行和進行自動發電控制（AGC）發電機組調節都具有十分重要的意義。精準的負荷預報一方面能增強電力系統運行的安全性，另一方面又能改善電力系統運行的經濟性。負荷預報按周期可以分為：超短期負荷預報（指未來1小時以內的負荷預測，用于預防性控制和緊急處理），短期負荷預報（指日負荷預報和周負荷預報，用于經濟運行計劃，機組發電系統管理，安全分析，短期維護等），中期負荷預報（指月至年的負荷預報，用于燃料供應和機組維護的計劃，功率共享協調），長期負荷預報（指3-5年甚至更長時間段內的負荷預報，用于電力相關單位規劃管理，進行變電站大修、技改、擴建、設備采購、勞動人員招聘等）。調度自動化系統負荷預報功能可以根據法定節假日，防冰，防臺風、強降雨等特殊日期、天氣以及保供電需要增設負荷預報條件，使得負荷預報出來的結果更貼合電網實際運行情況。

二、高級應用軟件PAS的日常維護

高級應用軟件PAS在調度自動化系統中發揮其強大功能的同時也伴隨著一些其軟件與生俱來的特點，總體來說那就是：關心一次設備；關心連接關系；維護工作量大，相互關聯強。它的模型并不是一成不變的，而是隨著新建間隔、廠站等SCADA圖形的變化，電網運行方式的變化而變化，它的這些特點，決定了PAS軟件維護是一個長期而持續不斷的工作。在PAS軟件維護中，我們最最關心的還是“遙測合格率”這個關鍵指標。提高遙測合格率，一方面滿足上級調度部門對我們自動化系統的要求，另一方面使PAS能更好的為網區系統服務尤為重要。在我局PAS高級軟件投產至今，總結出了一些常見的維護問題和經驗在這里和大家探討。

（一）狀態估計中的可疑數據

狀態估計中的可疑數據是指調度自動化系統中通過SCADA采樣出來的數據與狀態估計軟件計算后的數據超出系統設定的誤差范圍。狀態估計中大量的可疑數據是自動化維護員最為頭疼的問題。這些誤差較大的數據除了少數可能是由于電網系統潮流運行方式突然改變，狀態估計軟件來不及更新從新采樣模型進行計算造成的外，絕大多數可疑數據都是由于網絡拓撲結構不正確或遙測數據不正確或設備參數部準確這三大原因造成的。首先，拓撲結構不正確主要表現為設備連接關系不正確，主要是指SCADA圖形維護的不及時，設備定義不全。這就要求自動化主站維護人員加強對網區新建的變壓器、線路、電容器、發電機等涉及PAS軟件建模的圖形進行及時更新，節點入庫，復制最新模型讓PAS軟件使用。其次，遙測數據不正確一般受到系統有功、無功、電壓、檔位、電流數值以及變壓器繞組量測極性（量測變反）的影響。再次，是由于參數不正確造成的狀態估計可疑數據。這在PAS軟件投運不久的系統中是常見的造成可疑數據的原因。一些變電站建設年限已久，站內設備老舊，按照設備銘牌參數錄入的數值已不能準確反映出現階段設備的運行狀況，從而造成了參數的不準確；在參數錄入過程中我們還要注意主變參數。變壓器額定電壓、分接頭類型錯誤和分接頭位置不正確可能引起無功和電壓的不正確。這就要結合變電站現場搞清楚各分頭對應的電壓，某些變壓器有多個額定檔，還有的變壓器檔位排列順序和通常順序不同，應該注意這些特殊情況。

（二）狀態估計發散

在高級軟件PAS維護過程中會出現電氣島不收斂的情況。當出現狀態估計發散時候不要慌張，首先因逐一排查不收斂的原因。這里總結了有功發散和無功發散時候的一般常用方法。有功發散的解決方法：1.檢查是否有多島計算的情況發生，如果有多島，查看是哪個島發散。 2.檢查線路、主變參數，是否存在很小的電抗。3.檢查線路、主變參數中是否有電阻遠大于電抗的情況4.找到全網最大有功偏移的母線，檢查周邊的線路 參數、量測。5.確認系統是否出現很大很不合理量測。而無功發散的解決方法有：1.變壓器繞組額定電壓參數、檔位參數、檔位量測有錯誤，尤其是系統中電壓最高（最低）的廠站中的主變，其電壓等級對應的電壓基值與其額定電壓是否匹配。2.電容器參數有誤，如輸入參數單位需按“千乏”輸入有誤，而網絡分析中需要按照“兆乏”單位輸入，可以逐一查看電容器周邊有無很大的不合理的無功。