CN105069709A - 基于专家经验的电网调度操作过程准动态风险评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于专家经验的电网调度操作过程准动态风险评估方法，包括步骤：S1采集非电力信息、调度指令和电网运行数据，调度指令分解为单项令操作序列；S2单项令操作序列中各步调度操作的风险包括操作执行时的风险和操作间隔内的风险。选取电压越限、潮流过载和失负荷三种风险指标，引入专家经验对各步调度操作中的风险进行量化，并对基于各指标的风险值进行加权综合获得综合风险值；S3各步调度操作的综合风险值构成调度操作过程风险值序列，结合风险水平分级标准评估电网调度操作过程风险水平。本发明适用于大规模电网复杂调度任务，可合理评估各步调度操作给电网风险水平带来的准动态变化，为调度人员进行风险预控提供数据支持。

Description

基于专家经验的电网调度操作过程准动态风险评估方法

技术领域

本发明涉及电网调度运行技术领域，特别涉及一种基于专家经验的电网调度操作过程准动态风险评估方法。

技术背景

电网调度是转换设备运行状态、调整电网运行参数乃至改变电网运行方式的重要手段，合理的调度操作是电网安全、经济运行的重要保障。各级调度人员在进行调度操作时，对电网当前运行状态的任何分析以及对调度操作的任何决策都将对电网的安全生产产生不同程度的影响。然而，随着电力工业的不断发展，电工技术的不断革新以及分布式能源不断接入电网，我国电网规模变得日益庞大，电网结构变得日益复杂，系统的随机性也变得日益明显，电网运行的不确定性也越来越强，这些都对调度人员进行安全有效的电网调度带来了越来越严峻的考验。

在目前的形势下，我国已有的电网调度在驾驭大电网能力上显现出了一些不适应。现有的电网调度体系侧重于确定性的风险来源分析，并在工作流程和系统功能上采取相应的风险管控措施，然而这样的定性风险管控面临着一些问题。首先，调度人员直接面对大量的电网运行数据，其调度决策往往过分依赖其基于工作经验的数据分析能力，甚至事故处理操作会部分借助于假设性的经验判断。这些既增加了调度人员的工作难度，也隐藏着潜在的风险因素。其次，调度人员能够掌握的数据过于单一化，只有电网实时的运行数据，无法获取诸如设备运行状态、人员状态、天气信息以及地理信息等非电气信息，难以满足调度人员在调度决策上进行风险管控的实际需要。因此，建立面向调度操作过程的风险评估体系来弥补我国现有调度体系的不足显得尤为重要。

目前，国内外对电网调度风险的研究主要集中在如何提高调度自动化和智能化程度以定性地降低调度风险。然而在调度操作过程中，由于各种不确定性因素的出现，调度人员所做出的判断和采取的操作策略仍然存在着一定的风险性。因此，有必要对电网调度操作过程中的风险进行实用性的量化评估，从而帮助调度人员选择合理的调度操作。

由于大电网调度操作过程本身是一个动态过程繁杂且不确定因素影响机理复杂的研究对象，而传统的静态风险方法评估的是电网在长期运行过程中即在某种相对固定的运行方式下的平均风险。因此基于复杂停运模型和概率分析的纯粹的静态风险评估方法不适用于电网调度操作过程。由于专家评分法具有简洁、直观、应用范围广等优点，适用于存在诸多不确定因素、历史数据匮乏以及采用其他方法难以进行定量分析的场合^[1]。因此，可以考虑将专家经验引入调度操作过程风险评估，利用专家评分法定性分析与定量评估相结合的特点来提高调度操作过程风险评估的适用性。

文中涉及如下参考文献：

[1]周英.信息安全风险评估中权重优化方法研究[J].信息安全与通信保密,2008.2.

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明结合专家评分法和静态风险评估法，提出了一种基于专家经验的电网调度操作过程准动态风险评估方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种基于专家经验的电网调度操作过程准动态风险评估方法，包括步骤：

S1采集非电力信息、调度指令和电网运行数据，调度指令分解为单项令操作序列；

S2计算单项令操作序列中各步调度操作的综合风险值，具体为：

将各步调度操作分解为调度操作执行过程和调度操作间隔，各步调度操作的风险值为操作风险值和间隔风险值之和；

以电压越限风险、潮流过载风险和失负荷风险为指标，基于各指标分别计算各步调度操作的风险值R^a(V)、R^a(S)和R^a(ΔL)：

$\left\{\begin{array}{c}{R}^a\left(V\right)=R_F^a\left(V\right)+R_D^a\left(V\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\[P\left(S\left(F_m\right)\right)\·I_m\left(V\right)\]+\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\[P\left(S\left(D_n\right)\right)\·I_n\left(V\right)\]\\ R^a\left(S\right)=R_F^a\left(S\right)+R_D^a\left(S\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\[P\left(S\left(F_m\right)\right)\·I_m\left(S\right)\]+\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\[P\left(S\left(D_n\right)\right)\·I_n\left(S\right)\]\\ R^a\left(\mathrm{\Δ}L\right)=R_F^a\left(\mathrm{\Δ}L\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\[P\left(S\left(F_m\right)\right)\·I_m\left(\mathrm{\Δ}L\right)\]\end{array}\right.;$

对基于各指标的风险值进行加权综合，获得各步调度操作的综合风险值R^a：

R^a＝ρ·R^a(S)+ξ·R^a(V)+τ·R^a(ΔL)；

其中：

权重ρ、ξ和τ采用3标度层次分析法获得；

R^a(V)、R^a(S)、R^a(ΔL)分别表示基于电压越限风险、潮流过载风险和失负荷风险的第a步调度操作的风险值；

分别表示基于电压越限风险、潮流过载风险和失负荷风险的第a步调度操作的操作风险值；

分别表示基于电压越限风险和潮流过载风险的第a步调度操作的间隔风险值；

F_m为第a步调度操作执行失败的第m种故障情况，M为第a步调度操作执行失败的故障情况数；

D_n为第a步调度操作执行成功后其他电网设备的第n种故障情况，N为第a步调度操作执行成功后其他电网设备的故障情况数；

I_m(V)和I_n(V)分别表示F_m和D_n发生造成的电压越限风险后果量化值；

I_m(S)和I_n(S)分别表示F_m和D_n发生造成的潮流过载风险后果量化值；

I_m(ΔL)表示F_m发生造成的失负荷风险后果量化值；

P(S(F_m)表示F_m发生的概率，P(S(F_m)＝ω·δ·α·β·γ_f·η_f·λ_f；P(S(D_n)为D_n发生的概率，P(S(D_n)＝β·γ_d·η_d·λ_d；

调度操作类型因数ω用来表示第a步调度操作的类型对P(S(F_m)的影响程度；

调度操作设备故障类型因数δ用来表示F_m的类型对P(S(F_m)的影响程度；

调度人员状态因数α用来表示当前调度人员的技能水平和疲劳程度对P(S(F_m)的影响程度；

天气影响因数β用来表示当前调度操作过程中天气对P(S(F_m)和P(S(D_n)的影响程度；

γ_f和γ_d为设备类型因数，γ_f表示第a步调度操作设备类型对P(S(F_m)的影响程度，γ_d表示D_n所涉及的其他电网设备类型对P(S(D_n)的影响程度；

η_f和η_d为设备状态因数，η_f表示第a步调度操作设备状态对P(S(F_m)的影响程度，η_d表示D_n所涉及的其他电网设备状态对P(S(D_n)的影响程度；

λ_f和λ_d表示历史数据统计因数，λ_f＝λ_f1/λ_f0，λ_d＝λ_d1/λ_d0，λ_f1为区域电网中第a步调度操作设备的年平均强迫停运率，λ_f0为大电网中第a步调度操作设备的同类设备的年平均强迫停运率，λ_d1为区域电网中D_n所涉及的其他电网设备的年平均强迫停运率，λ_d0为大电网中D_n所涉及的其他电网设备的同类设备的年平均强迫停运率；

ω、δ、α、β、γ_f和γ_d采用专家经验法进行评分，η_f根据第a步调度操作设备的状态扣分值采用专家经验法进行评分，η_d根据当前其他电网设备状态扣分值采用专家经验法进行评分；

S3各步调度操作的综合风险值构成调度操作过程的风险值序列，根据风险值序列评估电网调度操作过程准动态风险；

所述的调度操作设备为电网一次设备，所述的其他电网设备指除调度操作设备以外的电网一次设备。

上述电压越限风险量化值采用公式计算，其中，I(V)表示电压越限风险量化值，i为节点编号，k表示电网节点数；S(V_i)为节点i的电压越限严重度函数，V_i为节点i的电压标幺值；μ_i为节点i的电压权重，不同节点的电压权重采用专家经验法进行评分。

上述风险量化值采用公式计算，其中，I(S)表示潮流过载风险量化值，j为支路编号，l表示电网支路数；S(S_j)为支路j的潮流过载严重度函数，S_j为支路j的潮流标幺值；ν_j表示支路j的潮流权重，不同支路的潮流权重采用专家经验法进行评分。

上述失负荷风险量化值采用公式计算，其中，I(ΔL)表示失负荷风险量化值，h为负荷节点编号，g为电网负荷节点数；ΔL_h为负荷节点h的负荷损失标幺值；为负荷节点h的失负荷权重，不同负荷节点的失负荷权重根据负荷节点级别采用专家经验法进行评分。

上述调度人员状态因数α＝α₁·α₂，其中，调度人员技能水平因数S_T为调度人员的技能水平考核得分，考核采用百分制；调度人员疲劳因数α₂根据专家经验获得。

上述设备状态因数采用公式 ${\mathrm{\η}}_f=35\·e^{-0.06(100-S_{Df})}$ 和 ${\mathrm{\η}}_d=35\·e^{-0.06(100-S_{Dd})}$ 计算，其中，S_Df为当前调度操作设备的状态扣分值，S_Dd为D_n所涉及的其他电网设备的状态扣分值。

和现有技术相比，本发明具有如下特点和有益效果：

1、在时间先后上将调度操作过程分解成一连串调度操作执行过程与相邻两步调度操作间的一系列操作执行间隔，将风险理论引入调度操作过程中，评估各步调度操作下的操作风险和间隔风险，综合得到各步调度操作的综合风险值，从而形成阶跃变化的调度操作过程风险值序列。

2、本发明实现了电网调度操作过程准动态风险评估，克服了现有电网运行安全风险评估只能从静态角度评估系统在某种运行方式下的平均风险的不足，也避开了纯粹动态风险评估方法的复杂性和非实时性问题。

3、将专家经验引入大电网复杂调度操作过程的准动态风险评估，考虑设备故障、天气状况以及调度人员状态等不确定因素对元件失效概率的影响，采用专家评分法在概率分析环节和风险后果权重分析环节进行分层分级评分，利用多种影响因子的专家评分来修正历史统计数据，解决了准动态风险评估在大电网实际调度工作中应用时面临的系统元件故障概率样本容量不足，不确定因素对调度操作及电网运行的作用机理复杂，以及风险后果权重分析困难等问题，在保证准动态风险评估有效性的同时，又能增强其实用性。

4、本发明适用于大电网复杂调度操作过程，可合理评估各步调度操作给电网运行风险水平带来的动态变化，并实现对各步调度操作所造成电网运行风险水平变化的预估，让调度运行人员预先掌握各步调度操作的风险代价，为其采取风险预控措施提供数据支持。

5、将本发明风险评估结果应用于风险预警与风险管控中，可实现电网调度指令风险校验和基于风险规避的调度辅助决策等风险实用化功能。

附图说明

图1为本发明风险评估方法的框架图；

图2为单步调度操作风险来源故障树模型；

图3为电网调度操作过程风险分布模型；

图4为专家评分法在单步调度操作风险评估中的应用框图；

图5为调度人员疲劳程度因数随时间的变化曲线；

图6为风险水平分级示意图。

具体实施方式

下面将以贵州电网“福泉变#3主变由运行状态转冷备用状态”调度操作过程风险评估为例，对本发明思路及技术方案进行详细说明。

图1为本发明电网调度操作过程准动态风险评估框架图，从图中可以看出，本发明方法主要流程包括信息采集、风险辨识、风险量化评估和风险实用化四部分。

步骤1，信息采集。

需要采集的信息主要分为三类：(a)非电力信息采集系统采集的非电力信息，包括调度与电网历史故障统计数据、调度人员状态信息、地理信息、天气信息和设备状态信息，用于风险状态概率分析。(b)调度电子发令系统采集的调度指令，将调度指令分解简化为对一次设备的倒闸操作或运行参数调节操作等可直接改变电网运行状态的单项令操作序列，用于调度操作过程中电网运行风险状态的生成。本实施例中调度指令即逐项令—“福泉变#3主变由运行状态转冷备用状态”的调度操作票，见表1，其分解简化的单项令操作序列见表2。(c)EMS系统采集的电网运行数据，包括电网拓扑信息、电网实时运行数据以及电源出力与负荷波动信息，用于电力系统分析，进而进行风险后果量化。

表1调度操作票内容

不考虑对10KV线路的倒母线操作，将表1中逐项令分解简化为单项令操作序列，见表2。

表2单项令操作序列

步骤2，风险辨识。

将单项令操作序列中各步调度操作分解为调度操作执行过程和调度操作间隔，形成连续的调度操作中间状态，那么调度操作中间状态风险包括调度操作执行过程风险和调度操作间隔风险两部分。为方便描述，文中将“调度操作执行过程风险”和“调度操作间隔风险”分别简称为“操作风险”和“间隔风险”。综合考虑非电力信息中设备故障因素、天气因素及调度人员状态因素这些不确定因素给各调度操作中间状态带来的电网风险，构建单步调度操作风险来源故障树，辅助进行设备故障下的电网运行状态统计及概率分析。

在风险来源辨识中，将设备故障因素作为最主要的风险来源点，将天气因素、调度人员状态因素作为修正因素来实时修正设备故障发生的概率。单独考虑设备故障因素，包括调度操作设备故障和其他电网设备故障，这里，其他电网设备指除调度操作设备外的电网设备。将故障树原理引入到调度操作过程风险来源分析中，从调度操作执行成功和失败两个方面出发，统计各调度操作中间状态下电网风险状态，建立单步调度操作风险来源故障树模型，见图2。图中，S(F₁)、S(F₂)、…S(F_M)分别是由M个调度操作设备故障情况F_m导致单步调度操作执行失败而带来的M个电网运行风险状态，即调度操作设备故障对应的操作风险，m＝1,2,3,...M；S(D₁)、S(D₂)、…S(D_N)为当前步调度操作执行成功后，在调度操作间隔状态下，由N个其他电网设备故障情况D_n带来的N个电网运行风险状态，即其他电网设备故障对应的间隔风险，n＝1,2,3,...N。本发明借助单步调度操作风险来源故障树来梳理风险来源，统计电网运行风险状态，并经过逻辑上分析获得调度操作中间状态风险。

由图2可知，单步调度操作风险主要包括两个方面：其一，调度操作执行失败时，因调度操作设备故障造成的操作风险；其二，调度操作执行成功后，调度操作间隔状态下，因其他电网设备故障造成的间隔风险。

结合贵州电网调度运行实际，针对表2中单项令操作序列，操作风险主要来源点为开关和刀闸这两种调度操作设备的故障，具体故障类型见表3。

间隔风险主要来源点在于其他电网设备故障，且只考虑电网设备一阶失效模型，通过对电网进行N-1校验生成各种间隔风险状态S(D_n)。

表3调度操作设备故障类型

步骤3，风险量化评估。

结合调度操作对电网运行状态的动态影响特点，将单项令操作序列中各步调度操作分解为一个调度操作执行过程和一个调度操作间隔，调度操作过程则由连续的调度操作中间状态组成。绘制电网调度操作过程风险分布模型，见图3。相应地，调度操作中间状态风险包含操作风险和间隔风险。…分别表示第1、2、3…步调度操作执行中，由调度操作设备故障导致调度操作执行失败而带来的电网运行风险值，即操作风险值。…分别表示第1、2、3…步调度操作间隔内，由其他电网设备故障引起的电网运行风险值，即间隔风险值。各步调度操作中间状态风险值 $R^1=R_F^1+R_D^1,R^2=R_F^2+R_D^2,R^3=R_F^3+R_D^3....$ 由此，调度操作过程风险R以各步调度操作中间状态风险值序列{R⁰,R¹,R²,R³,...}的形式分布，并随着调度操作分步执行而阶跃变化着，即为准动态变化的风险。

对电网调度操作过程中操作风险和间隔风险进行量化评估，主要包括风险状态概率分析、风险状态下电力系统分析、风险量化指标选取、风险后果量化和风险值序列计算等环节。风险状态概率分析和风险后果量化采用已有的Q/CSG11104002-2012专家评分标准实现，最后得到阶跃变化的电网调度操作过程风险值序列。

本发明根据专家经验，分层分级制定对各个电网风险状态概率产生影响的各种影响因子的专家评分表，对基于历史统计数据的元件失效率进行修正。选定量化调度操作过程风险后果的风险指标，根据专家经验制定各种权重评分表，并通过电力系统分析方法对每一个电网风险状态的风险后果进行量化评估。依据风险计算公式，计算各步调度操作中间状态风险值，从而获得调度操作过程风险值序列。

本步骤的具体过程如下：

将电网调度操作过程风险细分为每一步调度操作执行后电网在特定运行状态下的风险，结合专家经验在电网调度操作过程准动态风险评估中的应用特点，设计专家评分法在单步电网调度操作风险评估中的应用框图，见图4。

由图4可知，本发明主要将专家评分法用于风险状态概率分析和风险后果量化分析。在风险状态概率分析上，采用专家评分法对设备故障概率进行评分，具体采用分层分级评分思想。在风险后果量化环节，采用分级评分思想对节点电压权重μ、支路潮流权重v和负荷节点权重进行评分。

(1)风险状态概率分析。

将元件失效的可能性分为若干等级，结合专家经验划定各等级的评分范围，并以此作为故障概率的评分标准。本发明采用专家评分法获得调度操作设备故障概率P(S(F_m))评分P_s1和其他电网设备故障概率P(S(D_n))评分P_s2的计算公式，如下：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{s1}=\mathrm{\ω}\·\mathrm{\δ}\·\mathrm{\α}\·\mathrm{\β}\·{\mathrm{\γ}}_f\·{\mathrm{\η}}_f\·{\mathrm{\λ}}_f\\ P_{s2}=\mathrm{\β}\·{\mathrm{\γ}}_d\·{\mathrm{\η}}_d\·{\mathrm{\λ}}_d\end{array}\right.---\left(1\right)$

式(1)中：

P(S(F_m))表示F_m发生的概率，P(S(D_n))表示D_n发生的概率：

各影响因数的评分方法如下：

调度操作类型因数ω，用来表征不同的调度操作对调度操作风险状态概率的影响程度。制定调度操作类型因数专家评分表时，考虑无倒闸操作、倒母线操作、电磁环网合环、执行临时保护措施操作等调度操作类型，根据专家经验对不同类型的调度操作进行评分，该评分即调度操作类型因数。表4是本具体实施方式采用的调度操作类型因数专家评分表，该专家评分表来源自Q/CSG11104002-2012标准。

表4调度操作类型因数的专家评分表

调度操作设备故障类型因数δ，用来表征不同类型的调度操作设备故障对调度操作风险状态概率的影响程度。制定调度操作设备故障类型因数δ的专家评分表时，分别针对开关和刀闸，考虑开关拒动、开关拒动且闭锁、开关非全相分合、开关爆炸、刀闸拒动、刀闸绝缘损坏导致接地短路等几种典型的调度操作设备故障类型，根据专家经验并结合历史统计数据对不同类型的调度操作设备故障进行评分。表5是本具体实施方式采用的调度操作设备故障类型因数的专家评分表。

表5调度操作设备故障类型因数的专家评分表

调度人员状态因数α＝α₁·α₂，用来表征调度人员的技能水平和疲劳程度对调度操作风险状态概率的影响程度。其中，α₁表示调度人员技能水平因数，α₂表示调度人员疲劳程度因数。调度人员技能水平因数采用经验公式获得，S_T为调度人员的技能水平考核得分，考核采用百分制，60分及以上才能上岗，60分以下则需要参与业务培训。根据专家经验，获得“三班倒”工作规律下调度人员疲劳程度因数α₂的拟合函数模型和拟合曲线。图5为调度人员疲劳程度因数β₂随时间的变化曲线，图中曲线1、2、3分别代表白班、中班、晚班时调度人员疲劳程度因数的变化曲线，该变化曲线可采用如下的拟合函数模型表示：

${\mathrm{\&alpha;}}_2\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}2+\sin (0.107\&CenterDot;t-2.641),& 8<t\&le;16\\ 2+\sin (0.159\&CenterDot;t-4.275),& 16<t\&le;22\\ 2+\sin (0.116\&CenterDot;t-4.353),& 22<t\&le;24\\ 2+\sin (0.116\&CenterDot;t-1.569),& 0<t\&le;8\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，t表示时刻，α₂(t)表示时刻t时调度人员疲劳程度因数。

天气影响因数β，用来表征天气对调度操作风险状态概率的影响程度。制定天气影响因数专家评分表时，结合调度操作时段内电网所在地的气候条件，考虑正常、台风、雷雨大风、森林火险、高温、大雾、结冰等几种常见的天气情况，并结合黄色预警、橙色预警、红色预警等天气恶劣程度，根据专家经验制定天气影响因数专家评分表。表6是本具体实施方式采用的天气影响因数专家评分表，来源自Q/CSG11104002-2012标准。

表6天气影响因数的专家评分表

设备类型因数γ_f和γ_d，用来表征不同类型的设备对调度操作风险状态概率的影响程度。本发明中主要分析电气一次设备，包括主变、母线、开关、刀闸、电缆、架空线、直流线路、发电机，其中开关和刀闸为调度操作设备，根据专家经验制定设备类型因数专家评分表，见表7。

表7设备类型因数的专家评分表

设备状态因数用来表征不同的设备状态对调度操作风险状态概率的影响程度，S_D为设备状态扣分值。设备状态扣分值可参考Q/GDW171-2008标准获得，根据其他电网设备状态量对设备失效概率影响程度的不同，按从轻到重的顺序将状态量权重系数分别设定为1、2、3、4。接着，根据电网设备状态量劣化程度的不同，按从轻到重的顺序分为四个等级，基本扣分值分别为2、4、8、10分。电网设备状态扣分值S_D等于基本扣分值的加权和，设备状态正常时不扣分。

历史数据统计因数λ＝λ₁/λ₀，λ₁为区域电网中当前设备的年平均强迫停运率，λ₀为大电网当前设备同类设备的年平均强迫停运率。

ω、δ、α、β、γ和η因数均采用专家经验法进行评分，评分标准可采用已有的评分标准，也可以结合通过多次试验模拟获得，还可以通过试验模拟对已有评分标准进行调整修正获得。

(2)风险后果量化。

选取电压越限风险、潮流过载风险和失负荷风险作为调度操作过程风险评估的指标，三种指标风险的量化方法如下：

(a)电压越限风险量化。

电网节点i的电压越限严重度函数S(V_i)的定义如下：

系统电压越限风险量化值I(V)的计算公式如下：

$I\left(V\right)=\underset{i=1}{\overset{k}{\&Sigma;}}({\mathrm{\&mu;}}_i\&CenterDot;S(V_i\left)\right)---\left(3\right)$

式(2)～(3)中，i为节点编号，V_i为节点i的电压标幺值，k表示电网节点数；μ_i为节点i的电压权重，电压权重μ_i根据节点i所连接发电机的最大有功出力或节点所连接变压器额定容量进行评分，电压权重μ_i的专家评分表见表8，参考Q/CSG11104002-2012标准和经验获得。

表8电压权重的专家评分表

(b)潮流过载风险量化。

电网支路j的潮流过载严重度函数S(S_j)的定义如下：

$S\left(S_j\right)=\left\{\begin{array}{cc}0,& 0<S_j\&le;0.8\\ e^{S_j-0.8},& S_j>0.8\end{array}\right.---\left(4\right)$

潮流过载风险量化值I(S)的计算公式如下：

$I\left(S\right)=\underset{j=1}{\overset{l}{\&Sigma;}}({\mathrm{\&nu;}}_j\&CenterDot;S(S_j\left)\right)---\left(5\right)$

式(4)～(5)中，j为支路编号，S_j为支路j的潮流标幺值，l表示支路数，ν_j表示支路j的潮流权重，潮流权重ν_j根据支路所在线路的电压等级与额定传输电流进行评分，潮流权重ν_j的专家评分表见表9，参考Q/CSG11104002-2012标准和经验获得。

表9支路潮流权重的专家评分表

(c)失负荷风险量化。

失负荷风险量化值I(ΔL)的计算公式如下：

式(6)中，h为负荷节点编号，ΔL_h为负荷节点h的负荷损失标幺值；g为电网负荷节点数；为负荷节点h的负荷权重，根据负荷重要程度对各负荷节点的失负荷权重进行评分，表10是本具体实施方式采用的失负荷权重专家评分表，来源自Q/CSG11104002-2012标准。

表10负荷节点权重的专家评分表

(3)风险值序列计算。

参照IEEE100-1992标准中风险定义，选用上述三种指标体系，分别得到第a步调度操作风险如下：

$\left\{\begin{array}{c}{R}^a\left(V\right)=R_F^a\left(V\right)+R_D^a\left(V\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\left(F_m\right)\right)\&CenterDot;I_m\left(V\right)\&rsqb;+\underset{n=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\left(D_n\right)\right)\&CenterDot;I_n\left(V\right)\&rsqb;\\ R^a\left(S\right)=R_F^a\left(S\right)+R_D^a\left(S\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\left(F_m\right)\right)\&CenterDot;I_m\left(S\right)\&rsqb;+\underset{n=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\left(D_n\right)\right)\&CenterDot;I_n\left(S\right)\&rsqb;\\ R^a\left(\mathrm{\&Delta;}L\right)=R_F^a\left(\mathrm{\&Delta;}L\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\left(F_m\right)\right)\&CenterDot;I_m\left(\mathrm{\&Delta;}L\right)\&rsqb;\end{array}\right.---\left(7\right)$

式(7)中：

R^a(V)、R^a(S)、R^a(ΔL)分别表示基于电压越限风险指标、潮流过载风险指标和失负荷风险指标的第a步调度操作风险值，即第a步调度操作中间状态风险；

分别表示基于电压越限风险指标、潮流过载风险指标和失负荷风险指标的第a步调度操作的操作风险值；

分别表示基于电压越限风险指标和潮流过载风险指标的第a步调度操作的间隔风险值；

P(S(F_m)表示第m个操作风险状态S(F_m)发生的概率，其值为公式(1)所获得的评分P_s1，m＝1,2,...M，M表示调度操作设备故障情况数；

P(S(D_n)表示第n个间隔风险状态S(D_n)发生的概率，其值为公式(1)所获得的评分P_s2，n＝1,2,...N，N表示电网设备故障情况数；

I_m(V)和I_n(V)分别表示调度操作设备故障F_m和电网设备故障D_n发生后造成的电压越限风险量化值，采用公式(3)计算获得；

I_m(S)和I_n(S)分别表示调度操作设备故障F_m和电网设备故障D_n发生后造成的系统潮流过载风险量化值，采用公式(5)计算获得；

I_m(ΔL)为操作设备故障F_m造成的系统失负荷风险量化值，采用公式(6)计算获得。

调度操作执行前，电网运行风险计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{R}^0\left(V\right)=R_D^0\left(V\right)=\underset{n=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\right(D_n\left)\right)\&CenterDot;I_n\left(V\right)\&rsqb;\\ R^0\left(S\right)=R_D^0\left(S\right)=\underset{n=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\right(D_n\left)\right)\&CenterDot;I_n\left(S\right)\&rsqb;\end{array}\right.---\left(8\right)$

式(8)中：

R⁰(V)和R⁰(S)分别表示调度操作执行前、基于电压越限风险指标和潮流过载风险指标的调度操作风险值；

和分别表示调度操作执行前、基于电压越限风险指标和潮流过载风险指标的间隔风险值。

对风险值R^a(V)、R^a(S)、R^a(ΔL)进行加权求和，得到综合风险指标R^a：

R^a＝ρ·R^a(S)+ξ·R^a(V)+τ·R^a(ΔL)(9)

综合风险指标R^a即第a步调度操作中间状态风险值，a＝0、1、2…。

结合专家经验，采用3标度层次分析法对权重ρ、ξ和τ进行分析，从而得到调度操作过程风险值序列{R⁰,R¹,R²,R³,...}。

3标度层次分析法确定权重ρ、ξ和τ为专家经验法中的常用技术，为便于理解，下面将对权重ρ、ξ和τ的确定过程进行说明。

矩阵B中元素b_ij的取值按以下标准进行：B_i比B_j重要，则b_ij＝2；B_i与B_j同等重要，则b_ij＝1；B_i不如B_j重要，则b_ij＝0。本具体实施中，根据专家经验获取b_ij的取值。对矩阵B按列进行归一化处理，采用算术平均法获得ρ、ξ和τ：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&rho;}=\frac{1}{3}(\frac{b_{11}}{b_{11}+b_{21}+b_{31}}+\frac{b_{12}}{b_{12}+b_{22}+b_{32}}+\frac{b_{13}}{b_{13}+b_{23}+b_{33}})\\ \mathrm{\&xi;}=\frac{1}{3}(\frac{b_{21}}{b_{11}+b_{21}+b_{31}}+\frac{b_{22}}{b_{12}+b_{22}+b_{32}}+\frac{b_{23}}{b_{13}+b_{23}+b_{33}})\\ \mathrm{\&tau;}=\frac{1}{3}(\frac{b_{31}}{b_{11}+b_{21}+b_{31}}+\frac{b_{32}}{b_{12}+b_{22}+b_{32}}+\frac{b_{33}}{b_{13}+b_{23}+b_{33}})\end{array}\right.---\left(11\right)$

(4)风险水平分级。

获得调度操作过程风险值序列后，即可根据该风险值序列，对电网调度操作过程的风险水平进行评估。本发明中采用风险水平分级标准确定电网调度操作过程的风险级别，进而根据风险级别指导调度人员采取不同的应对措施。

本具体实施中，参照Q/CSG11104002-2012标准中已有的风险分级标准，并结合区域电网调度操作过程的现实风险水平变化范围，制定电网调度操作过程风险水平分级方法，具体如下：

参照Q/CSG11104002-2012标准，结合调度操作过程风险状态现实的概率统计规律，获得表12所示的风险状态概率分级标准。根据区域电网调度操作过程风险状态的风险后果的现实变化范围，结合Q/CSG11104002-2012标准，将风险后果也分为五级，具体的分级标准见表13。

表12风险状态概率分级标准

以表12中的概率为纵坐标，以表13中的风险后果为横坐标，确定两者的乘积，即风险值的分级范围，其示意图见图6所示。图6中根据颜色区域来划分风险等级，颜色越深风险水平越高。风险值落在五块不同颜色的区域，对应的风险水平由高到低共分为五级，分别用红、橙、黄、绿、蓝五种颜色表示。

表13风险状态风险后果分级标准

根据上述分级方法，得到电网调度操作过程风险水平的分级情况和应对措施如表14所示。

表14风险水平分级与应对

将Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级风险的分界线(风险值500和150)分别设置为风险橙色预警线和黄色预警线。

通过上述方法对电网调度操作过程风险值序列中各风险之分别进行风险水平分级，并设置风险黄色预警线和橙色预警线后，获得图如图3所示意的调度操作过程风险水平变化直方图。根据该直方图即可实现风险实用化功能。

步骤4，风险实用化。

风险实用化就是将风险评估结果应用于风险预警与风险管控中，拓展风险评估方法的实用功能。步骤3获得的电网调度操作过程风险值序列可应用于电网调度指令风险校验和基于风险规避的调度辅助决策功能。

(1)电网调度指令风险校验

基于已有的调度指令逻辑校验和潮流校验，加入第三重校验—风险校验。例如针对“福泉变#3主变由运行状态转冷备用状态”这一调度逐项令，调度人员根据预先绘制的调度操作过程风险水平变化直方图可直观了解该调度指令对应的整个调度操作过程中各步调度操作给贵州电网运行风险水平所带来的变化，并找出风险值超过预警线的调度操作步骤，对风险值超过预警线的调度操作步骤采取风险管控措施。

(2)基于电网调度指令风险校验实现基于风险规避的辅助调度决策功能

(a)最佳调度操作时机的选取

电网运行状态会随着负荷的变化而出现波动，设备故障概率会随着天气的变化而变化，调度人员误调度和误操作的概率也会随着调度人员工作状态的变化而发生改变。因此同一调度任务给电网带来风险的大小是随调度操作执行时间而变化的。通过对比某一调度任务在不同时段下执行时总体风险水平和最大风险值的不同，指导调度运行人员合理安排调度任务，从而选择该步调度操作的最佳执行时机。

例如，针对“福泉变#3主变由运行状态转冷备用状态”这一调度逐项令，调度人员制订了该调度任务的“早、中、晚”几种调度操作备选执行时机，分别获取各备选执行时机下调度操作过程风险值序列，综合比较不同执行时机下的总体风险水平，选择各步步调度操作的最佳执行时机。

(b)最优调度操作方案的选取

当某一个调度任务存在多种调度方案可供选择时，调度人员可以综合参考每一种调度方案的总体风险水平、最大风险值以及操作步骤数，从而选择最优的调度操作方案。

例如，针对“福泉变#3主变由运行状态转冷备用状态”这一调度逐项令，由于福泉变#3主变220KV侧也有电源，因此存在“先从220KV侧停电”和“先从500KV侧停电”两种备选调度操作方案可供选择，所以，分别获得两种备选执行方案下调度操作过程风险值序列，综合比较两种调度方案的总体风险水平、最大风险值及操作步骤数，从选择风险水平最低且操作步骤最少的调度操作方案。

上述风险实用化功能能够为调度运行人员提供直观而可靠的风险预控与决策指导，在应用于调度自动化系统后能够提高调度执行的效率和效果。

Claims (6)

1.基于专家经验的电网调度操作过程准动态风险评估方法，其特征是，包括步骤：

S1采集非电力信息、调度指令和电网运行数据，调度指令分解为单项令操作序列；

S2计算单项令操作序列中各步调度操作的综合风险值，具体为：

将各步调度操作分解为调度操作执行过程和调度操作间隔，各步调度操作的风险值为操作风险值和间隔风险值之和；

以电压越限风险、潮流过载风险和失负荷风险为指标，基于各指标分别计算各步调度操作的风险值R^a(V)、R^a(S)和R^a(ΔL)：

$\left\{\begin{array}{c}{R}^a\left(V\right)=R_F^a\left(V\right)+R_D^a\left(V\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\left(F_m\right)\right)\&CenterDot;I_m\left(V\right)\&rsqb;+\underset{n=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\left(D_n\right)\right)\&CenterDot;I_n\left(V\right)\&rsqb;\\ R^a\left(S\right)=R_F^a\left(S\right)+R_D^a\left(S\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\left(F_m\right)\right)\&CenterDot;I_m\left(S\right)\&rsqb;+\underset{n=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\left(D_n\right)\right)\&CenterDot;I_n\left(S\right)\&rsqb;\\ R^a\left(\mathrm{\&Delta;}L\right)=R_F^a\left(\mathrm{\&Delta;}L\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\&lsqb;P\left(S\left(F_m\right)\right)\&CenterDot;I_m\left(\mathrm{\&Delta;}L\right)\&rsqb;\end{array}\right.;$

对基于各指标的风险值进行加权综合，获得各步调度操作的综合风险值R^a：

R^a＝ρ·R^a(S)+ξ·R^a(V)+τ·R^a(ΔL)；

其中：

权重ρ、ξ和τ采用3标度层次分析法获得；

R^a(V)、R^a(S)、R^a(ΔL)分别表示基于电压越限风险、潮流过载风险和失负荷风险的第a步调度操作的风险值；

分别表示基于电压越限风险、潮流过载风险和失负荷风险的第a步调度操作的操作风险值；

分别表示基于电压越限风险和潮流过载风险的第a步调度操作的间隔风险值；

F_m为第a步调度操作执行失败的第m种故障情况，M为第a步调度操作执行失败的故障情况数；

D_n为第a步调度操作执行成功后其他电网设备的第n种故障情况，N为第a步调度操作执行成功后其他电网设备的故障情况数；

I_m(V)和I_n(V)分别表示F_m和D_n发生造成的电压越限风险后果量化值；

I_m(S)和I_n(S)分别表示F_m和D_n发生造成的潮流过载风险后果量化值；

I_m(ΔL)表示F_m发生造成的失负荷风险后果量化值；

P(S(F_m)表示F_m发生的概率，P(S(F_m)＝ω·δ·α·β·γ_f·η_f·λ_f；P(S(D_n)为D_n发生的概率，P(S(D_n)＝β·γ_d·η_d·λ_d；

调度操作类型因数ω用来表示第a步调度操作的类型对P(S(F_m)的影响程度；

调度操作设备故障类型因数δ用来表示F_m的类型对P(S(F_m)的影响程度；

调度人员状态因数α用来表示当前调度人员的技能水平和疲劳程度对P(S(F_m)的影响程度；

天气影响因数β用来表示当前调度操作过程中天气对P(S(F_m)和P(S(D_n)的影响程度；

γ_f和γ_d为设备类型因数，γ_f表示第a步调度操作设备类型对P(S(F_m)的影响程度，γ_d表示D_n所涉及的其他电网设备类型对P(S(D_n)的影响程度；

η_f和η_d为设备状态因数，η_f表示第a步调度操作设备状态对P(S(F_m)的影响程度，η_d表示D_n所涉及的其他电网设备状态对P(S(D_n)的影响程度；

λ_f和λ_d表示历史数据统计因数，λ_f＝λ_f1/λ_f0，λ_d＝λ_d1/λ_d0，λ_f1为区域电网中第a步调度操作设备的年平均强迫停运率，λ_f0为大电网中第a步调度操作设备的同类设备的年平均强迫停运率，λ_d1为区域电网中D_n所涉及的其他电网设备的年平均强迫停运率，λ_d0为大电网中D_n所涉及的其他电网设备的同类设备的年平均强迫停运率；

ω、δ、α、β、γ_f和γ_d采用专家经验法进行评分，η_f根据第a步调度操作设备的状态扣分值采用专家经验法进行评分，η_d根据当前其他电网设备状态扣分值采用专家经验法进行评分；

S3各步调度操作的综合风险值构成调度操作过程的风险值序列，根据风险值序列评估电网调度操作过程准动态风险；

所述的调度操作设备为电网一次设备，所述的其他电网设备指除调度操作设备以外的电网一次设备。

2.如权利要求1所述的基于专家经验的电网调度操作过程准动态风险评估方法，其特征是：

电压越限风险量化值采用公式计算，其中，I(V)表示电压越限风险量化值，i为节点编号，k表示电网节点数；S(V_i)为节点i的电压越限严重度函数，V_i为节点i的电压标幺值；μ_i为节点i的电压权重，不同节点的电压权重采用专家经验法进行评分。

3.如权利要求1所述的基于专家经验的电网调度操作过程准动态风险评估方法，其特征是：

潮流过载风险量化值采用公式计算，其中，I(S)表示潮流过载风险量化值，j为支路编号，l表示电网支路数；S(S_j)为支路j的潮流过载严重度函数，S_j为支路j的潮流标幺值；ν_j表示支路j的潮流权重，不同支路的潮流权重采用专家经验法进行评分。

4.如权利要求1所述的基于专家经验的电网调度操作过程准动态风险评估方法，其特征是：

失负荷风险量化值采用公式计算，其中，I(ΔL)表示失负荷风险量化值，h为负荷节点编号，g为电网负荷节点数；ΔL_h为负荷节点h的负荷损失标幺值；为负荷节点h的失负荷权重，不同负荷节点的失负荷权重根据负荷节点级别采用专家经验法进行评分。

5.如权利要求1所述的基于专家经验的电网调度操作过程准动态风险评估方法，其特征是：

所述的调度人员状态因数α＝α₁·α₂，其中，调度人员技能水平因数S_T为调度人员的技能水平考核得分，考核采用百分制；调度人员疲劳因数α₂根据专家经验获得。

6.如权利要求1所述的基于专家经验的电网调度操作过程准动态风险评估方法，其特征是：

设备状态因数采用公式 ${\mathrm{\&eta;}}_f=35\&CenterDot;e^{-0.06(100-S_{Df})}$ 和 ${\mathrm{\&eta;}}_d=35\&CenterDot;e^{-0.06(100-S_{Dd})}$ 计算，其中，S_Df为当前调度操作设备的状态扣分值，S_Dd为D_n所涉及的其他电网设备的状态扣分值。