智能電網與調度監控技術發展

摘 要：近年來，伴隨著國家電網智能電網發展戰略的提出，原有的電力結構、電力設備以及調度監控技術都在不斷發展，現有的調度監控平臺已經難以滿足智能電網建設的要求，如何推動調度監控技術的進步已經成為我國現代化電網建設中亟待解決的問題。文章主要闡述了智能電網的發展背景及其對輸電網、配電網、電力用戶的影響，研究了智能電網背景下的調度一體化模式，分析了數字化變電站的抗異常數據手段，重點探討了智能電網調度監控平臺的設計與實現，以期為調度監控技術的發展提供理論指導。

關鍵詞：智能電網；調度監控技術；調控一體化模式

中圖分類號：TM734 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0068-02

1 智能電網發展概況

1.1 智能電網的發展現狀

近年來，伴隨著我國電網對智能電網建設投入力度的不斷加大，智能電網建設的相關技術也在快速發展，我國原有的電網結構、電力設備以及調度監控模式都在發生著巨大改變。根據我國制定的發展策略，傳統電網向智能電網的過渡主要分為三個階段來實現：

第一階段是基礎性、關鍵性、公用性技術的研究，國家電網在部分地區建立試點項目進行基礎技術實驗研究；

第二階段將加快特高壓電網和城鄉配電網的建設工作，逐步建成具備雙向互動服務功能的智能電網結構；

第三階段是全面發展階段，我國電網技術將達到世界先進水平，最終形成現代化的智能電網系統[1]。

1.2 智能電網的組成

國內外多數學者將智能電網分為四部分，即高級配電運行、高級測量體系、高級輸電運行、高級資產管理等，根據智能電網建設的實際情況差異，每個部分又出現諸多不同的系統。如智能數字變電站，通過信息化智能設備，完成信息采集、測量、控制、保護、計量等系統的自動化運行，是一種可靠、安全、穩定的智能化電力設備。

而主動配電網則實現了配電網信息的全面集成與一體化管理，通過在各個部門之間建立信息共享平臺，最終實現信息的充分共享與自由訪問，從而為配電網高級分析與智能化應用奠定數據基礎。

1.3 智能電網的影響

隨著我國智能電網建設步伐的加快，原有的電網結構、電力設備、管理調度模式也在發生著巨大的變化，智能電網技術對輸電網、配電網以及電力用戶都產生了巨大的影響。

首先，智能電網技術的不斷進步也帶動著輸電網的發展，超高壓輸電技術、超導輸電技術、動態定額輸電技術逐步得到推廣，輸電系統的安全性與經濟性得到極大的提升，從而有效解決了我國地區電力能源分配不均的問題[2]。

其次，隨著智能電網技術的進步，電力市場的不斷發展也推動了配電網的變化，以小型發電系統為代表的分布式能源降低了環境成本與能源需求，儲能技術的引入則保障了配電系統的安全穩定運行，在智能電網信息技術的支持下，配電系統的可觀測性與可控性得到極大的提升。

另外，智能電網新技術也對電力用戶產生了巨大的影響，智能電表將為用戶提供更為詳細的用電信息，電動汽車與儲能電池成為智能電網的重要組成部分，分布式能源與需求側響應則把傳統的電能消費者向電力調度參與者轉變。

2 智能電網背景下的調度監控

2.1 調控一體化模式

調控一體化模式是在智能電網發展背景下的一種調度監控手段。在調控一體化模式下，調度系統與監控系統有機的結合為一個調控中心，調度人員向集控中心下達命令，而集控人員則對變電站設備進行監視、遙控，然后由運行維護人員負責設備檢修與故障處理[3]。

在調控一體化模式下，電力系統的故障處理時間明顯縮短，電網調度的經濟性與可靠性則得到增強，而這也恰恰是智能電網背景下對調度監控技術的新要求。

2.2 智能調度中的狀態估計

智能調度系統是智能電網調控體系的重要組成部分，智能調度技術直接關系到智能電網的運行與發展，對于配輸電系統的安全性與經濟性都有著重要意義。

而調度系統的狀態估計是根據電網系統的各類數據信息，對電網的運行狀態、未來趨勢、可能出現的狀況進行分析與預測，是安全預估、經濟分配、預防控制等高級控制系統的基礎[4]。根據上述闡釋可以發現，狀態估計是電網智能調度的基礎，借助準確、實時的狀態估計，智能電網系統能夠及時掌握運行狀態，并為電網運行制定長期規劃。

2.3 基于等效模型的電網動態過程狀態估計

智能電網調度監控技術的另外一項內容是在線動態分析，而在電網擾動情況，電網動態過程狀態估計又是一項極為復雜的工作，當前電網系統的動態狀態估計多采用EKF算法，但在實際的應用過程中，該算法的預測精度仍然滿足系統運行的穩定性要求，可以考慮構建電網等效模型來進行動態分析。

電網等效模型可以理解為在電路中增加一個虛擬發電機內節點，從而在電網擾動前進行靜態狀態估計，而在電網擾動時則可以建立節點負荷以及發電機模型，最終得到電網擾動條件下的等效模型。

3 智能電網調度監控平臺的設計

3.1 智能電網調度監控平臺需求分析

要實現電網系統的智能化調度監控，需要開發一種基礎性調度監控平臺，為電力調度員提供各類調控信息服務。基于智能電網的調度監控平臺需要滿足以下幾點要求：

一是建立開發環境，實現平臺與其他應用間的數據交換；

二是建立應用集成環境，形成橫向業務、縱向業務以及各類基礎信息的高效共享機制；

三是建立應用運行環境，以保障平臺的安全性與穩定性；

四是建立應用維護環境，從而保證調度監控功能的實現[5]。

3.2 智能電網調度監控平臺的設計與實現

根據系統的功能需求，以模塊化設計作為基礎，智能電網調度監控平臺的設計主要分為三個模塊進行，即實時監控與分析模塊、調度計劃類模塊以及調度管理模塊，各個模塊又包含不同的功能設計，系統的總體框架圖如圖1所示。其中，實時監控與分析模塊的功能結構包括系統管理、數據采集與數據交換、模型管理等系統[6]；調度計劃類模塊主要以模型管理與穩定限額管理、運行預測、檢修計劃作為平臺支持功能，主要負責收集電網系統的安全性信息以及運行成本信息；調度管理類模塊的應用部分則包括生產運行、綜合分析與評估、信息展示與發布等。

3.3 智能電網調度監控平臺測試

該智能電網調度監控平臺支持各應用在不同態的畫面顯示，并可靈活切換的設計后；支持各類應用在同一套電網圖形上的信息顯示和功能使用；提供基于GIS的信息顯示手段，提供導航器功能；支持在任意工作站的任意監視器的任一窗口上調用任何畫面。電網調度員經過實際的操作，最終給出以下幾點評價：系統的整體功能較為完善，滿足智能電網調控的可靠性與穩定性要求，并且實現了調度監控平臺的智能化實時監視；調度監控平臺能夠實現對各個用戶數據的查詢與修改，在數據處理與分析方面優勢明顯；系統操作簡單，擴展性強，具有較好的發展前景。

4 結 語

近年來，隨著國家對智能電網建設投入力度的不斷加大，調度監控技術也在快速進步與發展。從基本功能來看，智能電網的電能輸配功能仍然沒有改變，智能化改造一方面是對變電站、輸電網、配電網等設備的升級，另一方面則是調度監控系統的智能化發展。在這樣的發展背景下，調控一體化管理模式開始在智能電網中得到應用，而基于等效模型的電網動態狀態估計等技術也成為智能電網調控系統的重要技術保障。

參考文獻：

[1] 姚建國，嚴勝，楊勝春，等.中國特色智能調度的實踐與展望[J].電力系 統自動化，2009，（17）.

[2] 許風茹.地級電網調控一體化運行管理模式研究[D].保定：華北電力大 學，2011.

[3] 杜貴和，王風.智能電網調度一體化設計與研究[J].電力系統保護與控 制，2010，（15）.

[4] 田峰，孫平，張士然.常規變電站數字化改造的模式研究[J].電力系統保 護與控制，2009，（19）.

[5] 尚金成.兼顧市場機制的主要節能發電調度模式比較研究[J].電網技 術，2008，（4）.

[6] 桑艷艷，鄭三立.省級變電站遙視系統的研究與實現[J].電力系統及其 自動化學報，2009，（1）.