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  应用科技  2018, Vol. 45 Issue (2): 49-54  DOI: 10.11991/yykj.201612015
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引用本文  

陈威洪. 调控一体化模式下地区电网风险管控策略[J]. 应用科技, 2018, 45(2), 49-54. DOI: 10.11991/yykj.201612015.
CHEN Weihong. Strategy of risk control and management on regional power grids with an integration of dispatch and control[J]. Applied Science and Technology, 2018, 45(2), 49-54. DOI: 10.11991/yykj.201612015.

基金项目

国家自然科学基金项目(50767001);广东自然科学基金项目(S2013010012431,2014A030313509);广东省公益研究与能力建设专项资金项目(2014A010106026);中国南方电网有限责任公司科技项目(K-GD2014-194)

通信作者

陈威洪,E-mail:13751258830@139.com

作者简介

陈威洪(1980−),男,工程师

文章历史

收稿日期:2016-12-24
网络出版日期:2017-04-28
调控一体化模式下地区电网风险管控策略
陈威洪    
广东电网有限责任公司东莞供电局,广东 东莞 523000
摘要:调控一体化是电网发展趋势,这种电网管控新模式会带来潜在的风险。从调控一体化风险管控的目的出发,论述了调控一体化风险的主要内部和外部因素。利用因监视和操作事件或事故发生而造成损失的概率分布特征,提出了调控一体化管理风险值计算方法。针对各种调控一体化风险,给出了风险管控的措施。提出的调控一体化风险值计算方法及风险管控策略已经在东莞供电局推广应用,取得了良好的社会和经济效益。
关键词电网    调控一体化    运行风险    风险管控    风险管理    风险评估    风险值    事故概率    
Strategy of risk control and management on regional power grids with an integration of dispatch and control
CHEN Weihong    
Dongguan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Ltd., Dongguan 523000, China
Abstract: The integration of regulation and control is the trend of power grid development, however, such new mode of power grid management may bring potential risks. The purpose of this paper is to manage and control the risk of integration, the main internal and external factors that affect the risk of integration are discussed. The probability distribution characteristics of the loss caused by monitoring and operating events or accidents are used to calculate the risk value of integrated management. In view of various risks in the integration of regulation and control, the measures of risk control are given. The proposed calculation method on the risk value of integrated regulation and the risk control strategy was applied in Dongguan Power Supply Bureau, good social and economic benefits have been achieved.
Key words: electric power grid    integration of dispatch and control    operating risk    risk control    risk management    risk assessment    risk value    accidents probability    

在传统调度模式下,电网调度和控制是完全分开的业务,存在着关系不明确和互动性少等问题。调度和控制业务合二为一是发展的方向和追求的目标,称之为调控一体化。在调控一体化模式下,将电网调度、运行、监视、控制等业务进行深度融合,改变传统调度模式下调度、运行、监视、控制、维修、维护等业务分离的格局,体现一体化管理的理念和思路,实行调度与控制在一个部门中的一体化管理,实现高度集中的调度、通信、监控等专业的融合。调度、运行、监视、控制、维修、维护等业务的融合,使得调控一体化模式能够在业务层面对与调度、变电相关的技术环节和工作流程进行整合和优化,通过电网调度和控制的内在协调,能够增强调度和控制的能力,并使电网调度和控制变得更直观、更主动、更快速,电网安全运行更有保障,同时既提高了在正常运行时开关操作、设备运行、电压控制等日常操作的工作效率,又缩短了电网故障事件或事故处置时间,提高了工作效率,提升电网安全运行的水平,增强电网应急处置能力。

东莞电网是广东电网最大型的区域电网,实现调控一体化在广东电网中将是一个一体化业务的示范。目前,调控一体化的实施及其相关系统的建设工作正在东莞电网有计划地展开,此项工作的完成必将有利于东莞电网运行、调度和控制水平的提升。

调控一体化作为先进的业务管理模式,在调控一体化新机制未完全形成、熟练技术人员未到位、运行经验未足够取得的条件下,会对现有的调度和控制模式带来冲击,也会对传统电网运行、调度和控制模式及风险控制机制形成重大挑战。调控一体化管理模式在给电网运行、调度和控制业务带来高效率的同时,也将产生潜在的风险。因此,需要对调控一体化管理模式下电网运行、调度和控制风险进行研究,寻找应对风险控制技术,加快建设和实施调控一体化管理模式已经成为非常迫切的重要课题。

电网二次系统所导致运行风险,近年来成为关注的热点[1-2]。针对二次系统风险值分析,有许多方法,比如最小二乘法、最小二乘估计法、故障树分析法、马尔可夫状态空间法[3-6]、参数估计法、贝叶斯网络法[7-9]等。

本文从调度、监控、巡维等核心业务的运作流程入手,结合南方电网风险管理体系的要求,剖析流程环节中可能存在的责任风险、系统风险、环境风险等,提出风险控制策略,降低调控一体化管理风险值。

1 电网调控风险

在调控一体化模式下,电网运行安全面临巨大压力和挑战,应对调控一体化管理带来的风险是首要任务。影响调控一体化业务管理风险的主要因素分为内部因素和外部因素。

1.1 内部因素 1.1.1 电网自动化系统风险

自动化是现代电网的显著特征。随着管理水平的提高和科学技术的进步,电网运行已经达到了自动化管理的水平,其智能化程度会越来越强大。电网调度、运行和控制是在自动化系统的平台上进行的,调控一体化管理就是在自动化系统上对电网调度和控制业务进行整合和优化,在减轻技术人员劳动强度、减少人员介入、降低对人智需求的同时,会增大电网调度和控制业务协调的难度以及电力调度安全运行管理协同的难度,大大增加了电网运行的风险值。这充分说明,自动化系统是调控一体化业务管理风险的主要因素,这需要一批熟悉面向调控一体化管理的新型自动化系统的技术人员,才能防范自动化系统给调控一体化管理带来的潜在风险。因此,电网自动化系统的设计、开发、实施、维护等环节要充分考虑调控一体化管理对风险控制的要求,完善和优化设计自动化系统,减少带来风险的主要环节,排除自动化系统中的不安全隐患,提高自动化系统运行、操作的安全性能,减小自动化系统所带来的风险影响。

1.1.2 组织机构风险

健全的管理组织机构是电网运行的关键和保证。在我国,一般采取分级管理的方式,比如:省级电力公司的管理组织机构形式采用事业部制,市县级电力公司或供电公司的管理组织机构形式采用直线职能制。

作为市电力公司,东莞供电局采取直线职能制管理组织机构形式。作为电网运行、调度和控制中心,东莞电网调控中心是一个电网调度机构,其职责是既作为生产调度单位负责调度、保护、通信等业务的管理,又作为生产运营单位负责电网调度运转、设备调控等工作,两种业务需要有一定的独立性也需要一定的协调性,还要多部门统一部署、分工协作。但是传统直线职能制组织结构,无法满足两种业务协调性的要求,其人员配置也无法满足调控中心调度和监控同时进行的要求,这些结构性缺陷往往会在调控一体化管理模式下带来管理风险。因此,需要对管理组织机构进行调整,还对技术人员提出了更高要求,这就需要对现有技术人员进行业务培训和适当调配,才能满足调控一体化风险管理的要求。

1.1.3 管理制度风险

完善的管理制度是电网管理风险控制的重要保证。人为因素是管理风险的主要影响因素,包括管理人员责任感和责任心。管理人员责任感和责任心是管理风险的主要因素,其成因大多是由于人为因素引起的,往往会形成管理风险隐患,或者由于管理不到位而带来的电网运行安全隐患。

在调控一体化管理模式下,不仅需要技术人员具有足够的专业知识,还需要具有足够的责任感。如果从事电网运行、调度和控制的管理人员缺失必要专业知识和缺乏足够的责任感,往往容易导致不正确的判断和决策,带来电网调度和控制的风险。在传统管理模式下,有些技术人员缺乏足够的安全意识和责任感;有些缺乏对电力系统及其运行方式的基本了解,容易造成对运行状态的误判,由此导致做出错误的调度和控制决策,所以说技术人员缺乏责任感容易带来诸多的风险隐患。还有另一种情况是,一些技术人员的专业能力较差,无法对电网运行状态给出正确的判断;一些技术人员因缺乏责任感往往在调度的过程中没有按照规范进行判断、决策和操作,而是凭经验主观判断,容易产生判断、决策和操作的偏差,带来调度和控制的风险,形成安全风险的隐患。

在调控一体化管理模式下,还需要技术人员具有足够的责任心。但是,由于缺乏足够的责任心,往往使得技术人员做出偏差的判断、决策和操作,容易造成误送电或延误送电的事故,造成供电损失;有些调度员在调度过程中没有按照管理规定执行操作,甚至在无法对电网运行状况做出正确判断的情况下进行错误决策和操作,容易导致事故发生,造成了风险隐患问题。

1.1.4 人力资源风险

电网调控一体化管理对技术人员有新的更高要求。在调控一体化管理模式下,高素质人才吸收和聘用,现有技术人员潜质的挖掘和能力的提高,人力资源的合理配置,成为调控一体化业务管理实施并取得成效的主要任务。

在传统调度和控制业务管理模式下,一些问题比较突出:

1) 员工招聘机制存在缺陷和不合理。技术人员招聘由基层单位给出计划,由省级公司统一实施。在人员招聘过程中,虽然基层调度机构参与招聘过程,但是完全没有独立的人事权,往往容易造成了“招人者不用人,用人者不招人”的尴尬局面。

2) 人员培训体系存在不足和不完善。传统电网调度和控制对专业性有很高的要求,调控一体化业务管理对技术人员的专业性要求更高,同时还要求从岗人员要经过严格的专业培训。目前,人员专业培训也是由省级公司统一实施,追求宽广的专业培训,这种人员培训方式难以满足基层单位的针对性和适应性的培训要求。

3) 人员流动机制存在缺陷和不合理。电网调控一体化模式要求调控人员既要有深厚的专业背景,还要强调对各部门工作流程的全面熟悉。在目前人员流动机制下,难以实现这样的人员目标。因此,需要改进现有的人员流动机制,建立完善的人员流动机制。

1.2 外部因素

影响调控一体化业务管理风险的外部因素包括天气、气候灾害、地质灾害、外力和人力事故等。影响调控一体化业务管理风险的这些外部因素具有随机性和不确定性,是难以人为控制的。但是,这些影响因素是可以预知、预测的,可以通过概率或模糊的数学方法估算这些影响因素发生概率、条件、范围等,从而实现有组织、有计划地对这些影响因素的发生进行防范、预警、管理和控制。防范、预警、管理和控制的方法包括:在输电线路设计时就考虑增加安全或风险的防范和控制措施以消除或减小气候和地质灾害所带来的风险;在设计信息系统和自动化系统时可以适当增加安全等级。

统计数据表明,人为因素是导致电网运行故障并影响调控一体化业务管理风险的外部因素之一。人为因素包括:没有按照规程操作设备;设备操作时操作人员分心,动作马虎;继电保护系统整定值计算错误或整定错误;设备参数配置错误,等等。防范和控制因人为原因而形成的风险,需要加强技术人员素质教育,增强运行、调度和控制人员的风险防范意识,减小电网运行人为因素的影响。在这方面,关键是通过建立责任制和奖励制度,提高工作人员风险意识,增强责任心和积极性。比如,案例的现场分析,定期专业培训等等。

2 调控一体化管理风险值计算

在调控一体化管理模式下,监视和操作是调控的两个业务内容。因此,调控风险可以分为监视风险和操作风险两大类。针对这类风险的管控,可分为监视风险管控和操作风险管控。在调控过程中,由于技术人员未能通过监控系统及时发现电网发生故障事件或事故的告警信号或事故信号,或在确认故障事件或事故的告警信号或事故信号后未能及时解除而造成事故发生,或因处理不及时造成事故范围扩展或扩大、造成损失的增加所形成的风险称为监视风险,针对监视风险所实施的管控称为监视风险管控。操作风险管控主要是由于设备操作流程不规范或不科学、发生事故时操作失误、远方误控运行设备等所形成风险称为操作风险,针对此类风险所实施的管控称为操作风险管控。

调控一体化管理风险值 $R$ 由监视和操作事件或事故发生概率 ${p_{{S}}}$ ${p_{{O}}}$ 、频度 ${\lambda _{{S}}}$ ${\lambda _{{O}}}$ 、造成损失 ${L_{{S}}}$ ${L_{{O}}}$ 等因素决定[11-17],其计算式为

$R = {p_{{S}}}{L_{{S}}}\sqrt {{\lambda _{{S}}}{{(1 + \frac{{\sigma _{{S}}^2}}{{L_{{S}}^2}})}^2}} + {p_{{O}}}{L_{{O}}}\sqrt {{\lambda _{{O}}}{{(1 + \frac{{\sigma _{{O}}^2}}{{L_{{O}}^2}})}^2}} $ (1)

式中 ${\sigma _{{S}}}$ ${\sigma _{{O}}}$ 为因监视和操作事件或事故发生而造成损失的历史统计方差。

考虑图1所示的变电站,在负荷为100 MVA的情况下,因监视和操作事件或事故发生而造成全失负荷的概率分别为

${p_{{S}}} = {p_{{{S}}{L_{{1}}}}}{p_{{{S}}{L_{{2}}}}} \cdot \cdot \cdot {p_{{{S}}{L_{{N_L}}}}} + {p_{{S}}}_{{T_{{1}}}}{p_{{{S}}{T_{{2}}}}} \cdot \cdot \cdot {p_{{{S}}{T_{{N_T}}}}}$ (2)
${p_{{O}}} = {p_{{{O}}{L_{{1}}}}}{p_{{{O}}{L_{{2}}}}} \cdot \cdot \cdot {p_{{{O}}{L_{{N_L}}}}} + {p_{{{O}}{T_{{1}}}}}{p_{{{O}}{T_{{2}}}}} \cdot \cdot \cdot {p_{{{O}}{T_{{N_T}}}}}$ (3)

式中: ${p_{{{S}}{L_{{1}}}}}$ ${p_{{{S}}{L_{{2}}}}}$ ,…, ${p_{{{S}}{L_{{N_L}}}}}$ 分别为第L1L2,…, ${L_{{N_L}}}$ 条进线监视事故发生概率, ${N_L}$ 为进线的数量; ${p_{{{S}}{T_{{1}}}}}$ ${p_{{{S}}{T_{{2}}}}}$ ,…, ${p_{{{S}}{T_{{N_L}}}}}$ 分别为第T1T2,…, ${T_{{N_T}}}$ 台变压器监视事故发生概率, ${N_T}$ 为进线的数量。 ${p_{{{O}}{L_{{1}}}}}$ ${p_{{{O}}{L_{{2}}}}}$ ,…, ${p_{{{O}}{L_{{N_L}}}}}$ 分别为第L1L2,…、 ${L_{{N_L}}}$ 条进线操作事故发生概率, ${p_{{{O}}{T_{{1}}}}}$ ${p_{{{O}}{T_{{2}}}}}$ ,…, ${p_{{{O}}{T_{{N_T}}}}}$ 分别为第T1T2,…, ${T_{{N_T}}}$ 台变压器操作事故发生概率。

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图 1 有多条进线和多台变压器的变电站

东莞电网实施调控一体化管理后,变压器、线路监视事故发生概率由0.006 9、0.008 6变为0.006 1、0.007 2,变压器、线路操作事故发生概率由0.009 3、0.008 9变为0.007 7、0.007 5。假设图1变电站有2条进线、2台变压器,监视和操作事件或事故发生而造成损失的历史统计方差均为5 MVA,监视和操作事故发生的频度均为1,可以计算调控一体化管理风险值,如表1所示。从计算结果看见,实施调控一体化管理后风险值减小了。

表 1 调控一体化管理风险值
3 调控一体化的风险控制

在调控一体化环境下,风险防范与控制同样是重要的工作内容,是确保调控一体化管理业务正常实施并保障电网安全稳定运行的重要措施,这些措施包括事件识别、风险识别、风险评估、风险管理、风险控制等。在调控一体化管理的建设和实施过程中,东莞供电局针对调控一体化管理风险的防范、管理和控制采取一些有效的管控措施,取得了很好的效果,具体措施如下。

3.1 健全的自动化信息系统

调控一体化的实施,由于健全的自动化信息系统建立和完善,故障或事故信息能够实时、准确展现和存储。通过信息处理获取相关数据特征,利用概率分析方法,根据负荷预测、电网结构、设备状态评估、故障概率等对电网运行方式及检修工作进行风险评估,计算风险值。利用调控一体化系统,可以针对电网N-1运行方式进行风险评估,计算N-1运行的风险值。将电网的风险评估与电网主设备状态检修评估结果相结合,使得风险评估结果得到量化,对调控中心的检测和操作业务管理有现实的指导意义,对调控一体化管理风险的预警、预防和控制提供重要参考。

健全的自动化信息系统中,硬件系统的适应性是保证调控一体化系统安全运行的基本保障,计算机系统的安全稳定运行是电网安全运行的基本条件和重要保证。因此,在计算机信息和管理系统的设备采购和工程实施过程中,应严格审查设备技术指标,把关质量标准,排查设备缺陷及风险隐患,保障硬件设备的质量,减小设备风险。通过对设备及调控一体化系统的多次调试,查找系统自身缺陷,确定不安全因素和环节,最大限度降低调控一体化系统故障率。

健全的自动化信息系统升级也是调控一体化系统安全运行的重要保障。健全的自动化信息系统升级既要强调安全性,更要强调适应性。同时,开展经常性的演练,保证健全的自动化信息系统的安全运行,以确保数据库适时更新和稳定工作。

3.2 管理组织机构优化

健全的组织机构是实施调控一体化的重要保障。因此,需要精简、高效、协调的组织体系。

在东莞电网调控一体化建设和实施过程中,东莞供电局重点对调控一体化系统的组织结构、岗位设置和人员配置等进行了整合和优化。调控一体化管理体系采取矩阵制和直线职能制组织结构方式相融合的形式,既能够保证相关部门良好衔接及工作效率的最大化,又能够确保相关部门的沟通与协作,尤其保障更好地完成电网调度、变电站监控及特殊情况下紧急遥控操作等业务。运维操作站是调控一体化系统中主要的直接实施主体,主要承担来自调控中心的调度和操作指令并对其进行分解和执行,还要开展变电站巡视工作。在东莞电网,建立了扁平化组织架构,使得在调控中心和运维操作站之间形成良好的沟通渠道,实现了业务流程缩短和操作效率提高,调控人员能够在调控一体化系统中更加及时、准确、全面了解和把握电网运行状况并实施设备操作和控制。

3.3 健全管理制度的保障

调控一体化系统的高效运行需要依赖高效率组织体系。东莞电网调控一体化系统中构建了分级管理、协同互动的风险评价体系,形成风险辨识、风险评估、风险预警、风险防范、风险管理和风险控制的闭环管理长效机制,实现风险管理和电网调控的融合和协同。

1)建立标准的工作流程。智能化电网管理使电网调度和控制实现模式化流程,调度、控制和操作依据标准化流程进行。因此,需要建立标准的工作流程,比如利用标准化工作流程可以实现业务之间、环节之间、专业之间、岗位之间对风险控制。采用标准化的工作流程,实行标准化调度和操作,最大化地减小调控一体化管理风险。

2)提高调控自动化程度。利用调控中心的自动化系统,进一步提高调度、操作和控制的自动化水平,目的是杜绝或大幅减小人员介入所带来的人为操作失误而带来的风险。调度、操作和控制的自动化水平的提高,不仅取决于自动化系统本身硬件设备和软件程序的可靠性、适应性和实用性,还取决于技术人员专业素质和决策水平等。因此,高素质、高能力的技术人员有助于减小调控业务事故发生的概率。基于计算机、网络化和信息化等技术的调控中心自动化系统,有助于操作标准化实施,降低人为因素的影响。

3)完善智能化风险防范机制。利用完善的智能化风险防范机制,对一体化调控中调度、操作和控制事件或事故发生概率进行智能化评估,计算确定其风险值,进而利用计算得到的风险值来评估调度、操作和控制事件或事故的风险等级,根据风险等级并依据风险控制的标准化流程实施风险防范和控制。

4)健全安全监督机制。利用健全的安全监督机制,对调控中心调度、操作和控制等业务进行实时监督,保障标准化流程的实施。通过对调控中心相关业务的定期或不定期的巡视,及时发现调控业务存在问题,对照标准化流程进行改正,减小一体化调控的风险水平。

3.4 高素质人才培养和利用

人才是实施调控一体化业务管理的关键,高素质技术人员的培养和利用是调控一体化模式下风险防范和控制的重要保障。在调控一体化模式下,需要建立调度、操作和控制等方面高素质人才培养、引进、聘用和利用的健全机制。通过健全人才培养机制,对现有技术人员进行定期或非定期培训,参加各种技术或学术会议,紧跟国内外相关领域的技术前沿,充分挖潜现有技术人员的各种专业潜能,培养创新思维和意识。通过建立健全人才引进机制,制定优惠政策,吸引调度、操作和控制等方面高素质的专业人才。建立健全人才聘用和利用机制,特别重视一线专业骨干调用,通过岗位互调进行针对性的专业岗位锻炼,使调度、操作和控制等方面技术人员迅速成长,成为行家里手。

电力企业应积极吸纳优秀电网调控相关领域人才,同时要健全完善人才培养机制,充分挖潜现有人力资源潜能。另外,应利用好调控员这一重要的复合型人才培养节点,通过不断选拔各一线专业骨干到调度员岗位培养锻炼。

4 结论

调控一体化模式下的风险管控关系到东莞供电局战略目标的实现及其持续、健康、稳定地发展。在实施调控一体化管理过程中,东莞供电局既重视调控一体化系统硬件和软件优化配置,也高度重视与调控一体化管理相关的调度、操作和控制人才的培养、引进和聘用。围绕风险防范和控制的预期目标,持续推动管理创新,深化风险管理应用。在建立调控一体化系统的同时,全面落实调控一体化模式下的风险管控策略,基本实现事前防范、事中监控、事后监督,确保了风险可控,提升公司的风险防范能力,以此提高调控一体化模式下电网运行的安全性。

通过采取自动化信息系统的健全、管理组织机构优化、健全管理制度的保障、高素质人才培养和利用等管控措施,东莞供电局调控一体化管理风险得到有效管理和控制。通过调度、操作和控制业务标准化流程的实施、监督,实现业务之间、环节之间、专业之间、岗位之间有效协调和高效配合,实行标准化调度和操作,最大化地减小调控一体化管理风险。

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