“作戰(zhàn)地圖”再升級(jí)
作戰(zhàn)地圖再升級(jí)—南瑞成功研發(fā)國(guó)際首套應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的電網(wǎng)防御系統(tǒng)記者 汪駿原 電力系統(tǒng)的作戰(zhàn)地圖(WARMAP)大家并不陌生,這套由中國(guó)工程院院士薛禹勝領(lǐng)銜研發(fā)的用于綜合防御偶然故障演化為電力災(zāi)難的系統(tǒng),
“作戰(zhàn)地圖”再升級(jí)
—南瑞成功研發(fā)國(guó)際首套應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的電網(wǎng)防御系統(tǒng)
記者 汪駿原
電力系統(tǒng)的“作戰(zhàn)地圖”(WARMAP)大家并不陌生,這套由中國(guó)工程院院士薛禹勝領(lǐng)銜研發(fā)的用于綜合防御偶然故障演化為電力災(zāi)難的系統(tǒng),大幅度提高了電網(wǎng)應(yīng)對(duì)復(fù)雜故障、防止災(zāi)難性事故的預(yù)警能力和協(xié)調(diào)控制能力,已應(yīng)用在我國(guó)大部分區(qū)域電網(wǎng)和省級(jí)電網(wǎng)。如今,“作戰(zhàn)地圖”應(yīng)對(duì)極端外部災(zāi)害的能力又有了更大提升。經(jīng)過(guò)兩年多的合作,南瑞集團(tuán)與江西電網(wǎng)共同構(gòu)建了國(guó)際上首套能自適應(yīng)外部環(huán)境的電網(wǎng)安全穩(wěn)定智能防御系統(tǒng),并于2011年3月投入運(yùn)行。
系統(tǒng)運(yùn)行一年多以來(lái),江西省電力公司的調(diào)度員楊峰深有感觸:“作戰(zhàn)地圖”采集的信息更廣、分析預(yù)警和輔助決策的能力更強(qiáng)。
系統(tǒng)前所未有地將外部自然環(huán)境納入監(jiān)視范圍,使電網(wǎng)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(tǒng)能夠根據(jù)自然災(zāi)害的信息預(yù)測(cè)設(shè)備故障概率,將預(yù)警目標(biāo)從單故障風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)展到群發(fā)故障風(fēng)險(xiǎn),并在極端惡劣的環(huán)境下為調(diào)度決策提供支持。
江西自然災(zāi)害多發(fā),冰災(zāi)、雷電、臺(tái)風(fēng)等極端外部災(zāi)害給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)越來(lái)越嚴(yán)峻的考驗(yàn),顯著增加了掌控電網(wǎng)運(yùn)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(wǎng)受災(zāi)面積超過(guò)80%,遭遇有史以來(lái)最嚴(yán)重的破壞。因此,構(gòu)建能應(yīng)對(duì)極端外部災(zāi)害的自適應(yīng)外部環(huán)境狀況的電網(wǎng)安全穩(wěn)定防御體系,成為江西電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的當(dāng)務(wù)之急。
早在2007年,南瑞已經(jīng)提出了極端外部災(zāi)害中的停電防御系統(tǒng)構(gòu)想,迫切希望加快WARMAP深化應(yīng)用研發(fā)的步伐。雙方一拍即合。2009年,自適應(yīng)外部環(huán)境的電網(wǎng)安全穩(wěn)定智能防御系統(tǒng)的合作研發(fā)展開(kāi)。
采集信息:“知己”更“知彼”
戰(zhàn)爭(zhēng)中知己知彼才能百戰(zhàn)不殆。“圍繞電網(wǎng)災(zāi)害這個(gè)‘假想敵’,我們不僅需要監(jiān)控來(lái)自電力系統(tǒng)內(nèi)部的故障和風(fēng)險(xiǎn),做到‘知己’,更要把外部自然環(huán)境的變化納入信息采集范圍,在“知彼”的基礎(chǔ)上有針對(duì)性地分析“敵情”,并作出連鎖的預(yù)判,為快速、正確分析和應(yīng)對(duì)電網(wǎng)故障創(chuàng)造條件。”南瑞電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)分公司的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王昊昊說(shuō)。
“以前遇到臺(tái)風(fēng)或雷電等惡劣天氣,我們都很緊張。因?yàn)橹荒芸吹骄€路和設(shè)備的狀態(tài),不了解外部自然環(huán)境的變化。現(xiàn)在通過(guò)可視化界面,天氣情況、落雷區(qū)域、臺(tái)風(fēng)路徑都一眼就看到,心里更有底了。”江西電力公司的楊峰說(shuō)。
王昊昊告訴我們,系統(tǒng)最大的特點(diǎn)之一,就在于采集與可視化的范圍從電力系統(tǒng)內(nèi)部擴(kuò)大到自然環(huán)境。臺(tái)風(fēng)、雷電、覆冰、山火……這些自然環(huán)境的變化都納入了監(jiān)視范圍。
他打開(kāi)了系統(tǒng)的可視化界面:“這是今年3月3日16:11分的系統(tǒng)圖,在這片密集的落雷區(qū)域中間,顯示出雷電故障風(fēng)險(xiǎn)較高的設(shè)備和廠站,并清晰地標(biāo)明了它們所在的經(jīng)、緯度。”把雷電定位系統(tǒng)采集的實(shí)時(shí)落雷信息接入安全穩(wěn)定系統(tǒng),并采用了智能可視化展現(xiàn)技術(shù),調(diào)度人員坐在電腦前就能夠看到落雷狀況、落雷區(qū)域的線路、桿塔情況。除了雷電定位系統(tǒng)之外,氣象信息、覆冰監(jiān)測(cè)信息、電力設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)和地理信息也接入了調(diào)度支持系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)了與電網(wǎng)模型和實(shí)時(shí)工況的有機(jī)關(guān)聯(lián)。
分析預(yù)警:繪制“進(jìn)攻路線圖”
監(jiān)視外部環(huán)境還只是第一步,第二步就是要自動(dòng)識(shí)別電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)與外部環(huán)境的關(guān)聯(lián)性,對(duì)外部環(huán)境變化可能引發(fā)的故障概率進(jìn)行在線評(píng)估,形成預(yù)想故障集,對(duì)概率大的故障進(jìn)行分析預(yù)警。
“如果不考慮外部環(huán)境因素,我們通常假設(shè)電網(wǎng)中所有設(shè)備出現(xiàn)故障的概率都是相同,在出現(xiàn)其中某一故障的情況下,系統(tǒng)能夠自動(dòng)計(jì)算可能帶來(lái)的安全穩(wěn)定問(wèn)題并給出控制建議。但第二個(gè)故障、第三個(gè)故障會(huì)在哪里發(fā)生?憑經(jīng)驗(yàn)幾乎不可能預(yù)判和計(jì)算。考慮外部環(huán)境后,處于惡劣自然環(huán)境中的設(shè)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(dòng)增加到預(yù)想故障集,進(jìn)行安全穩(wěn)定的評(píng)估,并進(jìn)行多種故障狀況情況的連鎖分析,再通過(guò)系統(tǒng)的仿真計(jì)算,進(jìn)行安全穩(wěn)定輔助決策分析。”王昊昊說(shuō)。
對(duì)于調(diào)度預(yù)案中沒(méi)有考慮到的臺(tái)風(fēng)、雷電、山火和覆冰等惡劣自然環(huán)境可能引起的電網(wǎng)多重故障,進(jìn)行安全穩(wěn)定分析以及連鎖故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,能夠極大提升調(diào)度運(yùn)行人員在災(zāi)害環(huán)境下確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力。這實(shí)際上相當(dāng)于在敵人進(jìn)攻前,就提前獲知了他們將可能從哪幾個(gè)方向進(jìn)攻,兵力狀況,行進(jìn)速度,分析出幾種可能的進(jìn)攻路線,從而幫助調(diào)度人員提前制定好最優(yōu)化的“作戰(zhàn)方案”,進(jìn)一步前移電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)防御的防線。
輔助決策:提前制定“作戰(zhàn)方案”
根據(jù)安全穩(wěn)定評(píng)估結(jié)果或連鎖故障的演化路徑、可能后果的仿真計(jì)算,系統(tǒng)將給出最優(yōu)化的輔助決策建議。
江西電網(wǎng)部分線路經(jīng)過(guò)山火多發(fā)地區(qū),山火導(dǎo)致的故障對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行構(gòu)成了較大威脅。“比如2011年的某一天,智能防御系統(tǒng)預(yù)警山火引起220kV嘉金線及燕金線故障概率為0.036,系統(tǒng)根據(jù)分析的山火引發(fā)故障概率情況,自動(dòng)在預(yù)想故障集中增加嘉金線與燕金線同時(shí)故障的案例,并進(jìn)行安全穩(wěn)定性的評(píng)估。”王昊昊指著系統(tǒng)界面解說(shuō)道。系統(tǒng)顯示,即使出現(xiàn)嘉金線和燕金線同時(shí)故障的情況,安全穩(wěn)定的裕度仍然可以保持 28.7%,不需要采取控制措施。“這相當(dāng)于‘小分隊(duì)’的襲擊,不用太緊張。”王昊昊說(shuō)。
“如果預(yù)計(jì)到多股兵力壓境,發(fā)生較為嚴(yán)重的群發(fā)性故障的概率較高,系統(tǒng)的輔助決策功能就會(huì)進(jìn)一步發(fā)揮作用。比如給出調(diào)整機(jī)組出力的方案,調(diào)整負(fù)荷的方案,以代價(jià)最小的方式來(lái)控制若干種可能的故障模式。在極端自然災(zāi)害的情況下,甚至可能建議采取非常規(guī)的控制措施。比如主動(dòng)把電網(wǎng)解列為幾個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的孤網(wǎng)。萬(wàn)一打不過(guò),還要最大限度地保存革命實(shí)力。”王昊昊笑著說(shuō)。
即使在孤網(wǎng)狀態(tài)下,系統(tǒng)仍然可以監(jiān)視每個(gè)孤網(wǎng)中電站出力、負(fù)荷等運(yùn)行狀態(tài),為調(diào)度決策提供支持。
除了有效避免電網(wǎng)安全事故外,系統(tǒng)還能為電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供技術(shù)支撐。系統(tǒng)的可視化界面能直觀地顯示災(zāi)害造成的風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備和安全穩(wěn)定評(píng)估結(jié)果,便于調(diào)度人員及時(shí)、準(zhǔn)確地把握電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、相關(guān)的自然環(huán)境情況和電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平,對(duì)輸電功率極限進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。系統(tǒng)應(yīng)用一年多以來(lái),提高了高峰時(shí)段的輸電能力約10%,創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益5.89億元。項(xiàng)目取得的科技創(chuàng)新知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果也同樣令人矚目,目前已申請(qǐng)國(guó)際發(fā)明專利1項(xiàng),國(guó)內(nèi)發(fā)明專利5項(xiàng)。

責(zé)任編輯:何健
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