淺析智能電網(wǎng)調(diào)度一體化

彭宇++張智博

摘 要：在國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度中心提出了智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)框架的基礎(chǔ)上，提出如何在目前調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)框架的功能目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；調(diào)度；數(shù)據(jù)庫(kù)；動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；一體化

智能電網(wǎng)是電力工業(yè)的一場(chǎng)巨大變革，將引起電力工業(yè)在各個(gè)領(lǐng)域的革新。作為電網(wǎng)運(yùn)行的直接生產(chǎn)單位——電力調(diào)度通信中心面臨的變革最為緊迫。為此，國(guó)家電網(wǎng)電力調(diào)度通信中心構(gòu)建了《智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)框架》，指導(dǎo)各網(wǎng)省公司建設(shè)智能電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)。本文根據(jù)國(guó)調(diào)中心《智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)框架》的目標(biāo)，結(jié)合目前電力調(diào)度生產(chǎn)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能化，研究了如何在實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)問題。

一、電網(wǎng)調(diào)度功能

由于電能的特點(diǎn)決定了電能必須實(shí)時(shí)平衡，即發(fā)電和用電必須實(shí)時(shí)平衡，因此作為電網(wǎng)安全穩(wěn)定的直接生產(chǎn)單位，各網(wǎng)省調(diào)必須實(shí)時(shí)獲得電網(wǎng)的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行合理的電網(wǎng)運(yùn)行方式安排和事故處理以確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

傳統(tǒng)SCADA/EMS系統(tǒng)作為電力調(diào)度最核心的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)和控制。SCADA通過采集各發(fā)電廠（站）、變電站電氣設(shè)備的電氣量、開關(guān)量以及通過AGC、AVC等對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)“四遙”功能；故障錄波系統(tǒng)和故障測(cè)距定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)事故數(shù)據(jù)的有效保存；電網(wǎng)安全校核系統(tǒng)和母線負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電計(jì)劃的有效安排；廣域測(cè)量系統(tǒng)和電網(wǎng)動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)警；電能量采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電量采集；上述這些調(diào)度的主要系統(tǒng)共同保證著電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

二、數(shù)據(jù)一體化

實(shí)時(shí)傳送電網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并進(jìn)行及時(shí)有效的分析是智能電網(wǎng)的最基本要求。網(wǎng)省級(jí)調(diào)度部門作為電網(wǎng)運(yùn)行的直接管理部門需要實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)運(yùn)行情況并針對(duì)電網(wǎng)出現(xiàn)的問題及時(shí)處理。而電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的快速獲得是調(diào)度運(yùn)行人員了解電網(wǎng)運(yùn)行狀況并進(jìn)行有效處理的前提和基礎(chǔ)。SCADA/EMS系統(tǒng)是目前電力系統(tǒng)運(yùn)行的支持系統(tǒng)，是調(diào)度運(yùn)行人員獲得電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的直接工具。但是由于SCADA/EMS系統(tǒng)主要采集電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，不能采集動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，因此其不能滿足智能電網(wǎng)的要求。而基于同步相量測(cè)量單元設(shè)備PMU的出現(xiàn)較好地解決了此問題。

三、數(shù)據(jù)平臺(tái)一體化

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司的要求，智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)能滿足向各類應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持和信息服務(wù)，主要功能包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理與訪問、數(shù)據(jù)交換機(jī)制、人機(jī)環(huán)境和系統(tǒng)管理等基本功能。基礎(chǔ)平臺(tái)需要全面支撐電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度計(jì)劃、安全校核和調(diào)度管理等四大類核心應(yīng)用，支持構(gòu)建分布式一體化的調(diào)度技術(shù)支撐體系。

四、功能一體化設(shè)想

（一）基本功能的一體化

WAMS系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)的高級(jí)應(yīng)用功能諸如在線狀態(tài)估計(jì)、在線靜態(tài)安全分析、在線暫態(tài)功角計(jì)算分析（包括功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定）、在線動(dòng)態(tài)穩(wěn)定計(jì)算分析以及與之相適應(yīng)的預(yù)防輔助控制策略等都可以在EMS系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，而區(qū)別僅在于在線穩(wěn)定計(jì)算同傳統(tǒng)的基于EMS/SCADA進(jìn)行在線穩(wěn)定計(jì)算的區(qū)別就是在于其狀態(tài)估計(jì)精度的提高。

（二）新應(yīng)用功能推廣實(shí)現(xiàn)智能化

1.電網(wǎng)運(yùn)行方式的預(yù)安排

為了實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的目的，可進(jìn)一步利用電網(wǎng)動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)與輔助決策系統(tǒng)的功能，將電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)的功能推廣應(yīng)用至電網(wǎng)的運(yùn)行方式安排上。在統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)提供的明日96點(diǎn)負(fù)荷預(yù)測(cè)、發(fā)電機(jī)計(jì)劃安排以及調(diào)度工作票系統(tǒng)提供的電網(wǎng)檢修計(jì)劃進(jìn)行明日電網(wǎng)96點(diǎn)安全穩(wěn)定性計(jì)算以及發(fā)電計(jì)劃校核，利用動(dòng)態(tài)預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)強(qiáng)大的計(jì)算功能及輔助決策信息實(shí)現(xiàn)對(duì)明日電網(wǎng)運(yùn)行方式安排的有效安排和校核，實(shí)現(xiàn)國(guó)調(diào)中心提出的調(diào)度計(jì)劃應(yīng)用及安全校核功能。該功能將發(fā)電安全校核系統(tǒng)（負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)）的功能融入動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電安全校核系統(tǒng)同動(dòng)態(tài)預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)一體化。

2.電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析

電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行部門目前最關(guān)注的是電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性，這是因?yàn)榘l(fā)電計(jì)劃通常不是由調(diào)度部門掌握的，因此很難實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度。但隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)分析將是其必不可少的功能。

（1）進(jìn)行電量統(tǒng)計(jì)分析：由于PMU能夠動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)，因此可以進(jìn)行電量分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)電量采集裝置的校核。

（2）網(wǎng)損統(tǒng)計(jì)分析：離線的網(wǎng)損計(jì)算不能正確反映實(shí)際網(wǎng)損，這是因?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)是經(jīng)常變化的，表現(xiàn)在電氣設(shè)備的檢修、電網(wǎng)的建設(shè)和電源的建設(shè)等都會(huì)對(duì)網(wǎng)損造成影響。

（3）AGC的經(jīng)濟(jì)調(diào)控：目前AGC的調(diào)控是根據(jù)發(fā)電機(jī)的特性進(jìn)行調(diào)控的，但隨著智能電網(wǎng)的運(yùn)行，AGC應(yīng)該實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)控，在電網(wǎng)出現(xiàn)功率波動(dòng)時(shí)，AGC優(yōu)先調(diào)節(jié)上網(wǎng)電價(jià)低的有效機(jī)組。

（4）經(jīng)濟(jì)調(diào)度的使用。當(dāng)發(fā)電計(jì)劃與實(shí)際出現(xiàn)差別時(shí)，采用經(jīng)濟(jì)調(diào)度。雖然最優(yōu)潮流在理論上是可行的，但在電網(wǎng)實(shí)際的調(diào)度生產(chǎn)運(yùn)行中，其適用性不大。

3.提高斷面極限功率

在電力系統(tǒng)調(diào)度部門，人們通常用斷面極限功率的概念來控制潮流，這種概念是建立在負(fù)荷變化的基礎(chǔ)上，是為調(diào)度運(yùn)行部門進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的出力而建立的。斷面極限功率的獲得是假定發(fā)電機(jī)組功率一定（通常是滿發(fā)）的情況下，通過調(diào)節(jié)負(fù)荷變化進(jìn)行仿真計(jì)算獲得的。

五、結(jié)語

本文針對(duì)國(guó)家電力調(diào)度中心構(gòu)建的智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)框架目標(biāo)，結(jié)合了目前網(wǎng)省公司電力調(diào)度通信中心實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)，將二者相結(jié)合，提出了構(gòu)建的智能電網(wǎng)調(diào)度支持系統(tǒng)建設(shè)的數(shù)據(jù)一體化、平臺(tái)一體化和功能一體化的實(shí)現(xiàn)方法。智能電網(wǎng)的建設(shè)與應(yīng)用還需要在運(yùn)行實(shí)踐中進(jìn)一步探索，同時(shí)智能電網(wǎng)也是隨著新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用而逐步發(fā)展的。