電力信息技術(shù)在電網(wǎng)運行中的應(yīng)用研究

劉勇

【摘 要】隨著產(chǎn)業(yè)信息化的發(fā)展，電力信息技術(shù)結(jié)合了電力電子技術(shù)以及信息技術(shù)等，能有效提高電網(wǎng)運行的整體效率。電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行是經(jīng)濟(jì)社會高速發(fā)展的重要保障。電力信息技術(shù)是電力電子技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，對提高電網(wǎng)運行效率具有重要意義。本文論述了電力信息技術(shù)在發(fā)電站、變電站系統(tǒng)，電網(wǎng)調(diào)度，信息管理等方面的重要應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)運行 電力信息技術(shù) 電網(wǎng)調(diào)度 信息管理

【中圖分類號】TM732【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）02-0298-02

現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，使得電網(wǎng)運行的信息化程度越來越高，信息技術(shù)已經(jīng)深入到發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各環(huán)節(jié)等電網(wǎng)運行的各個環(huán)節(jié)。電力信息技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)是構(gòu)架一個完全自動化的供電網(wǎng)絡(luò)，其中的每一個用戶和節(jié)點都得到實時監(jiān)控，并保證從發(fā)電廠到用戶端電器之間的每一點上的電流和信息的雙向流動。通過廣泛的應(yīng)用分布式智能和寬帶通信，以及自動控制系統(tǒng)的集成，保證市場交易的實時進(jìn)行和電網(wǎng)上各成員之間的無縫連接及實時互動。電力信息技術(shù)主要體現(xiàn)在發(fā)電站、變電站系統(tǒng)，電網(wǎng)調(diào)度，信息管理等重要環(huán)節(jié)。本文論述了電力信息技術(shù)在這些環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。

在發(fā)、變電站應(yīng)用電力信息技術(shù)是指，將發(fā)電、變電站得所有設(shè)備的功能整合優(yōu)化后，利用電力信息技術(shù)和計算機技術(shù)，開發(fā)統(tǒng)一的信息模型，建立一個綜合性的自動化信息系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以對發(fā)、變電站所有主要設(shè)備的監(jiān)管、控制，以及對所有通訊信息的集中自動化管理，使繼電保護(hù)裝置能與外界進(jìn)行良好的信息溝通，在減小工作量和管理復(fù)雜度的同時，也提高了發(fā)、變電站的整體安全度。

1.發(fā)電站、變電站系統(tǒng)的信息化

變電站綜合信息化是將變電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。變電站綜合信息化系統(tǒng)，即利用多臺微型計算機和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)，用微機保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)屏，改變常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷。變電站綜合信息化主要包括有集中式、分布集中式、分層式三種設(shè)計方案。

集中式結(jié)構(gòu)采用不同的計算機，擴(kuò)展器外圍接口電路集中采集變電站的模擬量、開關(guān)量和數(shù)字量信息，集中進(jìn)行計算和處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護(hù)和一些自動控制功能。分布式結(jié)構(gòu)將變電器綜合自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機完成。分布式結(jié)構(gòu)便于系統(tǒng)擴(kuò)展和功能維護(hù)，局部故障不影響其他模塊的正常運行。分層式結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上將變電站信號控制系統(tǒng)分成三層即變電站層，單元層和設(shè)備層。其中設(shè)備層主要是變電站內(nèi)的變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電流電壓互感器等設(shè)備。單元層主要是測量和控制部件，它們負(fù)責(zé)單元的測量和監(jiān)視斷路器狀態(tài)和記錄事件等。通過局域網(wǎng)連接各主機使其可以相互交換信息，并完成實時顯示、制表打印、開關(guān)操作等功能。分層式結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點在于該方法實現(xiàn)了完全的軟件控制，簡化了變電站二次部分的配置，縮小了控制室面積。

采用分層式和分散式結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)從可靠性角度，經(jīng)濟(jì)角度要優(yōu)于集中式系統(tǒng)，是現(xiàn)代數(shù)字化變電站二次接線系統(tǒng)設(shè)計的首選方案。采用了數(shù)字化技術(shù)的二次系統(tǒng)接線方案，可以實現(xiàn)自動化的電壓和功率的調(diào)節(jié)，自動選線，自動事故判別和記錄，自動報警等功能，大大提高了變電效率和管理水平。

2.電網(wǎng)調(diào)度的信息化

電網(wǎng)調(diào)度信息化通信系統(tǒng)是把現(xiàn)場系統(tǒng)遠(yuǎn)程測控裝置（RTU）采的數(shù)據(jù)、電話語音信號和視頻圖象信號通過光纖傳送到電力調(diào)度中心，調(diào)度計算機對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析，可以使調(diào)度員隨時掌握供電系統(tǒng)運行情況，主要包括自動化調(diào)度系統(tǒng)（EMS） 和自動化配電管理系統(tǒng)（DMS）。電網(wǎng)自動化調(diào)度（EMS） 隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步正逐步向自動發(fā)電控制、狀態(tài)估計安全分析、調(diào)度員潮流等方向發(fā)展，專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)正逐步應(yīng)用到電網(wǎng)調(diào)度中。配電管理系統(tǒng)（DMS） 的應(yīng)用發(fā)展也很快，傳統(tǒng)上以單項自動化林立為特征的“多島自動化”，如SCADA系統(tǒng)、負(fù)荷控制系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)、電量計費系統(tǒng)、環(huán)網(wǎng)故障識別和恢復(fù)供電系統(tǒng)等正在走向系統(tǒng)集成。用于離線輸電、變電、配電、用電管理的地理信息系統(tǒng)（GIS），現(xiàn)已可提供在線服務(wù)，并與全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS） 相結(jié)合發(fā)展了流動作業(yè)管理系統(tǒng)（MCMS） ，有效地承擔(dān)了正常運行中計劃檢修、停電管理中的排除故障以及用戶報裝中的業(yè)擴(kuò)施工等任務(wù)。

1）SCADA 和EMS 等得到廣泛應(yīng)用

近年來，隨著科研和生產(chǎn)水平的上升，我國自主研發(fā)了多種高水平、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）與自動化調(diào)度系統(tǒng)（EMS），并且成功將其推廣到全國各地的電網(wǎng)調(diào)度中心，大幅加快了我國電網(wǎng)調(diào)度信息化的步伐。地理信息系統(tǒng)（GIS）、調(diào)度生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（DMIS）等高新技術(shù)也逐漸開始被運用在電網(wǎng)調(diào)度中。

2）DTS 的使用

電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)調(diào)度信息化的不斷發(fā)展，對員工素質(zhì)的要求也越來越高，調(diào)度員培育模擬系統(tǒng)（DTS）也順應(yīng)需求發(fā)展出來。這個系統(tǒng)主要是通過模擬電網(wǎng)運行過程以及事故的發(fā)生，在實際上崗前提升調(diào)度員的操作和處理事故的能力，以及如何利用現(xiàn)有的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息推斷并消除事故隱患，保證整個電路系統(tǒng)的良好運行。

3）國家電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)

隨著電網(wǎng)調(diào)度信息化的不斷加深，對基礎(chǔ)設(shè)施和集合網(wǎng)絡(luò)平臺的需求也就越來越大，建設(shè)一個全國性的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（SPDnet）因此被提上了議程。這個網(wǎng)絡(luò)以IP 技術(shù)為基礎(chǔ)，采用了二級結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方式。高級網(wǎng)絡(luò)是SPDnet 骨干網(wǎng)，連接了各省級以上的調(diào)度中心，作為總框架；低級網(wǎng)絡(luò)是SPDnet 省網(wǎng)，作為整個網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)，負(fù)責(zé)一省內(nèi)部的電網(wǎng)調(diào)度。兩級網(wǎng)絡(luò)相對獨立，網(wǎng)域之間通過路由器接入進(jìn)行信息交流傳遞。這個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的建成會使得電網(wǎng)調(diào)度信息化系統(tǒng)的應(yīng)用范圍更加廣泛，管理控制更加方面，數(shù)據(jù)傳輸更加快捷，為今后的發(fā)展奠定更扎實的基礎(chǔ)。

電網(wǎng)調(diào)度發(fā)展的必然趨勢就是實現(xiàn)智能調(diào)度。它通過使用集成調(diào)度數(shù)據(jù)并采用各種高端技術(shù)手段對其進(jìn)行整合和分析，得到實時的電網(wǎng)系統(tǒng)運行狀態(tài)，從而自動地檢測系統(tǒng)運行，優(yōu)化調(diào)度手段，運營電力市場，控制電能質(zhì)量，消除事故隱患，及時發(fā)出預(yù)警，快速事故處理，生成合理的管理方案。采用智能調(diào)度能有效預(yù)防大面積的連鎖故障，提高調(diào)度人員的掌控能力，提高網(wǎng)絡(luò)運行的效果和效率，保障電網(wǎng)的安全優(yōu)質(zhì)地運行。

3.電力管理系統(tǒng)的信息化

將現(xiàn)代計算機技術(shù)，信息技術(shù)運用到電力系統(tǒng)的生產(chǎn)管理中，利用計算機硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備以及其他辦公設(shè)備，進(jìn)行信息的收集、傳輸、加工、儲存、更新和維護(hù)，以提高效益和效率為目的，支持企業(yè)戰(zhàn)略競優(yōu)的集成化的人機系統(tǒng)，稱作電網(wǎng)信息系統(tǒng)。電網(wǎng)自動化信息管理系統(tǒng)應(yīng)主要包括采集與處理、分析、集成、顯示、信息安全5 個功能。

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，要實現(xiàn)這些功能，僅靠傳統(tǒng)的工作方式幾乎是不可能實現(xiàn)的。計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，給電力系統(tǒng)的信息管理的提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。設(shè)計一個電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)，統(tǒng)一組織和管理不同部門間不同格式的信息，解決企業(yè)間以及各部門間的信息共享問題，保證電網(wǎng)信息一致、完整、安全、方便，使部門間網(wǎng)絡(luò)化的信息查詢、瀏覽、創(chuàng)建和更新成為現(xiàn)實。信息系統(tǒng)由操作層向管理層延伸，從單機、單項目向網(wǎng)絡(luò)化、整體型和綜合型應(yīng)用發(fā)展，建立電網(wǎng)全局運行信息一體化的平臺，通過Web 最大限度地共享信息資源。不同人員可以自由共享和傳遞與電網(wǎng)運行有關(guān)的所有數(shù)據(jù)，以提高電網(wǎng)信息的采集、加工、處理、傳遞的速度和準(zhǔn)確性，完善電網(wǎng)信息管理—這項最基礎(chǔ)性工作，促使電力企業(yè)加快推進(jìn)信息化建設(shè)，通過信息化來積聚未來的競爭優(yōu)勢。

通過電力信息技術(shù)建立的統(tǒng)一的管理信息系統(tǒng)，優(yōu)勢首先在于規(guī)范了數(shù)據(jù)格式，使得部門跟部門、分局跟分局之間可以進(jìn)行良好的溝通。其次一個最大的優(yōu)點就是融合了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)下，讓每個部門每個片區(qū)的管理者都能實時地知道整條線路、整個電網(wǎng)的運行情況，再一次做出行為判斷，完美解決了企業(yè)跟部門間的信息共享問題，提高了數(shù)據(jù)傳遞的速度，降低了由于層層傳遞導(dǎo)致的信息失真，從而在宏觀方面提高了電網(wǎng)運行的安全度，減少在溝通協(xié)調(diào)方面浪費的成本?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的支持使得整個系統(tǒng)的建立和完善都只需要較小的投資，而獲得顯著收效。不過在利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的過程中，一定要加強網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)的安全性，防止網(wǎng)絡(luò)受到惡意攻擊而出現(xiàn)漏洞，否則帶來的影響或者損失也是隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模成幾何倍數(shù)增長的。然后，利用這個集成系統(tǒng)，可以提高整個電網(wǎng)信息的集中度。各部門企業(yè)將收集的信息和數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)傳給中央主機，中央主機統(tǒng)一計算分析后將結(jié)果又從系統(tǒng)反饋給各個單位。這樣，有效減輕了上級管理機構(gòu)與下級管理機構(gòu)信息不對等的狀況，防止了各單位由于信息的局限性導(dǎo)致判斷失誤或者為了自身利益的最大化產(chǎn)生責(zé)任推諉的現(xiàn)象。管理人員也能通過整體數(shù)據(jù)的分析得出線路運營的真實情況，更好地做出統(tǒng)一管理和調(diào)控。緊急情況下，下屬單位也能清楚的了解事故發(fā)生的狀況以及周邊可以利用的資源，及時做出正確的反應(yīng)，增強了整體網(wǎng)絡(luò)的反應(yīng)程度。

結(jié)論

電力行業(yè)的快速發(fā)展，使電網(wǎng)的安全運行已經(jīng)進(jìn)入到了信息化時代，電力信息技術(shù)在電網(wǎng)運行方面發(fā)揮的作用也越大越來，日后電網(wǎng)的管理控制也會日趨全國化。電力企業(yè)應(yīng)順應(yīng)這個潮流，利用國家的基礎(chǔ)設(shè)施和政策支持，大力強化自身信息技術(shù)的運用，并且利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，盡早融入整個電網(wǎng)信息系統(tǒng)中去，贏在起點，獲得先機。

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