淺談智能電網調度的自動化及其可視化

摘要：隨著社會電力需求的提高，計算機通信及自動化技術的快速發展，電網調度及運行自動化面臨著嚴峻挑戰。智能電網作為電力系統改革發展的重要方向，其安全運行在一定程度上與社會發展密切相關，智能電網調度自動化及可視化作為保障電網系統高效運行的核心技術，如何對智能電網調度自動化及可視化加強研究，使其在電網中發揮應有的作用，具有重要意義。

關鍵詞：智能電網；電力調度；自動化技術；可視化；電力需求 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM732 文章編號：1009-2374（2015）06-0141-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0498

隨著我國電網的快速發展、特高壓電網建設的穩步推進，電網運行的技術水平和復雜程度越來越高，加上節能發電調度的試點和推進，電網運行的難度越來越大。因此，加強電網調度能力建設，全面提升調度系統駕馭大電網和進行資源優化配置的能力、著力提高電網調度運行管理水平顯得愈加重要和迫切。再加上電力系統運行維護復雜性的提高，威脅電網安全運行的風險一直存在。而調度自動化系統能對電網運行提供智能化的科學管理手段，能夠為保證電力系統運行的安全運行提供可靠保障，因而提升調度自動化系統應用的重要性就凸顯出來。如何利用電網來輸送更多的電力，成為電力企業研究的重要課題。我國幅員遼闊、人口眾多，人均資源略顯不足。為了高效利用有限的資源，必須要創新資源利用方式。智能電網調度作為合理利用資源的重要方式之一，加強電網調度自動化及可視化的研究，具有重要的現實意義。

1 智能電網調度自動化系統

1.1 調度自動化系統構成

智能電網調度自動化系統主要由三個部分組成：主站系統、數據通訊網絡系統及廠站自動化系統。調度自動化系統作為電網的控制核心，其主要功能是監控整個電網，保障電網運行的安全穩定性，根據實時告警信息快速處理故障。電網調度自動化就是根據故障信息來對電力系統的運行情況做出預測與分析，根據實際情況來處理系統中存在的各種復雜問題。

1.2 智能電網調度自動化系統功能

智能電網調度自動化系統功能主要有實時監控與預警、調度計劃、安全校核和調度管理四類，是保障電網安全、經濟運行的重要技術手段，電網調度自動化系統的應用已成為加快電力系統發展非常重要環節。電力企業可以通過以下措施來判斷電網調度自動化系統是否成熟：其所采用的技術與平臺是否先進；該系統是否遵循國際標準、國家標準及行業標準；該系統是否具備可管理性及可擴充性；該系統運行是否具備安全性、可靠性及穩定性。智能電網調度自動化系統的功能性主要體現在兩個方面：第一，在網絡傳輸層，調度自動化系統要能夠在保障數據網絡安全的前提下，向外傳輸重要數據，由于調度生產管理系統與辦公自動化系統之間安全隔離，因此調度控制系統與調度生產系統之間只能采用單向傳輸方式，安全隔離措施采用正、反向電力專用物理隔離裝置；第二，在調度自動化系統應用層面，為了確保其作用的發揮，保障操作系統及數據網絡的安全，必須要對關鍵軟硬件設備做好冗余備份處理，對于重要數據要能夠同時做好熱、冷備份，這樣能夠避免重要數據受到病毒的破壞；對于廣域網及局域網上的調度數據，必須要針對業務系統的不同，使用不同安全機制的技術，例如網絡安全訪問控制技術、加密通信技術、身份認證技術等。

2 智能電網調度的可視化

2.1 電網調度可視化功能的實現

智能電網可視化計算以系統數據標準化及技術手段為前提，以集中處理與可視化應用為支撐，各系統數據的整合能夠實現可視化數據支撐體系并建立可視化應用平臺，事故分析、調度計劃、方式決策及實時調度的可視化，能夠突破各系統之間的界限，使可視化功能模塊發揮應有的作用，調度可視化架構如圖1所示。

智能電網調度可視化主要通過以下四個方面來實現：第一，可視化預警功能。智能電網借助該功能，能夠通過各種可視化小部件來顯示預警分析結果，智能電網可視化指標種類較多，例如動態穩定阻尼裕度、預想故障暫時預警、預想故障熱穩預警、低頻振蕩實時告警、潮流越限程度等。調度人員可以針對預警分析結果來觀察系統中的薄弱電力設備及故障的嚴重程度。第二，可視化控制功能。通過直觀的可視化界面來顯示自動電壓控制、自動發電控制的應用分析結果，有助于分析人員對智能電網進行直觀控制與監視，從而為智能化調度奠定重要基礎，使調度人員全面掌握電網實時運行狀況，減輕調度人員的工作壓力。第三，可視化分析功能。電壓排序能夠使調度人員更好地掌握全網的電壓情況；靈敏度排序能夠協助調度員快速調整設備重載的情況。調度人員在運行過程中，需要注意避免出現人機界面不友好或分析目標過多的現象，要能夠及時解決系統存在的故障問題。第四，可視化觀測功能。智能電網可以通過可視化計算方法來直觀地顯示出電網調度數據，靈活設置電網分區，由其來獨立負責分析重載設備、電壓合格率、電力電量平衡、容載比及電網安全性等。靈活設置電網分區且對分區間的斷面信息進行全面監控，這就是電網分區運行的可視化。

2.2 可視化技術在智能電網調度中的應用

第一，地理接線圖。電力調度中地理接線圖是可視化技術的應用基礎，智能電網應用的實現大都是在地理接線圖的基礎上展示分層信息，地理接線圖充分利用了地理信息系統及電力系統，能夠真實反映出電力調度運行狀況。第二，WAMAP系統展示。WAMAP系統主要根據PMU動態數據來對電力系統進行在線分析，主要用于提高電壓、低頻振蕩及暫態等在內的安全穩定性，同時還能夠對智能電網進行在線監視，做出實時預警。第三，在調度操作方面的應用。電氣相關的操作主要包括編寫操作票、電氣操作的發布與執行；非電氣相關操作中主要包括啟停機爐、修改電能計劃、電能交易的輸入及執行等。可視化技術在調度操作中的應用主要是為調度操作提供可視化的應用界面，為操作人員展示可視化的現場設備、通信、繼保、調度操作等。第四，實時運行狀態監視的可視化，主要分為三個部分：（1）可視化技術在電壓監控方面的應用主要包括廠、站節點的電壓可視化應用及系統電壓這兩個方面。在廠、站節點電壓的可視化應用中，電壓高低及分布是衡量電網運行安全與否的重要依據；從可視化計算在系統電壓中的應用來看，節點電壓情況只能體現出電壓的局部特征，而調度員在工作過程中，必須要全面掌握智能電網的整體電壓狀況。因此，掌握一種能夠使調度員全面了解電力系統電壓整體狀況的手段尤為重要；（2）在潮流監控方面應用可視化技術，不但能夠動態展示潮流的走向，還能夠清晰地顯示出潮流的限額裕度，使得調度員快速準確地做出判斷，從而切實提高潮流監控的有效性；（3）旋轉備用作為電力調度系統運行的重要指標，在旋轉備用方面應用可視化技術，使得電力系統保留一定的旋轉備用容量，即使智能電網在運行過程中發生故障，停止運行時，系統仍能夠及時運用旋轉備用機組產生的出力，這樣能夠避免因頻率過低而造成的拉限電。

3 結語

綜上所述，為了滿足社會的用電需求及未來電網的發展趨勢，智能電網建設人員要能夠充分應用先進的計算機技術、信息技術、通信技術及控制技術，切實提高智能電網調度的先進性，最大限度地優化覆蓋所有電壓等級的發輸變配用電及調度等各環節的資源，切實提高智能電網的服務質量，進一步融合業務流、信息流及電力流，使智能電網調度工作為我國經濟社會的可持續發展提供服務。只有進一步實現智能電網的自動化及可視化，才能促進電力體系的建設，提高電力企業的生產效率，促進電力企業經濟效率的最大化，為電力企業的可持續發展提供基本保障。

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作者簡介：趙沁，男，國網湖北省電力公司孝感供電公司工程師，研究方向：電力調度自動化。

（責任編輯：蔣建華）