電網調度技術在智能電網應用中的思考

陳圳釧

摘 要：作為將先進的傳感測量技術、分析決策技術、信息通信技術、自動控制技術、能源電力技術以及電網基礎設施高度集成而形成的新型現代化電網，智能電網具有堅強、經濟、自愈、集成、兼容、優化等特征，已經逐漸成為輸變電網絡的發展主力。電網調度技術是確保智能電網經濟、安全和穩定運行的基礎和前提，因此本文筆者就電網調度技術在智能電網的應用進行探析。

關鍵詞：智能電網 電網調度技術 調度運行 實時監測 應用

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0194-02

進入21世紀后，我國電力及相關行業進行了一系列的探索，對未來電網的發展模式進行了積極的思考，智能電網應運而生。電網調度技術是智能電網的關鍵環節，它能夠對智能電網運行進行合理的管理、調度及控制，確保電力系統處于最優運行中，因此近年來受到人們越來越多的關注和重視。

1 我國智能電網的研究現狀

我國對智能電網的研究起步較早，但是前期進展比較緩慢。1999年，清華大學首次提出“數字電力系統”的概念，對下一代電網的特征進行了描述；2005年，國家電網公司實施“SG186”工程，同年中國南方電網公司開展了“數字南方電網規劃”研究；2007年，華東電網公司正式啟動智能電網可行性研究項目；2008年，國家電網公司提出“全覆蓋、全采集、全預付費”的建設目標，旨在為下一代電網的集成通信系統提供強大的信息網絡平臺；2009年，國家電網正式公布“堅強智能電網”計劃，提出將在2020年前建成統一的堅強智能電網。

智能電網的智能主要體現在以下方面：自適應和自愈，實現自動優化調整和故障自我恢復；采用先進的傳感測量技術，實現對電網的準確感知；實時分析和決策，實現從數據、信息到智能化決策的提升；可對觀測對象進行有效控制。

2 智能電網中電網調度技術的主要功能分析

從電網調度的角度看，智能電網是多層次、多對象和多尺度的復雜統一體，這對電網調度技術的功能提出了更高的要求。

2.1 海量信息的處理

隨著智能電網規模的快速擴充和智能電網互聯的增強，電網調度需要實現一、二次系統的同步建模、采集與分析，需要對智能電網、市場和電量信息進行綜合處理，需要擴展到靜態、動態和暫態三位一體的信息處理與分析。

2.2 調度運行的實施

電網調度部門需要對系統中的變電站、發電廠及各種電氣設備的運行情況進行監測和調節，確保智能電網的電壓、電流、頻率和功率等在規定的范圍內；需要對要操作的設備進行安全校驗，檢查操作后是否造成失壓、斷面過載、設備過載或安穩動作等，通過操作票系統自動核對設備狀態并進行程序化操作和控制，確保調度操作指令的正確性；需要對系統中出現的異常情況進行在線安全分析和決策處理，避免發生重大事故，確保系統的平穩運行。

2.3 調度計劃的制定

按照智能電網運行及負荷預測的結果，電網調度對發電機組的開機方式進行安排，實現對智能電網運行方式安排的潮流計算進行安全校核，從而滿足智能電網的電量平衡和電力平衡。

2.4 綜合功能的實現

隨著智能電網的推進，電力系統的動態行為更為復雜，此時作為承擔電網靜態監測、分析和控制功能的電網調度已經不能完全滿足智能電網發展和安全運行的要求。例如，在智能電網受到擾動的動態過程中，尤其是發生低頻振蕩等長周期動態過程時，電網調度通常無法做出反應。此時，需要將電網調度的功能從傳統的監視、分析和控制進一步延伸到廣域保護和安全協調防御。

3 電網調度技術在智能電網應用中的要點

3.1 實時動態監測技術

將廣域網動態測量技術應用于智能電網中，可以在同一時間參考軸下獲得大規模的智能電網實時動態信息和穩態信息，此技術具有如下特點：利用全球定位系統為每個數據打上時標，獲取同一時間斷面上的數據，從而實現智能電網的動態數據監測、記錄、電網擾動分析和電網低頻振蕩告警等；對發電機功角進行直接測量；每隔一段時間（一般是40 ms）向調度主站傳送一次智能電網動態數據。

在使用廣域網動態測量技術的基礎上，還可以實現一些輔助功能，如對電廠進行一次調頻考核。傳統電網調度由于頻率測量不精準、缺乏時標和信息傳輸的延時性，致使網省調無法有效獲取發電機組當地的頻率，因此我國一次調頻的指標都是相對于某一負荷中心或網省調位置的頻率為基準值進行的，顯然此種方式不能對發電機組的一次調頻性能進行準確反映。而使用廣域網動態測量技術，則可以準確獲得發電機組當地頻率，從而對發電機組的一次調頻性能進行準確反映，提高電廠一次調頻考核的準確度。

3.2 在線預警和安全防御技術

在線預警和安全防御技術，能夠實現智能電網安全穩定的實施預警，能夠實現在線智能輔助決策和預防控制，能夠對智能電網的多重故障、電廠的同時故障和相繼故障等進行處理，能夠實現協調控制和防御；能夠實現智能電網安全穩定的追加控制，以此彌補區域和就地緊急控制的缺陷。在這方面使用較好的，有江蘇電網安全穩定實時預警及協調防御系統、廣東廣域動態信息監測分析保護控制系統，它們在投入運行后，能夠確保特高壓輸電線路投運及大區電網互聯后的電網安全穩定運行，提高戰時電網抗打擊能力，從而進一步提升構建避免大面積停電的堅強防御體系。

3.3 電網運行方式的智能決策技術

作為確保智能電網平穩運行的基礎，電網運行方式的安排至關重要，而電網運行方式的智能決策技術可以在負荷預測的基礎上，對智能電網輸變電設備的發電計劃和檢修計劃進行合理安排。

在智能電網運行時，人們通常考慮的是N-1故障下的安全穩定性，即智能電網在受到單一擾動后，保護、開關和重合閘正確動作，不采取穩定控制措施，必須確保智能電網的穩定運行，而其他元件不超過規定的事故過負荷能力，不發生聯鎖跳閘。對于智能電網運行過程中碰到的N-3、N-4等設備檢修情況下的安全穩定問題，智能電網調度運行部門的技術人員需要花費大量的時間去進行離線計算，而且離線穩定計算的結果還不能完全滿足智能電網實際運行的需要，因此這就需要利用電網運行方式的智能決策技術，對智能電網運行方式進行在線計算，從而大大降低電網調度運行部門技術人員的工作量。

3.4 短路電流控制技術

傳統電網的故障電流限制技術，主要是從電網運行方式、電網結構和電氣設備性能等方面著手，此種技術雖然可以對故障點的短路電流進行控制，但是也會影響到電網的正常運行，甚至會降低電網運行的穩定性和安全性。例如，改變電網運行方式會降低電網運行的穩定性，使用高阻抗電氣設備會增強網損，改變電網結構的成本較高。

利用故障電流限制器來對短路電流進行控制，能夠彌補以上缺陷。當智能電網穩定運行時，故障電流限制器呈現低阻抗甚至是零阻抗；當智能電網發生故障時，故障電流限制器的阻抗迅速增加，并且不會對智能電網的運行方式產生影響。

4 結語

隨著智能電網的不斷推進，電網調度技術也處于不斷發展之中，這需要我們的工作人員進行更深層次的研究和探索。在智能電網建設過程中，電網調度技術應重點解決大電網安全穩定性問題，著力研究分布式發電如風力發電和光伏接入和控制技術以及對系統運行的影響，建設節能發電調度技術支持系統、備用調度系統、風電功率預測系統、電網調度智能操作一體化信息平臺，從而全面提升科技創新能力、資源優化配置能力和大電網調度駕馭能力。電網調度技術在智能電網中的應用，是確保智能電網經濟、安全和穩定運行的必然要求。

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