區域電網運行風險控制下發用電一體化調度方法

石彬

摘要：在國家電網調度中心提出了智能電網調度技術支持系統框架的基礎上，提出如何在區域電網運行風險控制下并且符合目前調度系統實現智能電網調度技術支持系統框架的功能目標，指出可改造PNU使其具有遙信和遙調功能，具備與SCADA和故障錄波系統的功能，因此完全取代二者，實現電網數據采集的統一。在一體化系統中實現上述所有功能，并指出為了實現智能電網應該新開發電網運行方式預安排、電網運行經濟分析、在線斷面極限功率計算、電網供電能力評估等應用功能.

關鍵詞：區域電網;風險控制;一體化調度

引言：

智能電網是電力工業的一場巨大變革，將引起電力工業在各個領域的革新。作為電網運行的直接生產單位，電力調度通信中心面臨的變革最為緊迫。為此，國家電網電力調度通信中心構建了《智能電網調度技術支持系統建設框架》，指導各網省公司建設智能電網技術支持系統。本文根據國調中心《智能電網調度技術支持系統建設框架》的目標，結合目前電力調度生產基礎上實現智能化，研究了如何在實現智能電網調度技術支持系統的實現問題。

一、電網調度功能

由于電能的特點決定了電能必須實時平衡，即發電和用電必須實時平衡，因此作為電網安全穩定的直接生產單位，各網省調必須實時獲得電網的相關運行數據并進行合理的電網運行方式安排和事故處理以確保電網的安全穩定運行。傳統SCADA/EMS系統作為電力調度最核心的系統，實現對電力系統運行狀況的監測和控制。SCADA通過采集各發電廠（站）、 變電站電氣設備的電氣量、開關量以及通過AGC、AVC等對電氣設備進行控制和調節，實現“四遙”功能;故障錄波系統和故障測距定位系統實現對電網事故數據的有效保存，電網安全校核系統和母線負荷預測系統實現對發電計劃的有效安排;廣域測量系統和電網動態預警系統實現對電網的動態監測和預警;電能量采集系統實現對電量采集。

二、數據一體化

實時傳送電網動態數據并進行及時有效的分析是智能電網的最基本要求。由于SCADAEMS系統主要采集電力系統穩態數據，不能采集動態數據，因此其不能滿足智能電網的要求。而基于同步相量測量單元設備PMU的出現較好地解決了此問題。由于PMU能夠采集模擬量和數字量，因此其具備了SCADA的數據采集功能，同時由于PMU在電網發生擾動時，自動保存每秒9600點或10000點的瞬時數據（非向量），因此具備了保護錄波儀的功能，故PMU基本具備了SCADA和故障錄波儀的功能。但PMU完全取代SCADA和故障錄波儀，目前還存在以下三個方面問題：

（一）由于PMU通常接入測量CT（PMU主要是為了保存電網低頻振蕩的數據），因此在電網發生大擾動時，由于電磁式測量CT存在磁飽和，其保存的電網暫態數據精度不高。

（二）對于目前PMU不具備的遙調和遙控功能，可對其進行改造，實現對遙調和遙控量的采集。

（三）數據傳輸。由于目前PMU上傳WAMS主站的速度為50幀/s，因此當PMU完全取代SCADA系統時，海量動態數據的傳輸將會造成數據網的重載或阻塞，同時也會造成主站磁盤存儲的浪費：此外，在電網穩態運行時，每個PMU子站這樣大規模的傳輸海量數據也是沒有必要的。因此在電網穩態時，可以適當降低PMU上傳主站的動態數據。

綜上，改造后的PMU完全具備了穩態數據、動態數據和暫態數據的采集與傳輸，完全可以取代SCADA和故障錄波儀，大幅度降低設備的投資以及運行維護人員的工作量;因此其比SCADA和故障錄波儀的數據更具有有效性。

三、數據庫

（一）有關數據庫的介紹

PI數據庫和eDNA數據庫雖然提供了歷史數據的高速緩沖區，但本質上是-種純文件系統的存儲方式。ORACLE商用數據庫在存儲、查詢、分布式訪問、管理上均好于純文件系統。另一方面，PI數據庫和eDNA數據庫主要是面向數據的，點與點之間沒有關系，本身對電網模型和結構的描述的支持很弱，而ORACLE數據庫用于描述電網模型等方面的技術非常成熟。

（二）一體化平臺方案

目前國內不少電力公司EMS系統、WAMS系統、動態預警系統、負荷預測系統和發電計劃安全校核等系統都是各自獨立的系統，這方面是因為人們對新技術和新事物的認識和深入了解需要一個過程，另一方面是因為WAMS系統和動態預警系統為新的系統，可能存在著運行不穩定，因此若將WAMS系統和動態預警系統與EMS系統同一平臺運行，可能會對EMS系統運行的可靠性造成影響。但隨著國內WAMS系統和動態預警系統的成功運行，這些新系統運行已具備了與EMS系統相近的運行可靠性，為與EMS同-平臺提供了基礎。統一的支撐平臺有如下幾個方面的優勢：

（1）集成各種量測數據，簡化接口設計：在一體化平臺支撐下，數據庫管理系統統一存儲和管理

PMU采集的數據，避免了各系統之間的大量數據交互。同時實現數據共享，方便各種高級應用功能的順利實施。

（2）實現一體化維護，減輕維護工作量。隨著電網建設的不斷發展，可以使模型和圖形的維護在統一平臺上進行，可以方便地實現對歷史、實時和未來電網模型和圖形支持，以滿足不同應用的需求。此外，在一體化平臺支撐下，各系統具有統一的數據庫維護界面、報警定義界面等，極大地提高了維護的方便性。

（3）實現一體化監視與操作，方便使用。在一體化平臺支撐下，具有相同風格的人機交互界面，在同一臺人機工作站上實現對各系統的監視和操作，在同一幅畫面上可以對電網的穩態、動態和暫態行為進行監視，極大地提高了使用的方便性。

（4）共享硬件資源，減少硬件投資。在一體化平臺支撐下，可以最大限度地實現硬件資源共享，如歷史數據庫服務器、Web服務器和人機工作站，從，而減少硬件投資。

五、功能一體化設想

（一）基本功能的一體化

WAMS系統與動態預警系統的高級應用功能諸如在線狀態估計、在線靜態安全分析、在線暫態功角計算分析（包括功角穩定、電壓穩定和頻率穩定）、在線動態穩定計算分析以及與之相適應的預防輔助控制策略等都可以在EMS系統上實現，而區別僅在于在線穩定計算同傳統的基于EMS/SCADA進行在線穩定計算的區別就是在于其狀態估計精度的提高。但隨著改進后的PMU代替SCADA和故障錄波儀時，將EMS、故障錄波系統、WAMS和動態預警系統可以實現-體化。實現對電網的動態監測、在線低頻振蕩監測、在線穩定計算分析與預警，而調度運行中的其它系統可以作為功能應用一體化系統的高級子應用功能，并進一步推廣應用新的高級應用功能。

（二）新應用功能推廣實現智能化

目前國內很多在建或已建成的電網動態監測預警與輔助決策系統最主要的功能是為調度運行人員提供電網實時動態監測信息、預想故障下的系統穩定性以及輔助決策。

結語：

兩大電網公司和五大發電集團作為支撐國民經濟發展的特大型骨干企業，必須將企業的發展與國家的發展相結合，按照國家發展政策要求及時調整自己的發展思路。降低能源消耗、保護環境是保證國家可持續發展的重要條件，大型電力企業在這方面必須承擔起更多的社會責任。只有國家走上可持續發展的道路，企業才能贏得良好的發展環境，才能健康持續的發展下去。

參考文獻：

[1]潘宏舒.區域電網運行風險控制下發用電一體化調度方法[J].通訊世界，2019，26（02）：173-174.

[2]王剛，董亦華，王珂，劉俊.計及網絡約束的發用電一體化綜合優化調度模型[J].電力系統自動化，2017，41（14）：105-111.

[3]曹斌，劉文霞，王睿喆，張建華.考慮電網運行風險的發用電一體化調度方法[J].電網技術，2015，39（09）：2578-2584.