“作戰地圖”再升級

2013-10-28 09:52:19 國家電網　點擊量：評論 (0)

作戰地圖再升級—南瑞成功研發國際首套應對自然災害的電網防御系統記者汪駿原電力系統的作戰地圖（WARMAP）大家并不陌生，這套由中國工程院院士薛禹勝領銜研發的用于綜合防御偶然故障演化為電力災難的系統，

“作戰地圖”再升級

—南瑞成功研發國際首套應對自然災害的電網防御系統

記者汪駿原

電力系統的“作戰地圖”（WARMAP）大家并不陌生，這套由中國工程院院士薛禹勝領銜研發的用于綜合防御偶然故障演化為電力災難的系統，大幅度提高了電網應對復雜故障、防止災難性事故的預警能力和協調控制能力，已應用在我國大部分區域電網和省級電網。如今，“作戰地圖”應對極端外部災害的能力又有了更大提升。經過兩年多的合作，南瑞集團與江西電網共同構建了國際上首套能自適應外部環境的電網安全穩定智能防御系統，并于2011年3月投入運行。

系統運行一年多以來，江西省電力公司的調度員楊峰深有感觸：“作戰地圖”采集的信息更廣、分析預警和輔助決策的能力更強。

系統前所未有地將外部自然環境納入監視范圍，使電網的“千里眼”具備了更廣的視野，最重要的是，“大腦”也變得更加智能：系統能夠根據自然災害的信息預測設備故障概率，將預警目標從單故障風險擴展到群發故障風險，并在極端惡劣的環境下為調度決策提供支持。

江西自然災害多發，冰災、雷電、臺風等極端外部災害給電網安全穩定運行帶來越來越嚴峻的考驗，顯著增加了掌控電網運行的難度。2008年1月, 50年未遇的雨雪冰凍惡劣天氣使江西電網受災面積超過80%，遭遇有史以來最嚴重的破壞。因此，構建能應對極端外部災害的自適應外部環境狀況的電網安全穩定防御體系，成為江西電網安全穩定運行的當務之急。

早在2007年，南瑞已經提出了極端外部災害中的停電防御系統構想，迫切希望加快WARMAP深化應用研發的步伐。雙方一拍即合。2009年，自適應外部環境的電網安全穩定智能防御系統的合作研發展開。

采集信息：“知己”更“知彼”

戰爭中知己知彼才能百戰不殆。“圍繞電網災害這個‘假想敵’，我們不僅需要監控來自電力系統內部的故障和風險，做到‘知己’，更要把外部自然環境的變化納入信息采集范圍，在“知彼”的基礎上有針對性地分析“敵情”，并作出連鎖的預判，為快速、正確分析和應對電網故障創造條件。”南瑞電網安全穩定控制技術分公司的項目負責人王昊昊說。

“以前遇到臺風或雷電等惡劣天氣，我們都很緊張。因為只能看到線路和設備的狀態，不了解外部自然環境的變化。現在通過可視化界面，天氣情況、落雷區域、臺風路徑都一眼就看到，心里更有底了。”江西電力公司的楊峰說。

王昊昊告訴我們，系統最大的特點之一，就在于采集與可視化的范圍從電力系統內部擴大到自然環境。臺風、雷電、覆冰、山火……這些自然環境的變化都納入了監視范圍。

他打開了系統的可視化界面：“這是今年3月3日16：11分的系統圖，在這片密集的落雷區域中間，顯示出雷電故障風險較高的設備和廠站，并清晰地標明了它們所在的經、緯度。”把雷電定位系統采集的實時落雷信息接入安全穩定系統，并采用了智能可視化展現技術，調度人員坐在電腦前就能夠看到落雷狀況、落雷區域的線路、桿塔情況。除了雷電定位系統之外，氣象信息、覆冰監測信息、電力設備設計參數和地理信息也接入了調度支持系統，并實現了與電網模型和實時工況的有機關聯。

分析預警：繪制“進攻路線圖”

監視外部環境還只是第一步，第二步就是要自動識別電網運行狀態與外部環境的關聯性，對外部環境變化可能引發的故障概率進行在線評估，形成預想故障集，對概率大的故障進行分析預警。

“如果不考慮外部環境因素，我們通常假設電網中所有設備出現故障的概率都是相同，在出現其中某一故障的情況下，系統能夠自動計算可能帶來的安全穩定問題并給出控制建議。但第二個故障、第三個故障會在哪里發生？憑經驗幾乎不可能預判和計算。考慮外部環境后，處于惡劣自然環境中的設備具有更高的故障概率，就可以把概率較大的故障案例自動增加到預想故障集，進行安全穩定的評估，并進行多種故障狀況情況的連鎖分析，再通過系統的仿真計算，進行安全穩定輔助決策分析。”王昊昊說。

對于調度預案中沒有考慮到的臺風、雷電、山火和覆冰等惡劣自然環境可能引起的電網多重故障，進行安全穩定分析以及連鎖故障風險評估，能夠極大提升調度運行人員在災害環境下確保電網安全穩定運行的能力。這實際上相當于在敵人進攻前，就提前獲知了他們將可能從哪幾個方向進攻，兵力狀況，行進速度，分析出幾種可能的進攻路線，從而幫助調度人員提前制定好最優化的“作戰方案”，進一步前移電網風險防御的防線。

輔助決策：提前制定“作戰方案”

根據安全穩定評估結果或連鎖故障的演化路徑、可能后果的仿真計算，系統將給出最優化的輔助決策建議。

江西電網部分線路經過山火多發地區，山火導致的故障對電網安全運行構成了較大威脅。“比如2011年的某一天，智能防御系統預警山火引起220kV嘉金線及燕金線故障概率為0.036，系統根據分析的山火引發故障概率情況，自動在預想故障集中增加嘉金線與燕金線同時故障的案例，并進行安全穩定性的評估。”王昊昊指著系統界面解說道。系統顯示，即使出現嘉金線和燕金線同時故障的情況，安全穩定的裕度仍然可以保持 28.7%，不需要采取控制措施。“這相當于‘小分隊’的襲擊，不用太緊張。”王昊昊說。

“如果預計到多股兵力壓境，發生較為嚴重的群發性故障的概率較高，系統的輔助決策功能就會進一步發揮作用。比如給出調整機組出力的方案，調整負荷的方案，以代價最小的方式來控制若干種可能的故障模式。在極端自然災害的情況下，甚至可能建議采取非常規的控制措施。比如主動把電網解列為幾個獨立運行的孤網。萬一打不過，還要最大限度地保存革命實力。”王昊昊笑著說。

即使在孤網狀態下，系統仍然可以監視每個孤網中電站出力、負荷等運行狀態，為調度決策提供支持。

除了有效避免電網安全事故外，系統還能為電網經濟運行提供技術支撐。系統的可視化界面能直觀地顯示災害造成的風險設備和安全穩定評估結果，便于調度人員及時、準確地把握電網運行狀態、相關的自然環境情況和電網安全穩定水平，對輸電功率極限進行動態調整。系統應用一年多以來，提高了高峰時段的輸電能力約10%，創造直接經濟效益5.89億元。項目取得的科技創新知識產權成果也同樣令人矚目，目前已申請國際發明專利1項，國內發明專利5項。