淺談電網調度運行面臨的關鍵技術研究

譙嬋　陳昭娣

摘要：在智能電網越來越普及的今天，智能電網調度作為輸電網絡中的核心部分，承擔著維持電力正常運輸和平穩運行的重要任務。為了保證智能電網調度的順利進行，必須采取一系列的智能調度技術支持相應的系統目標，進而有效提升輸電網絡的配置能力和防御能力。電力調度通信中心作為電網運行的直接生產單位，其智能化的運行就顯得尤為重要。也只有實現智能化才能夠安全、穩定、有效地運轉，才能夠滿足智能電網的要求。本文分析了智能電網調度運行面臨的關鍵技術。

關鍵詞：智能電網;調度運行;關鍵技術;

1引言

隨著可再生能源的快速發展，大量隨機性、間歇式的風電和光伏接入電網，電網運行方式的不確定性顯著增加;受外部環境和電力設備健康狀態的影響，電網故障的情況難以避免，對電力系統安全穩定運行造成沖擊。因此，迫切需要通過提升實時在線分析工具的技術水平，有效防控電網運行安全風險。

2智能電網調度運行關鍵技術

電網調度的目的在于保證電網運行時的用電量與發電量的平衡，保證電網穩定運行。電網調度的主要功能有調度計劃、調度運行、運行方式、通信自動化、繼電保護等。而在電網調度功能的實現中，智能化發展是電網調度功能的發展趨勢。我國的智能電網調度運行也逐漸趨于成熟，但其中仍然不乏一些問題。為了進一步規范電網調度運行的智能化，國調中心對其關鍵技術提出安全可靠、先進實用、開放與可拓展、可管理易維護等方面的要求。以下將會主要介紹三種關鍵技術。

2.1系統架構技術

計算機是實現調度自動化系統的物理載體。幾十年來.計算機軟硬件技術不斷進行著更新換代，每一次發展和進步都成為調度自動化系統發展的有力助推器。

自20世紀80年代以來，電網調控中心一直采用主備機模式，但現代電網的發展對高性能計算的要求越來越高，而單體計算機的速率已接近飽和，需要采用多處理機并行計算。基于多智能代理（MAS）的軟件管理模式，各服務器在統一的任務分配下并行處理相應業務。服務器間通過廣播傳遞心跳報文，對應用狀態進行管理。管理算法是分布式的，系統根據優先級和設定算法保證有且僅有一臺主機。在進程管理方面，主動匯報進程周期調用匯報接口進行進程狀態匯報。被動監視進程由進程管理程序定期判斷是否在運行。在網絡管理方面，系統的雙網管理采用bonding技術，將多塊網卡通過綁定虛擬成一塊網卡，可以有效實現負載均衡，提高機器的網絡吞吐量和可用性。

從系統建模角度，現有各級調控中心EMS系統多基于弱互聯電網階段需求建設而成，各自按調度管轄范圍分別獨立建模。而隨著電網互聯程度的逐漸加強，大電網在線安全穩定分析應成為調度員的必備工具;另一方面，從管理角度，正在進行的“大運行”體系建設也對深入掌握各級電網運行信息提出了要求。上述需求都對擴充電網建模范圍提出了客觀要求，而這僅靠某一級調控中心獨立建模是難以完成的，迫切需要實現模型的共享。從系統架構角度，應充分利用流行的“云計算”技術在現有體系架構之外搭建由若干其他服務器構成的計算云，通過平臺提供的總線和代理服務，各級調度系統所構建的模型可同步上傳到云中心，并根據分析需要訂閱和下載自身需要的電網模型。

預計將來基于全網大模型的電網分析計算將承載于大量的廣域分布式計算機上，具備前所未有的計算能力、可擴展性、廉價性。

3數據平臺技術

3.1RTU/SCADA

基于RTU的SCADA是電網調度自動化系統的基礎，負責采集和處理電力系統運行中各種實時和非實時數據，是電網調控中心各種在線應用軟件主要的數據來源。SCADA及在此基礎上的狀態估計信息是調控運行人員監視、分析、控制電網的最重要基礎信息。在調度端起到調度員“眼睛”和“耳朵”的作用，同時在廠站端又承擔執行調度指令的“手”和“腳”的功能。SCADA覆蓋了所在電網各電壓等級，并可與聯網的其他系統交換所需要的數據，數據信息比較全而;SCADA信息的采集與管理有相對規范的隊伍進行維護和完善，確保其運行的可靠。

隨著大電網調度控制對穩態實時數據精確度、同時性要求不斷提高，下一步SCADA研究和建設重點為：

1）RTU采集數據帶時標，逐步實現與PMU采集數據的融合。不同RTU數據采集的同步性可以達到20ms以內，RTU中的模擬量采集和傳輸頻率可以達到5Hz，測量數據都在測控裝置側打上時標。

2）RTU，PMU和在線狀態監測數據（系統輸變電在線監測模塊提供）融合形成廣義SCADA。廣義SCADA可應用于電網運行狀態監視、設備健康診斷和壽命估計。基于廣義SCADA數據，可以在線修正線路的熱穩定極限，進行設備的健康狀態、故障率預測等，并以此實現在線運行風險評估與調度計劃優化決策。

另外，在廠站端，分布式智能控制模式是SCADA的一個發展方向。廠站設備元件配備含操作系統的處理器和傳感器，每個元件構成一個獨立的智能單元，在集中控制計算機的協調下，可將采集到的設備狀態信息與鄰近元件交互，從而在廠站端即可構建與一次電網設備運行狀態相適應的電網模型，并可將該模型和數據信息上傳調度端。這是物聯網思想在電網數據采集與監控中應用的一個體現，提升對廠站內設備狀態感知智能化程度的同時，有望將原來在調度端構建的電網模型前移至廠站內，為智能電網調度控制系統“源端維護”提供更有利的條件。

3.2人機交互及可視化技術

幾十年來，電力系統的人機交互手段已經得到很大發展，經歷了由模擬到數字、由簡單到豐富、由單一到綜合的過渡過程，為調度員提供了大量直觀豐富的電網工況信息。盡管如此，現有的人機交互仍然存在如下問題：

1）信息表現不夠充分和友好。現有EMS系統大多直接使用數據形式來表現屬性，除了簡單的數據可視化手段外，大多僅在廠站圖、潮流圖中展示系統運行實時數據，沒有充分利用圖形圖像可視化領域

最新技術。更進一步，沒有深入分析系統運行和維護人員對界面的功能需求，將多媒體信息與用戶需求相結合，數據表現不夠充分和友好。

2）對信息的挖掘和分析功能不足。當前主要是將各種數據直接顯示給運行調度人員，缺乏對這些數據的深入分析挖掘，無法將電力系統的深層次的規律展示給操作人員，既造成了大量數據信息的浪費，也給電力系統的運行控制帶來了諸多困難。3）信息表現和分析粒度與實際需求不匹配。為了更好地反映電力系統的運行狀態，要求在單一的電氣接線圖或地理接線圖上盡可能多地顯示信息，但是這樣做帶來了兩個弊端，一是對調度運行人員來說有很多數據信息是他們所不需要關心的，過多的數據信息反而會干擾他們的決策;二是大量的細節信息容易淹沒關鍵信息，尤其在事故處理情況下，難以給調度運行人員掌握系統整體運行狀態提供有效幫助。

4結語

雖然智能電網仍然存在局限性，但是它仍然是電力方面的一場變革，拓展了電網在各個方面的改革與發展。通過電網調度基本功能與國家電力局對智能電網調度運行技術方面的要求介紹，簡單闡明了智能電網調度運行的要求所在;并從三個方面解析了智能電網調度運行所面臨的關鍵技術。我國智能電網調度運行仍然處于發展階段，需要在更多的運行中探索并發展其關鍵技術。智能電網調度運行關鍵技術的發展，也是電網運行的發展，將會進一步推動電網運行的穩定性

參考文獻

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