電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的應用與探索

龔建斌

（廣東電網(wǎng)公司茂名供電局，廣東 茂名525200）

作為整個電網(wǎng)的控制核心，電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)從很大程度上保障了電力系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟運行。它能夠?qū)崿F(xiàn)對整個電力系統(tǒng)的監(jiān)控和實時信息采集，為整個電力系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，給電力用戶提供可靠的電能。掌握好電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)對于電力系統(tǒng)設(shè)計人員來說是至關(guān)重要的。

1 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的功能

1．1 電力系統(tǒng)監(jiān)視與控制

電力系統(tǒng)調(diào)度自動化是指通過數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行在線監(jiān)視及對遠方設(shè)備進行操作控制。監(jiān)視是指對電力系統(tǒng)運行信息的采集、處理、顯示、告警和打印，以及對電力系統(tǒng)異常或事故的自動識別?？刂苿t主要是指通過人機聯(lián)系工具對斷路器、隔離開關(guān)、靜電電容器組等設(shè)備進行遠方操作的開環(huán)性控制。調(diào)度員用人機聯(lián)系工具執(zhí)行電力系統(tǒng)日運行計劃并保持頻率和中樞點電壓的質(zhì)量，采取預防性措施消除不安全因素，處理事故，恢復電力系統(tǒng)正常運行。

監(jiān)視控制功能是調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本功能。它為自動發(fā)電控制、經(jīng)濟運行、安全分析等高層功能提供實時數(shù)據(jù)和各種實用性支持程序，如畫面管理、人機交互管理、制表打印管理、數(shù)據(jù)庫管理、計算通信管理等程序。

1．2 電力系統(tǒng)安全分析

電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析是提高電力系統(tǒng)安全性的重要措施之一?，F(xiàn)在有些控制中心裝配了靜態(tài)安全軟件，電力系統(tǒng)發(fā)生線路或是變壓器跳閘的事故時，利用實時數(shù)據(jù)進行模擬計算，從而及時反映該事故出現(xiàn)時會不會對設(shè)備造成負荷，電壓以及頻率是否在安全范圍。

同時針對目前在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與控制中存在的問題，結(jié)合電力系統(tǒng)的能量描述和Hamiltonian系統(tǒng)理論，提出了基于能量的電力動態(tài)系統(tǒng)建模、快速穩(wěn)定性分析、魯棒控制設(shè)計以及電力系統(tǒng)安全性與經(jīng)濟性綜合控制設(shè)計框架；提出了能考慮發(fā)電機控制與網(wǎng)絡控制的、在嚴格意義下的魯棒控制設(shè)計理論與方法，將電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與控制研究建立在統(tǒng)一的帶耗散的受控Hamiltonian系統(tǒng)框架下。

與此相比，綜合自動化包含了電網(wǎng)調(diào)度的自動化。電網(wǎng)調(diào)度自動化組成部分之一是遠動裝置以及調(diào)度系統(tǒng)，其作用有：

（1）保證電網(wǎng)的正常運行。在工作人員的監(jiān)控下，確保電網(wǎng)的周波、電壓、負荷與主要設(shè)備的位置以及水熱能等方面的指標達到有關(guān)規(guī)定。（2）保障用戶的用電需求。實現(xiàn)經(jīng)濟調(diào)度，可以使能源損耗降低，接受資源。同時在安全監(jiān)控的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)多方供電的目標。

2 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)的基本特點

2．1 數(shù)據(jù)采集與安全監(jiān)控（SCADA）

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以計算機為基礎(chǔ)，功能是對正在運行的設(shè)備進行監(jiān)控，不同的領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求不同。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的優(yōu)勢很明顯，比如，信息完整、可以正確掌控系統(tǒng)運行的狀態(tài)、迅速辨別系統(tǒng)故障、效率高、決策快等。它作為能源管理系統(tǒng)的重要部分，是電力調(diào)度的重要工具，能夠保障電網(wǎng)的可靠性和安全性，提高電網(wǎng)的效益，為調(diào)度員減輕工作量，加快電力調(diào)度的自動化和現(xiàn)代化。

2．2 自動發(fā)電控制（AGC）和經(jīng)濟調(diào)度控制（EDC）

自動發(fā)電控制系統(tǒng)是由發(fā)電廠提供。在發(fā)電機組的規(guī)定范圍內(nèi)，自動發(fā)電控制系統(tǒng)對電力調(diào)度交易機構(gòu)下達的指令進行追蹤，以有規(guī)律的速率實時調(diào)整發(fā)電出力，實現(xiàn)電力系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡線功率的監(jiān)控要求。該系統(tǒng)主要是利用遠程終端、發(fā)動機組自動化裝置等進行檢測和調(diào)整發(fā)電機組頻率，實現(xiàn)對發(fā)電機出力的控制。經(jīng)濟調(diào)度控制包括發(fā)電調(diào)度、風險分析、效益分析與評價等，實現(xiàn)了電網(wǎng)的經(jīng)濟運行目標。

2．3 安全分析與對策（SA）

SA功能是電網(wǎng)調(diào)度為了做到“防患于未然”而配備的功能。它通過計算機對當前電網(wǎng)運行狀態(tài)的分析，估計出可能出現(xiàn)的故障，預先采取措施，避免事故發(fā)生。當電力系統(tǒng)發(fā)生線路或是變壓器跳閘的事故時，SA利用實時數(shù)據(jù)進行假想的模擬計算，及時反映該事故出現(xiàn)的時候會不會對設(shè)備造成負荷，電壓以及頻率是否在安全范圍，從而預估整個電網(wǎng)的安全水平，有針對性地提出改進方案。

3 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)應用現(xiàn)狀

高效智能電網(wǎng)是當前電力工業(yè)的發(fā)展目標。但電網(wǎng)發(fā)展階段不同面臨的問題也不同，世界各國在智能電網(wǎng)的發(fā)展思路上的著重點也不同。美國偏重的是電網(wǎng)基礎(chǔ)的構(gòu)架，更偏向于利用信息技術(shù)實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化運作，研發(fā)大容量的輸電技術(shù)。歐洲提倡綠色能源開發(fā)，并以此為重點。他們認為實現(xiàn)可再生能源的大規(guī)模利用，有利于電力工業(yè)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)型。大體上來說，歐美發(fā)達國家關(guān)注于在配電上或是在用戶上實現(xiàn)智能化。中國面臨的主要問題是如何加強輸電網(wǎng)建設(shè)，緩解能源緊張，同時響應節(jié)能減排，減少二氧化碳的排放。

4 電力調(diào)度自動化發(fā)展趨勢

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和電力體制改革的深化，為保證電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)運行，電力調(diào)度自動化的發(fā)展將趨向于智能化、可視化、模塊化和分布式等。

4．1 同時運行多個應用系統(tǒng)

通過運行多個應用系統(tǒng)，發(fā)揮計算機的處理能力，來實現(xiàn)電力的配置和管理，提高工作效率，實現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

4．2 模塊化與分布式

模塊化和分布式是電力系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)軟件的重要思想之一，其實施的必要條件之一就是組件技術(shù)。通過組件技術(shù)可以做到分布式的體系結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)平臺層的數(shù)據(jù)交換問題。

4．3 智能化

我國的調(diào)度自動化系統(tǒng)在逐步經(jīng)歷并完成了從“經(jīng)驗型調(diào)度”到“分析型調(diào)度”的轉(zhuǎn)變之后，必將發(fā)展至“智能調(diào)度”階段。這也是由當前各種新的調(diào)度自動化技術(shù)需求所決定的。智能調(diào)度技術(shù)可以整合調(diào)度數(shù)據(jù)，獲取電力系統(tǒng)運行的實時信息，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的監(jiān)控，并對系統(tǒng)的正常工作進行預警，辨別故障，以及優(yōu)化控制，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的全面、及時、準確地運行和管理。

4．4 可視化

隨著計算機網(wǎng)絡技術(shù)以及電力系統(tǒng)安全分析技術(shù)、圖像處理技術(shù)的全面發(fā)展，可視化將是電力系統(tǒng)調(diào)度自動化發(fā)展的趨勢之一。它將傳統(tǒng)的文字、數(shù)字等信息轉(zhuǎn)換為直觀的圖形數(shù)據(jù)，而這需要先進的圖形技術(shù)以及顯示技術(shù)?？梢暬欣谡{(diào)度工作人員監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行，使工作人員能對電網(wǎng)的故障做出準確的判斷，及時采取措施。

4．5 無人化值守管理模式

創(chuàng)建一個無人值班的綜合監(jiān)控系統(tǒng)對系統(tǒng)的狀態(tài)進行分析，比如系統(tǒng)的安全性、負荷運作、監(jiān)控狀態(tài)等。一旦有問題或是故障，系統(tǒng)會有自動報警機制。這樣既可以節(jié)省人力資源，也方便電力系統(tǒng)的管理，提高工作效率。

5 結(jié)束語

隨著技術(shù)的不斷進步，電力系統(tǒng)也在不斷的完善，電網(wǎng)能源的管理水平也得到了很大的提高。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)已經(jīng)不能夠滿足人們對電網(wǎng)管理的要求。這需要我們不斷優(yōu)化電力系統(tǒng)的應用軟件，提高電力管理系統(tǒng)的靈活性，增強其操作性、安全性和實用性。我國現(xiàn)在已經(jīng)進入了大電網(wǎng)、大機組、超高壓輸電的時代，完全可以相信，隨著我國新建電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的發(fā)展，我國電網(wǎng)調(diào)度自動化水平會進一步地提高，達到世界先進水平。

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