智能電網調度控制系統深化應用能力提升探討

鹿 優，徐 偉，劉 勇

（1.國網技術學院，山東 泰安 271000；2.國網山東省電力公司，山東 濟南 250001）

智能電網調度控制系統深化應用能力提升探討

鹿 優1，徐 偉1，劉 勇2

（1.國網技術學院，山東 泰安 271000；2.國網山東省電力公司，山東 濟南 250001）

以智能電網調度控制系統的深化應用為研究背景，分析特大電網調度控制的重點和難點問題以及組織層面的應對舉措，并提出在新形勢下調度自動化運維人員專業能力的提升方式。分析智能電網調度控制系統的總體架構及特點、關鍵技術及作用，旨在找準能力缺口，提煉能力核心。從多維度視角擬定能力成長路線，提出統籌資源舉措，共同支撐調度自動化運維人員專業能力和職業素養的提升，推動智能電網調度控制系統的深化應用。

特大電網；智能電網；調度控制系統

Abstract:Based on the further development and application of the smart grid dispatching and control system，the following aspects are investigated.First of all，the key issue and difficulties of the large power grid dispatching control and the organizational response are analyzed.Secondly，the training and development method of the professional ability for workers are proposed under the new environment.Thirdly，by analyzing the overall structure，characteristics，key technologies and the effectiveness of the smart grid dispatching and control system，the shortage is found out to improve the core capacity.Finally，a pattern for the future development is proposed from the multidimensional perspective.The training and development method of the professional ability for workers can be supported by the unified managementuse of reasonable use of resources to deepen the application of smart grid dispatching and control system.

Key words:extra large power grid；smart grid；dispatching and control system

0 引言

智能電網調度控制系統是目前電網調控運行的主要手段和硬件核心，有效解決了特大電網［1］調控的一系列難題，具備的開放性使各項功能能夠以業務需求為導向，實現持續的延伸、開發、完善和集成。智能電網調度控制系統在各級調控中心的部署推廣和深化應用，標志著調度自動化專業生產技能的新一輪迭代，為適應新形勢、落實新要求，增強運維人員的勝任能力，從能力需求角度切入，分析電網發展和組織發展，探索和擬定能力提升的方式。

1 能力需求分析

1.1 電網層面分析

按照國際特大電網運行組織（VLPGO）的界定，發電裝機超過6 000 kW或用電負荷超過5 000萬kW的電網即為特大電網。當前，隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，我國電網裝機規模已超過歐洲電網和美國電網，成為世界上年發電量最大、電壓等級最高、風電裝機最多、裝機規模最大的特大電網。特大電網覆蓋多個區域，運行主要面臨四方面問題：一是安全穩定運行；二是可再生能源消納；三是容災能力；四是調控方式。

安全穩定運行方面。國際上的特大電網運行控制通常由多個調度機構共同完成，然而多起大停電事故造成巨大損失，也暴露了電網調度系統缺乏全網故障信息共享、在線跟蹤分析、調度協調控制等短板。我國電網由國家電網所屬的華中、華東、華北、西北、東北電網和南方電網組成，電網聯接方式由原來相對獨立的弱聯接逐漸向區域互聯、全國互聯的強聯接過渡，龐大的互聯電網需要統一的協調控制和優化調度。

可再生能源消納方面。當前，我國風電裝機容量和發電量位居世界首位，然而風能的隨機性和間斷性影響了風電預報的準確性，原有的發電調度以局部平衡為基礎，將難以適應特大電網的大容量特高壓遠距離輸電、節能減排、廣域可再生能源大規模并網等要求。有效消納大規模可再生能源，實現特大電網的大范圍經濟調度和節能低碳調度，亟待解決。

容災能力方面。南方雪災、汶川地震對電網設施造成的重大損壞，令人心有余悸。臺風、雷電、霧霾、山火等自然災害，網絡攻擊、恐怖襲擊等人為破壞都會嚴重威脅電網安全運行。基于邊界防護的安全體系已不能提供足夠的安全保障，急需建立和完善縱深安全防護體系，以增強特大電網的容災能力。

調控方式方面。原有部署在國調、網調、省調的多個自動化業務系統彼此獨立，各系統的服務器、傳輸總線、數據庫、圖形界面均標準不一、互不兼容、難以協同，無法實現多級調控的協調和優化、縱深安全防護。

1.2 組織層面分析

為適應電網發展實際，以集約化、扁平化、專業化為方向，國家電網公司全面開展了“三集五大”體系建設，調整了調度體系功能結構，整合了調度運行與設備運行相關業務，創新了管理方式、變革了組織架構、優化了業務流程，構建了新型的電網運行體系。目前已建設完成的“三集五大”體系正處于優化提升階段。

在組織層面，為達到集中統一、權責明晰、工作協同、規范高效，通過“大運行”體系建設，壓縮了調度管理層級，分別實現了國調與分調、地調與縣調的業務一體化運作，實現了省調管理的同質化和建設的標準化，提升了廣域資源優化配置和特大電網調控運行的能力。

為滿足特大電網調度需求，國家電網公司組織了國內科研、高校、產業、電網運行等上百家單位聯合開發了智能電網調度控制系統［2］，研究并在遠程瀏覽實時圖形、特大電網統一建模、分布式實時數據庫等關鍵技術［3］方面取得突破，解決了組織管理困難和全網聯合在線安全預警、大電網智能告警及多級調度協同控制等眾多技術難點。

智能電網調度控制系統已率先部署在國家電網全部省級以上調度中心和部分地市調度中心，應用范圍逐步向地調、縣調、配調以及變電站、發電廠輻射延伸。新系統的推廣應用也推動了技術標準、工作流程、崗位能力的創新，對調度自動化運維人員的專業能力提出更高要求。強化調控隊伍建設，規范崗位人員配置，提升從業人員的專業能力，是“大運行”體系建設的重點工作之一，也是確保電網堅強、運行穩定的根本。

1.3 能力提升方式

智能電網調度控制系統要最大限度發揮對特大電網調控的支柱作用，運維人員的應用能力是一個重要影響因素。

結合關于電網發展和組織發展的需求分析，要進一步分析智能電網調度控制系統的設計、構架和功能，提煉創新點、關鍵點、增長點，找準能力差距，結合分析結論梳理核心能力，定位能力提升的目標，劃分能力維度、從知識、技能、態度三方面提取能力項，根據運維人員能力水平標定能力成長的起點，擬定能力成長的路線，確保具有較強的針對性、可行性和實用性。

2 核心能力分析

2.1 智能電網調度控制系統總體架構及特點

智能電網調度控制系統在總體架構上具有 “橫向集成、縱向貫通”［4］的特點，如圖1所示。系統繼承了原有調度自動化系統的技術優勢，以具有較高安全程度的軟硬件為基礎，通過面向服務［5］的體系結構強化系統的互聯能力，通過多核計算機集群技術［6］提升系統的處理能力以及運行的可靠性，全面統籌調控相關的10余套互相獨立的應用系統，構建了一個一體化支撐基礎平臺，實現數據優化、互聯共享和橫向集成，歸納形成了實時監控與預警、調度計劃、安全校核、調度管理四大類應用［7］，從根本上改善了先前一個調度中心內部的多套系統并存的局面，實現了調控管理集約化。在各級調度協調方面，以高速數據網絡為支撐［8］，全網共享實時數據、實時畫面和應用功能，縱向實現國調、網調、省調、地調、縣調的業務協調控制。智能電網調度控制系統實現了特大電網多級調度一體化運作并建立了備用調度體系，滿足了特大電網調度控制業務需求。

圖1 智能電網調度控制系統總體架構

2.2 關鍵技術及作用

智能電網調度控制系統的研發、應用和推廣，集中解決了一批電網調控的重點和難點問題，在關鍵技術上取得進展和突破，為特大電網調度控制提供有力支撐，主要表現在系統結構、運行控制、電網觀測、協同預警、經濟運行、安全防御6個方面。

系統結構方面。為提高系統標準化、安全性和開放性［9］，建立了適應特大電網調度控制的“橫向集成、縱向貫通”一體化支撐平臺。

運行控制方面。為解決特大電網故障聯合處置和多級調度協調控制的難題，研發了多級調度協同的特大電網實時監控、綜合智能告警和安全控制技術，實現500 kV及以上電網故障的全網聯動實時告警［10］，實現了國家電網一體化的整體運行控制。

電網觀測方面。為提升特大電網的可觀測性，解決特大電網多個控制中心實時工況共享的難點，以特大電網多級調度的調度業務協同和全網實時數據共享需求為導向，研發了大電網統一建模、高效遠程瀏覽圖形界面和分布式實時數據庫［11］等關鍵技術，形成多項行業、國家和國際標準。

表1 核心能力項分解

協同預警方面。為提高在線安全預警和各調度中心之間協同運行能力，解決多重連鎖故障預警處置［12］的大難點，研發了以事件觸發的特大電網多級互動調度、即時工況的在線動態安全預警技術［13］，增強了安全狀態評估的及時性。

經濟運行方面。為提高新能源消納能力并增強電網運行經濟性，解決節能發電調度、間歇性大規模可再生能源發電的有效消納等重點難點，在兼顧安全的前提下，統籌考慮了新能源消納的經濟發電計劃模型，研究了包含節能、經濟等多個要素的調度模式，開發了多時段發電計劃優化決策軟件，實現了精細化安全校核和發電計劃優化決策。

安全防御方面。為強化調度體系抵御集團式網絡攻擊和重大自然災害的能力，提高電網主動、全面的安全防御能力，按照國家等級保護四級結構化安全要求，構建了省級以上分組分布式備調體系［14］和電力二次系統縱深安全防護體系［13］。

2.3 能力分類提取

由上述分析可知，智能電網調度控制系統的創新和關鍵主要通過橫向集成四大類應用的統一平臺、縱向貫通各級調度的體系構架、多層級調度計劃的統一決策與安全校核、包含特高壓的大電網在線穩定分析、特大電網綜合告警與智能分析等多個方面體現。調度自動化系統向著智能化更新換代，帶來新知識、新技術、新技能的迭代，可以從中提取和發掘運維人員所需的能力素質，有針對性的彌補能力缺口。

智能電網調度控制系統繼承了原有主流調度自動化系統的優勢技術，各級調度自動化運維人員原有專業能力仍然有效，并且可以作為向所需核心能力遷移的基礎。核心能力項可以集中歸納為“智能電網調度控制系統應用及操作”，包含系統體系架構、基礎平臺、實時監控與預警類應用、調度計劃類應用、安全校核類應用、調度管理類應用共6個能力中項，每個能力中項根據功能包含若干能力子項，具體能力項分解如表1所示。

3 能力成長路線

3.1 目標定位

為了確保新形勢下調度自動化運維的工作質量，提高運維人員的專業技能、職業素質和績效水平，深化智能電網調度控制系統的推廣和應用。以核心知識和關鍵技能為重點，以“知識必備，技能夠用”為指導思想，擬定“重點突出，廣泛覆蓋”的能力成長路線。融合智能電網調度控制系統“橫向集成、縱向貫通”的思想，將各級調度中心自動化運維專業人員的能力水平納入能力成長路線中，符合各級調度自動化運維人員的能力需求，保證針對性的同時，兼顧普適性，實現崗位勝任能力強化和專業技能水平提升。目標主要有依次遞進的三方面。

第一，了解智能電網調度控制系統總體架構，掌握設備工作原理與系統配置，熟知自動化運維專業的工作內容、業務流程和工作方法，能夠在他人指導下完成智能電網調度控制系統的基本操作，具備基本的崗位履職能力。

第二，能夠獨立完成智能電網調度控制系統啟停操作、圖形和數據庫錄入、主站廠站的常見異常判斷和處理等工作，并能夠配合進行四遙信息調試驗收，熟練完成巡視和值班等日常工作。能夠熟練表達操作流程。

第三，理解智能電網調度控制系統關鍵技術、體系創新，能夠熟練完成智能電網調度控制系統SCADA運行維護、高級應用軟件運行維護、日常巡視與檢查、系統常見故障處理、系統主站廠站聯合調試等專業技能操作。能夠提煉工作要點、總結操作流程，有效指導他人運用該項能力完成工作。具有技術改進和運用創新的能力。

3.2 起點劃分

根據“大運行”體系建設工作方案，智能電網調度控制系統全面部署在國家電網各級調度中心，且由各省級電科院作為技術支撐機構，所以，各調度分中心、省調自動化專業人員，各省級電科院自動化專業人員，各地調、縣調自動化專業人員均面臨能力缺口，應根據能力成長路線完成能力提升目標。

按照“大運行”體系各級調度功能定位，將能力成長起點劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個層級，且高層級能力具有對低層級能力的兼容和涵蓋，由低向高遷移獲取。Ⅰ級能力為地調、縣調自動化專業人員能力成長起點，Ⅱ級能力為省調及省級電科院自動化專業人員能力成長起點，Ⅲ級能力為網調自動化專業人員能力成長起點。

3.3 維度劃分

將能力按照知識、技能、態度3個層面分為：基本知識、專業知識、相關知識、基本技能、專業技能、相關技能和職業素養共7個維度。專業技能是能力成長路線的主體以及勝任能力的核心，主要包含：系統應用及操作、系統維護、系統安裝及調試、系統異常處理、智能電網調度控制系統應用及操作。基礎知識為專業知識提供理論支撐；專業知識按照一定方式組成專業技能，通常作為能力成長路線的起點；相關知識主要支撐部分專業技能；基本技能體現人員的基本從業素質，是專業技能的基礎；相關技能主要涉及工作組織能力；職業素養是態度類能力的彰顯。

3.4 路線擬定

以上述劃分的能力維度為橫坐標，以各維度包含的能力項為縱坐標，形成能力平面，以箭頭標示能力項之間的承繼關系，最終通過箭頭線段連接形成一個跨越多個能力維度的能力類，即這一組能力的成長路線。具體的能力成長路線如圖2所示，總體而言，共形成智能電網調度控制系統9個能力類，包括：能量管理系統應用（20個能力項）、調度管理信息系統應用 （4個能力項）、電能計量系統及應用（6個能力項）、數據網及操作（5個能力項）、二次系統安全防護（3個能力項）、時鐘同步系統及操作（1個能力項）、UPS及操作（3個能力項）、運行監視系統及操作（4個能力項）、主站廠站操作（7個能力項）。各能力類均從專業知識、相關知識、基本技能維度為起點，到某項專業技能為終點。此外，能力成長路線還包含基礎知識（5個能力項）、相關技能（1個能力項）、職業素養（6個能力項），整體總共65個能力項。

能力成長路線將新形勢下調度自動化運維人員的所需能力顯性化，并明確了方向，幫助運維人員建立了崗位能力的整體概念，為提升智能電網調度控制系統的應用能力做好支撐，助力系統的深化應用和持續迭代。

3.5 資源統籌

智能電網調度控制系統屬于基于集成解決方案的復雜產品系統［15］，不但在研發階段需要統籌科研、高校、產業、電網運行等各層面參與，而且在推廣和深度應用的過程中也需要前期介入的機構提供支撐服務。中國電科院、國網經研院、國網能源院發揮科研單位技術和人才優勢，為國調、分調各項業務提供常態技術支撐，同時委托分部所在地的省級科研單位為分調提供技術、業務支撐；各省級電科院為省、地調提供各項業務常態技術支撐；國網、省級、地級信通公司建立專項技術服務機制，為相應調度機構提供通信業務支撐。各類支撐服務的提供方擁有更為全面的技術信息，是自動化運維人員能力提升的潛在資源。通過E-learning平臺、移動互聯網平臺等媒介，建立雙向互動關聯機制，研發方為使用方提供技術支持和人員培養，使用方為研發方提供應用反饋，共同做好系統的深化應用和持續提升。

圖2 智能電網調度控制系統深化應用能力成長路線

4 結語

在電網互聯日益增強的背景下，面對特大電網調控運行的諸多難點，提高特大電網調控能力、重大故障處置能力、廣域資源優化配置能力，為從根本上保障特大電網運行的經濟環保和安全穩定。國家電網公司策劃并組織研發了以“橫向集成，縱向貫通”為特點的智能電網調度控制系統，在關鍵技術上取得重大突破，完成了調度自動化系統以智能化為目標的升級換代，目前已進入深化應用階段。為保證調度自動化運維人員專業能力適應新系統、緊跟新形勢、符合新要求，研究分析了新系統的技術特點，挖掘了核心能力，依據自動化運維人員的能力層級劃分了能力提升起點，提出了具有較強針對性的能力成長路線，全面支持了調度自動化從業人員能力水平提升，做好系統的深化應用和專業人才儲備。

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Discussion on Capacity Improving of Deepening Application for the Smart Grid Dispatching and Control System

LU You1，XU Wei1，LIU Yong2
（1.State Grid of China Technology College，Taian 271000，China 2.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China）

TM73；F273.1；F272.92

A

1007－9904（2017）09－0024－07

2017-03-06

鹿 優（1984），高級工程師，電網調度自動化維護員技師，高級企業培訓師，主要從事培訓管理和項目開發工作；徐 偉（1968），高級工程師，高級講師，從事電網運行培訓工作；劉 勇（1982），工程師，從事電力自動化專業管理工作。