智能電網(wǎng)調(diào)度支持系統(tǒng)的探討

駱韜銳

（四川電力公司電網(wǎng)規(guī)劃中心，四川 成都 610000）

前言

近年來，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電網(wǎng)建設的規(guī)模不斷增加，其結(jié)構(gòu)體系也日趨復雜,這給電網(wǎng)安全運行帶來了諸多困難，目前隨著電力市場化改革的推進,以及對節(jié)能降耗、環(huán)境保護的重視,作為電網(wǎng)的指揮中心,在承擔傳統(tǒng)的調(diào)度任務的同時,也增加了許多與電力交易、節(jié)能環(huán)保相關(guān)的工作,其在運行中承擔的角色和任務變得更加復雜和繁重,傳統(tǒng)的經(jīng)驗型、分析型調(diào)度模式已經(jīng)不能適應新的要求。

1.智能調(diào)度支持系統(tǒng)與傳統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)的區(qū)別。傳統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)只需要處理一次系統(tǒng)的信息,是電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)水平上的監(jiān)控分析,各應用系統(tǒng)相對獨立,數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式、圖形格式各不相同,系統(tǒng)間通過既定的訪問接口進行數(shù)據(jù)交互和共享,縱向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)節(jié)較多、時延明顯,各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果在系統(tǒng)間幾乎沒有交互。

智能調(diào)度系統(tǒng)則面向調(diào)度全專業(yè),需要實現(xiàn)一、二次系統(tǒng)的同步建模、采集與分析,是擴展到靜態(tài)、動態(tài)、暫態(tài)只位一體的信息處理與分析、是分布式一體化的標準系統(tǒng)平臺，可實現(xiàn)全網(wǎng)調(diào)度范圍內(nèi)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制,實現(xiàn)多級調(diào)度主、備系統(tǒng)間實時與非實時數(shù)據(jù)的橫向集成與縱向共享。智能調(diào)度支持系統(tǒng)具備輔助調(diào)度員值班的輔助決策功能,涵蓋調(diào)度中心的各專業(yè),通過智能化的手段服務于堅強的智能輸電網(wǎng),它是智能電網(wǎng)建設的關(guān)鍵內(nèi)容,是智能電網(wǎng)的神經(jīng)中樞,是維系電力生產(chǎn)過程的基礎,是保障智能電網(wǎng)運行和發(fā)展的重要手段。

2.智能調(diào)度支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系

2.1.設計原則

一體化的電網(wǎng)模型技術(shù)是智能調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)之一,總體設計遵循：

2.1.1.系統(tǒng)平臺標準化

采用統(tǒng)一的平臺規(guī)范標準以及接口規(guī)范標準,通過標準化實現(xiàn)平臺的高度開放性。基礎平臺在圖形、模型、數(shù)據(jù)庫、消息、服務、系統(tǒng)管理等方面提供標準化的應用接口,為各種應用提供統(tǒng)一的支撐。

2.1.2.系統(tǒng)功能集成化

以面向服務的體系結(jié)構(gòu),按照應用和數(shù)據(jù)集成的理念,構(gòu)造統(tǒng)一支撐的數(shù)據(jù)平臺和應用服務總線,實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合和應用功能整合。

2.1.3.系統(tǒng)應用智能化

實現(xiàn)電網(wǎng)運行可視化全景監(jiān)視、綜合智能告警與前瞻預警、協(xié)調(diào)控制和主動安全防御線從年月方式分析向日前和在線分析推進,實現(xiàn)運行風險的預防預控。

主調(diào)和備調(diào)將采用完全相同的系統(tǒng)體系架構(gòu),實現(xiàn)相同的功能,實現(xiàn)主備調(diào)的一體化運行。橫向上,系統(tǒng)通過統(tǒng)一的基礎平臺實現(xiàn)四類應用的一體化運行、以及與SG186的有效協(xié)調(diào),實現(xiàn)主、備調(diào)間各應用功能的協(xié)調(diào)運行和系統(tǒng)維護與數(shù)據(jù)的同步；縱向上,通過基礎平臺實現(xiàn)上下級調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)間的一體化運行和模型、數(shù)據(jù)、畫面的源端維護與系統(tǒng)共享,通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)雙平面,實現(xiàn)廠站和調(diào)度中心之間數(shù)據(jù)采集和交換的可靠運行。

2.2.功能應用

智能調(diào)度支持系統(tǒng)按功能分為實時監(jiān)控與預警、調(diào)度計劃、安全校核和調(diào)度管理四類應用。這種分類方式突破了傳統(tǒng)安全分區(qū)的約束,完全按照業(yè)務特性,四類應用建立在統(tǒng)一的基礎平臺之上,平臺為各類應用提供統(tǒng)一的模型、數(shù)據(jù)、CASE、網(wǎng)絡通信、人機界面、系統(tǒng)管理等服務,所有的數(shù)據(jù)交互均是通過基礎平臺進行。四類應用之間的數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系（見圖1）。

圖1 智能調(diào)度支持系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系

在圖1中,實時監(jiān)控與預警類應用向其他三類應用提供電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)、保存的歷史數(shù)據(jù)和斷面數(shù)據(jù)等。從調(diào)度計劃類應用獲取發(fā)電計劃和交換計劃從安全校核類應用獲取校核斷面的越限信息、重載信息、靈敏度信息等校核結(jié)果;從調(diào)度管理應用獲取設備原始參數(shù)和限額信息等。

調(diào)度計劃類應用將預測數(shù)據(jù)、發(fā)電計劃、交換計劃、檢修計劃等數(shù)據(jù)提供給實時監(jiān)控預警類應用、安全校核類應用和調(diào)度管理類應用。調(diào)度計劃類應用從實時監(jiān)控與預警類應用獲取歷史負荷信息、水文信息；從調(diào)度管理類應用獲取限額信息、檢修申請等信息,用于需求預測和檢修計劃編制;從實時監(jiān)控與預警類應用獲取電網(wǎng)拓撲潮流等實時運行信息;通過調(diào)用安全校核類應用提供的校核服務,對調(diào)度計劃進行多角度的安全分析與評估,并將通過校核的調(diào)度計劃送到實時監(jiān)控與預警類應用,用于電網(wǎng)運行控制。

安全校核類應用主要是將越限信息、重載信息、靈敏度信息、穩(wěn)定信息等校核結(jié)果提供給其他各類應用。從調(diào)度計劃類應用獲取母線負荷預測、發(fā)電計劃、交換計劃、檢修計劃等 從實時監(jiān)控與預警類應用獲取實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)并實時研究、分析評估。

調(diào)度管理類應用將電力系統(tǒng)設備原始參數(shù)、設備限額信息、檢修申請等提供給其他各類應用。從實時監(jiān)控與預警類應用獲取實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)從調(diào)度計劃類應用獲取預測結(jié)果、發(fā)電計劃、交換計劃、檢修計劃等。

2.3.系統(tǒng)的硬件配置

系統(tǒng)的硬件配置(見圖2).按照網(wǎng)段劃分為數(shù)據(jù)采集與交換、數(shù)據(jù)、人機和應用四類。數(shù)據(jù)采集與交換處于內(nèi)外網(wǎng)邊界,主要完成內(nèi)外部的信息交換按照數(shù)據(jù)特性,數(shù)據(jù)存儲和應用相對獨立,Ⅰ、Ⅱ區(qū)進行統(tǒng)一的基于SAN的數(shù)據(jù)存儲,遵循安全防護的要求,Ⅰ、Ⅱ區(qū)配置另外一套SAN;根據(jù)不同應用的業(yè)務特性來配置相應的應用服務器群;人機工作站按照安全區(qū)統(tǒng)一配置,既可節(jié)省硬件投資,又能實現(xiàn)界面統(tǒng)一,實現(xiàn)最大化的資源共享。

圖2 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)硬件配置

3.建議與展望

目前電網(wǎng)智能調(diào)度支持系統(tǒng)的建設還處于初級階段,在智能電網(wǎng)建設的過程中需要結(jié)合地方電網(wǎng)的特點,適應智能電網(wǎng)發(fā)展的要求,加強統(tǒng)一協(xié)調(diào)規(guī)劃,強化基礎支撐建設,有步驟的開展以下工作。

3.1.積極推進廠站側(cè)數(shù)字化進程

在IEC6180標準的指導下,推動數(shù)字化變電站建設;實現(xiàn)發(fā)電廠的數(shù)字化生產(chǎn),如汽機/鍋爐的效率管理、發(fā)電機的調(diào)頻/調(diào)壓管理等,依靠智能控制方法,減少人工參與,實現(xiàn)實時在線的定值修改、策略搜索、在線自動控制等功能;借鑒國外在綜合自動化方面的經(jīng)驗,積極發(fā)展配電自動化。

3.2.加強調(diào)度側(cè)高級應用系統(tǒng)的集成和標準化建設

統(tǒng)一調(diào)度側(cè)各控制系統(tǒng)的功能、接口、數(shù)據(jù)庫等,實現(xiàn)輸電元件的測量、保護、控制、通信一體化,實現(xiàn)對輸電元件的數(shù)字化監(jiān)測以及分散式的智能決策;采用電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、動態(tài)、暫態(tài)二位一體安全防御及全過程發(fā)電控制系統(tǒng),將分散的EMS、電網(wǎng)廣域動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、在線穩(wěn)定分析預警系統(tǒng)高度集成。調(diào)度人員無需在不同系統(tǒng)和平臺間頻繁切換,實現(xiàn)對電網(wǎng)綜合運行情況的全景監(jiān)視,并獲取輔助決策支持。

3.3.加強系統(tǒng)元件數(shù)學模型研究。

精確且物理意義明確的數(shù)學模型,可以更好地指導數(shù)字化過程中的數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、安全控制,尤其是一些傳統(tǒng)難點（如負荷模型）或新型元件（如風電機組、柔性交流輸電系統(tǒng)設備等）的數(shù)學模型分析。

3.4.優(yōu)化協(xié)調(diào)全局范圍內(nèi)的自動控制措施

如"三道防線"間的協(xié)調(diào)、有功、無功控制間的協(xié)調(diào)、頻率、電壓控制間的協(xié)調(diào)等,研究如何讓風力發(fā)電實現(xiàn)"即插即用"。

3.5.積極與公共服務系統(tǒng)配合

將對系統(tǒng)安全穩(wěn)定影響較大的外部信息（如天氣、地質(zhì)等）數(shù)字化,并集成到相應的決策分析系統(tǒng)中,實現(xiàn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟節(jié)能運行,避免自然災害導致的大停電事故。

4.結(jié)語

隨著智能電網(wǎng)建設的不斷深入，今后在電力建設中智能電網(wǎng)將倍受關(guān)注，只有在掌握智能電網(wǎng)的性能的前提下，才能更好的發(fā)揮調(diào)度工作。

[1]楊善林.智能決策方法與智能決策支持系統(tǒng)[M].北京科學出版社，2005.

[2]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]Understanding the smart grid[R].Research Reports International RRI 00026,2007.