淺論電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化

【摘 要】本文簡(jiǎn)單闡述了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的基本內(nèi)容，發(fā)展過(guò)程，功能作用等，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化進(jìn)行了概述。

【關(guān)鍵詞】淺論 電網(wǎng) 調(diào)度自動(dòng)化

電力系統(tǒng)是由發(fā)、輸、配、用電等設(shè)備和技術(shù)組成的一個(gè)將一次能源轉(zhuǎn)換成電能，并輸送和分配到客戶的統(tǒng)一系統(tǒng)。由于電能不易大量?jī)?chǔ)存，而客戶的用電是隨機(jī)的，其生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程是在同一瞬間完成的，要時(shí)刻保持供需平衡，也就是說(shuō)發(fā)、輸、配電各環(huán)節(jié)和用電是同步進(jìn)行的。其次，現(xiàn)代的電力系統(tǒng)是一個(gè)在地域上分布遼闊而在電氣上連成一體的大系統(tǒng)。電力工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)決定了發(fā)供電生產(chǎn)運(yùn)行必須實(shí)行集中統(tǒng)一調(diào)度管理。

一、我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)概念的提出是在20世紀(jì)50年代中期，這標(biāo)志著現(xiàn)代電網(wǎng)自動(dòng)化的開(kāi)始。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從實(shí)驗(yàn)型到科學(xué)型的發(fā)展過(guò)程。

1978年8月，第一套由我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的、以計(jì)算機(jī)為主的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在華北京津唐電網(wǎng)投入運(yùn)行。整套的全部硬件、軟件均由南京自動(dòng)化研究所研制。

我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了三代，分別為20世紀(jì)70年代的SCADA系統(tǒng)；20世紀(jì)80年代的EMS和20世紀(jì)90年代的分布式EMS/SCADA。20世紀(jì)70年代的SCADA系統(tǒng)，調(diào)度員通過(guò)設(shè)在調(diào)度中心的模擬屏，可以了解到全部電網(wǎng)的運(yùn)行情況，并能對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行遙控，此時(shí)調(diào)度員可以控制電網(wǎng)，但這種控制完全依靠調(diào)度員的經(jīng)驗(yàn)，不能保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求；20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著各種電網(wǎng)分析算法的成熟，SCADA系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中與經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制、自動(dòng)發(fā)電控制、網(wǎng)絡(luò)分析等軟件結(jié)合到一起構(gòu)成了能量管理系統(tǒng)。電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件和調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的應(yīng)用標(biāo)志著電網(wǎng)調(diào)度從經(jīng)驗(yàn)型上升到科學(xué)型。第一代與第二代SCADA系統(tǒng)的都是基于集中式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且系統(tǒng)不具有開(kāi)放性，因而系統(tǒng)維護(hù)，升級(jí)以及與其他系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)存在很大困難；20世紀(jì)90年代按照開(kāi)放的原則，基于分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能夠大范圍聯(lián)網(wǎng)的EMS/SCADA系統(tǒng)成為第三代。

二、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的內(nèi)容

（一）電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視

調(diào)度中心為了掌握電網(wǎng)正常運(yùn)行工況、異常及事故狀態(tài)，為了安全、經(jīng)濟(jì)調(diào)度和控制提供依據(jù)，必須對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化以保證安全運(yùn)行為中心的運(yùn)行監(jiān)視，也成為安全監(jiān)視。滿足有關(guān)法規(guī)、規(guī)程的要求和調(diào)度的需求。

（二）電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度

電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的任務(wù)是在滿足運(yùn)行安全和供電質(zhì)量要求的條件下，盡可能提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型，合理地利用現(xiàn)有能源和設(shè)備，以最少的燃料消耗，保證安全發(fā)供電。因此，網(wǎng)調(diào)和省調(diào)要在按規(guī)定保證電網(wǎng)的頻率和電壓質(zhì)量的前提下，使發(fā)電煤耗、水耗及網(wǎng)損最小，即發(fā)電成本最低，同時(shí)又能保證一定的備用容量，因而網(wǎng)調(diào)和省調(diào)都要進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)負(fù)荷與最佳負(fù)荷分配，制定發(fā)電機(jī)負(fù)荷曲線提供依據(jù)；實(shí)現(xiàn)水庫(kù)經(jīng)濟(jì)調(diào)度與最優(yōu)潮流分配，為最佳水能水量綜合利用的條件下，使網(wǎng)損和水耗最小。

（三）安全分析

安全分析可以分為靜態(tài)安全分析和動(dòng)態(tài)安全分析兩類。

靜態(tài)安全分析是要研究電網(wǎng)中設(shè)備因故障開(kāi)斷后的潮流分布，檢查是否會(huì)產(chǎn)生支路過(guò)載或電壓越限，開(kāi)斷的設(shè)備可以由人工指定，為調(diào)度員提供了預(yù)想事故分析的重要手段。

（四）電網(wǎng)自動(dòng)控制

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)控制是在運(yùn)行監(jiān)視的基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行實(shí)施調(diào)節(jié)或控制?？刂菩盘?hào)自上而下發(fā)送給廠、所或下級(jí)調(diào)度。這類控制范圍很廣，但主要是對(duì)斷路器及其它發(fā)送變電設(shè)備，例如，發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器、電力補(bǔ)償設(shè)備等，通過(guò)調(diào)度人員實(shí)現(xiàn)遙控、遙調(diào)或自動(dòng)實(shí)現(xiàn)響應(yīng)的閉環(huán)控制或調(diào)節(jié)。上述電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化基本內(nèi)容是緊密相關(guān)的，不論哪一級(jí)調(diào)度中心都必須以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的全面運(yùn)行監(jiān)視為前提，根據(jù)各自的特點(diǎn)和需要，積極充實(shí)晚上，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的目的。

三、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的分類

由于各級(jí)調(diào)度管轄的范圍不同，承擔(dān)的監(jiān)控職責(zé)不同，因而所需的控制功能也有所差別。根據(jù)面向的電網(wǎng)對(duì)象不同，通常按照電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)所完成的功能將其劃分為以下三種類型。

（一）能量管理系統(tǒng)（EMS）

由SCADA+PAS便形成了能量管理系統(tǒng)（EMS）。它主要是針對(duì)發(fā)電和輸電系統(tǒng)。多配置于大區(qū)級(jí)和省級(jí)電網(wǎng)，其主要任務(wù)除實(shí)現(xiàn)所轄電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、實(shí)施經(jīng)濟(jì)調(diào)度、自動(dòng)發(fā)電控制和電壓調(diào)整外，還要進(jìn)行安全分析和安全控制，以提高電能質(zhì)量和系統(tǒng)運(yùn)行水平。

（二）SCADA+AGC/EDC系統(tǒng)

SCADA+AGC/EDC系統(tǒng)由SCADA系統(tǒng)、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（EDC）功能組成，可以滿足大部分省級(jí)和一部分大區(qū)級(jí)電網(wǎng)的監(jiān)控要求。

（三）數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）

SCADA系統(tǒng)是最簡(jiǎn)單的、最基本的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)類型，大多配置于地區(qū)級(jí)和縣級(jí)電網(wǎng)，主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控功能，即包括數(shù)據(jù)采集和處理、監(jiān)控控制、告警處理、數(shù)據(jù)庫(kù)建立、事件順序記錄等。

四、調(diào)度自動(dòng)化的組成

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是由調(diào)度主站段的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和變電站端的自動(dòng)化系統(tǒng)及連接兩者的通信系統(tǒng)構(gòu)成。調(diào)度主站的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)服務(wù)器、前置機(jī)、調(diào)度員工作站、高級(jí)應(yīng)用工作站、維護(hù)工作站、Web服務(wù)器、打印機(jī)、報(bào)警設(shè)備、路由器等設(shè)備構(gòu)成。前置機(jī)是受遠(yuǎn)動(dòng)終端裝置上傳的信息，送給服務(wù)器，并把調(diào)度員的遙控、遙調(diào)命令下傳給遠(yuǎn)動(dòng)終端裝置；服務(wù)器的功能是對(duì)各種信息進(jìn)行綜合處理，并把處理結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并送到需要的各工作站觸點(diǎn)上；高級(jí)應(yīng)用工作站是執(zhí)行調(diào)度的高級(jí)應(yīng)用軟件；維護(hù)工作站的功能是提供維護(hù)人員維護(hù)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)；路由器是負(fù)責(zé)不同的局域網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的轉(zhuǎn)換。

變電站端的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)則主要由遠(yuǎn)動(dòng)終端裝置、繼電保護(hù)系統(tǒng)和其他智能自動(dòng)化設(shè)備組成。

通信系統(tǒng)采用通信技術(shù)，通過(guò)信道、通信機(jī)等硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)相距較遠(yuǎn)的調(diào)度主站端與廠站端的信息交換。

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