探析智能電網調度運行面臨的關鍵技術

沈海亮

探析智能電網調度運行面臨的關鍵技術

沈海亮

（國網上海市北供電公司，上海 200072）

現代社會各行各業逐步朝著智能化方向發展，電網系統也不例外?，F階段智能電網被廣泛應用在工業生產中，而保障智能電網安全穩定運行的重要保障工作就是電網調度。因此，相關人員應全面掌握智能電網調度運行中的關鍵技術，以確保智能電網安全運行，進而提升智能電網調度運行的經濟效益和社會效益。對智能電網調度運行面臨的關鍵技術進行了探析。

智能電網；電網調度；系統原則；關鍵技術

智能電網的興起是在可持續發展理念的基礎上，采用先進的控制技術最大程度上提升電網體系的能源效率。智能電網系統為各個領域中的電力工作都帶來了翻天覆地的變化。而智能電網的有效運轉是建立在智能化的電力調度通信中心的基礎上，智能化的電網調度，能夠有效滿足智能電網的應用要求，提升智能電網系統的可靠性[1]。

1 電網調度功能

電網調度作為智能電網系統中的重要組成部分，能夠有效保障發電和用電之間的平衡，以確保電力系統安全穩定的運行。

1.1 調度運行

調度運行主要指對電力系統中的發電廠、變電站以及其他的電氣設備進行實時監測，盡量確保整個電網的頻率、電壓和穩定限額等都在正常的運行范圍內。當系統中出現意外事故情況時，能夠及時采取合理有效的控制措施，避免情況進一步惡化。電網調度在電力系統中發揮著重要的作用，確保電網執行動作的準確性[2]。

1.2 調度計劃

通過將電網運行及負荷情況進行分析總結并進行相應的預測，以判斷發電機組的開機方式，并對電網運行方式安排的潮流進行安全校核，以保障電網系統的平衡。

1.3 運行方式

根據電網系統中各個部門的不同職能來獲取相應的信息以提供有效的技術支持，同時，根據電網運行設備的停電檢修工作來對整個電網進行技術信息上的分析與計算，以保障電網調度系統的指揮工作科學合理[3]。

1.4 繼電保護

電網調度具有繼電保護功能，并負責對安全自動裝置進行整定計算，以保障電網的安全性。

1.5 通信自動化

通過收集電網運行過程中的各種數據信息，并進行相應的傳送與顯示，以發布較為直觀準確的操作命令，使得電網系統中各個動作的執行順利穩定進行。

2 智能電網調度技術支持系統原則

2.1 安全可靠原則

智能電網調度系統的首要原則就是安全，其系統的設置和運行應該完全按照電力二次系統安全防護的要求進行，以加強系統的邊界防護。以國產安全操作系統和國產安全數據庫為基礎，利用應用證書技術和認證技術實現對信息安全以及控制執行權限等各方面的管理[4]。

2.2 先進適用原則

智能電網調度系統中涉及到總體結構、數據庫設計、圖形界面、應用模塊等多方面的設計與應用。對此，需要以實用性為基礎，不斷吸納一些前沿的先進性的理念和技術，如體系架構以服務性和安全性為主，以及面向設備的標準模型、可視化界面等，以加強系統的應用性和前沿性。

2.3 開放與擴展原則

對于系統體系結構，在構建的同時需要考慮到后期的維護、擴容和升級等方面的要求，因此，系統基礎平臺的建立要具有一定的開放性，這樣能夠方便后期的軟件升級、應用功能的擴展以及第三方插件的應用。

2.4 可管理易維護原則

電網調度系統要方便系統應用的配置與管理工作，要根據實際運行情況進行合理的剪裁，同時，根據用戶的使用要求，需對系統平臺功能進行相應的調整，確保系統的配置和服務能夠滿足用戶的使用要求。此外，系統在后期的運行管理、日常維護和升級改造過程中，都應在滿足系統使用要求和使用功能的基礎上有一定的便利性，避免大規模的調整。

3 智能電網調度在運行中的關鍵技術

3.1 實時監測技術

在電力系統中主要采用廣域網的動態監測技術，其優勢在于可以在較短的時間內獲取大量的信息數據，這樣可以為電力系統中的運行和控制操作提供準確的技術支持。廣域網實時動態的檢測系統最為顯著的功能特征就是可以在40 ms內對同時段的數據進行測量和補充記錄，且具有高效準確性。這樣可以對電腦故障數據進行更為準確的分析，以加強故障判斷的準確性。電網系統實時動態數據的監測采集，在電力系統穩定性分析、電力事故預警和分析判斷等方面發揮著重要作用，提升了相關問題的解決效率。

3.2 預警和輔助決策技術

實時監測技術能夠為工作人員提供電網運行的相關數據信息，而預警和輔助決策技術在在此基礎上能夠進一步完善電網運行狀況的分析信息，并提出相應的決策預案，以協助工作人員對電網運行進行有效的控制，同時也使相關人員能夠準確順利的管控電網的運行工作。預警和輔助決策技術的典型優勢主要表現在以下幾方面：①具有較高的精確度。該技術充分利用了PMU同時性傳輸數據和測量相角等方面的功能，并將SCADA數據充分地融合進去以對混合性的狀態進行全面評估，這樣能夠提升狀態估計的精確性。②該技術針對PMU傳入的動態數據，通過PRONY的相關算法進行低頻振蕩特點在線分析，這樣能夠連續追蹤和觀察電壓的相角、功率、頻率等動態特征。一旦系統中存在0.2～2.5 Hz內的弱阻尼，就會將這個異常區域標注出來，并提醒相關人員出現異常情況。③目前中國對于事故發生時數據的記錄主要采用PMU來實現，以加強對系統動態的預警[5]。

3.3 短路電流控制技術

短路電流的防控工作是電力系統運行調度工作中需要重點關注的問題。傳統做法主要是從電網組成、運行形式和電力裝置性能等方面著手考慮，但是在實際解決過程中不可避免會對電網的運行性質造成不同程度的影響，甚至會造成系統投入的增加。例如，電網組成的調整可能需要對電網系統進行大動作的調整，會增加成本；改變電網的運行方式，以分母為主，則會顯著增加電站出現的回路數量，使整個出線系統和線路的布局更加復雜，增加了電站成本；而高阻抗裝置的選用使得網損增加，極大影響了電網穩定性。因此，智能電網調度系統中采用事故電流限制裝置（FCL）來實現對上述問題的解決。FCL在正常狀態下表現為低阻抗或者零阻抗的特性，但當有意外事故發生時，FCL的阻抗就會顯著增加，這樣能夠盡量降低對電網系統穩定運行的影響。

3.4 電網元件設備參數的在線辨別技術

電網系統中對于數據信息的分析計算在一定程度上與電網元件設備參數的精確性有關系，如發電機、輸電線、調速器和原動機等都是相對比較重要的元件設備。在實際運行過程中，溫度、環境等因素都會造成電網元件參數的改變，而運行參數和模型的準確性直接反饋出電網運行狀況。這就需要利用PMU體系來實現對相關數據的收集，并對發電機、勵磁體系和輸電線路等元件設備的運行參數進行在線辨別和監測。

3.5 電網系統運行形式的在線分析技術

電網系統調度過程中，科學合理的系統運行形式有助于整個電網系統安全穩定可靠的運行。而對于系統運行形式的安排主要是根據整個系統負荷進行估測，同時針對電網的輸變電裝置的發電與檢修制定相應的方案和計劃，以維持電網系統的正常運行。通常情況下，對于電力運行安全情況的考慮原則主要是n－1準則。該原則下，當電力系統受到外界單一擾動后，如果系統中的開關、重合閘和保護裝置的動作路徑準確無誤，則不會對系統采取相應的穩定控制措施，如果系統中其他元器件處于正常的負荷范圍內，也不會發生相應的跳閘連鎖反應。n－1準則是電力系統中安全穩定運行需要嚴格遵守的重要準則，也是制定電網系統正常運行形式與檢修形式等工作規定的重要依據。電網系統中也會發生 n－2、n－3、n－4、n－5等一系列的裝置檢修狀況安全問題，這些需要面臨的計算量相當煩瑣，而利用WAMS體系、SCADA/EMS體系等可以對電網運行形式實現在線計算等工作，一方面顯著降低電網運行調度工作者的工作量，另一方面也顯著提升了電網系統運行工作形式的分析效率，提升電網系統調度工作質量。

4 結語

智能電網技術的應用是電力系統運行和管理工作中的重大革新。智能電網運行調度中關鍵技術的積極應用，使得智能電網的運行調度更加科學合理，有利于電網系統中的各項資源得到有效配置，顯著提升了電網運行的穩定性和可靠性。在此基礎上，相關人員應該加強對智能電網運行調度技術的探索與應用，在不斷研究的基礎上逐步完善智能電網運行調度技術，以提升電力系統的經濟效益和社會價值。

［1］劉英.淺析智能電網調度運行面臨的關鍵技術［J］.低碳世界，2019，9（5）：111-112.

［2］阮波.智能電網調度運行關鍵技術分析［J］.中國新技術新產品，2019（8）：88-89.

［3］李劍.智能電網調度運行面臨的關鍵技術［J］.通信電源技術，2019，36（2）：282-283.

［4］牛宏運.智能電網調度運行面臨的關鍵技術分析［J］.科學技術創新，2018（35）：65-66.

［5］唐俊娥.智能電網調度運行面臨的關鍵技術研究［J］.通訊世界，2018（8）：120-121.

TM76；TM73

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.18.065

2095－6835（2019）18－0151－02

沈海亮（1979—），男，上海人，本科，工程師，研究方向為電力調度運行方式。

〔編輯：嚴麗琴〕