信息安全申请书吉林.docx
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信息安全申请书吉林
吉林省电力有限公司
二〇〇九年度科技项目申请书
项目名称：
电力通信系统安全风险评估
起止年限：
2009年1月-2009年12月
申报单位：
通讯地址：
联系电话：
申请日期：
200年月日
吉林省电力有限公司
项目名称
电力通信系统安全风险评估
项目
负责人
姓名
单位
性别
年龄
专业
职称
项目
分类
技术
攻关
新技术
开发
新产品
试制
技术引进
消化吸收
应用理论
基础研究
软科学
研究
推广
应用
√
课题组人数
高级职称
中级职称
初级职称
协作单位
申请资金
补助
30万元
贷款
批准金额
补助
自筹资金
其它
贷款
课题组人员：
一、项目主要内容、意义和预期达到效果简介：
[项目主要内容]
本项目针对大规模间歇式电源并网后,电网静态安全风险评价相关理论及评估系统开展研究。
首先研究计及电力系统不确定性和运行环境的电网风险评估软件功能架构，研究各模块详细功能实现方案。
然后针对各模块关键理论技术开展相应研究，主要包括：
①建立考虑系统运行外部环境的元件故障模型；②能全面反映大规模间歇式电源并网后系统静态风险的评估指标体系，并研究各指标具体算法；③研究电力系统风险快速评估方法，以保证评估方法的实用性。
最后，基于以上研究成果研发风险评估软件。
综上，项目主要研究内容包括以下几个部分：
1）计及电力系统不确定性和运行环境的电网风险评估软件功能架构设计
2）软件各功能模块详细设计
3）模块关键技术理论研究，主要包括:
考虑系统运行外部环境的元件故障建模；
间歇性电源接入后系统静态电压稳定分析方法和判据；
电力系统静态风险指标体系研究；
电力系统风险实用快速评估方法研究；
[项目意义]
电力系统安全评估能够实时地分析系统当前的安全状态，包括可能造成系统过载、电压偏移、连锁故障等问题的系统静态安全薄弱点，为系统规划调度提供决策支持。
近年来国内外电力系统数次大停电事故表明对电力系统进行安全评估，是必须、必要和亟待解决的问题。
尤其是自2011年2月24日以来酒泉风电基地连续发生三次大面积风机脱网事故后，对大规模间歇性电源并网的电力系统进行安全评估，找出系统潜在问题，为系统规划运行提供决策支持是一个重大而迫切的问题，必须作为一个重大战略问题来解决。
在电力风险日愈加剧和对电力系统安全性要求日益提高的今天，电力系统安全评估系统的建立将具有更加重要的意义。
[预期达到的效果]
通过本次项目的实施，预期建立能有效评估大规模间歇式电源并网后电力系统风险水平的电网风险评估系统。
考虑电网运行外部环境对元件停运的影响，从不同角度评价电网静态安全水平，并量化分析对应风险事件后果严重程度，建立一套完整的电网风险评价指标体系，对吉林电网的安全水平进行在线非实时评估，获得电网在实际运行过程中的安全水平评估结果，确定电网在实际运行中的存在的薄弱环节，为规划、调度运行人员提供有效的决策依据，实现智能电网层面的电网安全分析。
[项目完成后成果体现的形式]
1吉林省电力公司电力通信系统安全风险评估指标体系
2吉林省电力公司电力通信系统安全风险评估报告书
3吉林省电力公司电力通信系统安全防范措施改进建议书
4吉林省电力公司电力通信系统安全风险处理及应急预案建议书
二、项目申请理由及科学依据（包括科技意义和应用前景，国内外研究概况、水平和发展趋势；应用理论基础及软科学项目，应阐述学术思想，立论根据，特色和创新之处，主要参考文献目录和出处，推广示范项目应说明成果技术成熟程度，适用范围，以及成果的知识产权等问题）
[项目背景]
近年来，国内外先后发生了一系列大规模的停电事件，其波及范围之广、影响之大和损失之重均前所未有，例如美国东部地区的“8.14”大停电、英国伦敦大停电，欧洲大停电和莫斯科大停电以及我国的海南、华中电网大停电、2008年南方冰灾大停电。
这些大停电事件与运行规划人员对系统风险认识及评估预防的不足存在很大的关系。
2011年2月24日以来酒泉风电基地连续发生三次大面积风机脱网事故，分别甩风电出力84万千瓦、100.6万千瓦和153.5万千瓦，同时使西北电网主网和华北电网主网的频率拉低，导致电网系统电压、频率大幅度波动，直接威胁到电力系统安全稳定运行。
这些事故的发生，暴露出我国在大规模集中式新能源开发方面潜藏着一些技术和管理方面的问题，更重要的是反映了新能源并网后电网安全问题。
电网的安全稳定运行关系到政治、经济、环境、社会、生活、治安等各个方面，而出力随机波动的风电接入系统后，增加了电网运行的不确定性，风险因素进一步增多，保证使得系统安全稳定运行面临更大挑战，因此，亟需开展大规模间歇式电源并网后电力系统可靠性和风险评估的研究，量化运行风险事件发生的概率及其后果，全面地评估电网运行的安全水平，为电网规划人员或调度运行人员，改善电网结构、改进电网运行与控制方式提供决策支持。
[应用前景]
随着经济的发展，负荷急剧增长，系统的规模日益庞大；同时在国家节能减排政策的积极引导下，我国新能源发电装机，尤其是风电装机得到了快速增长。
电网规模的扩大以及间歇性电源的大量并网势必导致系统不确定性增加、风险事故发生概率对应增大，可能引起系统局部或全网范围内的供电中断，甚至有可能发生大面积停电的严重事故，造成巨大的经济损失。
因此对电网尤其是含大规模间歇性电源的大电网进行安全性评估，找出存在的薄弱环节，建立相应风险评估系统，意义十分重大，并且具有广阔的应用前景。
[国内外研究概况]
风险无处不在，电力系统运行风险的根源在于其行为的概率特征。
发电机组的出力能力、联络线的传输功率、负荷需求、边际电价、元件运行状态等都具有随机性。
在智能电网环境下，大规模间歇性能源的接入、低碳电力技术的发展以及互动用电方式的形成进一步加剧了电力系统运行的不确定性。
电力学术界和工业界一直在长期不懈地努力解决系统运行安全问题。
最初使用的都是确定性的准则和方法，例如已在电力工业中应用多年的N−1安全准则，其基本思想是：
定义一组预想事故集，每一个预想事故均对应于确定的网架结构、负荷水平、扰动方式等，要求系统能够承受全部预想事故，并保证系统安全稳定运行。
这种确定性方法的主要缺陷是不能有效反映电网事件的随机性及各种不确定性影响。
基于风险理论的电力系统安全评估方法能定量地抓住事故的可能性和严重性这两个重要因素，较传统确定性方法能更加全面地反映系统运行的安全水平。
目前，风险理论已应用于输电线路运行安全分析、电压稳定评估、动态安全评估、继电保护、输变电设备维修决策等领域，取得了大量研究成果，形成了一些较为成熟的理论和方法，对电网安全评价工作的开展起到了重要的作用。
但是目前国内对大电网的风险分析还主要侧重于理论与方法研究阶段，缺乏利用设备安全记录等参数的统计资料和风险理论研究成果对电网风险进行实用化定量评估，电网风险评价研究成果在实际工程中的作用没有很好地发挥出来。
而电力部门在进行电网规划和运行管理时，对于网架结构和运行方式的选择仍停留在凭经验或定性分析阶段，缺少评价电网风险水平高低的量化分析，更没有建立对应风险评价系统。
三、项目内容和预期达到的效果（说明项目的具体内容和主要工作，预计应达到的技术经济指标，项目完成后的形式及已落实的应用单位，可以推广应用的其他单位及可能获得的直接经济效益）
[项目内容]
研究电网风险评估软件功能架构设计，软件框架设计思路如图1所示。
采用模块化编程方式，将风险评估软件分为八个模块，各个模块使用公共的数据，在评估过程中，分别调用不同的模块实现不同的功能。
图1风险评估软件框架
风险评估程序可以分为状态生成、后果分析和指标计算三部分。
程序首先读入初始资料，初始资料可以是直接从SCADA/EMS系统中得到的网络实时运行情况，也可以是系统的规划拓扑结构。
若为实时运行网络数据，在进行在线风险评估；若为规划网络数据，则进行非在线评估。
如果初始资料中没有当前的潮流信息，则需要调用潮流程序计算当前运行状态。
若要进行实时风险评估，则需要调用元件可靠性评估模块根据当前的实时运行状态修改各元件的故障率。
评估详细流程如图2所示。
图2风险评估流程
研究各功能模块详细设计。
软件根据风险评估理论分为八个模块，分别是数据接口模块、潮流计算模块、元件可靠性模型模块、状态生成模块、后果分析模块、收敛判断模块、指标计算模块、输出显示模块，每个模块实现一个独立的功能，本部分研究各模块详细功能及其实现方案。
数据接口模块：
接收EMS、SCADA实时数据，并根据软件内部数据库要求转换数据格式；
潮流计算模块：
考虑到自编的潮流计算程序不如商业软件可靠，拟调用BPA软件计算潮流信息；
元件可靠性模块：
非在线风险评估使用的是元件可靠性参数的长期统计数据平均值，忽略了线路潮流、母线电压、系统频率等实时运行条件以及外部环境的变化对元件停运的影响，不能为在线风险评估所使用，故本项目拟专门设置元件可靠性功能模块，即基于系统运行条件和运行环境建立元件时变停运模型，计算元件实时可靠性参数；
状态生成模块：
计算效率是在线风险评估面临的一大难题，拟采用方差减小技术缩小样本空间，加快评估速度；
后果分析模块：
对生成的状态进行安全性校验，计算状态后果风险；
指标计算模块：
根据对当前状态的评估结果更新系统风险指标；
收敛判断模块：
控制状态生成模块，在风险指标达到一定精度后终止生成新状态，评估结束；
个性化输出显示模块：
实时显示电网风险评估结果，并可定制所需的风险信息，例如本日风险值曲线监视、历史时刻风险指标等。
实时存储：
将电网风险评估历史值实时存储，为风险进一步分析以及个性化显示提供数据支持。
研究系统元件故障率的影响因素，探讨系统实时运行条件和外部环境对元件停运率的影响，综合考虑考虑天气、环境和电网运行工况建立元件时变停运模型，量化元件不正常运行、恶劣天气等因素对元件停运率的影响，为电网运行风险评估提供基础数据。
探讨间歇性能源接入对电网电压问题的影响机理，分析间歇性能源并网对电网电压稳定水平的影响，研究间歇性能源接入后系统静态电压稳定分析方法和判据，量化间歇性能源并网后系统电压失稳风险。
研究能够正确表征电网设备故障后系统各状态参量变化趋势与程度的建模方法，建立线路过负荷、母线电压越限、系统失稳等问题的后果严重度评价模型，研究新能源发电接入后，电网关键节点和线路的安全问题，构建一个科学、完整、实用的静态风险指标体系，全面有效地评价地区电网的静态安全水平。
研究能提高电力系统风险评估计算效率的改进算法，探寻满足运行风险评估计算时间要求的风险快速评估方法，在元件时变停运模型的基础上，在线评估系统当前状态的风险水平，为调度运行人员提供有效的决策依据。
[技术关键]
1.可靠性数据、负荷成份、电网运行参数等的调查与统计涉及工作量大，且有许多非技术方面工作上的难度；
2.元件时变停运模型正确反映运行条件、气候环境等对停运率的影响；
3.风险因素的确定和各种事故对电网影响的量化标准；
4.风险评估算法计算速度达到在线要求；
5.风险评估系统与其他系统交互性好，运行稳定。
[技术经济指标]
主要包括：
1.建立含多种新能源发电的区域电网风险评价指标体系；
2.提出能表征间歇性能源接入条件下电网设备故障风险后果的严重度评价模型；
3.风险评估算法计算速度达到在线要求。
四、拟采取的研究方法和技术路线（包括项目进度的总体安排和分年度安排）
[研究方法]
1.采用基于蒙特卡洛模拟的评估方法，并采用方差减小技术加快评估速度；
2.应用裕度、灵敏度等指标对系统静态电压稳定水平进行评估；
3.从元件自身故障、保护动作、外界环境影响等方面建立元件停运率模型；
[技术路线]
本项目拟采用产学研相结合的技术路线，在深入开展相关基础理论研究的基础上，研制出计及计及电力系统不确定性和运行环境的电网风险评估软件，具体为：
1、软件架构：
评估系统功能架构设计；各模块详细功能及实现方案设计。
2、理论性研究：
对软件各模块涉及关键理论开展研究，主要包括：
元件时变停运模型、电力系统静态风险评估指标体系及各指标算法；快速评估方法。
3、软件平台的建立：
基于上述理论研究成果研制电力系统风险评估系统。
[工作总体安排和年度进度]
序号
时间段
内容
2009．1
资料搜集整理
1
2009．2
对现状网进行分解，建立评估框架
2
2009．3
分配指标权重
3
2009．4
辅助软件设计
4
2009．5
数据融合，评估结论
5
2009．6
分析评估结论中资产评估和网络脆弱性，提出信息安全管理措施改进建议
五、项目实施及达到预期效果已经具备的条件（包括已有技术工作基础；现有仪器、设备、人员及协作条件，从其它渠道已得到的经费情况及金额等）
[项目负责人情况简介]
[项目协作人]
刘文霞：
女，华北电力大学副教授，博士，华北电力大学优秀教师，研究方向是电力系统自动化，信息技术在电力系统中的应用。
1990年获得南京理工大学无线电专业学士学位；于1995年获得东北电力学院电力自动化专业硕士学位；讲授电力系统通信、数字通信技术等专业课程。
目前在华北电力大学输配电研究所从事电力规划方向的研究工作。
作为项目主要负责人，参加了2008年国家自然科学基金资助“广域防御体系下电力系统信息安全风险评估”的研究工作。
作为第一主研人完成的部分项目如：
《国电公司审计软件》、《北京电网稳定分析与综合评价系统》、《济南电网规划项目》、《北京海淀区配电网规划》、《通信资源管理系统》、《山西电网阻波器拆除可行性研究》、《铁路车载远程追踪系统》、《章泽电厂GIS系统》、《襄樊铁路报价系统》等，涉及关键技术包括电力、通讯、软件、硬件、财务、营销等诸多专业，2006年完成的山东省智能规划系统获得山东省科技进步二等奖。
团队带头人：
张建华，1982年毕业于华北电力学院，1990－1991年在英国Queen’sUniversityofBelfast作访问学者，从事电力系统智能控制方面的研究。
现为华北电力大学电气与电子工程学院教授，博士生导师，输配电系统研究所所长、科技部973计划能源领域专家咨询组成员、中国工程建设标准化协会电气工程委员会委员、全国石油和化学工业电气技术委员会委员、中国水电工程学会计算机专委会委员、IEE资深会员（IEEFellow）。
张建华教授的研究领域涉及电力系统规划、静止无功补偿技术、电力系统安全防御、配电自动化新技术等。
1997年以来，作为项目负责人承担了省部级和地方重大科研项目30余项，获省部级科技进步奖3项。
指导博士、硕士研究生针对电网安全防御能力评价方法、连锁故障机理分析、电网事故损失评价理论、系统故障后的恢复控制、电力系统规划方法等问题进行系统的研究。
张建华教授领导的输配电系统研究所承担了城市供用电专业方向的教学工作，目前有在校博士研究生15名、硕士研究生80余名，与法、英、美、加等国家的大学和公司的教授和学者建立了密切的学术交流和合作关系。
近几年来在国内外发表论文100余篇，其中SCI、EI收录40余篇。
[已具备的条件]
1、工作基础
近年来，申请者所在团队承担了国家自然科学基金、国家高技术研究发展（863）计划、北京市教委共建项目、国家电网公司和省地电力公司等单位委托的数十项科研项目。
2008年获得国家自然科学基金资助“广域防御体系下电力系统信息安全风险评估”，申请者为主要项目负责人。
与本项目相关的研究成果主要体现在电力系统安全分析、电力系统信息安全两个方面：
国家863项目（2008AA05Z216）：
微型电网的并网、控制和保护技术；
国家自然科学基金2008年项目（批准号：
50877026）：
广域防御体系下电力系统信息安全风险评估；
国家863项目（2007AA05Z249）：
北方地区的MW级分布式热电冷三联供系统集成技术与示范工程；
北京市教委2008年科技成果转化与产业化项目：
基于GIS的配电网智能规划与信息管理平台；
国家电力监管委员会、国家电网公司、南方电网公司、各省电力公司委托项目；
1）.基金项目：
国家高技术研究发展计划（863计划）（2008AA05Z216）
ProjectsupportedbyNationalHi-TechResearchDevelopmentProgram（2008AA05Z216）
2）.基金项目：
国家自然科学基金项目（50877026）
ProjectsupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina（50877026）
3）.基金项目：
国家高技术研究发展计划（863计划）（2007AA05Z249）
ProjectsupportedbyNationalHi-TechResearchDevelopmentProgram（2007AA05Z249）
4）.基金项目：
北京市教委科技成果转化与产业化项目
ProjectsupportedbyBeijingEducationCommittee
5）.国家电力监管委员会、国家电网公司、南方电网公司、各省电力公司重点科技项目
ProjectsupportedbyXXXX
团队在各种权威期刊发表论文：
[电力系统安全分析方面]
1）张国华，张建华，杨京燕，等.计及电压暂降和保护性能的配网可靠性算法，中国电机工程学报（已录用）．
2）杨京燕，倪伟，肖湘宁，等.记及电压暂降的配网可靠性评估，中国电机工程学报，2005，25（18）：
28-33.
3）ZhangGuohua,ZhangJianhua.VulnerabilityAssessmentofBulkPowerGridBasedonComplexNetworkTheory,DRPT2008,（已录用）．
4）刘军,刘自发,黄伟,于晗,张建华.基于混合微分演化算法的配电网架结构智能规划.电力系统自动化,2007,31
（2）:
32-35．（EI）
5）刘自发,张建华.基于改进多组织粒子群体优化算法的配电网络变电站选址定容.中国电机工程学报,2007,27
（1）：
105-111．（EI）
6）牛卫平,刘自发,张建华,闫景信.基于GIS和微分进化算法的变电站选址及定容.电力系统自动化,2007,4．（EI）
7）HuangWei,ZhangYanping,YangJingyan,ZhangJianhua.EvaluationofDistributionNetworksBasedontheFuzzyMethod,PESTD2005/2006.Dallas,TX,pp.1116-1121.（EI）
8）CuiZhengpai,YuHan,LiSheng,LongYunbo,ZhangJianhua.ResearchonaPracticalApproachofIntegratedCompensationforUnbalancedLoad,IEEEIndustrialElectronics,IECON2006-32ndAnnualConferenceon.Paris,France,Nov.2006,pp.2672-2676.（EI）
9）LongYunbo,YuHan,CuiZhengpai,ZhangJianhua.DevelopmentofDynamicVarCompensatorBasedon12-pulseThyristorControlledReactor,IEEEIndustrialElectronics,IECON2006-32ndAnnualConferenceon.Paris,France,Nov.2006,pp.2454-2458.（EI）
10）HuangWei,ZhangGuohua,YangJingyan,LiuZongqi,ZhangJianhua.Anapproachforestimating
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11）ZhangYanping,ZhangJianhua,YangJingyan,HuangWei.Researchonthecriticalpointofsteadystatevoltagestability,PowerEngineeringConference,2005.IPEC2005.The7thInternational.Singapore,Nov.292005-Dec.22005,pp.1-559.（EI）
12）YinYuan,YangJingyan,ZhangJianhua,XiaoXiangning.Reliabilityanalysisofpowerdistributionsystemsbasedonhybridmethodintoaccountofvoltagesags,PowerEngineeringConference,2005.IPEC2005.The7thInternational.Singapore,Nov.292005-Dec.22005,pp.945-949Vol.2.（EI）
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