智能電網調度運行關鍵技術

宋博文

（國網山西省電力公司臨猗縣供電公司，山西 運城 044000）

0 引 言

隨著社會的快速發展，智能電網調度運行必須緊密結合智能電網的運行需求，實現優質的電力供應。結合電網的實際情況，需要確保電網的經濟化、科學化以及智能化特性。電網智能化水平直接影響到我國的電力使用效率，因此需要從經濟、效益、速度及質量等方面保障電網供電效率達到最高。

1 智能電網的特征分析

1.1 自愈性

自愈性指智能電網系統自身能修復一定的問題。智能電網運行時經常會受到自然因素或人為因素的影響，存在安全風險。電網人員可給予一定的干預措施，保障電網系統能自動處理存在問題的元件，保障系統的正常運行[1]。例如，部分局域網出現無法正常加載或運行的問題，可判定為是元件產生異常。智能電網聯網能系統化收集異常數據，并進行反饋，使智能電網的風險降至最低，盡快恢復正常工作狀態[2]。

1.2 兼容性

兼容性指智能電網必須有理想的兼容優勢，才能完成分布式電網和非電網的并網運行。智能電網通過利用太陽能、風能等可再生能源，滿足用戶的供應需求，有效規避系統在運行過程中可能出現的沖突。

1.3 高穩定性

高穩定性是智能電網的獨特優勢，實現對電網運行狀態的實時監控，并在系統出現問題時做出對應的處理，實現更高效、便捷、精準的供電，有效縮減供電成本[3]。

2 智能電網調度需求分析

2.1 實用性需求

實用性需求是電網安全調度的基本原則，需要保障智能電網決策水平和綜合調度業務的實用性，滿足更多指標要求。電網的接入、退出、電能傳輸等都要具有彈性，這樣才能規避不可控故障對實體冗余造成的不良影響。通過智能控制技術、信息系統、數據采集系統保障電網的柔性，實現電網智能化運行管理。我國原有的智能電網在設計結構上存在一定的缺陷，如設計不科學、實用性不強、電網體系設計過于分散[4]。

2.2 統一技術支持需求

結合調度中心的基本需求，建立獨立的處理系統，確保電網高效、穩定運行。在調度中心的基本需求基礎上，需要建立相應的處理系統，并調整各業務系統的結構，以便實現各系統之間的數據共享。智能電網調度運行還要建設標準化的平臺，以滿足協同發展、縱向發展、多級發展等需求。

2.3 規范化、標準化需求

規范化需求是智能電網調度的基礎，涉及定義清晰的數據交換格式和通信協議，以確保所有參與電網調度的設備和系統都能有效交互。規范化需求也體現在對各類數據和信息的標準化處理上，如電力交易數據、電能質量數據、故障定位數據等。通過規范化的數據處理流程和標準化的數據格式，可以實現更高效、準確的數據分析，為電網調度提供決策支持。

標準化需求在智能電網調度中占據重要地位。通過制定和實施各種標準，可以統一和簡化電網調度過程中的各種操作和步驟，降低其復雜性和不確定性。例如，對于風能和太陽能等新能源，制定并實施相應的并網標準，可以確保這些能源穩定、安全、經濟且環保地接入電網。此外，對儲能技術、需求響應技術等制定相應的標準，也能保證這些技術在智能電網調度中的可靠應用。

2.4 實時仿真需求

在實時仿真需求中，制定在線調度方案和實施方針是電網運行系統的難題。由于電網規模、結構比較復雜，原有的調度方案不適應智能電網新型運轉。為提高電網調度水平，需要對已有的硬件、軟件資源進行整合，建設高性能的平臺，完成在線仿真技術研究，實現系統調控和多功能應用[5]。

3 智能電網調度運行分析

智能電網調度中心具有獨特優勢，可以保障電網的安全性、穩定性。以往對某一區域的用電進行匹配時，需要通過特殊方法處理。而智能電網可以自動控制供電量，降低輸電難度和成本。智能電網調度中心可以全面監管電廠、發電站等，將電力系統的電壓、電流控制在理想范圍內。在電網運行中，需要合理配置調度功能，有針對性地解決問題。根據區域內的電網運行情況，設置預期指標，以確保電網的穩定運行和校準。此外，結合電網運行的故障資料，了解整個電網的實際運行情況，方便電力調度部門對電力系統進行調控和管制。

4 智能電網調度運行關鍵技術

4.1 運行監測技術

運行監測技術在電力系統中發揮著越來越重要的作用，通過實時、精確地監測電網的各種運行參數，確保電網的安全、穩定、高效運行。以南方電網公司的一個智能電網示范項目為例，分析運行監測技術的應用。

該項目覆蓋了一個大型城市區域，擁有數百萬的電力用戶。為了保障電網的穩定運行，滿足用戶的用電需求，南方電網公司采用了先進的運行監測技術。通過安裝在電網各環節的傳感器和智能電表，實時采集電壓、電流、頻率以及功率因數等關鍵參數，每分鐘更新一次數據，確保對電網運行狀態的精確掌握。采用大數據和云計算技術，對采集的海量數據進行實時分析和處理。通過設定的算法和模型，系統能夠迅速識別出電網中的異常情況和潛在風險。一旦檢測到異常，系統會立即觸發報警機制，通知調度人員進行處理。同時，通過高級診斷功能，系統還能輔助調度人員快速定位故障原因，提供初步的處置建議。通過調度中心的大屏幕和專用軟件，調度人員可以直觀地查看電網的運行狀態、關鍵指標以及報警信息，迅速制定決策，確保電網的平穩運行。

該項目中，運行監測技術的應用提高了電網的可靠性，降低了停電事故的發生率。根據南方電網公司發布的數據，引入運行監測技術后，該區域的平均停電時間減少了30%，電力故障處置效率提高了20%，充分證明了運行監測技術在電力系統中的重要性和有效性。

4.2 短路電流控制技術

短路電流控制技術是智能電網調度運行中的關鍵技術，能夠在電網發生短路故障時快速、準確地限制短路電流，保障電網的穩定運行。該技術主要利用故障電流限制器（Fault Current Limiter，FCL）來實現限制效果。FCL 是一種電力電子設備，能夠在智能電網出現短路故障的幾毫秒內迅速增加阻抗，從而限制短路電流的幅度。在正常運行狀態下，FCL 的阻抗幾乎為零，不會對電網的運行造成任何影響。

以國家電網公司的某項目為例，該項目采用了先進的短路電流控制技術，將FCL 設備安裝在關鍵變電站和輸電線路上。這些設備通過實時監測電網中的電流和電壓，一旦檢測到短路故障，會迅速啟動，將短路電流限制在安全范圍內。根據該項目發布的數據，在采用短路電流控制技術前，電網發生短路故障時，短路電流峰值曾達到40 kA，對電網設備造成很大威脅。采用該技術后，在相同的短路條件下，短路電流峰值被成功限制在20 kA 以下，有效保護了電網設備。此外，在FCL 設備啟動后，90%的短路故障能在100 ms內得到有效控制，大大降低了設備損壞的風險。

4.3 現場總線技術

現場總線技術能夠連接智能化裝備和儀表控制設備，在網絡載體的推動下形成點、線、面控制一體化的標準。該技術在網絡信息控制、傳遞、交換等一系列流程中具有較強的綜合性，能夠根據目標電網的實際運行情況導出通信網絡信息，及時發現智能電網存在的運行異常或不可控缺陷，使智能電網調度系統盡早發布調度任務，實現管控、監督電網運行的效果。

4.4 三維全景電網

智能電網調度運行的關鍵技術之一是三維全景電網技術。該技術利用先進的三維可視化技術，整合和展示電網的各種信息，使調度員能夠更全面、直觀地了解電網的運行狀態和狀況。

三維全景電網技術需要利用電網的基礎數據，如電力設備的參數、運行狀態、實時數據以及地理信息數據等，建立起電網的三維模型。該模型不僅包括電網的物理結構，也包括電網的運行狀態和數據，如電壓、電流、功率等。三維全景電網技術需要利用實時數據更新和修正模型，通過數據接口獲取實時數據，并將其整合到三維模型中，實現實時的數據分析和展示，有助于調度員及時發現電網中的異常問題，并進行快速的處理和應對。調度員可以利用三維全景電網技術進行潮流計算、短路分析等操作，以便更好地了解電網的運行狀態和性能。此外，該技術還可以提供操作模擬和預案功能，幫助調度員制定操作決策和應急預案。

4.5 分布式光伏發電運行控制技術

分布式光伏發電運行控制技術主要用于管理和控制分布式光伏發電系統，以確保其安全、有效地并入電網并發揮最大的效益。

針對分布式光伏發電系統進行建模和仿真，需要考慮太陽能電池板、逆變器、儲能裝置等組成部分的特性，同時考慮分布式光伏發電系統與電網之間的相互作用。利用分布式光伏發電運行控制模型，可以預測和控制分布式光伏發電系統的輸出及其在電網中的影響，幫助調度員更好地了解電網的運行狀態。

分布式光伏發電運行控制技術具備并網和運行控制功能，能夠控制分布式光伏發電系統的并網和離網運行模式，管理分布式光伏發電系統與電網之間的功率交換，優化分布式光伏發電系統的運行效率，確保分布式光伏發電系統在電網中的穩定性和安全性。

智能電網調度系統需要利用分布式光伏發電運行控制技術的輸出結果優化和控制電網的運行。該技術可以幫助調度員更好地了解電網的運行狀態，預測和控制分布式光伏發電系統的輸出，優化電力調度和能源管理。

5 結 論

隨著科技的進步，我國電力行業快速發展，智能電網的建設和調度運行需要不斷強化完善，以適應社會發展的需求。調度運行作為智能電網穩定運行的重要環節，目前存在較多待改進的地方。電網調度人員需要不斷提升自身的創新意識，以提高電網調度水平。通過持續研究和探索電網調度的關鍵技術，可以有效優化智能電網調度運行體系，確保電網供電的高效穩定。