西北电网一体化安全智能管控平台助力电网智慧调度与控制

在日前召开的2019年世界物联网博览会上，国网西北分部研发的一体化安全智能管控平台获得关注。2018年以来，国网西北分部积极落实公司战略部署，结合泛在物联技术超前开展一体化安全智能管控平台建设，全面提升电网态势感知评估水平，实施主动智慧控制，有效提高了电网运行风险抵御能力。

7月26日，来自新疆哈密地区的一股强风经由河西走廊席卷河套地区、关中平原，西北电网多个省区新能源发电出力持续攀升。就在这一天，西北电网在实现安全稳定运行的同时，网内新能源单日发电电力达4536万千瓦、单日电量达7.31亿千瓦时，均创历史新高；新能源利用率达94.5%，达到国际先进水平。这少不了国网西北分部一体化安全智能管控平台的助力。

当日，在西北电力调度大厅内，调度员借助一体化安全智能管控平台，紧密跟踪预判大风风力强度变化及转移路径，分析评估沿途电力设备运行风险，针对电网薄弱环节发布风险预警，提供辅助决策，协助调度调整电网方式。

一体化安全智能管控平台由国网西北分部历经数月研发，于2018年年底上线运行。今年9月10日，2019年世界物联网博览会在江苏无锡召开期间，第十九届中央委员、江苏省委书记娄勤俭，国家交通运输部总工程师周伟等先后参观了一体化安全智能管控平台展台，对平台运用物联网技术提升大电网安全掌控能力的创新想法和应用成果给予了高度肯定。

对电网态势实现全面精准感知

西北地区是我国重要的能源基地，青藏高原、柴达木盆地、准噶尔盆地、塔里木盆地、河西走廊等，都蕴藏着丰富的清洁优质能源。

西北电网东西跨度近3000千米，交直流混联特征突出，汇集能源类型丰富，承担着维护区域用电安全、促进清洁电能大规模外送的重要任务，在维护边疆民族社会稳定、推动区域经济发展、促进国家能源转型等方面承担重要使命，在电网安全稳定运行和高效智能调控方面面临更高要求和更大挑战。

“瀚海阑干，长河落日，松冷千山雪，雁行西风斜。这是西北独有的壮丽景色，但也说明西北电网运行环境的险峻复杂，”西北电力调控分中心调度处处长褚云龙说，“因此，具备对电网运行内外部环境风险的全面、精准感知能力，是实现电网安全智能管控的第一步。”

一体化安全智能管控平台基于物联网理念技术，以西北电网重要电力设备的地理经纬度位置信息为纽带，将温度、湿度等常态化天气信息，雷电、强风、降雨等6大类恶劣天气信息，主变油色谱、线路风偏、机组背压等20余类设备状态信息、枢纽变电站实时监控视频信息进行互联融合，形成了覆盖范围超过300万平方千米、监测节点35万余个、预警预报时间范围长达72小时的电网状态感知“能力圈”，在感知广度、深度、精度多方面均达到国内领先水平。

“借助这个平台，如果网内任何地方出现恶劣天气或电力设备存在缺陷异常，我们都能在第一时间锁定目标，全程跟踪并发布预警。平台还能对新能源的时空变化做到精准感知，对每个设备状态做到心中有数，继而根据电网变化进行柔性的调整控制，从而实现电网安全和效益的双优化，这在以前是难以想象的。”西北电力调控分中心调度长刘鑫说。平台上线以来，累计发布各类风险告警500余次，电网感知能力大幅提升。

设备风险可以体外诊断、量化评估

具备了感知能力以后，如何挖掘信息价值，实现对设备运行风险的量化评估，为安全稳定评估提供决策依据？这成为安全智能管控要解决的又一个问题。

国网西北分部结合电网运行实际，针对雷电、大风、覆冰等恶劣天气，建立了电力设备外部环境风险因素下的线路故障风险评价模型；针对主变等关键设备，建立了基于在线监测信息的主变故障风险评价模型；对网内设备开展扫描测评，不断提升测算准确性，建立了外部气象、智能运检信息与设备运行风险的量化关系。此外，国网西北分部在国内首次建立了综合考虑电网运行安全效益的量化评价指标体系，实现了电网运行安全效益的多目标评估。

“建立设备风险评价量化模型和电网综合指标评价体系，就像拥有了对电力设备的体外诊断仪，某个设备发没发烧，烧得厉不厉害，电网自身有没有危险，工作效率高不高，我们都可以迅速做出判断。”西北电力调控分中心副主任牛拴保说。

6月6日，网内某750千伏线路高压电抗器中乙炔成分超标，平台扫描发现异常后，通过模型评估，测算得到线路高压电抗器故障风险值高达63%。当值调度迅速联系现场，经核实高压电抗器确实存在问题，需停运消缺。由于风险判断及时，处置迅速得当，带病设备平稳停运，期间电网运行正常，未造成任何不利影响。

电网运行全过程都能安全智慧主动控制

知道电网面临风险，如何开展适度合理的控制，保证电网的安全稳定和高效运行？这是实现安全智能管控实用化的“最后一公里”。

“知道了电网存在风险仍然是不够的。基于历史数据统计，我们发现，随着电网规模的扩大，外部环境等风险引发设备相继故障进而对电网造成严重影响的事件持续增多，是当前大停电事件的主要原因。由于设备故障属于随机过程，我们针对风险，遵循怎样的标准和原则去确定控制策略，才能使电网在故障前、后全过程中都能保持安全稳定和高效运行？”西北电力调控分中心主任张振宇说，“这最后的问题恰恰是最关键，也是最难的问题。”

国网西北分部基于数学理论和方法，经过反复研究论证，建立了设备相继故障过程的可信估计方法，结合电网自身调节能力，构建了基于随机过程的主动控制理论标准，明确了控制目标、控制节点等控制策略中的关键环节。控制理论标准的建立为电网的安全智能主动控制提供了实施原则和科学依据，确保了多场景条件下主动控制策略的科学性、有效性和普适性，对于广泛开展电网安全智慧主动控制、实现电网全过程的安全掌控提供了理论指导。

2018年年底，南疆地区出现强风沙尘天气，引发南疆地区电网与西北主网多条联络线相继跳闸。一体化安全智能管控平台运用基于随机过程的主动控制理论，对强风天气下线路跳闸风险及相继故障过程进行测算估计，评估电网风险并提供辅助决策，协助调度员迅速处置事故，主动调整电网方式，在南疆电网与主网最后一条联络线跳闸前，将已故障的750千伏联络线恢复正常运行，避免了南疆电网与西北主网解列的严重后果，保证了南疆地区可靠用电。实践证明，主动控制理论的基本结论在电网实际中得到了验证，为电网的安全防御控制提供了指导。

一体化安全智能管控平台是泛在电力物联网技术在输电网的探索应用，是西北电网落实“三型两网”战略的重要实践。随着电网态势感知、设备风险评估、故障过程估计各方面工作的深入推进以及控制理论的逐步完善，一体化安全智能管控平台也将发挥更大作用，实现电网安全掌控能力的全面升级。

未来，西北将形成跨区直流、新能源、负荷“三个亿千瓦级”规模的大电网。西北电网在践行“三型两网”战略特别是建设泛在电力物联网方面，现实需求迫切，应用场景丰富，具有有利的先行先试条件。国网西北分部将继续发挥先发优势，深化物联网、人工智能等先进技术应用，深入开展一体化安全智能管控建设，深化西北坚强智能送端电网和泛在电力物联网建设融合，持续提高电网安全智慧高效控制能力。