基于电网安全运行的气象信息应用研究

基于电网安全运行的气象信息应用研究

杨波1陈丽1韦微1苏士江1

（国网安徽来安县供电有限责任公司安徽省滁州市239000）

摘要：介绍了基于电网安全运行的气象信息应用研究的重要意义以及应用现状，指出基于电网安全运行的气象信息应用中的存在的问题，分析了气象信息在电网安全预警中难以深入应用的原因，提出了气象信息在电网安全预警中进一步深入应用的总体思路，具体描述了相关解决措施的目标、实现方法。

关键词：电网气象安全预警应用

0引言

随着电网规模的不断扩大，单位土地面积上的输变电设备密度也越来越大。大风、雷电、冰灾等恶劣天气对电网的影响也越发严重，以往少有的同杆线路或同一走廊线路的相继故障，现在发生的概率明显增加。在电力系统安全稳定导则中，将N-1作为电网第一级安全稳定标准，同杆故障等严重故障作为第二级安全稳定标准，同一走廊非同杆线路相继故障，并没有列为第二级安全防护标准，一旦发生这些故障，电网将可能遭受严重的打击，甚至导致稳定破坏、大面积停电等恶劣后果。因此，在电网的安全稳定控制中考虑恶劣天气对电网设备的影响，显得迫在眉睫。

1应用现状

目前，国内已有部分网省调度，建立了诸多电力气象安全分析系统。总体思路主要是基于电力系统实时稳态数据，融合电力气象信息，实现全网风险辨识、评估、预防控制。首先根据电网外部气候特征、运行方式、发输电设备的历史运行统计数据，实现考虑天气等多重因素的电网输变设备故障概率的计算，建立相关设备实时运行条件相依的事故停运风险模型，在模型基础上计算风险指标体系，进行风险评估，最终为调度和计划的预防控制提供基础的系统支持。但

2存在问题

2.1无法识别气象对设备故障的影响

气象预警系统的关键在于，准确了解灾害气象天气对电网设备的影响。而部分气象预警系统，无法做到这一点，以台风为例，只能告知台风的路径、风力、路径上的电网设备，具体经历这次台风后，哪些电网设备可能会因为台风发生故障跳闸，不得而知。

2.2对气象产生的风险不明确

复杂的风险指标无法给调度员帮助，究其原因是不明确电网真正的风险是什么，输变电设备过载是风险、断面过载是风险、电压越限是风险、失去稳定也是风险，电网存在各种各样的风险，部分气象预警系统，往往不明确电网真正的风险，如果对风险不明确就无法给出正确的预防控制的决策。

2.3不敢决定是否因恶劣天气采取控制措施

当恶劣天气情况下已经明确了电网会发生风险，但是调度员为了避免风险，必须要对电网运行方式进行控制，包括发电机出力调制、负荷转移、限电等措施。然而调度采取这些预控措施，也将会付出一定的控制代价，并会冒一定的风险，因此，气象预警系统如果不能解决以上问题，调度员也不敢承担风险，以及决定是否采取控制措施。

3总体思路

上述问题严重影响着电力气象预警系统的实用性，而提高电力气象预警系统实用性的关键，是要根据安徽电网外部气候特征、运行方式、发输电设备的历史运行统计数据，实现考虑天气等多重因素的电网输变设备故障概率的准确计算，建立相关设备实时运行条件相依的事故停运模型，在停运模型基础上对电网进行安全稳定分析，并建立风险指标体系和相关计算方法进行风险评估，最终为调度和计划的预防控制提供理论依据。基于气象信息的电网风险评估及预防控制体系框架详见下图：

4实现方法

4.1故障概率功能

根据当前气象条件，结合历史数据进行概率统计，如果当前气象条件与历史气象条件相匹配，当前气象条件的故障发生概率将与历史气象条件下的故障概率相匹配，得出当前气象条件下的故障概率，实现不同走廊线路根据灾害天气影响概率大小进行排序，并给出走廊线路信息、相继故障综合概率、风险等级，并可显示气象因素参与因子，以及每一气象因素的等级、发生位置及其相继跳闸概率。

气象停运总概率计算。设输电线路i的雷电停运概率为，微气象停运概率为，台风停运概率为。微气象和台风停运概率模型都以风速作为主要影响因素，因此二者取最大者作为大风停运概率，即

台风监视与预警主题实现对电网台风气象的监视和预警，同时，还对入境的台风对电网安全的影响进行监视和分析。

4.2在线安全分析功能

分别对天气等不定因素故障集和不考虑天气等不定因素故障集，包括机组、线路、母线、同杆线路、同走廊线路故障等，进行静态稳定（包括设备过载、电压越限、损失负荷比例）、暂态稳定（包括暂态功角、暂态电压、暂态频率）的自动校核计算。根据静态稳定、暂态稳定计算情况，向调度运行人员提供安全稳定运行的各项裕度、安全风险等级等信息。

4.3电网风险评估功能

同一走廊线路相继故障风险是其发生概率和故障损失的乘积，该功能就是要对目前灾害天气下的电网风险进行评估，并给出相应风险指标，最终决定是否按照考虑灾害天气因素对电网进行预防控制。同一走廊线路大概率连锁跳闸故障造成的损失包括负荷、出力、设备损失等；对灾害天气下的同一走廊线路大概率连锁跳闸的电网风险指标，需分解为事故调查规程的8级事故标准，如果灾害天气条件下电网失控风险指标要高于预控风险指标，则建议采取预控措施。

4.4预防控制功能

在决定采取预控措施后需给出电网调度运行人员控制建议，根据电网的运行状态、模型和参数、预想天气等不定因素故障场景及相关安稳设备的配置、以及事先定义的候选措施空间（包含发电机出力调整、负荷调整、无功补偿调整等），对改善系统安全性所需的敏感控制对象（如发电机、负荷、无功补偿节点）进行识别，在候选措施空间获取满足稳定性约束且控制代价最优或者次优的调整方案，形成最终预防性稳定控制措施输出，该控制措施可为调度人员提供预防控制支持。

5结语

本文介绍的基于电网安全运行的气象信息应用研究解决方案，包括气象信息、故障概率、安全分析、风险评估、预防控制、短期预警、离线研究等一系列功能的实现原理和方法，并对风险指标等关键技术进行了详细的阐述，对增强电力气象安全预警系统的实用性，具有重要参考价值。

参考文献：

[1]潘力强，张文磊，汤吉鸿，等．2008年湖南电网特大冰灾事故综述[J]．电网技术，2008，32(S52)．

[2]胡毅，500kV输电线路风偏跳闸的分析研究[J]．高电压技术，2004，30（9）．

[3]DL75-2001电力系统安全稳定导则．北京：中国电力出版社，2001．

杨波（1977年-），男，讲师，主要从事电力自动化运行管理及输变配电网运行管理分析。

陈丽（1988年-），女，学士，主要从事调度自动化及电网运行分析方面的工作。

韦微（1982年-），女，高级技师，主要从事电网自动化运维管理及配网运行管理分析。

苏士江（1972年-），男，技师，主要从事配网线路管理及配网自动化运行。