智能電網調度一體化設計分析

李漢

智能電網調度一體化設計分析

李漢

（廣西電網有限責任公司百色供電局 廣西百色市 533000）

隨著社會的發展以及科技的進步，電網調度智能化的要求也越來越高。如何在原有調度系統上，實現智能化系統框架構建是實現智能電網調度一體化的關鍵。新形式下，電網控制智能化調度是實現智能電網高效運行的必然選擇與趨勢。而所謂的智能化電網調度就是利用高科技手段，實現電網控制的智能化與高效化，提高電網運行水平，達到節能、高效、安全、優質的目的。

智能電網；調度；控制；一體化設計

前言

新時期下，節能減排、降低損耗、綠色可持續發展是社會發展的主旋律。電力資源作為國民生產、生活的直接利用資源，在社會發展過程中，起著至關重要要的作用。如何科學、高校的利用電力資源，降低電能損耗，是促進社會可持續化發展的關鍵性問題。智能電網一體化就是利用現代數字信息技術，將新能源開發、綠色能源的利用、發電、輸電、配電、供電、售電等系統以及各種電氣控制以及監測設備連接在一起，實現電力網絡的智能化、一體化控制，達到電網高效、節能運行的目的。

1 智能電網調度概述

1.1 電網調度功能

由于電能無法長時間、大量儲存的特點，使得發電和用電之間必須實現相對平衡。所以，為了維護電力網絡的安全和穩定，電網調度單位必須實時的獲取電網運行的各項數據以及事故情況，然后合理分配電網運行方式和事故檢修工作。電網調度最核心系統是傳統的SCADA/EMS系統，其作用主要是監測和控制電力系統的運行狀態。它通過收集系統內各發電廠、變電站中電氣設備的開關量和電氣量，然后通過AGC/AVC等對電氣設備進行有效調節和控制，從而實現相應功能。這些功能包括：通過故障錄波系統以及故障測距定位系統來實現對故障數據的監測和保存；通過電網安全校核系統和母線負荷預測系統對電網發電計劃進行調整和安排；通過廣域測量系統和電網動態預警系統來實時檢測和預警電網運行狀態，保障電網安全運行。還有通過電能量采集系統對電網電量進行采集。通過上述一系列的監測與調度，實現電網運行的整體穩定和經濟安全。

1.2 電網調度基礎需求

電網調度基礎性需求主要包含了三個方面，分別是綜合數據平臺、二次系統安全防護以及智能電網調度技術支持系統。這三個方面環環相扣，缺一不可，共同支撐起電網調度系統的整體框架。

（1）需要建立綜合數據平臺。電力調度部門內部存在多個應用支持系統，每個系統相對獨立，發揮各自不同的功能。但是在系統信息共享以及交互上存在嚴重不足。所以，建立綜合數據平臺是實現系統數據綜合應用的前提。同時，也是實現各個應用系統結構、功能規范化的必然要求，是實現系統資源、數據共享的重要保障。

（2）建立完善的二次系統安全防護網絡。實現二次系統安全保護是實現智能電網安全穩定運行的客觀要求。合理利用安全防護措施以及嚴格的管理手段，有效預防和抵御黑客攻擊以及各種病毒、惡意代碼的侵襲，特別是能夠防御集團式的攻擊以及網絡戰爭，要能夠保障電力二次系統的安全與穩定，防止大面積停電以及重大安全事故的發生。

（3）智能電網調度離不開調度技術支持系統的建設。它是進行電網調度智能化的關鍵。通過技術創新，提高調度運行信息化、自動化以及一體化水平，對于特高壓電網運行、電網節能院校以及優化電網資源配置具有重要意義。

2 智能電網調度一體化分析

2.1 一體化的相關問題

新型智能電網一體化主要包含了運行一體化、建設一體化以及信息資源一體化。為了能夠保證智能電網各項工作的整體穩定性與高效性，需要利用現代的電子信息技術，對電網各個部門匯總的設備網絡進行動態的監測以及數據的實時交換和運算分析，使得工作人能夠實時了解電網運行狀況，以便做出正確的決策。

根據美的2017年的公司年報，可以看到工資薪金為524 750萬元，職工福利費為26 427.4萬元，經過計算524 750×14%=73 465（萬元），發現美的2017年職工福利費是可以全額扣除的，且還有11 759.4萬元的節稅空間。工會經費和職工教育經費為1 882.1萬元，沒有單獨列示，以2%來計算扣除限額為10 495萬元，兩項費用總額遠遠小于扣除限額，仍有約2 153.225萬元的節稅空間。

2.2 數據一體化分析

實現電網智能化調度和控制，必須對電網系統動態數據進行實時監測和有效分析。電網調度部門作為電網系統的直接管理部門應該充分了解系統的運行狀況，并且及時發現和處理系統中存在的隱患或者已經發生的故障。電網運行數據獲得的速率直接決定了調度運行人員處理和解決問題的效率。目前，調度運行人員主要通過SCADA/EMS系統來獲取電網運行數據。但是，由于SCDA/EMS系統無法采集到電網運行的動態數據，所以，根本無法滿足智能電網的需求。而對于能夠采集模擬量和數字量的PMU系統而言，由于它不僅具備SCADA系統的數據采集功能，而且可以在電網穩定被破壞時，能夠自動保存每秒9600～10000點的瞬時數據，所以它能夠實現SCADA和故障錄波儀的功能。目前，PMU還存在以下幾個不足：

①由于PMU主要是用來保存電網低頻振蕩時的數據，一旦電網發生大的擾動，電磁式測量CT就會出現磁飽和問題，使得其保存的穩態數據達不到精確值要求。不過，隨著光電式CT的出現和應用，能夠很好的解決這一問題，所以電磁式測量CT存在的磁飽和問題已經不是制約PMU應用的主要問題。②目前的PMU依舊不具備遙控和遙調的功能，在這一方面，還需要進一步的改進和發展。③PMU的數據傳輸速率過低，無法滿足大量的動態數據傳輸要求。

2.3 功能一體化設想

2.3.1 基本功能一體化

EMS系統可以實現WAMS系統以及動態預警系統的高級應用功能。例如其中的線靜態安全的分析、動態穩定計算分析、暫態角功率的計算和分析等。唯一的區別就是EMS系統的在線穩態計算中的狀態估計精度偏低。將PMU進行一定程度的改進，在代替SCADA和故障錄波儀的時候，能夠實現EMS、故障錄波系統、WAMS以及動態預警系統的一體化。從而實現對電力網絡的動態監測、在線穩定計算分析以及在線低頻振蕩監測等。對于調度運行系統中的其他子系統而言，可以將其作為一體化系統的高級子應用系統，實現一體化系統的高級應用功能。

2.3.2 實現新應用功能的智能化

第一，電網運行方式的預安排。目前，國內大部分在建或者是已經建成的電網動態監測預警與輔助決策系統的主要功能是為了方便調度運行的工作人員對電網進行實時動態監測和決策，為相關工作人員提供監測數據、預想故障下系統穩定性和輔助決策的幫助。

為了能夠達到電網高效運行的要求，實現電網運行智能化的目的，可以利用電網動態預警系統和輔助決策系統，將其應用到電網運行方式的安排上面。通過統一的數據平臺，并且結合當前系統的結構、負荷預測系統，從而提供第二天負荷預測、發電機計劃安排等。利用動態預警和輔助決策系統中強大的計算能力，實現對第二天電網運行方式的有效安排和校核。同時實現國調中心所提出的調度計劃以及安全校核的要求。該系統將負荷預測系統與動態預警系統有機結合起來，從而實現其與輔助決策系統的一體化功能。

2.3.3 提高電網斷面極限功率

在電力系統調度過程中，人們控制潮流的常用方法是計算斷面極限功率。這一方法必須建立在負荷變化的基礎上，是為了能夠幫助調度運行部門靈活調節發電機組的出力。計算斷面極限功率是在假定發電機組功率不變的情況下進行的，通過調節負荷變化，進行仿真計算。如，表1為某地區采用兩種調節方式二得到的斷面極限功率。

表1 某地區斷面極限功率表

通過實踐證明，采用負荷調節而獲得的斷面極限功率要小于采用發電機組調節獲得的斷面極限功率。其主要原因是由于調節發電機組出力使得原動機機械輸入功率降低，從而降低了發電機的初始功角。對于電力系統調度部門而言，系統穩定性是首要考慮的因素。所以，雖然這種方法比較保守，但也是離線穩定計算的必然選擇，這種結果無法避免。由于電網負荷出現大幅度波動的情況比較少，我們也可以利用實時獲得的電網負荷水平來計算發電機的極限功率，并且在線計算能夠有效提高電網的輸送能力。

2.3.4 電網供電能力的評估

隨著社會城市化進程的加快，電網公司所起到的作用以及承擔的責任也會越來越大。保障社會用電需求，為用戶提供安全、可靠的電能，是公司不可推卸的責任。所以，智能電網的建設不僅需要維持電網的整體穩定性能，而且還要保障對社會和用戶的供電穩定性能。能夠安全、可靠的給社會提供高質量電能，是電網供電能力評估最為重要的標準。所以，電網調度部門必須對電網供電能力進行準確評估，從而為電網安排和規劃提供準確的參考依據。

3 總結

智能電網調度一體化的建設是為了提高電網調度、運行的效率，進一步提高電網運行的穩定性和安全性，提高電能質量，合理調節發電、輸電、配電以及用戶之間的關系，從而達到節能減排、綠色用電的目的。在一定程度上促進社會的可持續化發展。智能電網調度一體化是電網改革、技術發展與應用、社會發展的必然趨勢，也是人類社會進步的重要象征。

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1004-7344（2016）31-0109-02

2016-10-5