智能電網調度運行面臨的關鍵技術分析

錢永明

（廣東卓維網絡有限公司，廣東佛山 528000）

0.引言

電力系統是否能夠正常穩定運行，直接影響著人們的生產和生活，而智能電網是電力系統當中的關鍵組成部分，因此，智能電網調度工作的順利開展和運行能夠保障整個電力系統的穩定運行。隨著當前智能電網技術的不斷推進和發展傳統的電網調度工作手段，已經無法滿足實際技術需求，需要不斷提高智能電網調度運行技術水平，才能夠推動智能電網的可持續發展。

1.智能電網調度運行存在的問題

1.1 調度系統技術不完善

目前，有很多智能電網調度系統已經被大多數行業所應用，但是很多調度技術系統平臺依舊存在不足。由于智能電網已經取得了較為廣泛的應用，要求相關工作人員以及維護人員應當對設備進行調整，而傳統的調度系統當中，其技術和工作人員的知識儲備很難滿足當前對智能電網提出的要求。因此，應當不斷完善和革新智能電網調度技術系統，不斷優化當前的技術系統平臺。

1.2 智能電網規劃不科學

目前，大部分智能電網規劃工作無法實現一體化架構，也就導致智能電網無法覆蓋多個專業并進行多級協調，如此一來，也就無法滿足智能電網調度工作的橫向協調以及縱向貫通需求。受到各類客觀因素的影響，智能電網調度工作的建設過程當中，所需要運用到的技術往往是獨立運行的，各個技術之間的聯系相對不夠密切，也缺乏統一性和協調性，導致整體智能電網系統的設計缺乏規范化和標準化。

1.3 智能電網調度數據有缺失

由于智能電網調度系統當中缺少相應數據，電網整體技術發展受到一定制約，不利于智能電網未來的穩定發展和要求。因此應當利用先進的科學技術對智能電網進行調度和運轉，進而保證智能電網調度過程當中數據的準確性和完整性。除此之外，在電網測試工作當中，由于基礎數據相對缺失的問題，導致整體所獲得的數據精確度較低。在以往電網調度工作當中，利用人工的方式記錄檢修位置數據，這也就導致在檢修工作當中可能會出現數據失誤，進而導致數據不夠精確。而智能電網能夠優化這些問題，利用更加尖端先進的技術來強化數據測量的精確性和可靠性[1]。

2.智能電網調度運行技術應用策略

2.1 值班告警系統

智能電網調度運行系統當中的值班告警系統是通過相應的技術支持對電網實時運行數據以及系統應用狀態進行在線監視與分析，并對智能電網運行過程當中所出現的故障和異常進行預判和分析，并通過短信、電話、語音視頻等多種形式對相關人員進行預警，并提供更加快速、簡潔、可視化的人機展示界面，能夠方便系統維護人員對智能電網系統的故障進行監視和處理。同時在故障出現的過程當中及時提出相應的應急處理方案，以便于維修人員及時準確地發現故障源。值班告警系統能夠為智能電網提供智能化報警查詢以及故障綜合分析功能，能夠為智能電網的日常監督提供檢測手段和數據依據。值班告警系統的主要功能分為告警相關信息管理和告警對象監視兩個主要板塊。在告警對象監視工作當中包括對技術支持系統的節點、設備、進程、應用、資源等進行監視，同時也包括對智能電網調度運行工作當中的數據以及機房濕度溫度等環境數據進行監測，同時其告警數據還包括對監督人員、監督對象、報警對象進行管理并提出告警預案[2]。

2.2 電網運行方式在線分析技術

在智能電網調度運行工作當中其調度階段所使用運行方式的科學性以及合理性，直接影響著整體智能電網調度運行工作的穩定程度。針對目前已有的智能電網運行方式安排并對整體系統的負荷進行科學估算，能夠對當前電網輸出裝置的發電情況以及檢修情況進行預測，并制定相應的管理方案以及管理計劃，進而保證智能電網調度運行系統的正常穩定運行。一般來說在考慮到智能電網運行安全度的情況下，應當基于N-1 標準原則進行考慮，在此原則的指導下，一旦整體智能電網調度系統遭受外界因素的擾動，且整體系統的開關、重合閘和所有保護裝置的工作路徑保持準確的狀態，則不會采用具體的穩定控制措施對電力系統進行干預。而假若電力系統當中其他元器件保持在合理范圍內的負荷區間時，同樣也不會出現過于嚴重的跳閘反應。在進行系統內部穩定性檢測工作時，也應當遵循N-1 準則，將此準則運用到制定電網系統運行與檢修形式等工作標準中，在智能調度電網系統當中，也會出現相應的N-2、N-3 等檢修安全問題。這類問題所需要使用的計算機量相對比較復雜，因此可以利用WAMS 體系或是SCADA 體系進行科學合理的應用，保證對電網運行形式進行再計算，不僅能夠保證智能電網調度運行，使工作人員的工作壓力得到減小，同時也能夠保證整體智能電網運行系統的工作效率得到提高，進而提高整體工作質量。WAMS 軟件體系如圖1 所示。

圖1 WAMS軟件體系示意圖

2.3 安全校核服務架構技術

在智能電網調度運行工作當中，安全校核服務架構是關鍵部分，要對安全校核服務架構的應用功能進行檢測，對檢修計劃、電網運行操作發電計劃等調度計劃以及調度操作進行核對，形成相應的校核斷面之后，再對安全校核服務架構進行全面的安全穩定校對，包括暫態穩定、靜態穩定、動態穩定等方面的校對。在完成校核工作之后進行調度評估和輔助決策，對調度操作當中的穩定問題進行調整，并重新判斷電網的穩定力度，如表1 所示。不同的需求在計算過程中具有較大的差異，同時在計算方式上也分為自動計算和手動計算兩種。因此安全校核的計算內容應當包括靈敏度分析、靜態安全分析、計劃潮流、靜態穩定、電壓穩定、小干擾穩定、短路電流分析等，并根據各個應用的實際需求選擇相應的計算內容，而安全校核的工作人員，包括方式安排人員、調度運行人員、計劃編制人員[3]。安全校核服務應當能夠滿足同時為多個需求提供計算服務的要求，在智能電網調度控制系統當中，所采用的服務總線主要是以 SOA 開放式體系架構組成，能夠實現對數據交換所需要的底層信息進行屏蔽，而在傳輸支持當中支持應用請求信息以及響應結果信息的安全傳輸。由于安全校核時間較長，并且采用的是訂閱發布式服務模式，所以客戶端在向服務總線訂閱所需要的服務時，服務端才能夠將客戶端所訂閱的相應服務遞交給服務總線，并由服務總線對所有訂閱該服務的客戶端進行傳輸和安全校核服務。在進行信息交互工作時則以接口函數的形式完成，能夠滿足各個應用功能對安全校核服務所提出的定位監控查詢等功能性要求，而安全校核服務主要包括服務消費者、服務提供者、服務總線等。

表1 安全校核的計算需求

2.4 基于FCL 的短路電流控制技術

隨著電網結構以及電網的互聯性不斷加強，短路電流控制已經成為當前電力調度運行部門以及電網規劃部門所需要重點關注的問題。在傳統電網運行工作當中，故障電流限制技術主要是從設備性能、電網結構以及系統運行方式3 個方面入手解決短路電流問題。這些手段不可避免地會對電網正常運行方式的運行特性產生影響，甚至還會增加電網運行過程當中產生的投資資金。要想調整整體的電網結構，對短路電流水平進行控制，所產生的費用相對比較昂貴。比如采用改變電網系統運行方式的手段對短路電流進行控制，會增加電站的投資，甚至也會使得原本就比較復雜的電站布置和出線走廊更加復雜。此外，這種改變系統運行方式的手段容易造成整體電網系統的不穩定性[4]。同時采用高阻抗設備也會導致電網系統的整體網損增加，并降低電網系統運行的穩定性。利用故障電流限制器也就是FCL 的短路電流控制技術能夠有效保證在系統沒有產生任何故障且處于正常運行狀態時，FCL 呈現零阻抗或是低阻抗的狀態。在系統產生短路故障時，增大故障電流限制器的阻抗，因此，這種手段幾乎不會對電網的正常運行方式的運行特性產生影響。目前，這種FCL 的短路電流控制技術已經在華東電網系統當中獲得了全面的應用。

2.5 電網經濟運行與優化技術

在智能電網運行工作當中，電網的經濟運行以及優化是當前智能電網運行管理者所關注的關鍵問題，同時也是建設智能電網的必要需求。第一，在確定電力系統元件經濟運行點的工作當中，首先要確定電力系統的輸變電元件，比如變壓器和輸電線路。要想實現這些結構的經濟運行必須要先確定這些軟件在運行工作當中的經濟運行點，在確定其經濟運行點時，不僅要考慮到這些設備自身所帶有的物理性經濟運行點，還要考慮到其在智能電網運行工作當中的經濟運行點，以及實際投資和運行過程當中所產生的費用的經濟運行點[5]。因此需要對輸電線路、異步電動機以及變壓器的經濟運行指標進行聯合和統一，可以采用經濟負載系數對輸電線路異步電動機和變壓器進行判斷和選擇，這也是目前實現電網經濟運行的最根本依據。第二，在對AGC 進行經濟調控工作當中，由于目前AGC 調控工作是根據發電機的本身物理特性進行調控的，但是隨著智能電網建設工作的不斷推進，AGC 要想實現經濟調控，就需要在電網出現功率波動的情況時優先調節上網電價較低的發電機組，進而實現AGC 的經濟調控。第三，在對AVC 進行經濟調控時，由于其無功優化的收斂性問題導致AVC 無法在實際電網中進行在線應用，當前有很多電網公司通過自動電壓控制的方式對電壓進行管理，同時也提高了電網整體運行過程當中的經濟水平。而AVC則采用了無功優化的方式，將電網分層分區之間的無功流動最小數值作為目標函數，對電網發電機的無功和變壓器有載分接頭進行調節，進而實現對電力系統當中電網電壓進行合格約束，繼而實現電網運行整體的經濟性。

3.結語

隨著當代電力技術的不斷發展，對智能電網調度運行技術也提出了更高的要求，有關智能電網調度運行所需要的關鍵技術的研究也不斷豐富。但是隨著研究成果的不斷豐富，智能電網調度運行工作當中，其技術問題也逐漸凸顯出來，要想確保電力系統能夠持續穩定運行，就必須要針對當前已經暴露出來的技術問題進行改進，促進智能電網調度運行工作能夠持續穩定發展。