基于模块化理论的电网风险联动机理与协同管控模式研究.docx

基于模块化理论的电网风险联动机理与协同管控模式研究 摘 要：通过利用模块化的理论，结合供电局对电网运行管理的专业设置，将电网系统划分为九大模块，从风险损失和风险发生可能两个维度梳理一次电网、一次设备、继保与安自系统、继保与安自装置设备、自动化系统、自动化设备、通信网、通信设备以及交直流设备等模块间风险关联脉络；在此基础上构建跨专业的风险联动评估体系，优化供电企业的电网运行风险管控流程，建立跨专业联动的风险管控模式。 关键词：模块化 电网风险 联动管控 一、引言 随着经济和社会的快速发展，以及技术的快速进步，人类社会对电力的依靠程度越来越高，电网的牢靠性以及运行的平安稳定越来越受到政府和社会的重视和关注。近年来，由于受传统风险管理理念和思路影响，主要是专业内部开展风险的辨识、评估和限制。然而电网是由一次系统、二次系统构成的有机系统，各系统之间如不能良好的协作，将为电力系统的平安稳定运行埋下风险。电网运行风险的管控须要运用系统思维，厘清和分析各系统之间的关联和互动关系，建立分工明确、责任清楚、快速高效的系统风险辨识及防控体系，实现基于运行方式、继保、调度、通信、自动化各专业联动的风险管控，提高电网平安稳定运行裕度。 二、基于模块化理论的电网风险关联机理梳理 1.模块化理论。近年来随着技术的发展以及社会分工深化，模块化既是一种产品的重要设计工具，又是企业管理的方法论。Herbert Simon指出，模块化的应用须要满意三个表要条件：条件1：系统是困难的。对于过于简洁的系统，没有必要和价值进行模块化；条件2：系统是演进的。也就是说系统是不断发生改变和变更的；条件3：系统演化面临的结果是高度不确定的。 1.1电网作为一个困难系统，由一次系统、二次系统共同组成，一次系统包含一次电网、一次设备两大模块，二次系统包含继保与安自系统、继保与安自装置设备，自动化系统、自动化设备，通信网、通信设备，交直流设备七大模块。各模块涉及的设备类型和专业学问都存在较大差别，而且随着电网智能化、自动化的程度加深，电网结构将越来越困难，因此电网系统满意第一个条件。 1.2电网系统是演进的：首先，电网规模会随着经济和社会的发展不断扩大，网架结构也会随着区域经济发展不断调整和变更；其次，为了对电网进行定期的运维，以及应付特定时期的用电需求，常常须要在肯定时间内变更和调整电网的运行方式；最终，电网的智能化、自动化和信息化将不断变更电网的运作方式，越来越多新技术将应用到电网的运行和管理当中。 1.3对于最终一个条件，由于电网的困难性，电网运行故障的发生具有较高的随机性和不行预料性，这也为电网运维和风险管控带来了巨大的压力。因此，依据上述分析，电网运行风险的管控机制构建符合模块化应用的三个条件。 2.电网系统的模块化划分。电网又称电力网，是电力系统中各种电压的变电及输配电线路组成的整体。电网一般包括电网一次系统和电网二次系统两大部分。结合电网的组成结构、设备类型以及调度中心的专业设置，利用模块化思想，将电网划分为四大系统与五大设备类型：电网一次系统及其设备、继保与安自系统及其设备、自动化系统及其设备、电力通信系统及其设备、交直流设备。其示意图如图所示。 对于每个模块，其详细定义内涵如下： 电网一次系统是指与某一站点相关的主变、母线、线路等组成的变输电系统，对应调度中心运行方式和调度专业；一次设备主要指一次系统相关的设备，包括主变、母线、线路、开关、配电等单一设备。 继保与安自系统是指爱护某一站点或线路的继保和安自设备组成的系统，对应调度中心继保与安自专业；继保与安自装置设备是指继保装置、二次回路等单一设备。 自动化系统是指由主站和厂站组成的自动化系统，对应调度中心自动化专业；自动化设备是指单个的自动化系统设备。 通信网是指站点及线路相关的光缆、交换机路由等设备组成的通信网系统，对于调度中心通信专业；通信设备指站点或线路上相关通信设备，如指光缆、交换机等。 交直流设备指的是站点沟通电源、直流屏、蓄电池等设备。 3.风险关联规则描述。风险描述的是事故发生的可能性及其所造成的損失，风险大小可利用以下公式描述： 风险的大小等于事故发生的概率与事故所造成的损失的乘积。依据电网运行管理的特点，这里将电网一次系统、继保和安自系统、自动化系统、电力通信网事故发生的概率称为“可能性”，将这些模块故障所造成的损失称为“后果”；对于一次设备、继保与安自装置设备、自动化设备、通信设备和交直流设备等，将其事故的可能性称为“健康度”，所能造成的损失称为“重要度”。在此基础上，依据电网运行过程中各模块之间的相互支撑与作用关系，制定了各模块的风险关联脉络描述规则： 规则1：一次电网风险的后果确定了二次系统的后果。一次电网运行过程中，二次系统的作用是保障一次系统能平安稳定地运行，同时在较大程度上避开或削减电网事故所造成的损失。因此二次系统所服务的电网节点越重要，自身风险危害也越高。 规则2：继保与安自装置、自动化系统故障的可能性影响电网一次风险的可能性。一次电网系统的开关、运行方式调整调度、以及故障点分别等等都通过继保、自动化系统来完成的，这两个系统发生故障的概率改变必定影响电网一次系统发生故障的概率。 规则3：通信网风险的可能性影响二次系统风险的可能性。继保与安自装置、自动化等系统的监视、数据通信、限制吩咐的发布和执行都须要通过通信网络传输，通信网的故障会导致通信数据的丢失或错误，进而导致继保与安自装置系统、自动化系统的运行失效，增加其发生故障的概率。 规则4：二次系统的后果确定通信网风险的后果。二次系统运作的数据是通过通信网络传输的，通信所连接的二次系统越重要，其故障的后果就越严峻。 规则5：一二次设备的健康度影响一二次系统风险的可能性。系统是由不同设备组成的，设备的健康度越高，系统发生故障的可能性就越低，因此设备的健康度影响了系统风险的可能性。 规则6：一二次系统的后果确定一二次设备的重要度。一二次设备所在的系统环节越重要，故障后果越严峻，那么这些环节上的一二次设备越重要。 4.电网风险关联脉络梳理。依据风险关联脉络的6种描述规则，梳理一次系统及设备、二次系统及设备以及交直流设备等各模块的风险关联脉络。图中红色线表示风险的损失的关联脉络，蓝色线表示风险概率的关联脉络。各专业系统所对应设备的重要性是由其系统故障后果所确定的。通过电网运行风险关联脉络的梳理，可以看出电网运行中各模块的关联关系，对于构建风险联动评估机制有重要的指引作用。 5.指标体系构建。本文在3.1.2中从风险危害后果和风险概率两个维度描述了各模块之间的风险关联规则，这里以这些关联规则作为风险指标构建的依据，以此建立各专业联动的风险评估体系，并以通信模块为例说明。 5.1基准风险。对于风险的后果的评估，南网的评估方法依据通信网络事故可能对电网运行造成的风险制定了评分标准，但没有考虑通信网停运或故障对继保与安自装置系统、自动化系统的影响，进而对电网运行造成的间接危害。为了体现通信网风险后果对继保系统和自动化系统的影响，这里在通信网风险后果中添加“业务影响因数”这一影响因子，该因子依据通信网事故所影响的继保与安自装置系统、自动化系统的后果进行评分选值。即通信网的“业务影响因素”主要是指通信通道中断可能导致对线路爱护、稳控装置、数据网核心、聚链路等的影响程度。 对于风险可能性的评估，南网的评估体系尚未考虑设备的健康度对通信网风险可能性的影响，实际状况中，通信设备的健康度越高，通信网发生故障的概率就越低。考虑到这一关联规则，这里在通信网风险的可能性中添加“设备状态因数”这一影响因子。 综合上述两个方面的结果，通信网基准风险的评估体系如图所示。 5.2基于问题风险。对于基于问题的风险，同样须要增加设备健康度这一指标体现设备的状态对风险可能性的影响。对于风险后果的评估体系，除了考虑通信网事故对继保与安自装置设备、自动化设备的影响外，电网在故障抢修、抵挡自然灾难、社会突发事务等状况下，为了保持各站点和部门的刚好联络和快速反应，对通信网的依靠程度会大大增加，这里添加“电网运行状态因数”来反映这一状况。依据上述分析，总结通信网基于问题的风险评价指标如图所示。 6.指标关联关系分析。在建立和完善各模块的风险评价体系后，依据风险的关联逻辑，建立各模块评价指标之间的影响关系。以通信网模块和自动化系统模块为例：依据关联规则4，自动化系统风险的后果确定了通信网风险后果中的“业务影响因数”；依据管理规则3，通信网风险的可能性影响自动化系统状态。图 6所示是通信网和自动化系统之间的基准风险评估指标的关系。其他模块运用相同的方法建立起模块之间的指标体系关联关系。 三、建立风险联动管控模式 传统电网风险管理模式能够实现本专业内的风险限制，但是由于缺少专业之间的协作和联动，因此简单导致辨识遗漏、过程监控难等问题。因此，本文通过梳理各模块之间关联关系，建立跨专业的风险联动管控机制，实现各专业部门之间的相互协调，提升风险管控水平和效果 1.风险联动辨识。针对跨专业的风险联动辨识，主要考虑风险辨识结果与关联专业之间的影响关系，通过风险辨识结果共享、跨专业的看法询问、修正结果反馈等方式，明确关联风险的辨识边界，同时确定风险的责任范围，为后面的风险评估和管控供应依据。详细辨识机制如图所示： 2.风险联动评估。在风险辨识之后，筛选出与其他专业相关联的风险进行风险的联动评估。其评估方法如下： 2.1明确模块之间的风险影响关系及程度。针对发生可能性受其他模块的影响，分析其受影响的程度，调整风险发生的概率值；对于发生后果将影响其他模块的风险，依据其影响对象的重要性调整后果影响分值。 2.2对风险进行量化评价。依据风险联动关系对本专业系统内风险的可能性以及后果影响程度，结合本专业系统内的风险因素评估结果，计算风险值，并向关联专业反馈评估结果。 此外，針对各类型设备健康度的评估由设备部门负责，并向相应的专业供应设备评估结果。风险联动评估的示意图如图所示。 3.风险联动限制。风险联动管控包含专业内风险管控、专业间风险联动管控与部门间的风险联动管控三方面内容： 3.1专业内风险管控。专业内的风险管控指的是单个专业独立完成风险限制措施，包括本专业相关的系统、设备的运维，站点、线路的巡察等。 3.2专业间风险联动管控。专业间的风险联动管控指的是多个专业共同协调协作完成的风险管控。 3.3部门间风险联动管控。部门间风险联动管控指的是须要跨部门完成的风险管控，主要针对与企业其他部门相关联的风险。 以通信专业风险管控为例，与通信相关的专业包括继保、调度、自动化、运行方式，以及上级的通信专业，与其相关的部门单位有规划、变电所、输电所等。其示意图如图所示： 四、应用效果 系统运行风险联动管控模式成果形成后，在惠州供电局调控中心的风险辨识、评估和限制上得到了广泛应用。主要体现在： 1.专业协同的电网风险管控机制得到强化。开展风险管控工作，调控中心各专业风险管理的目标趋于一样，大大降低了职能目标不同带来的风险管理困扰。 2.多重困难故障风险得到有效限制。通过风险联动机理的分析，消退了管控的死角问题；通过专业间协同协作，使管控措施更加合理；在单一简洁风险引发的多重困难故障风险得到限制，降低了大面积停电的风险。 五、结语 本文探讨基于系统化、模块化的角度，提出专业间的风险联动管控机制，实现风险的跨专业协同管理，并通过应用实践，取得了显著效果，本文的创新点主要体现在： 1.利用模块化理论对电网系统进行合理划分，理清各专业风险之间的关联脉络，从系统角度对风险进行辨识，在此基础上建立基于专业联动的风险评估体系，明确风险影响因子，不但能够提升风险评估的精确性，而且有助于提升风险管控措施的针对性，提高资源配置效率。 2.本文从系统的视角提出专业联动的风险管控理念和方法，能不断加强风险联动管控在实际工作中的运用，对于电网企业提升风险管控实力有主动的借鉴意义。 参考文献： 1何光宇，孙英云，梅生伟，等.多指标自趋优的智能电网J.电力系统自动化，2022，33：1-5. 2李碧君，方勇杰，徐泰山.关于电网运行平安风险在线评估的评述J. 电力系统自动化，2022，36：173-177. 3孙羽，王秀丽，王建学，等.地区电网覆冰闪络跳闸脆弱性曲线及其应用J.中国电机工程学报，2022，32：55-63. 4Herbert Simon， A note on mathematical models for learning J， Psychometrika， Springer， 1962： 505-506. 5吴子美，刘东，周韩.基于风险的电力系统平安预警的预防性限制决策分析J.电力自动化设备，2022 ，2 9： 105-109. 作者简介：朱凌，男，贵州贵阳人，广东电网公司惠州供电局，高级工程师，本科，毕业于西安交通高校电力系统及其自动化专业。主要从事电力系统行运行管理与系统运行风险探讨工作。 第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页