通信調(diào)度在智能電網(wǎng)運(yùn)行中的關(guān)鍵問(wèn)題研究

廖子熙

摘 要：本文對(duì)智能電網(wǎng)的概念及特征作了闡述，論述了我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，結(jié)合我國(guó)傳統(tǒng)電力調(diào)度系統(tǒng)的局限性，分析了我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的相關(guān)技術(shù)需求和突破點(diǎn)，對(duì)智能調(diào)度環(huán)節(jié)做了重點(diǎn)研究。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；通信調(diào)度

1 前言

伴隨著電力市場(chǎng)化的不斷推進(jìn)、環(huán)保要求日益被重視和國(guó)家能源戰(zhàn)略的最新調(diào)整，電網(wǎng)公司與電力市場(chǎng)、用戶之間的交互越來(lái)越密切、對(duì)電能質(zhì)量的要求也逐步提升、可再生能源等新型發(fā)電數(shù)量不斷增加，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越難以支撐如此多的要求。以美國(guó)和歐洲為代表的一些國(guó)家和組織相繼提出了發(fā)展智能電網(wǎng)（SmartGrid）的設(shè)想[1]，進(jìn)一步提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。智能電網(wǎng)是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的大趨勢(shì)，是經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，因此，對(duì)智能電網(wǎng)的研究具有重大的理論意義和實(shí)際價(jià)值。

我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司從實(shí)際國(guó)情出發(fā)，根據(jù)我國(guó)能源分布及電力系統(tǒng)特點(diǎn)，提出了建設(shè)有中國(guó)特色的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的設(shè)想。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六大環(huán)節(jié)，而其中調(diào)度環(huán)節(jié)是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容，肩負(fù)著整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行與管理。電力系統(tǒng)調(diào)度中心是電網(wǎng)運(yùn)行管理的指揮決策中心，負(fù)責(zé)指導(dǎo)電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電、輸電、變電和配電設(shè)備的運(yùn)行，負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)重要的操作和事故處理。可以說(shuō)，電力系統(tǒng)能夠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是與各級(jí)電力系統(tǒng)調(diào)度中心所作的工作密不可分的。調(diào)度中心作為電力系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，其調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的性能高低對(duì)電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用[2]。智能電網(wǎng)是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的必然選擇，而智能調(diào)度是建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的核心內(nèi)容之一，是國(guó)內(nèi)外電網(wǎng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的共同目標(biāo)。

2 發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展到今天經(jīng)歷了三代[3]。20世紀(jì)70年代基于專用計(jì)算機(jī)和專用操作系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)為第一代，它只有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理的功能，不具備應(yīng)用分析的功能；80年代基于通用計(jì)算機(jī)的EMS/DMS系統(tǒng)稱為第二代，系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)完整的SCADA功能，而且有一定的應(yīng)用分析能力；90年代的開放式分布式EMS/DMS稱為第三代，它采用了大型的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和先進(jìn)的圖形用戶界面技術(shù)，同時(shí)高級(jí)應(yīng)用分析軟件越來(lái)越豐富，廠站端采集上來(lái)的數(shù)據(jù)也更加可靠、全面和精確。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)各電力科研單位研制了滿足分布式、開放式要求的第三代調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。例如國(guó)電南瑞科技公司研發(fā)的OPEN-3000電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，東方電子研制的DF8003系列調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，中國(guó)電力科學(xué)研究院開發(fā)的CC-2000調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)等。

3 傳統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)的局限性

在新的形勢(shì)下，傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)面臨一系列的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：

首先，電力市場(chǎng)的逐步實(shí)施和不斷深化給調(diào)度人員造成巨大壓力。為了充分挖掘現(xiàn)有電力系統(tǒng)的潛力，提高企業(yè)整體的運(yùn)營(yíng)效益，系統(tǒng)中的許多輸變電設(shè)備都需要運(yùn)行在極限或接近極限的狀態(tài)，因此如何保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的任務(wù)將變得更為艱巨；此外，系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性變得更為復(fù)雜，不僅要充分考慮發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性，還要考慮輸電服務(wù)和輔助服務(wù)的經(jīng)濟(jì)性。

其次，大規(guī)模間歇性電源的接入使電網(wǎng)調(diào)度控制更加困難。風(fēng)電、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電得到快速發(fā)展，中國(guó)計(jì)劃將建成若干個(gè)千萬(wàn)kw級(jí)的風(fēng)電基地和多個(gè)光伏發(fā)電基地。這些分布式發(fā)電資源具有間歇性和不可預(yù)測(cè)性，常被學(xué)術(shù)界稱之為“負(fù)的負(fù)荷”，這些大容量、間歇性的綠色電源接入后，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。

最后，建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)需要功能強(qiáng)大、更加智能化的調(diào)度系統(tǒng)。智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。未來(lái)的智能電網(wǎng)首先應(yīng)該具有堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，同時(shí)具備信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的特征和自愈能力，方便加強(qiáng)與用戶的實(shí)時(shí)交互溝通，支持分布式電源和雙向潮流等特點(diǎn)。調(diào)度中心作為電網(wǎng)監(jiān)控的中樞，迫切需要建設(shè)具備實(shí)時(shí)分析、智能決策、適應(yīng)市場(chǎng)化要求的安全可靠的智能型調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，以提高對(duì)電網(wǎng)的駕馭能力。

4 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的智能調(diào)度實(shí)現(xiàn)方法及突破點(diǎn)

調(diào)度的智能化是智能電網(wǎng)的核心體現(xiàn)，智能調(diào)度是建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵內(nèi)容，是智能電網(wǎng)運(yùn)行控制的神經(jīng)中樞。為適應(yīng)智能電網(wǎng)的需求，調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)該具備更為全面而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的智能安全預(yù)警功能，在調(diào)度決策中注重系統(tǒng)安全與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)：在系統(tǒng)故障時(shí)，能夠快速的診斷故障和提供故障恢復(fù)決策；能夠利用可視化技術(shù)，將電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況全面而直觀地提供給調(diào)度員。

在智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，調(diào)度環(huán)節(jié)應(yīng)該在已有調(diào)度技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)解決大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)資源大范圍優(yōu)化配置；研究風(fēng)電場(chǎng)及分布式電源的有效接入和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排；開展智能調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)、備用調(diào)度、應(yīng)急指揮控制中心建設(shè)和調(diào)度通信數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)，在各級(jí)調(diào)度中心逐步建成智能調(diào)度決策支持系統(tǒng)；建設(shè)實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警、安全校核、調(diào)度計(jì)劃和調(diào)度管理等應(yīng)用功能，全面提升大電網(wǎng)調(diào)度駕馭能力、資源優(yōu)化配置能力和靈活高效調(diào)度能力，保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行[4]。

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