電力系統調度自動化中智能電網技術研究

國電南瑞科技股份有限公司國際業務分公司 鄧 閱

1 引言

當前我國智能電網的運作負荷在不斷增加，因此，進一步提高電力系統的高效運行，實現電力系統調度自動化已成為電力行業的一項重大任務。所以，應該大力發展智能電網相關技術,運用科學的方法進行合理規劃和調度，以確保智能電網調度運行方式能夠為用戶提供高效、可持續、穩定的電力供應。

2 智能電網調度技術

2.1 智能電網調度技術概述

智能電網調度技術是通過高科技的傳感器、測量以及監測技術，利用智能設備工具和控制方法，在雙向高速通信網絡和綜合電網的基礎上，進一步實現高性能、低風險的電網調度運行[1]。智能電網調度技術是目前保障智能電網安全穩定運行的一種先進技術工具，能夠有效實現對相關電力設備進行遠程控制，對故障的及時反映和及時處理，以及對電能質量的實時監測，從而提高電網的穩定性。智能電網調度自動化結構如圖1所示。

圖1 智能電網調度自動化結構

2.2 智能電網調度技術的特點和優勢

智能電網調度和運行方式可以使電力系統在實際運行過程中更加安全、便捷，同時由于智能化電網調度的控制方式更具抗風險性，所以能夠滿足多種要求[2]。電網調度技術的智能化發展有效凸顯了基于科學技術、新能源技術以及經濟水平的自由調度和智能化管理，因此能夠為智能電網運行創造出物質基礎，進一步改善智能電網調度技術。智能電網調度技術也有優勢。此外，智能技術也需要不斷汲取經驗，不斷提升和改善電網調度的運行能力，促進整個電力系統的技術水平提高。智能電網調度技術在拓展性方面也具有非常大的優勢，能夠按照相關技術人員的方案進行合理化的拓展操作，從而達到人與機器交互的工作狀態。

2.3 智能電網調度技術體系結構和原理

一是物理層。該層主要包括電力系統中的電線、電纜、變壓器、輸配電設施設備等。二是傳感器層。該層囊括了架設于電力設備中的各類傳感設備，可實現電力設備運行過程中各類型、各形式數據信息的全面收集，并將其匯總至節點設備之中。三是控制層。該層主要包括數據聚合、控制、優化以及決策等過程。控制中心將來自傳感器網絡層的數據聚合進行相關處理，從而制定出適合的控制策略，以此保障整個電力系統的安全穩定運行。四是網絡層。包括接入控制器、網管等元件，是感知層、平臺之間實現數據互聯互通的中間層，能夠為整個電力系統構建具備高效率、高安全性、高可用性的數據傳輸渠道。五是應用層。該層包括基于智能電網調度技術的設備數據管理系統、業務管理系統等子系統，是實現設備運轉數據有效利用、業務運行監測的底層支撐。由于電力系統的復雜性與隨機性，使得傳感器所收集數據、所運用算法也呈現出多元化的態勢。同時，智能電網體系架構也需要進一步滿足不同需求的應用，從而能夠更好地與客戶進行交互，以便于使電力服務更加透明化，這將有助于降低成本。

智能電網調度技術體系架構如圖2所示。

圖2 智能電網調度技術體系架構

3 智能電網調度技術的實現方式和關鍵技術

當前，我國電力企業的電力調度運行系統已經取得了較大的發展和技術進步。例如，對電力系統中發電機設備的技術在線監測，在此過程中能夠清楚地看到電網實時數據，并根據相關的信息數據，清楚地觀察到該設備的實時運行狀態。工作人員能夠進一步對動態數據進行監控，在利用系統進行定位時，可以有效設定目標，并充分運用這種動態運行模式，防止問題的發生，從而能夠有效確保電網運行過程中的效率與安全性，只有這樣才能夠及時地發現電網運行過程中以及分配時存在的問題。

實時電網監測模式改進了傳統計算機操作模式，能夠根據歷史數據得出每個發電單元的頻率及運行模式，使電力工程師能夠更加準確地控制電力運行的頻率和電力利用效率。通過利用預警系統和輔助系統在運行過程中對電力系統進行監測，這不僅會減輕技術人員的工作量，同時提高了電力系統的智能化程度以及實際利用率。

其中，PID 技術是一種常用的監控溫度的控制系統，其主要用于調節溫度，通過電力系統中的溫度保護器，能夠將智能電網中的電力設備溫度控制在可控范圍內，在經過溫度控制器所發出的相關指令后，就能夠使控制設備的實際運行狀態達到溫度調節效果。并且能夠根據作業方式的不同設計出對應的體系。PID 技術在運行與構建的過程中，能夠同時兼具滿足系統運行的不同需要。此外，在存儲器的運用下還能夠及時地發布有關的信息，高效完成相應的邏輯運算。

目前，我國許多智能電網的實際運行過程中都采用了PID 技術，并且在生產的各個環節與步驟中都有較好的應用，PID 技術的應用是目前一種新型的電力系統控制技術，相較于傳統的電力系統控制與調度而言，其更加符合現代化智能電網發展的需要，使得智能電網在實際運行過程中更具適應性和穩定性，能夠較強地適應各種環境，排除運行過程中的不良因素的影響，以此來減少相關設備在運行的過程中出現故障。

4 智能電網調度的應用領域和案例分析

4.1 智能電網調度的應用領域

一是借助智能電網調度技術體系中的多元化傳感設備，能夠實現對電力系統各項參數的精確收集與匯集，從而實現電力設備自身以及所在外部環境各類影響因素的有效感知、預警、檢測，實現多個電力系統配電網設備之間的聯動式分析，并據此向對應終端發送預警報告，從而切實提升智能配電網設備檢測工作的有效性與精準性[3]。

二是結合智能配電調度技術體系中感知層節點設備，能夠進一步提升對狀態量的收集頻率及范圍，進而有效實現對電力系統中設備故障精準識別與判斷，同時借助相關工具，進一步繪制出相應的電力設備使用的負荷曲線、設備運行狀態曲線等數據挖掘技術，能夠有效監測和預估電力系統一次設備或二次設備的運行走勢，以便運維人員進行故障的排查與解決。

三是通過構建包含電力系統電力設備運行狀態、故障案例等數據庫，再結合圖像識別、視頻監控等智能技術手段，能夠進一步建立起一個具備多元化智能感知的電力設備狀態預警系統。

四是基于智能配電調度技術的電力系統，能夠有效改善傳統電力設備巡檢人員的工作規范化、智能化，強化工作人員巡檢效率及成效，從而切實提升電力設備的使用壽命。

4.2 智能電網調度的案例分析

電力行業作為關乎國計民生的支柱型行業，承載著保證國民經濟穩步發展、推動產業創新轉型的歷史使命，保證電力輸配環節的安全穩定至關重要。為了使停電事故后將影響降到最低，需要搭建新一代智能電網調度系統。例如，陽信電網所采用的系統為iES700智能電網調度技術支持系統，該系統是集實際與創新于一體的智能電網調度控制系統。該系統基于D5000標準建設，能夠有效滿足智能電網調度技術建設，從而有效實現了濱州地區電力調度控制系統的模式標準化，能夠滿足下屬縣級、地級電力公司安全運行要求，同時也實現了濱州地區電網管轄區域內調控一體化的全方位需求。

4.3 智能電網調度的效益評估

智能電網調度運行安全、可靠、穩定，數據處理迅速，帶來了較好的經濟效益和社會效益。智能電網調度系統中的AVC 模塊能夠實時監測電網電壓，實現對電網電壓進行智能化調整，從而有效減輕電網調度專員的人力勞動強度；此外，當電網出現設備運行故障時，應用該智能調度技術能夠盡可能地縮短調度專員故障處理的時間，進一步給人們日常生活生產帶來更多的利益。由此可見，該技術的應用不僅具備較高的推廣價值，同時也創造了良好的社會效益。

5 智能電網調度技術的發展趨勢

5.1 智能電網調度技術的發展現狀和趨勢

當前我國電力發展與經濟發展聯系緊密，而電網智能化調度領域的發展高度與智能化技術發展與應用是同步的。我國電力企業不斷加強在智能電網調度技術研究的投入力度，并成功構建起智能電網調度技術支持系統，該系統的構建有效推動了我國智能電網建設的發展，并且實現了智能化調度系統的開發，進而完成了調度動作的有效性，同時針對混合輸電的問題，成功研發出智能電網綜合防御系統。同時，新型三維協調電網EMS 在三維空間的應用，實現電網調度系統的全面控制。

5.2 智能電網調度技術的應用和影響

智能電網調度技術是整個電力系統中最基礎的一項技術，包括多個方面的功能，包括電網運行中的數據記錄、電網運行狀態控制與調節、數據采集以及處理以及圖形采集等。智能電網調度技術的應用領域涵蓋多個范圍，如對電網實時監控、對變電站的集中監控以及設備信息管理、綜合智能分析與警告、網絡分析功能以及電壓自動控制應用。

5.3 智能電網調度技術的發展路徑和戰略

要想確保智能電網調度技術未來發展態度穩定向好，需要針對電力系統中的各項電力設施設備進行優化，確保基礎工作能夠順利開展。規范電網線路接線工作，并結合實際情況對相關設備的參數進行調節，以此來構建智能化電網調度管理系統。還需要與時俱進，不斷引進新型技術手段，從而確保電網調度工作能夠安全穩定運行。此外，調度人員的專業程度對于整個電力行業來說至關重要。因此，需要對其開展專業知識的培訓，按照理論知識培訓和實際操作培訓兩方面進行重點培訓。從而使其能夠在業務知識熟練掌握的同時，還能夠加強實際操作能力。

5.4 智能電網調度技術的未來展望和發展方向

智能電網中的調度技術是一個不斷發展與創新的領域。在未來，隨著智能化技術的不斷發展與新能源技術的應用，智能電網調度技術將逐漸走向完善。具體表現有幾點，一是加強數字化技術的應用，進一步實現電網調度的數字化、智能化。二是加強數據共享與信息交換，從而建立起多元化的數據源，全方位實現電網信息實時共享。三是加強新能源技術的應用，進一步提升電網的靈活性與可行性，減少能源消耗和污染。

6 結語

本文基于智能電網調度技術建立了一個狀態全面感知、信息高效處理、應用豐富多元的智能電網調度系統，同時針對當前該領域發展現狀以及實際應用場景，認為該技術具備較高的應用及推廣價值，并以此提出未來發展領域及方向，以期能夠為我國電力事業的創新發展提供一定的參考與借鑒。