智能電網(wǎng)調(diào)度運行的關(guān)鍵技術(shù)

劉紅武

（湖南省電力有限公司桂東縣供電分公司，湖南 郴州423500）

0 引 言

智能電網(wǎng)以高壓電網(wǎng)為主電網(wǎng)，通過智能調(diào)度控制實現(xiàn)輸配電的智能化運行過程。智能調(diào)度能起到優(yōu)化協(xié)調(diào)各級電網(wǎng)的作用，為電力網(wǎng)絡(luò)安全運行提供可靠的技術(shù)支持，有助于電網(wǎng)尤其是特大電網(wǎng)達到穩(wěn)定、安全運行標(biāo)準(zhǔn)。智能電網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)在很大程度上符合現(xiàn)階段我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展需求。本文通過分析電網(wǎng)智能調(diào)度運行在控制、網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測、數(shù)據(jù)信息等方面的關(guān)鍵技術(shù)，建立完善的電網(wǎng)智能調(diào)度系統(tǒng)，對實現(xiàn)智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 智能電網(wǎng)調(diào)度概述

1.1 基本功能

電網(wǎng)調(diào)度運行主要是為了確保電力供應(yīng)始終處于平衡狀態(tài)，使一定區(qū)域內(nèi)的用電與發(fā)電環(huán)節(jié)相匹配，保證電力企業(yè)能為區(qū)域內(nèi)的居民用戶、生產(chǎn)企業(yè)提供便利的電力供應(yīng)服務(wù)，維持電力供應(yīng)系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性。智能電網(wǎng)調(diào)度的基本功能主要有監(jiān)測管理功能、控制調(diào)度功能，監(jiān)測管理功能指實時監(jiān)測電力網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)電廠和變電站的電力設(shè)備等硬件系統(tǒng)，確保電力硬件設(shè)施的穩(wěn)壓、電流、電壓等技術(shù)指標(biāo)始終在安全標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。調(diào)度控制功能是指有序調(diào)控電力網(wǎng)絡(luò)中的硬件設(shè)備運行，利用控制、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)信息技術(shù)手段實現(xiàn)對電網(wǎng)運行的控制作用，充分體現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度運行的安全策略，發(fā)揮電網(wǎng)調(diào)度控制中心的職能作用。

1.2 調(diào)度原則

智能電網(wǎng)調(diào)度運行的基本原則是保證整個電力系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性。電網(wǎng)調(diào)度人員為提高電網(wǎng)調(diào)度運行中整個電力系統(tǒng)的安全，必須以電網(wǎng)電力二次設(shè)備安全、穩(wěn)固為核心，按照國家電力安全運行整體要求，通過先進的信息安全技術(shù)優(yōu)化電網(wǎng)操作系統(tǒng)，做好電力網(wǎng)絡(luò)邊界保護工作，充分運用好電網(wǎng)調(diào)度的權(quán)限管理和技術(shù)控制。同時，電力系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度要本著開放性、擴展性原則，允許創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)的升級擴展，保證電力系統(tǒng)能使用第三方插件，充分滿足電網(wǎng)調(diào)度運行的維修保護、升級擴容等要求。

1.3 目的分析

電網(wǎng)動態(tài)實時監(jiān)測主要運用GPS技術(shù)測量電網(wǎng)系統(tǒng)的單位向量，從而實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測電網(wǎng)系統(tǒng)的目的。廣域網(wǎng)動態(tài)測量技術(shù)是在向量測量單位技術(shù)基礎(chǔ)上，實時獲取穩(wěn)態(tài)、動態(tài)電網(wǎng)信息，從而為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供有力保障。電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)充分利用向量單位技術(shù)特點，直接測量發(fā)電機功能，同時定期傳輸電網(wǎng)動態(tài)信息到調(diào)度主站，通過GPS技術(shù)對數(shù)據(jù)標(biāo)進行定標(biāo)，形成同一時間斷面的數(shù)據(jù)信息網(wǎng)，以此動態(tài)記錄、監(jiān)測、擾動分析電網(wǎng)動態(tài)信息，生成低頻震蕩警示，提高電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。GPS向量測量單位技術(shù)在很大程度上彌補了SCADA/EMS系統(tǒng)中動態(tài)數(shù)據(jù)采集功能的不足，有效提高了電力系統(tǒng)的調(diào)度、故障分析、預(yù)警以及系統(tǒng)維護等能力，同時為解決電網(wǎng)調(diào)度復(fù)雜性問題提供了技術(shù)擴展手段［1-2］。電力系統(tǒng)的實時監(jiān)測警示、決策分析技術(shù)主要應(yīng)用于在線監(jiān)測電力網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)變化，動態(tài)計算分析其監(jiān)測數(shù)據(jù)，對電網(wǎng)運行狀態(tài)進行在線預(yù)估，測算其再現(xiàn)熱穩(wěn)定、暫態(tài)電壓穩(wěn)定，并為電網(wǎng)調(diào)度人員提供相對精準(zhǔn)的分析結(jié)果，同時為調(diào)度人員做出下一步?jīng)Q策提供可靠的信息來源，以此增強電網(wǎng)調(diào)度人員的電網(wǎng)控制調(diào)度能力。

2 智能電網(wǎng)調(diào)度運行的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 控制技術(shù)

智能電網(wǎng)調(diào)度運行中最重要的技術(shù)是控制技術(shù)，控制技術(shù)直接決定智能電網(wǎng)調(diào)度運行質(zhì)量。現(xiàn)階段，電網(wǎng)調(diào)度運行存在嚴重的控制技術(shù)問題，控制技術(shù)還不能與電力系統(tǒng)運行過程形成全面對接，電力系統(tǒng)在實際運行過程中可能無法全面獲取控制點相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，從而表現(xiàn)出較弱的控制靈敏性。特別是在電網(wǎng)調(diào)度過程中發(fā)現(xiàn)某一控制點異常，但是可能無法按照電網(wǎng)調(diào)度指令進行自動調(diào)控，大大降低了電網(wǎng)調(diào)度安全運行能力。智能電網(wǎng)調(diào)度人員應(yīng)不定期檢查電力系統(tǒng)運行情況，及時發(fā)現(xiàn)各種電力運行隱患，更加深入、具體地研究原有電力調(diào)度技術(shù)，應(yīng)用更加先進的科學(xué)技術(shù)，提高電網(wǎng)調(diào)度整體控制水平。

2.2 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

智能電網(wǎng)調(diào)度運行的核心技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以在電力系統(tǒng)各運行環(huán)節(jié)實現(xiàn)實時信息交互，為電網(wǎng)調(diào)度人員提供重要的信息保障。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)正在不斷更新升級，各種新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電力系統(tǒng)都存在一定的技術(shù)缺口，導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)度運行可能出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，降低電力系統(tǒng)信息的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)度出現(xiàn)較高的失控頻率。電網(wǎng)調(diào)度人員應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)運行參數(shù)，經(jīng)過反復(fù)多次測試研究，找出影響電網(wǎng)調(diào)度穩(wěn)定性的主要技術(shù)因素，在此基礎(chǔ)上改進相關(guān)技術(shù)，保證電力系統(tǒng)安全、平穩(wěn)運行。

2.3 監(jiān)測技術(shù)

由于智能電網(wǎng)調(diào)度運行中可能會出現(xiàn)各種異常、偏差問題，因此需要對電力系統(tǒng)運行進行全面監(jiān)測，利用必要的監(jiān)測技術(shù)根據(jù)實際運行情況及時發(fā)出預(yù)警提示。現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)的整體預(yù)警功能較差，預(yù)警反應(yīng)靈敏度較低，一旦電網(wǎng)調(diào)度問題處于調(diào)控邊緣時，電力監(jiān)測系統(tǒng)可能無法檢測到這一異常信息，在很大程度上不利于電網(wǎng)的安全調(diào)度運行。電網(wǎng)調(diào)度人員需要針對這一技術(shù)問題，給出相應(yīng)的定點改進措施，實現(xiàn)監(jiān)測技術(shù)的輔助擴展，從而有效改善各監(jiān)測點的檢測靈敏度，及時發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度運行存在的隱患問題，有效控制電網(wǎng)調(diào)度安全運行。

2.4 實時交互技術(shù)

電網(wǎng)調(diào)度運行系統(tǒng)中的模型交互，采用雙向?qū)崟r互動模式，模型一方觸發(fā)數(shù)據(jù)變化，就會被另一方接收并感知，同時完成相應(yīng)的指示動作。電力系統(tǒng)運行調(diào)度中心通常接收上級調(diào)度中心下發(fā)的緩沖網(wǎng)等值模型以及下級調(diào)度中心的電網(wǎng)模型，并為上級調(diào)度中心提供本地電網(wǎng)模型，同時為下級控制中心提供緩沖網(wǎng)等值模型。由于電網(wǎng)控制中心的信息數(shù)據(jù)交互、導(dǎo)出等功能通常是人為控制的，不是完全的信息自動交互，沒有實現(xiàn)電力控制中心上、下級相互間的信息實時、自動交互［3］。信息實時自動同步傳輸和導(dǎo)出是實現(xiàn)雙向?qū)崟r互動模式的基本必要條件，由于本地電網(wǎng)模型維護為離線狀態(tài)，電網(wǎng)維護完成后再同步電網(wǎng)數(shù)據(jù)，與電網(wǎng)運行系統(tǒng)進行實時同步。電網(wǎng)調(diào)度中心的模型一旦與實時運行系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)銜接，對方能立刻實時感知、接收到信息模型的變化情況，同時觸發(fā)控制調(diào)度模型做出下一步動作。電網(wǎng)調(diào)度人員需要導(dǎo)出調(diào)度控制模型，并將其嵌入模型維護流程中，即可實時、在線同步導(dǎo)出調(diào)度控制模型。調(diào)度維護完成后，同步導(dǎo)入信息模型導(dǎo)出模塊，在導(dǎo)入模型信息的同時，同步自動導(dǎo)出更新的模型數(shù)據(jù)和圖形，并將其存放在指定路徑下，實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度的自動實時同步傳輸。分布式一體化信息模型的傳輸功能由特定管理軟件完成，電網(wǎng)上級調(diào)度系統(tǒng)利用本地服務(wù)器功能，為下級調(diào)控系統(tǒng)安裝調(diào)控終端，電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)在指定路徑下導(dǎo)出模型，調(diào)控終端動態(tài)監(jiān)測導(dǎo)出模型的指定路徑，一旦檢測該路徑出現(xiàn)信息變化，立即推送變化信息給服務(wù)器，從而觸發(fā)本地服務(wù)器的校驗、計算、分析等信息交互動作，也為電網(wǎng)調(diào)度人員進行電網(wǎng)調(diào)控提供信息依據(jù)。實時交互技術(shù)通過自動同步傳輸、導(dǎo)出信息數(shù)據(jù)，在很大程度上實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度控制的信息實時交互過程。

2.5 拆分合并技術(shù)

智能電網(wǎng)調(diào)度運行中的拆分技術(shù)，對電網(wǎng)調(diào)度模型建設(shè)起著重要作用。拆分技術(shù)是利用層次邏輯關(guān)系、模型拓撲關(guān)系，提取符合規(guī)則的子模型文件，實時篩選和電網(wǎng)調(diào)控模型對應(yīng)的格式、圖形等數(shù)據(jù)。拆分技術(shù)常常被應(yīng)用于緩沖網(wǎng)等值模型、模型合并、模型訂閱等模塊。電網(wǎng)調(diào)控模型拆分技術(shù)是按照一定規(guī)律對電力設(shè)備進行拆分，如模型合并是按照邊界設(shè)備拆分，電力設(shè)備應(yīng)為雙端設(shè)備，并定義該組設(shè)備的拓撲聯(lián)結(jié)方向。例如，根據(jù)電廠最高電壓等級方向拆分，根據(jù)電壓等級，從電網(wǎng)調(diào)控模型中找到滿足要求的子模型。按電壓等級拆分具體有3種情況，電網(wǎng)調(diào)度提取模型中所有大于或等于某個電壓等級條件的電網(wǎng)站點，提取模型中小于某個電壓等級條件的電網(wǎng)站點，提取模型中小于某個電壓等級同時又大于某個電壓等級條件的電網(wǎng)站點。除電壓等級拆分技術(shù)之外，緩沖網(wǎng)等值模型、模型合并技術(shù)都相對比較成熟，實際應(yīng)用面非常廣泛［4］。而基于文件的模型合并則是利用文件解析、模型拼接以及調(diào)度邊界拆分等技術(shù)方法，整合電網(wǎng)調(diào)度中心各模型，使其組成一個完整的電網(wǎng)調(diào)度模型，電網(wǎng)調(diào)度一體化模型的核心技術(shù)是模型合并技術(shù)。本地調(diào)控系統(tǒng)中的下級調(diào)控系統(tǒng)的外網(wǎng)等值模型，又稱為全局模型，模型合并以文件方式存在，緩沖網(wǎng)等值模型是常用外網(wǎng)等值模型最優(yōu)建模方式，電網(wǎng)上級調(diào)控系統(tǒng)利用合并技術(shù)，動態(tài)獲取下級調(diào)控系統(tǒng)的電力運行狀況，利用該實時信息為下級調(diào)控系統(tǒng)測算出相應(yīng)的緩沖網(wǎng)等值模型，從而實現(xiàn)在線合并內(nèi)外網(wǎng)模型，形成等值電網(wǎng)站點、緩沖電網(wǎng)站點的電網(wǎng)模型，適當(dāng)提升電網(wǎng)調(diào)度軟件的精密性，外網(wǎng)等值信息通常涉及外網(wǎng)等值文件、緩沖站點文件圖形、外網(wǎng)等值模型格式文件。外網(wǎng)等值模型形式主要包括下級調(diào)控系統(tǒng)邊界緩沖站點動態(tài)等值數(shù)據(jù)、下級調(diào)控緩沖動態(tài)等值數(shù)據(jù)，前者與本地模型合并使用，后者則需要將外網(wǎng)等值模型導(dǎo)入后擇優(yōu)選擇相應(yīng)的外網(wǎng)等值模型［5］。

2.6 實時數(shù)據(jù)技術(shù)

實時數(shù)據(jù)技術(shù)分為網(wǎng)絡(luò)通信方式和文件格式傳遞方式，網(wǎng)絡(luò)通信方式是現(xiàn)階段的主要實時數(shù)據(jù)同步方法，通過序號定位、發(fā)送周期一致，達到系統(tǒng)信息同步的目的。文件格式傳遞方式又分為召喚傳遞和定時傳遞兩種信息傳遞方式，通常以定時傳遞傳遞手段為主，輔助文件召喚傳遞方式。為確保電網(wǎng)各區(qū)域?qū)崟r數(shù)據(jù)同步傳遞，一般規(guī)定數(shù)據(jù)傳遞周期相同，時間周期為分鐘級，數(shù)據(jù)生成時間以正分時刻，允許誤差不超過秒，同時電網(wǎng)各區(qū)域內(nèi)要定期備份一定時間段的歷史文件，為文件召喚傳遞提供數(shù)據(jù)[6-8]。電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)根據(jù)文件時標(biāo)形成全網(wǎng)信息斷面，確保電網(wǎng)各區(qū)域?qū)崟r數(shù)據(jù)同步，一旦發(fā)現(xiàn)某區(qū)域缺少匹配文件，立刻觸發(fā)文件自動匹配傳遞，如果文件自動匹配再次失敗，則應(yīng)自動對應(yīng)該時刻最近的文件。同時，該數(shù)據(jù)傳遞技術(shù)應(yīng)確保調(diào)控系統(tǒng)中的電力設(shè)備名稱與文件中的電力設(shè)備名稱一致。

3 結(jié) 論

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，電力工業(yè)中的智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)已成為電力行業(yè)共同關(guān)注的重點。電力調(diào)度人員應(yīng)不斷將更加科學(xué)的技術(shù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)系統(tǒng)中，主要圍繞智能電網(wǎng)運行管理方式、運行成本等方面，利用自動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、數(shù)據(jù)信號處理技術(shù)等逐步提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟效益及安全可靠性[9]。智能電網(wǎng)調(diào)度運行的關(guān)鍵技術(shù)是確保調(diào)度控制系統(tǒng)能安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，分析探討調(diào)度運行關(guān)鍵技術(shù)，有助于建立智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持模型，為智能電網(wǎng)調(diào)度運行實踐應(yīng)用提供技術(shù)支持。