智能電網中電網調度技術的應用

朱清?邵春雷?宋明曙?金宇鵬

摘要：電網調度技術是電力智能系統的關鍵，是智能電網安全和穩定的根本保障，可以確保智能電網的正常有序運作。隨著我國科學技術的飛速發展，智能化的電網調度技術也有了很大的發展。合理分配電力、網絡化通信和綜合電網資源是智能化電網的主要特點，合理地調度智能化電網可以提高其運營的效能，提高其經濟效益，促進社會、經濟的持續改革。智能化網絡的不斷發展，對電網的調度工作同樣提出了更高的需求。要確保電網的運行，就要確保電力系統的運行效率。同時，采用網絡規劃技術，可以有效地解決電網的智能化和電力系統的調峰問題。文章對電網在智能化網絡中的運用做了一些探討，期望電網調度技術的優化，使電網的運行更加有效，從而推動電網的進一步發展。

關鍵詞：智能電網；調度技術；設計理論；技術應用

近年，我國經濟、科技都發展非常迅速，人民的生活水平不斷地改善提升，這極大地促進了電力消費和電力品質的增長。然而，由于常規電網系統的不足，電網系統的運行可靠性和安全性能無法保證，而且要耗費大量的人力、物力、財力來進行維修和維護。通過采用電網調度技術手段，實現了電網在運行時的穩定性、安全性與合理性，改善了以往運作弊端。現代供電系統的發展方向是由智能化電網逐步取代常規電力網絡。將現代通信技術與電網系統相結合，提升電力系統的安全管理水平，是智能電網運營的關鍵。在智能電網調度技術中，一般采用遠程監控、遠程故障隔離等技術，通過這些技術可以減輕電力系統技術人員的工作強度，提高電網整體的運行水平，減少故障區域，保證電網的穩定運行。當前，由于傳統的電網調度技術已落后于社會發展的需要，與現代電網的發展潮流無法平行，造成了國內電網發展速度較慢，與國外的發展水平也有較大的落差，長此以往，必然會使國內的電網市場發展陷入停滯，從而對國內的電力企業造成不利的影響，因此我國大力發展了電網調度技術。與常規的電網系統相比，新的電網調度支撐體系不但功能強大，同時也具備許多優勢，既可以協調各種不同層次的調度業務，又可以使各方面的業務更為井然有序，有利于電力市場的穩定運行，可以滿足電力調度部門的基本要求，為國內的用戶提供更高更好的電力服務。

一、智能電網調度技術的概述

智能電網又稱“電網2.0”，是利用新的技術和能源，建立雙向網絡通信的電網系統，其特征是系統一體化和快速化。智能電網是一種新型的電力系統，通過傳感測量技術、計算機技術、信息技術、網絡控制技術等，對電網系統的運行進行監控，提高電網的經濟性和安全性。為了確保電網系統的穩定運轉，需要在電網調度過程中，增加電力與分配的平衡。目前的電力調度系統具有多種不同的功能，如遙控、智能決策等，通過這些功能，可以指導電網各項設備的運行，減少運行命令的錯誤，提高運行的準確性。隨著GIS技術的逐步推廣，配變臺區的電力系統的運行狀態以及電網的低壓端、電流等信息都能夠清晰地顯示在電網中，一旦發生了問題，就可以迅速進行定位，從而減小電網的負載損耗，減少事故的波及影響。當前許多地方的智能電網都采用了云技術，不但可以建立一個龐大的云端數據庫，還可以進行數據的交流。總之，在智能化電網調度技術的大環境下，電網始終保持著自動化通訊，并且運行和控制也更為簡便、智能化，滿足了高效運行的需求。

電網調度技術也具有一定的優勢，首先是自愈性。電網擔負著國家和城市電力傳輸的任務，重點是能否安全穩定地運行，而電網的穩定性也往往影響著一個城市的持續性發展。為了實現電網的穩定可靠，就需要電網具有一定的自愈性，能夠及時對出現的故障進行內部排除解決，而不需要工作人員人為進行修復干預，從內部就將隱患問題有效解決，保證電網能夠正常穩定運行。其次是高效性。隨著我國科技的快速發展，我國已經全面進入了科技信息時代，而電網調度技術的監控在電網中的貫徹實施，不僅能夠提高電網運行質量，還能提升其使用效率，因此在降低成本時，還要強化對電能的基礎需求，不浪費電能資源，對電能進行高效地利用，使我國智能化電網系統更加規范合理地發展。

二、電網調度技術的主要內容及必要性

由于我國人民的生活條件日益改善，電力系統中各類電子產品的大量應用，對電網的運行造成了很大的負荷，如果電網系統在運行時發生了故障，將直接對電網系統的安全和穩定產生不利的作用。電網的安全穩定運行是電網調度技術的重要任務。智能電網的生成使電力系統實現了整體的分布和共享，從而可以有效地提升電力的使用效率。電網的調度技術是利用技術方法對電網進行調節和優化，確保系統運行的穩定、有序，強化電力在傳輸時的可控性。電網調度技術的運行管理對電網系統的運行起著非常關鍵的作用，便于在出現故障時及時修復，無論在電力輸出還是在故障定位工作中都具有十分重要的作用。智能電網調度的規劃工作是利用傳感設備和測量設備在電力系統運行時對數據進行采集、分析和處理的一種方法。控制電網系統的主要指標分別為電流、電壓、頻率等，通過智能調度系統采集各種指標，進行數據的統計和數據的處理，發現有不正常的數據指標要根據規定的時間進行預警和初始調節。在接到預警信號后，負責調度的工作人員將對指標進行分析，并利用智能化、自動化處理手段去定位，及時排除故障，保證了電網系統的正常運轉。

在電網系統中，為了使電力設備在發電和配電中找到均衡，對電氣儀器、配電站和發電總系統實施全面監控，采用電網調度技術已是大勢所趨，這些都需要電網調度技術作為支撐點來進行檢測。同時，在不斷改變的自然環境中，電網系統還必須依托調度技術來保證其穩定與安全。調度系統能滿足電網需求的遠程監控和智能化監控需求，對具體用電標準需求實行智能決策，保證用電合理化。該體系保證了調度倒閘命令的正確性，從而使各項電力設備得到科學性的安排。為直觀地體現電力市場中的配電網絡，將電力市場的電力調度與GPS技術結合起來，在電網發生事故時，GPS定位技術可以迅速定位出電力市場中的故障點，保證電網系統的正常安全運行。電網的關鍵是電網調度技術系統，它是保障電網系統安全穩定運行、對外可靠供電、保障各類電力生產正常進行的一項高效的電力管理技術手段。

三、智能電網調度技術支持系統設計與實現

（一）系統總體結構設計

智能電網建設的基本方針是：第一，要嚴格按照國家相關部門的規定，實行集中控制，以達到國家對電網公司的最初期望；第二，嘗試構建一套集三大系統于一身的智能化電網系統，實現對用電狀況和系統運行狀況的監測與核查，實現對用電調度規劃的合理安排，實現對系統調度的控制。智能化電網的主要作用是：能夠實時監測供電狀況，一旦出現故障，立即向工作人員進行反饋；完成對智能電網的安全檢查工作，確保各項設備的正常平穩運轉；實施調度計劃的領先應用機制，使系統在負載穩定的前提下，不受負荷的影響；完成調度和管理，確保供電的平穩。

（二）基礎平臺模塊設計

在整個體系中，基礎模塊平臺是整個電網運行的核心和關鍵技術。其主要運行目標分別為建立系統的開發環境，建立系統的集成和運行環境，建立一個系統的維修環境，基礎平臺可以為系統的管理和存儲各種數據，將基于關系數據庫、基于實時數據庫以及基于文件數據庫的數據進行管理儲存。根據電網系統的特性，可以找到適合的數據存儲模式。由于電網中存在大量的信息數據，所以在電網中存儲的時間非常少，而且必須要有良好的網絡互連，而基礎平臺模塊的網絡環境就可以很好地解決這個問題。

（三）實時監控與預警模塊設計

在電力系統處于非平穩工作的情況下，如果沒有及時監測和預警，很可能會造成電力系統的故障，甚至癱瘓，為國家造成嚴重的經濟損失。當前采用的方法是把收集到的資料數據通過圖像圖表的方式呈現在員工面前，便于工作人員一目了然，對整體監控狀況有一定的了解掌握。由于電力系統的非平穩運行，對電力系統的安全和工作人員的生命健康構成極大的影響，通過對電網運行狀況的監測和預警模塊設計，可以幫助工作人員隨時了解電網的運行狀況是否安全穩定，了解其有無安全風險，一旦發現影響電網運行的因素或發現有安全風險，利用在線預警技術可以事先發出警報，警醒工作人員引起注意，在最短時間內消除這種影響，及時做出部署，制定相應的對策，從而減少人員的傷亡。同時，為構建智能化電力網絡的安全防護體系，電網調度和運營監測技術將通過快速準確的測量感知和智能判斷技術，使其能夠自動地進行最優調度。不僅可以增加電網的傳輸能力，而且可以減少運行費用，從而達到對電網運行監測、維護和建設的生態效益。

（四）調度計劃類模塊設計

電網調度計劃的運用主要包括預測、評價和結算、檢修計劃、規劃分析等。評估和清算中的調節作用主要有電能測量。檢修計劃就是對電網進行全面的檢查，對每個零件的維修檢測都是在實時監控下完成的，維修工作完成后，在系統中就會記錄保存下來，并且會有相應的提示，這種模塊設計可以極大地提升工作的速度和效率。規劃分析與評價系統是將各種應用資料進行集中的綜合處理，運用數據挖掘等高端領先技術，對電網調度規劃的各項環節以及整體過程進行定量的分析和評價，達到優化評價質量的效果。

（五）實現設備的一體化控制

在智能電網的調度工作過程中，設備的工作狀況對電力系統的調度有很大影響。而在使用中，由于受到諸多因素的干擾，會產生各種各樣的失效現象，這些故障問題的出現將直接影響到電力系統的調度和智能電網的正常運轉。利用智能電網系統的調度技術來處理電網運行中出現的各種故障可以有效解決此類問題。基于智能電網系統的調度技術，實現對電力設備的集成控制，將電力網絡中所有的電力設施整合到一個整體的監控體系，能夠對電力設施的運行狀況進行全方位的監控，并能夠實現對設備安全的自動監控，防止因設備的失效而危及電力的正常運轉，保障電網的智能化分布，從而提升電網的調度工作。

（六）安全防御技術

在智能化電力系統的運營中，安全防御技術是一項非常關鍵的技術，其應用可以保證電力系統的正常運轉。在智能化網絡運行中，網絡的安全性出現問題將會對整個網絡系統的運營帶來極大的影響。所以，在電力系統的調度過程中，要加強電力系統的安全防護。同時，通過對電網系統的自動監測、自動診斷和預防等技術的運用，可以大大增強電力系統在運行過程的風險預警。以安全防護技術為基礎，全面綜合分析電力系統的工作狀態，可以減少在極端條件下的電力系統的安全隱患，從根本上保障了電力系統的穩定運轉。

（七）電力資源優化技術

當今世界以經濟發展為目標，能源與經濟的關系變得日益緊張起來。盲目的能源消耗在某種意義上講，可以滿足國民對經濟發展的需求，但盲目地過度消耗能源卻不利于國家的長期可持續發展。能源的過度消耗、不合理的利用，對我國經濟發展將造成一種局限、制約甚至是阻礙。從可持續發展的角度來講，如何高效利用各類資源是我國當前發展必須面臨的問題，而生態環境的保護也是國際發展趨勢。電力是國家的一項重大資源，因此，提倡節約電能是當今世界經濟發展的一項重大課題，而運用領先高端技術，則可以有效減少能源的過度消耗。在智能電網中，通過電網調度技術的支持，將電能配比進行優化，并在智能電網相對應的功能特征上進行合理的調控與布局，逐步達到能源的控制能力，減少智能電網在運行過程中造成的電能損耗，切實提高電能的利用率。

（八）短路電流控制技術

在常規電網環境下短路電流控制技術，通常根據電網結構、運行方式以及電力裝置的特性等因素對其進行分析。雖然可以有效地控制故障的短路，但同時也會對網絡的正常工作造成一定的影響，從而影響系統的安全、穩定。電力系統的穩定與其工作模式密切相關，其工作模式的變化不僅影響到電力系統的正常運轉，而且還會造成高阻電氣系統的網絡損耗，給電網系統的維護和運營帶來成本和費用上的耗損。以上所提及的問題可以通過用故障電流限制器作為負載來實現對短路的控制。它的工作機理是：在電力裝置出現失效時，限流器的阻抗可以快速提高；而在電網正常工作的情況下，限流器在較低的電阻或為零阻的情況下，將會大大減少對電網的影響。

四、結束語

隨著技術的快速發展，電網調度技術在智能電網中的應用越來越廣泛，它可以很好地解決傳統的電網問題，從而使電網的可靠性和安全性得到有效提高，特別是在自動化的情況下，不但可以大大地提升故障診斷的效果，而且還可以降低人力成本。同時，智能電力系統的調度技術也可以有效地優化我國的能源結構，改善當前的資源短缺狀況，從而保障國家的經濟平穩發展，滿足人民的日常用電需求。在進行智能電網的調度工作時應該注重對先進的技術的引入，有效提升電網調度的效率與安全性。我國智能電網技術現在處于發展時期，為使這種技術在促進社會生產發展過程中發揮著積極有效的作用，應加強對技術的改進與完善，對影響電網調度工作開展的因素進行有效的分析與研究，改進電網的調度與管理工作，促進管理效果的提升。

作者單位：朱清 邵春雷 宋明曙 金宇鵬 國網新疆電力有限公司

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朱清（1984.01-），男，漢族，安徽蚌埠，研究生，碩士，高級工程師，研究方向：電網調度運行工作。