探討智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行面臨的關(guān)鍵技術(shù)

牛艷利 郭艷鳳 李靜

國(guó)網(wǎng)北京市電力公司 北京 100031

當(dāng)前我國(guó)特高壓電網(wǎng)處于快速發(fā)展和過(guò)渡的新時(shí)期，為了能夠有效的促進(jìn)我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)探討有效措施對(duì)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和潮流方式做出一定的調(diào)整。

1 智能電網(wǎng)的概述

智能電網(wǎng)的概念最先由美國(guó)提出。為了緩解日益嚴(yán)峻的能源危機(jī)，將智能電網(wǎng)作為核心建設(shè)工作，以推進(jìn)其他產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，進(jìn)而保證經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健運(yùn)行。美國(guó)能源部《Grid2030》中談?wù)摿酥悄茈娋W(wǎng)，即“一個(gè)完全自動(dòng)化的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)，具有控制與監(jiān)視每個(gè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、用戶的功能，確保從電廠至用戶這一輸配電過(guò)程中的所有節(jié)點(diǎn)之間的電能與信息能夠?qū)崿F(xiàn)雙向流動(dòng)”。中國(guó)電力科學(xué)研究院對(duì)智能電網(wǎng)的定義是“將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、測(cè)量與傳感技術(shù)高度集成于物理電網(wǎng)中形成的新型電網(wǎng)”。智能電網(wǎng)的目的是保證電能的質(zhì)量、電力供應(yīng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置，滿足環(huán)保的需求，順應(yīng)當(dāng)前電力市場(chǎng)的發(fā)展，充分滿足客戶的電力需求，提供客戶清潔、經(jīng)濟(jì)、互動(dòng)的電力供應(yīng)和電力供應(yīng)的增值服務(wù)[1]。

根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，智能電網(wǎng)的骨干網(wǎng)架是特高壓工程，應(yīng)建設(shè)以東北、西北電網(wǎng)為發(fā)送端，華東、華中、華西為接收端的同步電網(wǎng)。此外，需大幅提升智能電網(wǎng)大范圍內(nèi)的配置能力和資源優(yōu)化能力，做到各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)共存、共同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)直流、交流互聯(lián)，加大新能源的投入力度，創(chuàng)建清潔電網(wǎng)，同時(shí)關(guān)注電網(wǎng)的自愈化、自動(dòng)化和智能化。智能運(yùn)用體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、發(fā)展基礎(chǔ)體系以及技術(shù)支撐體系共同組成了我國(guó)的智能電網(wǎng)。另外，智能電網(wǎng)的建設(shè)涉及到電力電子、傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信等多個(gè)電力工程技術(shù)的運(yùn)用，因此可推動(dòng)材料、能源和信息等相關(guān)行業(yè)的不斷發(fā)展。

2 智能調(diào)度系統(tǒng)控制中心的關(guān)鍵自動(dòng)化技術(shù)

2.1 多斷面潮流控制技術(shù)

我國(guó)電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中始終堅(jiān)持統(tǒng)一調(diào)度和分級(jí)管理的原則，并按照一定的級(jí)別制定相應(yīng)的計(jì)劃和管理標(biāo)準(zhǔn)，首先由國(guó)家電網(wǎng)國(guó)家級(jí)調(diào)度和分調(diào)來(lái)制定跨區(qū)聯(lián)絡(luò)計(jì)劃，之后再由省級(jí)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)來(lái)規(guī)劃具體的發(fā)電安排。在執(zhí)行電力調(diào)度計(jì)劃安排時(shí)，需要調(diào)度員運(yùn)用自動(dòng)功率控制系統(tǒng)對(duì)不同省份電力調(diào)度系統(tǒng)之間進(jìn)行匹配，使聯(lián)絡(luò)功率和調(diào)度計(jì)劃保持高度的一致性。所以，對(duì)電力調(diào)度計(jì)劃潮流進(jìn)行計(jì)算過(guò)程中，應(yīng)考慮到跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線和省間斷面潮流電力需求控制在計(jì)劃值之內(nèi)，并且這樣的考慮也能夠有效地避免不同區(qū)域和省級(jí)電網(wǎng)制定的內(nèi)部計(jì)劃功率因失去平衡而向外進(jìn)行擴(kuò)散的情況發(fā)生。因此，對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)形成良好的計(jì)劃潮流結(jié)果具有非常重要的意義。

2.2 數(shù)據(jù)功能技術(shù)

數(shù)據(jù)的保存和傳輸是電網(wǎng)運(yùn)行和對(duì)其進(jìn)行管理的基礎(chǔ)，因此，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、完整、及時(shí)、一致是調(diào)度控制中心一直追求的目標(biāo)，也是電網(wǎng)一體化智能運(yùn)行系統(tǒng)的關(guān)鍵。目前，電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的獲取以及處理存在以下3個(gè)問(wèn)題：（1）前置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)冗雜且橫向數(shù)據(jù)的交換方式比較復(fù)雜，運(yùn)行效率低；（2）部分冗余數(shù)據(jù)存在不一致的情況，數(shù)據(jù)融合起來(lái)困難；（3）分級(jí)調(diào)度的縱向數(shù)據(jù)交換方式的靈活性較差。以SOA系統(tǒng)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)服務(wù)，通過(guò)數(shù)據(jù)接入中心以及標(biāo)準(zhǔn)的接入方式，可以解決自動(dòng)化調(diào)度控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中反映的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)橫向和縱向數(shù)據(jù)的一體化設(shè)計(jì)和共享，使運(yùn)行數(shù)據(jù)得以融合，并支持對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的使用周期管理。選用虛擬服務(wù)技術(shù)可以有效對(duì)物理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)信息進(jìn)行有效屏蔽，實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)方式的無(wú)差別。通過(guò)綜合數(shù)據(jù)服務(wù)及通信訂閱機(jī)制可以使前置通信模塊統(tǒng)一，簡(jiǎn)化前置運(yùn)行流程，實(shí)現(xiàn)訂閱以及調(diào)整在線數(shù)據(jù)[2]。

2.3 通信與調(diào)度

智能電網(wǎng)的通信與調(diào)度過(guò)程中，涉及的電力工程技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)采集技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)。智能電網(wǎng)調(diào)度過(guò)程中，需成立全面的決策控制體系，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控、安全預(yù)警和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，靈活控制電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，實(shí)時(shí)收集并及時(shí)傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而保證電網(wǎng)穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。另外，為了實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)的高速傳輸，需將大量的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)設(shè)置于電網(wǎng)各處，同時(shí)成立專門的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)和數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，在規(guī)定的框架內(nèi)建設(shè)配套的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)，建立統(tǒng)一、完整、開放的信息通信平臺(tái)，從而支撐智能電網(wǎng)通信體系有效運(yùn)行。

2.4 無(wú)功電壓自動(dòng)調(diào)整技術(shù)

電力調(diào)度系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，其中最主要的是缺少無(wú)功功率和電壓數(shù)據(jù)的情況。為了能夠解決這兩個(gè)難題，需要對(duì)原始的潮流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并對(duì)相近日的計(jì)劃潮流值進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，同時(shí)還需要利用無(wú)功電壓自動(dòng)調(diào)整技術(shù)對(duì)初始值進(jìn)行校正，這樣可以保證在計(jì)算計(jì)劃潮流結(jié)果中無(wú)功功率和電壓保持合理的分布。具體步驟包括：首先，從電力調(diào)度系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)中找出相似日對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)評(píng)估后獲得計(jì)劃潮流計(jì)算的無(wú)功功率和電壓初值。其次，需要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)和具體的變化情況對(duì)整個(gè)電網(wǎng)設(shè)備的無(wú)功功率進(jìn)行調(diào)整，并根據(jù)測(cè)試的結(jié)果預(yù)先做好補(bǔ)償措施。最后，要根據(jù)整個(gè)電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中電力運(yùn)行具體報(bào)告中的節(jié)點(diǎn)情況對(duì)無(wú)功補(bǔ)償措施進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，從而保證各個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)的電壓能夠在計(jì)劃值規(guī)定的范圍之內(nèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

打造智能電網(wǎng)，建設(shè)低碳電網(wǎng)，為電網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展提供了動(dòng)力，也明確了未來(lái)的發(fā)展方向，這與我國(guó)建設(shè)環(huán)保型企業(yè)的目標(biāo)相符，也是建設(shè)和諧社會(huì)的必然要求，但是對(duì)于電力調(diào)度的控制中心來(lái)說(shuō)是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。本文詳細(xì)談?wù)摿酥悄苷{(diào)度系統(tǒng)控制中心的關(guān)鍵自動(dòng)化技術(shù)、應(yīng)用功能技術(shù)、數(shù)據(jù)功能技術(shù)、節(jié)能減耗調(diào)度技術(shù)以及在線仿真模擬技術(shù)，同時(shí)論述了自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)對(duì)電力企業(yè)提升管理效率、提高用電安全以及提高用戶滿意度方面的意義，希望可以為后續(xù)提供參考價(jià)值。