專利名稱：省級電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)人形結(jié)構(gòu)綜合安全防御體系的制作方法
省級電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)人形結(jié)構(gòu)綜合安全防御體系技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)防御技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及省級電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)人形結(jié)構(gòu)綜合安全防御體系。
背景技術(shù)：
我國的電網(wǎng)系統(tǒng)存在的三大問題主要表現(xiàn)為
1)部分電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱、安全穩(wěn)定問題仍較突出，一些輸變電設(shè)備長時間重負荷運行、部分老舊設(shè)備仍在使用，部分地區(qū)單變、單線較多、輸電斷面瓶頸、無功補償不足、短路電流過大、電磁環(huán)網(wǎng)等安全穩(wěn)定問題突出。
2)駕馭大電網(wǎng)的能力有待進一步提高，中國電力發(fā)展已經(jīng)進人大電網(wǎng)、大機組、高電壓、高自動化的階段、電網(wǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜性明顯增加，需要提高對大電網(wǎng)運行規(guī)律的認識和把握以及對大電網(wǎng)故障產(chǎn)生和發(fā)展機理的研究和分析。
3)應(yīng)急管理工作有待進一步加強。開展與社會聯(lián)動的應(yīng)急聯(lián)合演習(xí)工作應(yīng)當(dāng)制度化。重要用戶、重要場所等應(yīng)急電源的規(guī)劃、建設(shè)和管理問題仍需進一步規(guī)范和加強。
電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)急管理技術(shù)對策如下
1)充分重視財害的檢測和預(yù)報工作。
充分利用國家災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)報部門，通過互聯(lián)網(wǎng)、通信系統(tǒng)及時獲取全國及各地區(qū)的各種災(zāi)害信息，提高防御自然災(zāi)害的能力。充分掌握各種各樣災(zāi)害數(shù)據(jù)爭取更多時間做好災(zāi)前準(zhǔn)備，盡量避免和減少災(zāi)害損失。同時還應(yīng)加強電力系統(tǒng)動態(tài)安全預(yù)測預(yù)警工作， 并與應(yīng)急指揮中心實現(xiàn)互聯(lián)互通，為應(yīng)急指揮提供第一手信息。
2)加強應(yīng)急管理平臺建設(shè)
電力應(yīng)急管理平臺是以公共安全理論為基礎(chǔ)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)、電力系統(tǒng)分析與控制技術(shù)，為應(yīng)對電力生產(chǎn)重特大事故、設(shè)備破壞、電力供應(yīng)危機、與電力生產(chǎn)相關(guān)的嚴(yán)重自然災(zāi)害等重大突發(fā)事件以及公共安全事件而建設(shè)的具有應(yīng)急信息采集與管理、應(yīng)急值守、預(yù)測預(yù)警、調(diào)度指揮、輔助決策、電子預(yù)案、資源管理、演練評估、信息發(fā)布等應(yīng)急管理功能的技術(shù)保障系統(tǒng)。
3)加強應(yīng)對電力系統(tǒng)突發(fā)災(zāi)害的試驗?zāi)芰?br> 電力基礎(chǔ)設(shè)施受到破壞、攻擊以及次生災(zāi)害試驗在實際電力系統(tǒng)中難以模擬。為了模擬實際故障或毀壞，檢驗應(yīng)急預(yù)案及處置的正確性和演練方案的有效性，需要加強應(yīng)對電力系統(tǒng)突發(fā)災(zāi)害的試驗?zāi)芰?，以便為減災(zāi)防災(zāi)的研究提供服務(wù)。
電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)是一個極其復(fù)雜的過程，不光包括在災(zāi)害發(fā)生時的緊急應(yīng)對措施，還包括在平時的電網(wǎng)架構(gòu)、通信保證、信息與預(yù)警等多方面的因素。近年來，電網(wǎng)發(fā)展的日趨復(fù)雜、自然災(zāi)害頻發(fā)等因素對電網(wǎng)安全的威脅日益加大，電網(wǎng)安全面臨前所未有的挑戰(zhàn)。而綜合安全防御的概念日益被人們所認識和接受。如果把電網(wǎng)比作一個人體，災(zāi)害比作人體的疾病，電網(wǎng)綜合安全防御體系就是要讓我們建立一套全面的健康保障機制。
如圖1所示，現(xiàn)有的電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)防御框架，一般遵循以下流程現(xiàn)有WARMAP框架流程包含信息、分析和控制3個子系統(tǒng)，子系統(tǒng)充分利用整合后的信息實現(xiàn)以下不同層次的功能
1)直接基于SCADA靜態(tài)信息和PMU動態(tài)信息的分析功能，包括電網(wǎng)靜態(tài)運行和動態(tài)行為的形態(tài)監(jiān)視；受擾軌跡的穩(wěn)定裕度；故障演化過程的分析；輔助服務(wù)質(zhì)量的監(jiān)視； 低頻振蕩的在線監(jiān)視；對模型和參數(shù)的校核；
2)利用PMU動態(tài)相量數(shù)據(jù)改進狀態(tài)估計的速度、精度、收斂性和壞數(shù)據(jù)處理，并在此基礎(chǔ)上間接改進EMS原有的在線靜態(tài)安全經(jīng)濟分析功能；
3)與數(shù)字仿真結(jié)合，完成低頻振蕩的分析、預(yù)防和抑制；動態(tài)響應(yīng)曲線相似度評估；動態(tài)模型和參數(shù)的校核與修正；功角、電壓和頻率暫態(tài)穩(wěn)定性的量化分析、行為模式分析和機理分析；穩(wěn)定域的計算；預(yù)想故障的穩(wěn)定裕度排序和風(fēng)險排序。
現(xiàn)有技術(shù)存在如下缺陷防御體系尚不完整，缺乏必要的預(yù)案；研究數(shù)據(jù)簡單，提供的信息不全面；缺乏部門之間的協(xié)調(diào)合作。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述缺陷公開了省級電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)人形結(jié)構(gòu)綜合安全防御體系，它的結(jié)構(gòu)如下電網(wǎng)連接監(jiān)測與信息采集系統(tǒng)，監(jiān)測與信息采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、中央處理系統(tǒng)、授權(quán)系統(tǒng)和操作系統(tǒng)依次通過通信網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)連接。
所述監(jiān)測與信息采集系用來采集氣象信息和設(shè)備運行數(shù)據(jù)。
所述數(shù)據(jù)中心具有如下功能數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)安全和提供各類預(yù)警方案。
所述中央處理系統(tǒng)具有如下功能仿真計算、災(zāi)害風(fēng)險評估與預(yù)警、融冰決策、解列方案的生成。
所述授權(quán)系統(tǒng)提供對數(shù)據(jù)查看權(quán)限的授權(quán)和對設(shè)備操作權(quán)限的授權(quán)。
所述操作系統(tǒng)具有如下功能預(yù)警操作、融冰操作、解列操作、動態(tài)支援和災(zāi)后恢復(fù)及黑啟動。。
本發(fā)明的有益效果為
1)本發(fā)明提出省級以上大型電網(wǎng)應(yīng)對各類災(zāi)害的風(fēng)險劃分及風(fēng)險評估、預(yù)警、增強局部地區(qū)安全裕度控制、預(yù)防控制、應(yīng)急控制等技術(shù)；
2)建立了適合堅強統(tǒng)一智能電網(wǎng)調(diào)度運行需求的電網(wǎng)應(yīng)對災(zāi)害的安全穩(wěn)定防御體系框架，依托調(diào)度綜合數(shù)據(jù)平臺，整合和提升EMS系統(tǒng)、WAMS系統(tǒng)、在線安全穩(wěn)定分析評估與預(yù)防控制系統(tǒng)(TSA)，融入包含地理信息、環(huán)境信息、氣候信息等的全景信息；
3)根據(jù)自然災(zāi)害造成電力系統(tǒng)群發(fā)性故障的機理及極端外部災(zāi)害下電網(wǎng)調(diào)度安全穩(wěn)定防御的特點與要求，提出風(fēng)險評估、預(yù)警、增強控制、預(yù)防控制、應(yīng)急控制等的策略。


圖1是WARMAP框架流程示意圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
如圖2所示，省級電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)人形結(jié)構(gòu)綜合安全防御體系的結(jié)構(gòu)如下電網(wǎng)連接監(jiān)測與信息采集系統(tǒng)，監(jiān)測與信息采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、中央處理系統(tǒng)、授權(quán)系統(tǒng)和操作系統(tǒng)依次通過通信網(wǎng)絡(luò)1串聯(lián)連接。
在本發(fā)明中，電網(wǎng)自身結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個人的身體。健康人的身體具有一定的自我免疫力，能夠抵抗較小的疾病侵襲，通常體質(zhì)好的人也會擁有較強的免疫力。正如人的身體一樣，設(shè)計科學(xué)合理的電網(wǎng)自身架構(gòu)(在未發(fā)生電網(wǎng)災(zāi)害時)也能夠提高電網(wǎng)自身應(yīng)對災(zāi)害的水平，如良好的備用通道設(shè)計能夠防止電網(wǎng)出現(xiàn)大范圍的崩潰，合理的電源布局(在未發(fā)生電網(wǎng)災(zāi)害時)能夠保證災(zāi)害解列后地區(qū)電網(wǎng)的電力供應(yīng)等。
監(jiān)測與信息采集系統(tǒng)相當(dāng)于一個人的感官，需要隨時對相關(guān)信息進行監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)定期或?qū)崟r傳送給數(shù)據(jù)中心，為應(yīng)災(zāi)決策提供基本的數(shù)據(jù)支持。為了滿足應(yīng)災(zāi)需求，我們關(guān)注兩類信息的采集，即氣象信息和設(shè)備運行數(shù)據(jù)(無論電網(wǎng)災(zāi)害發(fā)生與否，都要采集這兩類數(shù)據(jù))。而設(shè)備運行數(shù)據(jù)包括整個電網(wǎng)中運行的所有關(guān)鍵設(shè)備信息，包括信息平臺的數(shù)據(jù)存儲與分析處理設(shè)備、一二次設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備、通信設(shè)備等。無論那一種設(shè)備的損壞或非正常運行，都會對整個綜合安全防御體系造成影響。
通信系統(tǒng)相當(dāng)于人體的神經(jīng)系統(tǒng)，通信系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，氣象信息和設(shè)備運行數(shù)據(jù)就無法傳達到數(shù)據(jù)中心，而中央處理系統(tǒng)做出的應(yīng)災(zāi)命令信息也將無法傳導(dǎo)到指定設(shè)備，因此可能造成更大范圍的電力故障和停電損失。無論電網(wǎng)災(zāi)害發(fā)生與否，通信系統(tǒng)都要起到相應(yīng)的作用。
數(shù)據(jù)中心具有的功能對應(yīng)于大腦的記憶功能，所有不同類型的數(shù)據(jù)都集中存儲在數(shù)據(jù)中心，以供中央處理系統(tǒng)隨時調(diào)用。數(shù)據(jù)中心具有數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)安全和提供各類預(yù)警方案的功能(在未發(fā)生電網(wǎng)災(zāi)害時)。
數(shù)據(jù)更新是指能夠?qū)⒈O(jiān)測與信號采集系統(tǒng)傳送過來的信號不斷更新到數(shù)據(jù)中心。
數(shù)據(jù)備份是指對重要的信息和歷史記錄要做到及時、有效、安全的備份，以防止誤操作、停電、設(shè)備故障等原因造成的重要數(shù)據(jù)丟失，從而影響系統(tǒng)運行和決策支持。數(shù)據(jù)備份又分為同機備份、異機備份和異地備份三種。同機備份主要防止誤操作造成的數(shù)據(jù)丟失； 異機備份能夠防止誤操作和設(shè)備故障等造成的數(shù)據(jù)丟失，備份安全性高于同機備份；而異地備份是說在另外的地點建立備用的數(shù)據(jù)中心，這樣就不僅能防止誤操作、設(shè)備故障等一般性數(shù)據(jù)丟失情況，還能防止地震災(zāi)害等極端情況下造成的數(shù)據(jù)丟失，是安全級別最高的一類備份方式，當(dāng)然投入成本也大大高于前兩種。
數(shù)據(jù)安全不同于數(shù)據(jù)備份，數(shù)據(jù)備份時為了防止數(shù)據(jù)損壞丟失，而數(shù)據(jù)安全則主要針對數(shù)據(jù)的保密性和真實性，即防止沒有權(quán)限的人或計算機病毒非法查看或篡改數(shù)據(jù)， 從而影響整個系統(tǒng)的操作。
提供災(zāi)害預(yù)警方案是指在平時要做好應(yīng)對災(zāi)害的預(yù)案，在災(zāi)害發(fā)生時，如果監(jiān)測與信息采集系統(tǒng)顯示符合了某一個預(yù)案的先決條件，則中央處理系統(tǒng)自動調(diào)用該預(yù)案中的后續(xù)操作命令，傳達給各個節(jié)點設(shè)備，完成自動應(yīng)在處理。
中央處理系統(tǒng)相當(dāng)于整個綜合安全防御體系的大腦思考，一切的分析、處理和決策過程都在這里完成。按照信息處理類型的不同，中央處理系統(tǒng)具有如下功能仿真計算、 災(zāi)害風(fēng)險評估與預(yù)警、融冰決策、解列方案的生成(仿真計算、災(zāi)害風(fēng)險評估與預(yù)警和融冰決策在電網(wǎng)災(zāi)害的前期起作用，解列方案的生成在電網(wǎng)災(zāi)害的中期起作用)。
仿真計算是指中央處理系統(tǒng)自動根據(jù)搜集的數(shù)據(jù)，對災(zāi)害發(fā)生的可能性和影響范圍、程度等因素進行仿真模擬，并以可視化的圖形界面展示出來，以供應(yīng)在決策所需。然而對龐大的電網(wǎng)進行仿真由于其數(shù)據(jù)量巨大，目前國內(nèi)外雖然給予了極大的關(guān)注，也都投入了大量的人力物力進行研究，仍有很多問題沒有解決，在快速防震方面仍存在難關(guān)。
災(zāi)害風(fēng)險評估與預(yù)警是與仿真計算緊密結(jié)合在一起的，通過仿真計算對災(zāi)難的風(fēng)險作出評估，并設(shè)立不同的預(yù)警級別，在必要時對災(zāi)難可能影響到的各部門作出及時預(yù)警。 這個過程要完成建立預(yù)想事故集、自動分析和篩選、群發(fā)性故障發(fā)生概率分析、群發(fā)性故障事故分析、電網(wǎng)安全評估包括穩(wěn)定控制的優(yōu)化、可靠性評估等眾多環(huán)節(jié)。
融冰決策主要針對頻發(fā)的電網(wǎng)冰凍災(zāi)害。在應(yīng)對冰災(zāi)過程中，總結(jié)出了三種成功的電纜融冰方法，即帶負荷融冰、短路電流融冰、人工除冰三種方式。但在實際應(yīng)用中，對何種情況適應(yīng)何種方法的估計尚缺乏理論依據(jù)，對采取融冰措施后可能造成的后續(xù)影響缺乏分析手段，反而會造成更大范圍的電網(wǎng)受損。因此需要針對冰情的不同發(fā)展時期建立不同的融冰方案，確保電網(wǎng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
解列方案的生成是指當(dāng)電力系統(tǒng)在受到嚴(yán)重干擾、系統(tǒng)完整性無法保持時，調(diào)度中心通常采取解列控制將互聯(lián)系統(tǒng)分割為若干發(fā)電和負荷平衡的孤島，以保證對大部分重要負荷的持續(xù)供電。然而何時應(yīng)該對電網(wǎng)進行解列，解列范圍如何計算，解列的操作等一系列問題，作為電網(wǎng)安全防御的重要方面，都需要有更加科學(xué)合理的規(guī)則設(shè)定和穩(wěn)定的分析處理程序來完成。
授權(quán)系統(tǒng)用來給系統(tǒng)中不同人員授予不同的權(quán)限，不同人擁有的不同權(quán)限就相當(dāng)于拿著不同的令牌，因此能夠在系統(tǒng)中執(zhí)行不同的操作命令。為了保障系統(tǒng)的正常、安全和穩(wěn)定運行，授權(quán)系統(tǒng)是必要的(授權(quán)系統(tǒng)在電網(wǎng)災(zāi)害的中期起作用)。授權(quán)系統(tǒng)提供如下兩種授權(quán)對數(shù)據(jù)查看權(quán)限的授權(quán)和對設(shè)備操作權(quán)限的授權(quán)。
操作系統(tǒng)是相當(dāng)于人的四肢，是接受中央處理系統(tǒng)命令并具體執(zhí)行操作的系統(tǒng)。 按照操作內(nèi)容的不同，操作系統(tǒng)具有如下功能預(yù)警操作、融冰操作、解列操作、動態(tài)支援和災(zāi)后恢復(fù)及黑啟動。這些操作需要執(zhí)行中央處理系統(tǒng)的運算規(guī)則，聽從于中央處理系統(tǒng)的命令，其難點仍在于如何設(shè)立科學(xué)合理的規(guī)則(預(yù)警操作和融冰操作在電網(wǎng)災(zāi)害的前期起作用，解列操作在電網(wǎng)災(zāi)害的中期起作用、動態(tài)支援和災(zāi)后恢復(fù)及黑啟動在電網(wǎng)災(zāi)害的后期起作用)。
權(quán)利要求
1.省級電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)人形結(jié)構(gòu)綜合安全防御體系，其特征在于，它的結(jié)構(gòu)如下電網(wǎng)連接監(jiān)測與信息采集系統(tǒng)，監(jiān)測與信息采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、中央處理系統(tǒng)、授權(quán)系統(tǒng)和操作系統(tǒng)依次通過通信網(wǎng)絡(luò)(1)串聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的省級電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)人形結(jié)構(gòu)綜合安全防御體系，其特征在于，所述監(jiān)測與信息采集系統(tǒng)用來采集氣象信息和設(shè)備運行數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的省級電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)人形結(jié)構(gòu)綜合安全防御體系，其特征在于，所述數(shù)據(jù)中心具有如下功能數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)安全和提供各類預(yù)警方案。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的省級電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)人形結(jié)構(gòu)綜合安全防御體系，其特征在于，所述中央處理系統(tǒng)具有如下功能仿真計算、災(zāi)害風(fēng)險評估與預(yù)警、融冰決策、解列方案的生成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的省級電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)人形結(jié)構(gòu)綜合安全防御體系，其特征在于，所述授權(quán)系統(tǒng)提供對數(shù)據(jù)查看權(quán)限的授權(quán)和對設(shè)備操作權(quán)限的授權(quán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的省級電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)人形結(jié)構(gòu)綜合安全防御體系，其特征在于，所述操作系統(tǒng)具有如下功能預(yù)警操作、融冰操作、解列操作、動態(tài)支援和災(zāi)后恢復(fù)及黑啟動。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)防御技術(shù)領(lǐng)域的省級電網(wǎng)應(yīng)災(zāi)人形結(jié)構(gòu)綜合安全防御體系。它的結(jié)構(gòu)如下電網(wǎng)連接監(jiān)測與信息采集系統(tǒng)，監(jiān)測與信息采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、中央處理系統(tǒng)、授權(quán)系統(tǒng)和操作系統(tǒng)依次通過通信網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)連接。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明根據(jù)自然災(zāi)害造成電力系統(tǒng)群發(fā)性故障的機理及極端外部災(zāi)害下電網(wǎng)調(diào)度安全穩(wěn)定防御的特點與要求，提出風(fēng)險評估、預(yù)警、增強控制、預(yù)防控制、應(yīng)急控制等的策略。
文檔編號H02J13/00GK102570616SQ20121003515
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月16日
發(fā)明者潘力強, 黃良剛 申請人:華北電力大學(xué), 湖南同飛電力調(diào)度信息有限責(zé)任公司, 湖南省電力公司調(diào)度通信局