支撐一體化大電網的調度控制系統架構及關鍵技術

陳進

摘 要：特高壓交直流電網的出現，在一定程度上提升了對于大范圍資源的優化配置能力，不過對于電網調度控制系統也提出了新的要求。本文對支撐一體化大電網的調度控制系統架構進行了分析，并對其關鍵技術進行了討論，希望能夠為我國電力行業的穩定發展提供一些參考和借鑒。

關鍵詞：支撐一體化；大電網；調度控制；系統架構；關鍵技術

前言：從目前來看，無論是國內還是國外，電網調度控制系統都是依照調度機構獨立建設和運行的，在這種情況下，很難及時獲取管轄區域以外的電網信息，也無法實現全網范圍內的精益化調控。基于此，統一分析和統一決策成為了一體化大電網安全穩定運行的本質需求，想要解決全網一體化決策需求與各級調度分散控制之間的矛盾，需要引入更加合理的調度控制系統架構。

1 大電網調度控制系統架構

現有電網調度系統在實際應用中存在著鏈條長、層級多、全局決策能力不足等問題，調度技術支撐能力嚴重不足。針對這樣的問題，大電網調度控制系統應該強調面向強互聯大電網，在互聯網思維的支撐下，運用云計算、大數據、物聯網等技術理念，堅持“物理分布、邏輯統一”的指導思想，將分布在不同層級調度的子系統運用廣域高速通信網絡聯結成邏輯層面的統一系統，通過這樣的方式來突破傳統控制系統的局限性，為各級調度提供服務。大電網調度控制系統中的“物理分布、邏輯統一”指導思想，主要是將采集控制分布、分析決策集中而且實時性較高的采集控制類功能面向當地，分析決策優化類功能則面向全網，系統整體架構如圖1所示。系統能夠對外部環境信息和未來趨勢的分析，通過全景監視和評估實現對控制策略的智能化調整，繼而自動校正電網運行，運用電源-電網-負荷的精細化調控，能夠實現電力電量的全局平衡乃至超前部署，還可以提供事故預想、預判和預控等功能，實現對電網故障的主動防范。

2 大電網調度控制系統關鍵技術

對于大電網調度控制系統而言，支撐平臺是基礎，業務應用功能是核心，驗證與運行維護則是確保系統穩定可靠運行的重要保障。系統必須從調控業務的現實需求出發，一方面對關鍵基礎支撐技術進行夯實，另一方面做好關鍵技術攻克，包括大電網協同調度控制、模型與數據處理、大電網一體化在線安全風險防控等，將智能化技術融入其中，實現對于大電網的全局分析、全局監督、全局防控和全局計劃決策[1]。

2.1系統關鍵基礎支撐

對于大電網調度控制系統的開發和運行而言，支撐平臺是非常重要的基礎，與傳統分散建設的調度控制系統相比，大電網調度控制系統強調全網集中分析決策，不僅計算規模大、任務重，對于分析決策中心的要求也更加嚴格。分析決策中心需要采取有效措施，保證大量周期啟動的分析應用功能可以正常運行，同時也必須對異地高并發計算任務的請求進行協調及快速響應，其本身更需要具備較高的可靠性，確保可以提供連續不間斷的服務。在這種情況下，需要對兩項關鍵技術進行重點研究：一是高速并行計算框架，通過對資源建模技術的研究，得到資源快速分配與彈性擴展方法，在多級多核與圖像處理器并行計算技術的支撐下，構建能夠實現冗余容錯和負載均衡的高速并行計算框架；二是中心異地多活技術，參照IT界的異地多活中心思想，構建可以同時提供服務的異地多活分析決策中心，推動業務流程服務單元化，確保在出現故障時能夠實現無縫高速切換。

2.2建模與數據處理

在分析決策全局化要求下，完整的電力系統模型和數據是基礎也是保障，需要技術人員將原本各個調度機構獨立構建的電網模型轉化為全網統一建模，做好模型維護、存儲和發布問題的解決。大電網全局監控強調信息準確性和推送精準性，而這需要做好對數據信息的深度加工。事實上，電網運行、外部環境和設備狀態等數據信息本質上存在相互關聯，通過統一分析和深度挖掘，能夠幫助電網調度人員更好地把控電網運行狀態，實現對電網故障的準確定位，不僅如此，在先進人機交互技術的支撐下，監控效率能夠得到顯著提升。在按需建模和廣域數據分布式處理環節，需要重點研究的關鍵技術包括：大電網“模型云”構建技術、數據高效流處理及快速狀態估計技術、調控大數據統一管理和知識挖掘技術、主子站廣域協同處理和故障診斷技術以及人機增強可視與交互技術。

2.3智能調度控制

可持續發展背景下，新能源廣泛接入，柔性負荷與電網的雙向互動越發強烈，使得發電計劃編制及調度控制變得越發困難，全局分析優化的需求則使得計算規模更大，控制策略的協同性需求也更加迫切。依照發電與負荷不確定性隨時間推移不斷減小的規律，發電計劃制定環節，可以先給出一個能夠滿足安全約束同時相對寬泛的運行區間，然后在運行過程中逐漸收縮，最終優化為確定的經濟運行點，并將其目標要求分解后落實到各級監控系統中，在保證電網穩態運行的情況下，實現自動巡航。

2.4風險防控與智能決策

特高壓電網送受端、交直流與上下級之間耦合緊密，必須通過全局防控才能有效降低電網運行風險，而且電源、負荷雙側不確定性導致了電網安全風險防控難度的增大。基于此，需要建立更加科學合理的風險評估指標體系，實現對在線安全風險的量化評估和感知預警，結合全局優化的預防性控制措施，實現對于系統保護及安全自動裝置運行參數的在線協同校核，以此來保證電網的穩定可靠運行。

2.5系統驗證和運維支撐

大電網調度控制系統的總體架構復雜，系統開發環節要求做好支撐平臺和應用功能的測試工作，以保證軟件功能和性能都可以滿足大電網調度控制運行的實際需求。分析決策中心與模型云平臺集中部署的形式會在一定程度上增加運行維護的難度，需要技術人員做好系統運維技術創新，提升運維管理水平[2]。

3 結語

總而言之，針對特高壓交直流混聯大電網一體化調度運行控制的需求，電力技術人員在云計算技術的支撐下，提出了支撐一體化大電網調度控制系統的架構，從基礎支撐、建模與數據處理、智能調度控制等方面，對系統架構中涉及的關鍵技術進行了分析，希望能夠為大電網的安全經濟運行提供技術支撐。

參考文獻：

[1]胡晨旭，周濟，羅治強，等.一體化調度計劃輔助決策架構及關鍵技術[J].電力系統自動化，2015，（1）：131-136.