智能電網(wǎng)調(diào)度運行關(guān)鍵技術(shù)的研究

陳亮 馬淑芳

摘要：近年來，我國電網(wǎng)系統(tǒng)不斷完善。隨著社會用電設(shè)備數(shù)量的不斷增加，用電量不斷增加，電網(wǎng)系統(tǒng)的運行負荷也越來越大。因此，有必要分析智能電網(wǎng)的基本特點、存在的不足以及智能電網(wǎng)調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)。希望達到技術(shù)應(yīng)用的目的，提高電網(wǎng)運行效率，保證電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。

電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是社會各領(lǐng)域電能穩(wěn)定供應(yīng)的前提。但是隨著功耗的不斷增加，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性越來越難以保證。因此，提出了智能電網(wǎng)調(diào)度的概念，需要對智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)進行研究，以確保滿足社會的供電需求，實現(xiàn)供電目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);調(diào)度運行;關(guān)鍵技術(shù);

1智能電網(wǎng)的基本特征

1.1自愈性

自愈是智能電網(wǎng)系統(tǒng)的主要特點之一，也是一個非常突出的特點。它是保證電網(wǎng)安全運行的前提。當(dāng)許多內(nèi)部或外部因素造成電網(wǎng)損壞時，相關(guān)人員只需給予一定的干預(yù)，即可將電網(wǎng)中的故障元件隔離，不會影響系統(tǒng)的正常運行。當(dāng)本地網(wǎng)不能正常運行或電力元件運行異常時，智能電網(wǎng)系統(tǒng)可以自行完成數(shù)據(jù)采集和分析，盡快恢復(fù)電網(wǎng)的正常運行。

1.2兼容性

可再生能源的合理利用主要是指可再生能源的合理并網(wǎng)和與太陽能的并網(wǎng)運行。為了滿足電力用戶的供電需求，必須盡可能避免系統(tǒng)運行的沖突，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1.3高效、穩(wěn)定

智能電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化優(yōu)勢是使用該系統(tǒng)的主要原因，也是該系統(tǒng)的主要優(yōu)點。智能系統(tǒng)可以隨時監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并在系統(tǒng)出現(xiàn)運行問題時進行應(yīng)急處理。為了更高效、穩(wěn)定地供電，必須充分發(fā)揮智能電網(wǎng)系統(tǒng)的效率優(yōu)勢，降低供電成本。

2智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)原則

2.1安全可靠原則

智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的首要原則是安全，系統(tǒng)的整定和運行應(yīng)按照電力系統(tǒng)二次安全保護的要求進行，以加強系統(tǒng)的邊界保護。在國內(nèi)安全操作系統(tǒng)和國內(nèi)安全數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，采用應(yīng)用證書技術(shù)和認證技術(shù)，實現(xiàn)了信息安全管理和控制執(zhí)行權(quán)限。

2.2先進適用原則

智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)涉及到總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、圖形界面、應(yīng)用模塊等方面的設(shè)計與應(yīng)用。為此，我們需要在實用的基礎(chǔ)上，采用一些先進的思想和技術(shù)，如體系結(jié)構(gòu)的服務(wù)性和安全性、設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)模型和可視化界面等，以提高系統(tǒng)的應(yīng)用性和前沿性。

2.3開放與擴展原則

在系統(tǒng)架構(gòu)上，需要同時考慮后期維護、擴展和升級的需求。因此，系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺的建立應(yīng)具有一定的開放性，便于后期軟件升級、應(yīng)用功能擴展和第三方插件的應(yīng)用。

2.4可管理易維護原則

電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)便于系統(tǒng)應(yīng)用的配置和管理。應(yīng)根據(jù)實際情況合理調(diào)整。同時，根據(jù)用戶需求，對系統(tǒng)平臺功能進行相應(yīng)調(diào)整，確保系統(tǒng)配置和服務(wù)滿足用戶需求。另外，系統(tǒng)在后期的運行管理、日常維護和升級過程中，應(yīng)在滿足系統(tǒng)要求和功能的基礎(chǔ)上給予一定的便利，避免大規(guī)模調(diào)整。

3智能電網(wǎng)調(diào)度運行過程中涉及的關(guān)鍵技術(shù)

3.1電網(wǎng)實時動態(tài)監(jiān)測技術(shù)

我國科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展為電網(wǎng)實時動態(tài)監(jiān)測提供了相應(yīng)的科學(xué)技術(shù)。90年代初，利用GPS進行電網(wǎng)實時動態(tài)監(jiān)測技術(shù)的成功研發(fā)表明，廣域網(wǎng)動態(tài)測量技術(shù)可以對我國電網(wǎng)工程項目運行過程中的整體運行進行實時動態(tài)監(jiān)測，獲取實時信息。這對電網(wǎng)的運行和整體控制具有重要意義。該技術(shù)在實際工作中具有以下特點。（1）利用該技術(shù)可以直接測量發(fā)電機的功角。（2）該技術(shù)可以每隔40ms向主機發(fā)送一次動態(tài)數(shù)據(jù)。（3）利用該技術(shù)可以對每次發(fā)送的動態(tài)數(shù)據(jù)的時間進行校準(zhǔn)。同時，通過對數(shù)據(jù)的分析研究，可以實時了解電網(wǎng)運行狀況，保證電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定。

該系統(tǒng)可在40ms內(nèi)完成數(shù)據(jù)記錄和傳輸，為電網(wǎng)狀態(tài)分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。通過該技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以滿足電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的相關(guān)需求，而且可以為電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)提供更多的輔助功能。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，該技術(shù)可以獲得更準(zhǔn)確的一次性數(shù)據(jù)，幫助相關(guān)部門更準(zhǔn)確地控制和管理電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。

3.2電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策技術(shù)

在進行電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測過程中，通過將計算機技術(shù)融入監(jiān)測管理工作中，能進行電網(wǎng)監(jiān)測的預(yù)警和輔助決策。通過利用電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策技術(shù)能及時收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，也能夠使操作人員對電網(wǎng)具有更高效的控制和管理。另外，在2008年，我國也制定了關(guān)于電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的《在線安全穩(wěn)定預(yù)警系統(tǒng)功能規(guī)范》等文件，為我國電力網(wǎng)絡(luò)運行的管理與控制工作提供了規(guī)范參考。

電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策技術(shù)主要包括電網(wǎng)實時動態(tài)監(jiān)測、在線狀態(tài)評估、在線靜態(tài)安全分析等多種功能。通過對數(shù)據(jù)進行實時分析，能為決策人員提供意見。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，該技術(shù)具有以下幾點特點。（1）能有效提高評估結(jié)果的精確度，為操作人員提供更加合理的決策方案。（2）能夠進行在線低頻振蕩計算。目前，電網(wǎng)系統(tǒng)常常會出現(xiàn)電網(wǎng)低頻振蕩問題。為了解決該問題，通過利用電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策技術(shù)，能準(zhǔn)確地對異常區(qū)域進行計算和標(biāo)定，同時能實時將數(shù)據(jù)發(fā)送給控制人員。（3）能記錄和存儲低頻振蕩的相關(guān)數(shù)據(jù)。利用該技術(shù)能對電網(wǎng)的狀態(tài)進行實時監(jiān)控，且能記錄和存儲發(fā)生低頻振蕩的相關(guān)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持在電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測過程中，可以將計算機技術(shù)融入監(jiān)測管理工作，對電網(wǎng)監(jiān)測進行預(yù)警和輔助決策。通過運用電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警和輔助決策技術(shù)，可以及時收集相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，也可以使運營商更有效地控制和管理電網(wǎng)。此外，2008年，我國還制定了《電網(wǎng)系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定預(yù)警系統(tǒng)功能規(guī)范》等文件，為我國電網(wǎng)運行的管控提供了規(guī)范性參考。

電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測、預(yù)警與輔助決策技術(shù)主要包括電網(wǎng)實時動態(tài)監(jiān)測、在線狀態(tài)評估、在線靜態(tài)安全分析等功能。通過對數(shù)據(jù)的實時分析，為決策者提供建議。與傳統(tǒng)工藝相比，該工藝具有以下特點。（1）它能有效提高評價結(jié)果的準(zhǔn)確性，為經(jīng)營者提供更合理的決策方案。（2）可用于低頻振蕩的在線計算。目前，電網(wǎng)系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)電網(wǎng)低頻振蕩問題。為了解決這一問題，利用電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警和輔助決策技術(shù)，可以準(zhǔn)確計算和標(biāo)定異常區(qū)域，并將數(shù)據(jù)實時發(fā)送給控制器。（3）它可以記錄和存儲低頻振蕩的數(shù)據(jù)。利用該技術(shù)可以實時監(jiān)測電網(wǎng)的狀態(tài)，記錄和存儲低頻振蕩的相關(guān)數(shù)據(jù)，為后續(xù)分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

3.3電網(wǎng)元件設(shè)備參數(shù)的在線辨別技術(shù)

電網(wǎng)元件參數(shù)的準(zhǔn)確性對電網(wǎng)系統(tǒng)的分析計算有很大的影響。在電網(wǎng)運行中，發(fā)電機、輸電線路、勵磁系統(tǒng)、調(diào)速器、負荷、原動機等部件的參數(shù)和模型。1996年8月10日美國西部電網(wǎng)大停電時，電網(wǎng)發(fā)生分裂和振蕩，損失負荷3000兆瓦。但通過電力系統(tǒng)動態(tài)數(shù)據(jù)庫再現(xiàn)事故后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)檢測結(jié)果穩(wěn)定。由此可以看出，目前的參數(shù)和模型難以準(zhǔn)確反映電網(wǎng)運行的具體情況，這將對電網(wǎng)安全研究的可靠性和正確性產(chǎn)生重大影響，進而影響電網(wǎng)調(diào)度人員的操作正確性。當(dāng)前階段穩(wěn)定性分析中選取的參數(shù)是經(jīng)典的理論數(shù)據(jù)，而電網(wǎng)元件的參數(shù)會因溫度、環(huán)境和運行條件而發(fā)生變化。特別是對電網(wǎng)穩(wěn)定影響較大的發(fā)電機設(shè)備的同步電抗XD值，根據(jù)相關(guān)文獻，當(dāng)發(fā)電機保持飽和或滿負荷運行時，XD只有空載時電抗值的75%，這將給機組的暫態(tài)穩(wěn)定運行和靜態(tài)穩(wěn)定運行帶來很大的影響。通過對電網(wǎng)系統(tǒng)動態(tài)預(yù)警決策支持系統(tǒng)PMU的數(shù)據(jù)采集，可以完成發(fā)電機參數(shù)、勵磁系統(tǒng)參數(shù)、負荷模型和輸電線路參數(shù)的在線辨識。

3.4以FCL為基礎(chǔ)的短路電流監(jiān)控技術(shù)

隨著電網(wǎng)互聯(lián)互通和電網(wǎng)構(gòu)成的不斷加強，短路電流的預(yù)防和控制已成為電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行調(diào)度中需要重視和處理的問題。

控制事故電流的一般方法是從電網(wǎng)組成、運行方式和電力裝置性能等方面著手。在控制事故地點短路電流的情況下，這種措施必然會影響電網(wǎng)穩(wěn)定運行方式的運行性質(zhì)，甚至增加投資，同時也會使電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以控制短路電流水平，成本較高;改變電網(wǎng)運行方式，如選擇分母，將增加電站出線回路數(shù)，也會增加電站成本，同時也會使本已復(fù)雜系統(tǒng)的整體出線和布局更加復(fù)雜，改變電網(wǎng)運行方式容易導(dǎo)致電網(wǎng)穩(wěn)定性的惡化;采用高阻抗裝置將導(dǎo)致網(wǎng)損增加，電網(wǎng)穩(wěn)定性惡化。

基于此，F(xiàn)CL（事故限流器）能有效地限制短路電流。在系統(tǒng)的穩(wěn)定運行中，F(xiàn)CL會表現(xiàn)出低阻抗或零阻抗的特性，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生事故時，F(xiàn)CL的阻抗會急劇增加，對電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行特性沒有影響。目前，F(xiàn)CL短路電流控制技術(shù)已在許多電網(wǎng)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

結(jié)束語

在智能電網(wǎng)運行過程中，智能電網(wǎng)調(diào)度運行的關(guān)鍵技術(shù)可以提高其安全性和穩(wěn)定性，對保證電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展、健康穩(wěn)定具有重要價值。在智能電網(wǎng)調(diào)度和運行技術(shù)推廣過程中，要提高相關(guān)人員的職業(yè)道德和綜合素質(zhì)水平，制定完整的檢查調(diào)查方案，對電力系統(tǒng)安全隱患進行排查，保障智能電網(wǎng)正常運行，提高人民生產(chǎn)生活水平，為智能電網(wǎng)帶來更大的社會效益和經(jīng)濟效益。

參考文獻

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