智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

杜軼軒 徐珩

【摘 要】隨著社會(huì)的發(fā)展，電力行業(yè)也迎來(lái)了工業(yè)化向信息化轉(zhuǎn)變的新挑戰(zhàn)，由此國(guó)家電網(wǎng)公司也提出了建設(shè)統(tǒng)一的智能電網(wǎng)的要求。智能電網(wǎng)技術(shù)是通過(guò)利用數(shù)字技術(shù)提高電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和運(yùn)行效率，對(duì)各類(lèi)電力資源進(jìn)行優(yōu)化整合以構(gòu)成智能電網(wǎng)。本文通過(guò)對(duì)智能電網(wǎng)技術(shù)的分析，闡述了智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；電力調(diào)度；自動(dòng)化應(yīng)用

0.引言

電網(wǎng)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大基礎(chǔ)設(shè)備，近年來(lái)，電網(wǎng)的安全運(yùn)行環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了巨變。電網(wǎng)的負(fù)荷在高速增加，所以電網(wǎng)安全穩(wěn)定工作面臨了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，有了更可靠安全的電力供應(yīng)，以客戶(hù)為中心的靈活、高級(jí)自動(dòng)化和分布式智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用非常廣泛。電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的智能電網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)一步提高了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行程度，保證了系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、有效地運(yùn)行。

1.智能電網(wǎng)的分析

1.1智能電網(wǎng)的理念

所謂的智能電網(wǎng)，國(guó)際上（如美國(guó)電力科學(xué)研究所）是這樣定義的：利用傳感器對(duì)發(fā)電、輸電、配電等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行全面的監(jiān)控，然后把監(jiān)控獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行收集整理，最后通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息的分析、探討，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的優(yōu)化管理。而智能電網(wǎng)技術(shù)作為智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)就是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息的分析，將發(fā)電、輸電、配電以及供電設(shè)備與能源用戶(hù)的各種電器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，通過(guò)智能終端控制對(duì)電能的供應(yīng)進(jìn)行精準(zhǔn)的控制及實(shí)時(shí)的全面監(jiān)控。

1.2智能電網(wǎng)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性分析

智能電網(wǎng)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是通過(guò)VPN（虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)）實(shí)現(xiàn)各級(jí)調(diào)度中心之間以及調(diào)度中心與相關(guān)發(fā)電廠、變電站之間的互聯(lián)，在專(zhuān)用通道上利用IP路由交 換設(shè)備組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在SDH或PDH層面上與系統(tǒng)內(nèi)公用的電力信息包括SCADA/EMS調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)（綜合自動(dòng)化）、電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)（電能量采集裝置）、繼電保護(hù)管理信息系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（功角測(cè)量裝置）和安全自動(dòng)裝置信息等數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。從而滿足電力生產(chǎn)、電力調(diào)度、繼電保護(hù)等信息傳輸?shù)男枰瑓f(xié)調(diào)電力系統(tǒng)發(fā)、送、配、用電等組成部分的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)，保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

智能電網(wǎng)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)范圍主要包括以下幾個(gè)層次：

1.2.1核心層

核心層是電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的主干部分，由位于省調(diào)和地調(diào)的核心路由器組成，利用可靠的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和高性能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的高速轉(zhuǎn)發(fā)，并提供220kV變電站和統(tǒng)調(diào)發(fā)電廠的網(wǎng)絡(luò)接入功能。

1.2.2骨干層

骨干層由位于地調(diào)和部分縣調(diào)、監(jiān)控中心（集控站）的路由器組成，負(fù)責(zé)匯接管轄范圍內(nèi)的所有接入層節(jié)點(diǎn)的信息。接入層主要承擔(dān)各調(diào)度點(diǎn)的業(yè)務(wù)接入及數(shù)據(jù)匯入骨干層的作用。智能電網(wǎng)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)承載的調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)大致可分為以下幾類(lèi)：一是實(shí)時(shí)監(jiān)控業(yè)務(wù)。包括EMS（能量管理系統(tǒng)）與 RTU（遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)）或變電所自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及地/縣級(jí)調(diào)度、縣級(jí)市/縣級(jí)調(diào)度EMS之間交換的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。二是運(yùn)行管理業(yè)務(wù)。如發(fā)電、用電及聯(lián)絡(luò)線交換計(jì)劃、聯(lián)絡(luò)線考核、操作票、檢修票等；調(diào)度生產(chǎn)運(yùn)行報(bào)表（日?qǐng)?bào)、月報(bào)、季報(bào)）；電能量計(jì)量計(jì)費(fèi)信息；故障錄波、保護(hù)和安全自動(dòng)裝置有關(guān)的管理數(shù)據(jù)。

1.3智能電網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)能力分析

1.3.1很強(qiáng)的自動(dòng)愈合能力

電網(wǎng)的自動(dòng)愈合能力就是指在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，出現(xiàn)的各種事故，電網(wǎng)都能在短時(shí)間內(nèi)依靠對(duì)自身系統(tǒng)的檢測(cè)、分析等措施進(jìn)行解決，預(yù)防電網(wǎng)出現(xiàn)大規(guī)模的故障，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。電網(wǎng)的自愈，要時(shí)刻監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)行情況，對(duì)存在的安全隱患及時(shí)發(fā)現(xiàn)并快速診斷與解決，進(jìn)行良好的自我恢復(fù)。電網(wǎng)的自愈能力是保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，是智能電網(wǎng)技術(shù)研究的主要方向。使得智能電網(wǎng)系統(tǒng)的能力很強(qiáng)，可以對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行安全、穩(wěn)定、全面的監(jiān)控，并對(duì)監(jiān)控結(jié)果進(jìn)行綜合的評(píng)估與判斷，并進(jìn)行自動(dòng)操作。

1.3.2互動(dòng)性強(qiáng)

電網(wǎng)的管理對(duì)用戶(hù)設(shè)備和行為進(jìn)行互動(dòng)，能夠促進(jìn)管理的提升。現(xiàn)在的電力用戶(hù)獲取信息量有限，與電網(wǎng)管理部門(mén)的互動(dòng)較少，這樣不利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。而智能電網(wǎng)的運(yùn)行，可以借助現(xiàn)代通訊技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，使電力用戶(hù)與電力管理部門(mén)有效的互動(dòng)，這樣有利于電力部門(mén)得到用電反饋信息，以提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，為用戶(hù)提供更多的增值服務(wù)與選擇，大力提升電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。

1.3.3資源管理的優(yōu)化

龐大的電網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)就是高科技和資源密集，所以電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行需要大量的設(shè)備作為保障。傳統(tǒng)的電網(wǎng)管理效率非常低，資源嚴(yán)重浪費(fèi)，而現(xiàn)在的智能電網(wǎng)通過(guò)運(yùn)用數(shù)字處理技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行信息化管理，提高資源的規(guī)劃和建設(shè)力度，優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)以及壽命周期環(huán)節(jié)，充分提高了電力設(shè)備的利用率，延長(zhǎng)了設(shè)備的工作使用壽命，使電網(wǎng)的運(yùn)行更加智能化且經(jīng)濟(jì)高效。

1.3.4強(qiáng)大的兼容性

電網(wǎng)的兼容性反應(yīng)了電力能源的利用率，現(xiàn)在小型的發(fā)電設(shè)備發(fā)展迅速，但是不能與大型電網(wǎng)進(jìn)行很好的兼容，造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。智能電網(wǎng)具有雙向測(cè)量及能量管理系統(tǒng)，能夠充分的利用資源，可以容納多種不同類(lèi)型的電源或者是儲(chǔ)能裝置。同時(shí)可以與小型的發(fā)電設(shè)備在用電高峰期同時(shí)向電網(wǎng)輸送電能。

1.3.5電網(wǎng)的集成性

電網(wǎng)的集成性是反應(yīng)電力企業(yè)管理效率的重要指標(biāo)，傳統(tǒng)的電網(wǎng)集成性較差，企業(yè)的管理效率也較低，而智能電網(wǎng)通過(guò)對(duì)電力管理流程的優(yōu)化與電力市場(chǎng)以及調(diào)度自動(dòng)化的集成，形成全面的電力支持體系，促進(jìn)了企業(yè)電力管理的規(guī)范化和精細(xì)化。

2.智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

智能的關(guān)鍵技術(shù)是基于智能電網(wǎng)技術(shù)的核心，是智能電網(wǎng)技術(shù)的根本。

2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的堅(jiān)強(qiáng)與靈活

智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)就是堅(jiān)強(qiáng)、靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，互聯(lián)大電網(wǎng)的形成，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性與脆弱性問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，優(yōu)化特高壓和各級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，只有提高電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的堅(jiān)強(qiáng)性與靈活性，合理地規(guī)劃電網(wǎng)，才能應(yīng)對(duì)各種自然災(zāi)害對(duì)電網(wǎng)造成的安全影響。

2.2通信系統(tǒng)的開(kāi)放、標(biāo)準(zhǔn)和集成

智能電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全提出了更高的要求，智能電網(wǎng)需要有監(jiān)控和分析電力系統(tǒng)目前狀況的能力，這些能力具體包括：故障早期識(shí)別能力，對(duì)發(fā)生故障的響應(yīng)能力。通信系統(tǒng)檢測(cè)范圍將大范圍擴(kuò)大，全方位覆蓋，為電網(wǎng)的運(yùn)行以及綜合管理提供強(qiáng)大的支持。

2.3電表管理體系

智能電網(wǎng)在建立具備智能判斷與自身調(diào)節(jié)能力的多種能源統(tǒng)一入網(wǎng)和分布管理的智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，可以對(duì)用戶(hù)用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的優(yōu)化配置。所以電網(wǎng)的智能化首先得熟知用戶(hù)的用電規(guī)律，對(duì)電能的供求做出分析，建立高級(jí)的電能測(cè)量體系。

電表管理體系由安裝在用戶(hù)端的電表和位于電力公司的計(jì)量系統(tǒng)連接它們的通信系統(tǒng)組成。這些智能電表可以根據(jù)需要設(shè)定計(jì)量間隔，并具有雙向通信功能，定時(shí)地對(duì)用戶(hù)電表進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。電表管理體系構(gòu)建了智能化的用戶(hù)管理體系與服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)了電力企業(yè)與用戶(hù)之間的雙向互動(dòng)。

3.智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化化系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

電力調(diào)度是為了保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行、對(duì)用戶(hù)安全供電，確保各類(lèi)電力生產(chǎn)工作有序地進(jìn)行。電力調(diào)度是電網(wǎng)的核心樞紐，是電網(wǎng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。隨著電力事業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)電網(wǎng)存在的問(wèn)題也日漸明顯，隨著自動(dòng)化系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的發(fā)展，利用智能電網(wǎng)技術(shù)的調(diào)度自動(dòng)化也在不斷發(fā)展應(yīng)用，大大提升了電網(wǎng)的智能化運(yùn)行。具體的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下幾方面：一是實(shí)現(xiàn)了國(guó)家電網(wǎng)的一體化運(yùn)行的整體控制；二是實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能電網(wǎng)運(yùn)行情況的掌握，提高了電網(wǎng)的運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性，加強(qiáng)了電網(wǎng)的防御能力；三是資源的優(yōu)化管理可以豐富電網(wǎng)的上下協(xié)調(diào)計(jì)劃建立手段；四是能夠橫向集成、縱向貫通，信息共享，提升了高效管理的能力；五是能夠?qū)崿F(xiàn)資源端維護(hù)、全網(wǎng)共享。

4.智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

4.1調(diào)度自動(dòng)化綜合監(jiān)控系統(tǒng)

針對(duì)電力自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)的變化，我們采用智能電網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用?？梢詫?duì)網(wǎng)絡(luò)不同安全設(shè)備實(shí)施情況的信息進(jìn)行收集整理，采用報(bào)警系統(tǒng)，在設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)報(bào)告給系統(tǒng)值班人員，然后對(duì)這些警告做出分析判斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控以及監(jiān)控系統(tǒng)在整體安全狀態(tài)上的全面反饋。

4.2對(duì)集控站系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)

集控站系統(tǒng)利用智能電網(wǎng)技術(shù)在各應(yīng)用設(shè)計(jì)上針對(duì)以往的難點(diǎn)進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，避免內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)不同而導(dǎo)致的系統(tǒng)接口上的信息轉(zhuǎn)換工作不能順利進(jìn)行。集控站系統(tǒng)在應(yīng)用功能、軟件性能、操作方法等方面均有了明顯的提高。標(biāo)準(zhǔn)化的電網(wǎng)集控裝置設(shè)計(jì)了一個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)要求的實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)平臺(tái)，所提供的管理系統(tǒng)是一個(gè)可以單獨(dú)或同時(shí)支持集控系統(tǒng)與公共信息的應(yīng)用系統(tǒng)。

4.3電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的未來(lái)設(shè)想

未來(lái)的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)將在測(cè)量體系的基礎(chǔ)上，充分利用智能電網(wǎng)技術(shù)，建立一個(gè)龐大的智能電網(wǎng)系統(tǒng)。新時(shí)期的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)將發(fā)電、輸電、配電、供電以及用戶(hù)用電情況統(tǒng)一到一個(gè)完整的系統(tǒng)中去，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)雙向供電，構(gòu)建信息交互與信息共享的管理平臺(tái)，形成全局性的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為電力系統(tǒng)提供完整的電力服務(wù)，及時(shí)掌控電能供求需要，合理分配電量，提高投資效益。

5.結(jié)束語(yǔ)

隨著電力事業(yè)的發(fā)展，電力調(diào)度面臨著新的挑戰(zhàn)。采用智能電網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化的電力調(diào)度系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)的有效管理，在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)不斷發(fā)展的將來(lái)，打造智能的電網(wǎng)服務(wù)，加速智能電網(wǎng)的建設(shè)，以便提高用戶(hù)用電的安全性與可靠性，加大電力公司的投資效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡毅.智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化中的發(fā)展研究[J].北京電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2012，（10）.

[2]于勁松，秦香春.智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展[J].科技風(fēng)，2010，（21）.

[3]楊新瑞.調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用與發(fā)展[J].北京電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2011，（8）.