電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理優(yōu)化措施研究

周景明

引言：電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理是電網(wǎng)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展也呼喚電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理的優(yōu)化。本文介紹了電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理的作用，分析了智能電網(wǎng)發(fā)展對(duì)調(diào)度運(yùn)行管理的要求，并結(jié)合工作實(shí)踐對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理優(yōu)化措施展開(kāi)研究。

引言

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展不斷深入，電網(wǎng)運(yùn)行電壓等級(jí)不斷提高、電網(wǎng)容量不斷增加、電網(wǎng)發(fā)展技術(shù)不斷革新，對(duì)電力調(diào)度的運(yùn)行管理提出了更高的要求。面對(duì)新的發(fā)展形勢(shì)，有必要優(yōu)化電力系統(tǒng)運(yùn)行管理，構(gòu)建強(qiáng)大的調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)，以保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為未來(lái)的智能電網(wǎng)發(fā)展提供有力支撐。

一、電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理

根據(jù)我國(guó)建設(shè)智能電網(wǎng)的規(guī)劃，在調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)方面，將構(gòu)建國(guó)調(diào)、網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、地調(diào)、縣調(diào)的五級(jí)技術(shù)支持系統(tǒng)，并實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，不斷提升電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理的自動(dòng)化、信息化、智能化水平。

要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理優(yōu)化，必須理清電網(wǎng)調(diào)度的基本功能。電力系統(tǒng)調(diào)度主要通過(guò)調(diào)度管理，確保發(fā)電與用電平衡，最終實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（一）運(yùn)行管理

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的發(fā)電廠、變電站及其電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，包括頻率、電壓、穩(wěn)定限額等參數(shù)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)到的狀態(tài)來(lái)決定調(diào)度措施，進(jìn)行電網(wǎng)生產(chǎn)管理，避免事故擴(kuò)大。

（二）調(diào)度管理

根據(jù)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的判斷和負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，來(lái)控制電網(wǎng)潮流方向，安排發(fā)電機(jī)的開(kāi)機(jī)方式，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)荷進(jìn)行總體調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的電量平衡。

（三）決策支持

根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)來(lái)安排停電檢修，并為電網(wǎng)公司提供對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行、規(guī)劃、需求等方面的決策支持。

（四）繼電保護(hù)

對(duì)電網(wǎng)中的繼電保護(hù)裝置和安全自動(dòng)裝置的整定計(jì)算進(jìn)行管理，通過(guò)對(duì)電網(wǎng)內(nèi)所有的二次設(shè)備進(jìn)行管理來(lái)支撐電網(wǎng)穩(wěn)定。

（五）調(diào)度自動(dòng)化

通過(guò)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采集電網(wǎng)中的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和可視化界面顯示，上送調(diào)度機(jī)構(gòu)后，為相應(yīng)的操作提供支撐，是進(jìn)行二次設(shè)備調(diào)度的依據(jù)。

二、電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理優(yōu)化措施研究

基于對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理的主要職能分析，針對(duì)調(diào)度的監(jiān)測(cè)、控制、管理等方面，提出如下優(yōu)化措施：

（一）發(fā)展電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)集中體現(xiàn)為廣域動(dòng)態(tài)策略技術(shù)（WAMS）的應(yīng)用上，通過(guò)WAMS實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，基于同一個(gè)時(shí)間參考軸來(lái)獲取海量的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，從而為調(diào)度運(yùn)行管理提供新思路。

通過(guò)發(fā)展電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)在40ms及以內(nèi)的高速同步測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，并可以直接測(cè)量發(fā)電機(jī)的功角，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄，并進(jìn)行擾動(dòng)分析和低頻振蕩告警。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)，能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)的SCADA/EMS系統(tǒng)在電網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集方面的不足，有效促進(jìn)電力系統(tǒng)的分析、預(yù)警、調(diào)度、參數(shù)辨識(shí)、在線決策。此外，基于WAMS技術(shù)，還可以優(yōu)化電力系統(tǒng)調(diào)度的一些輔助功能，例如對(duì)電廠一次調(diào)頻指標(biāo)的考核等，通過(guò)PMU精確測(cè)量發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻性能，并以當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)頻率為基準(zhǔn)值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)調(diào)度時(shí)標(biāo)不統(tǒng)一、傳輸延時(shí)不精確等問(wèn)題，準(zhǔn)確反映機(jī)組的一次調(diào)頻性能。

（二）發(fā)展電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策技術(shù)

基于電力系統(tǒng)調(diào)度的預(yù)警和決策支持作用，發(fā)展電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警和輔助決策作用，基于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)為調(diào)度運(yùn)行人員提供科學(xué)決策支持。2008年，國(guó)家調(diào)度通信中心下發(fā)了《在線安全穩(wěn)定預(yù)警系統(tǒng)功能規(guī)范》等相關(guān)文件，目前，我國(guó)也有一些省網(wǎng)公司已經(jīng)建成使用了電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)的EMS/SCADA在線系統(tǒng)相比，電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：

1.提高了狀態(tài)估計(jì)精度

電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策技術(shù)通過(guò)PMU（相量測(cè)量單元）技術(shù)實(shí)現(xiàn)了混合狀態(tài)估計(jì)，提升了狀態(tài)估計(jì)的精度，并糾正了SCADA數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟痪_等問(wèn)題。

2.進(jìn)行低頻振蕩實(shí)時(shí)預(yù)警

隨著我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)架構(gòu)日益復(fù)雜，近年來(lái)屢屢出現(xiàn)低頻振蕩現(xiàn)象，電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策技術(shù)通過(guò)PMU上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)PRONY算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)的電壓、頻率、功率的實(shí)時(shí)跟蹤和動(dòng)態(tài)曲線分析，并可以根據(jù)動(dòng)態(tài)曲線的頻譜判斷出弱阻尼振蕩分量，當(dāng)超出限值時(shí)給出告警信息，并觸發(fā)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。目前，有些網(wǎng)省公司已經(jīng)將其與EMS和保護(hù)故障錄波系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行在線分析和計(jì)算。

此外，通過(guò)基于廣域動(dòng)態(tài)策略技術(shù)（WAMS）的動(dòng)態(tài)預(yù)警和輔助決策技術(shù)還能夠進(jìn)行在線穩(wěn)定計(jì)算，并提升電網(wǎng)的斷面極限輸送功率，根據(jù)實(shí)時(shí)負(fù)荷水平來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)極限功率，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的最優(yōu)輸送能力。

3.發(fā)展電力系統(tǒng)元件在線參數(shù)辨識(shí)技術(shù)

電力系統(tǒng)的元件在線參數(shù)對(duì)與系統(tǒng)仿真技術(shù)有重要影響，目前，電力系統(tǒng)中重要的元件包括輸電線路、發(fā)電機(jī)、變壓器、勵(lì)磁系統(tǒng)、原動(dòng)機(jī)、負(fù)荷等，元件的在線參數(shù)辨識(shí)技術(shù)直接影響系統(tǒng)仿真的結(jié)果。1996年8月，美加大停電導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩和解列，30000MW負(fù)荷停電，系統(tǒng)陷入癱瘓。但事后使用仿真技術(shù)進(jìn)行事故重現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)仿真的結(jié)果確實(shí)穩(wěn)定的，現(xiàn)有的模型和參數(shù)未能精確的反映系統(tǒng)的真實(shí)情況，因而也未能得到精確的結(jié)果。

在電網(wǎng)調(diào)度管理工作中，目前穩(wěn)定計(jì)算都是采用經(jīng)典的理論參數(shù)，然而，實(shí)際的環(huán)境、溫度、運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境因素等，都可能引起電力系統(tǒng)元件參數(shù)的變化。因此，應(yīng)發(fā)展電力系統(tǒng)元件在線參數(shù)辨識(shí)技術(shù)，通過(guò)PMU采集數(shù)據(jù)進(jìn)行在線參數(shù)辨識(shí)，及時(shí)更新電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)預(yù)警和輔助系統(tǒng)以及電網(wǎng)運(yùn)行方式在線技術(shù)支持系統(tǒng)的計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)，提升穩(wěn)定計(jì)算的精度。

4.發(fā)展電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化技術(shù)

電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化技術(shù)包括：保持輸電線路和變壓器等元件運(yùn)行在物理經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)，結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的投資和管理費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)元件的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；采用經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)來(lái)進(jìn)行元件的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行判斷；進(jìn)行實(shí)時(shí)的網(wǎng)損在線計(jì)算和輔助分析，通過(guò)基于SCADA/EMS系統(tǒng)或WAMS系統(tǒng)，來(lái)進(jìn)行網(wǎng)損的在線計(jì)算和分析，尋找網(wǎng)損出現(xiàn)的原因并做出控制措施；根據(jù)發(fā)電機(jī)的特性來(lái)進(jìn)行AGC的經(jīng)濟(jì)調(diào)控，以電網(wǎng)分層分區(qū)的無(wú)功流動(dòng)最小為目標(biāo)函數(shù)，選擇優(yōu)先上網(wǎng)電價(jià)低的發(fā)電機(jī)組；通過(guò)自動(dòng)電壓控制（AVC）實(shí)現(xiàn)電壓的有效管理，進(jìn)行電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)估分析，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)電壓合格約束等。

結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的職能，從發(fā)展電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)、電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策技術(shù)、電力系統(tǒng)元件在線參數(shù)辨識(shí)技術(shù)、發(fā)展電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化技術(shù)等方面，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理優(yōu)化措施展開(kāi)研究，以期為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供支撐。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)福建順昌縣供電有限公司）