電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)在智能電網(wǎng)應(yīng)用中的思考

陳?ài)阝A

摘 要：作為將先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、分析決策技術(shù)、信息通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、能源電力技術(shù)以及電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)，智能電網(wǎng)具有堅(jiān)強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)、自愈、集成、兼容、優(yōu)化等特征，已經(jīng)逐漸成為輸變電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展主力。電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)是確保智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、安全和穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提，因此本文筆者就電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng) 電網(wǎng)調(diào)度技術(shù) 調(diào)度運(yùn)行 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（a）-0194-02

進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)電力及相關(guān)行業(yè)進(jìn)行了一系列的探索，對(duì)未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展模式進(jìn)行了積極的思考，智能電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它能夠?qū)χ悄茈娋W(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行合理的管理、調(diào)度及控制，確保電力系統(tǒng)處于最優(yōu)運(yùn)行中，因此近年來(lái)受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注和重視。

1 我國(guó)智能電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的研究起步較早，但是前期進(jìn)展比較緩慢。1999年，清華大學(xué)首次提出“數(shù)字電力系統(tǒng)”的概念，對(duì)下一代電網(wǎng)的特征進(jìn)行了描述；2005年，國(guó)家電網(wǎng)公司實(shí)施“SG186”工程，同年中國(guó)南方電網(wǎng)公司開(kāi)展了“數(shù)字南方電網(wǎng)規(guī)劃”研究；2007年，華東電網(wǎng)公司正式啟動(dòng)智能電網(wǎng)可行性研究項(xiàng)目；2008年，國(guó)家電網(wǎng)公司提出“全覆蓋、全采集、全預(yù)付費(fèi)”的建設(shè)目標(biāo)，旨在為下一代電網(wǎng)的集成通信系統(tǒng)提供強(qiáng)大的信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)；2009年，國(guó)家電網(wǎng)正式公布“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”計(jì)劃，提出將在2020年前建成統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。

智能電網(wǎng)的智能主要體現(xiàn)在以下方面：自適應(yīng)和自愈，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整和故障自我恢復(fù)；采用先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的準(zhǔn)確感知；實(shí)時(shí)分析和決策，實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)、信息到智能化決策的提升；可對(duì)觀測(cè)對(duì)象進(jìn)行有效控制。

2 智能電網(wǎng)中電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的主要功能分析

從電網(wǎng)調(diào)度的角度看，智能電網(wǎng)是多層次、多對(duì)象和多尺度的復(fù)雜統(tǒng)一體，這對(duì)電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的功能提出了更高的要求。

2.1 海量信息的處理

隨著智能電網(wǎng)規(guī)模的快速擴(kuò)充和智能電網(wǎng)互聯(lián)的增強(qiáng)，電網(wǎng)調(diào)度需要實(shí)現(xiàn)一、二次系統(tǒng)的同步建模、采集與分析，需要對(duì)智能電網(wǎng)、市場(chǎng)和電量信息進(jìn)行綜合處理，需要擴(kuò)展到靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和暫態(tài)三位一體的信息處理與分析。

2.2 調(diào)度運(yùn)行的實(shí)施

電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)需要對(duì)系統(tǒng)中的變電站、發(fā)電廠及各種電氣設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)，確保智能電網(wǎng)的電壓、電流、頻率和功率等在規(guī)定的范圍內(nèi)；需要對(duì)要操作的設(shè)備進(jìn)行安全校驗(yàn)，檢查操作后是否造成失壓、斷面過(guò)載、設(shè)備過(guò)載或安穩(wěn)動(dòng)作等，通過(guò)操作票系統(tǒng)自動(dòng)核對(duì)設(shè)備狀態(tài)并進(jìn)行程序化操作和控制，確保調(diào)度操作指令的正確性；需要對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行在線安全分析和決策處理，避免發(fā)生重大事故，確保系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

2.3 調(diào)度計(jì)劃的制定

按照智能電網(wǎng)運(yùn)行及負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果，電網(wǎng)調(diào)度對(duì)發(fā)電機(jī)組的開(kāi)機(jī)方式進(jìn)行安排，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電網(wǎng)運(yùn)行方式安排的潮流計(jì)算進(jìn)行安全校核，從而滿(mǎn)足智能電網(wǎng)的電量平衡和電力平衡。

2.4 綜合功能的實(shí)現(xiàn)

隨著智能電網(wǎng)的推進(jìn)，電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為更為復(fù)雜，此時(shí)作為承擔(dān)電網(wǎng)靜態(tài)監(jiān)測(cè)、分析和控制功能的電網(wǎng)調(diào)度已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足智能電網(wǎng)發(fā)展和安全運(yùn)行的要求。例如，在智能電網(wǎng)受到擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，尤其是發(fā)生低頻振蕩等長(zhǎng)周期動(dòng)態(tài)過(guò)程時(shí)，電網(wǎng)調(diào)度通常無(wú)法做出反應(yīng)。此時(shí)，需要將電網(wǎng)調(diào)度的功能從傳統(tǒng)的監(jiān)視、分析和控制進(jìn)一步延伸到廣域保護(hù)和安全協(xié)調(diào)防御。

3 電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)在智能電網(wǎng)應(yīng)用中的要點(diǎn)

3.1 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

將廣域網(wǎng)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)中，可以在同一時(shí)間參考軸下獲得大規(guī)模的智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息和穩(wěn)態(tài)信息，此技術(shù)具有如下特點(diǎn)：利用全球定位系統(tǒng)為每個(gè)數(shù)據(jù)打上時(shí)標(biāo)，獲取同一時(shí)間斷面上的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、記錄、電網(wǎng)擾動(dòng)分析和電網(wǎng)低頻振蕩告警等；對(duì)發(fā)電機(jī)功角進(jìn)行直接測(cè)量；每隔一段時(shí)間（一般是40 ms）向調(diào)度主站傳送一次智能電網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

在使用廣域網(wǎng)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上，還可以實(shí)現(xiàn)一些輔助功能，如對(duì)電廠進(jìn)行一次調(diào)頻考核。傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度由于頻率測(cè)量不精準(zhǔn)、缺乏時(shí)標(biāo)和信息傳輸?shù)难訒r(shí)性，致使網(wǎng)省調(diào)無(wú)法有效獲取發(fā)電機(jī)組當(dāng)?shù)氐念l率，因此我國(guó)一次調(diào)頻的指標(biāo)都是相對(duì)于某一負(fù)荷中心或網(wǎng)省調(diào)位置的頻率為基準(zhǔn)值進(jìn)行的，顯然此種方式不能對(duì)發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻性能進(jìn)行準(zhǔn)確反映。而使用廣域網(wǎng)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，則可以準(zhǔn)確獲得發(fā)電機(jī)組當(dāng)?shù)仡l率，從而對(duì)發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻性能進(jìn)行準(zhǔn)確反映，提高電廠一次調(diào)頻考核的準(zhǔn)確度。

3.2 在線預(yù)警和安全防御技術(shù)

在線預(yù)警和安全防御技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定的實(shí)施預(yù)警，能夠?qū)崿F(xiàn)在線智能輔助決策和預(yù)防控制，能夠?qū)χ悄茈娋W(wǎng)的多重故障、電廠的同時(shí)故障和相繼故障等進(jìn)行處理，能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)調(diào)控制和防御；能夠?qū)崿F(xiàn)智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定的追加控制，以此彌補(bǔ)區(qū)域和就地緊急控制的缺陷。在這方面使用較好的，有江蘇電網(wǎng)安全穩(wěn)定實(shí)時(shí)預(yù)警及協(xié)調(diào)防御系統(tǒng)、廣東廣域動(dòng)態(tài)信息監(jiān)測(cè)分析保護(hù)控制系統(tǒng)，它們?cè)谕度脒\(yùn)行后，能夠確保特高壓輸電線路投運(yùn)及大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)后的電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高戰(zhàn)時(shí)電網(wǎng)抗打擊能力，從而進(jìn)一步提升構(gòu)建避免大面積停電的堅(jiān)強(qiáng)防御體系。

3.3 電網(wǎng)運(yùn)行方式的智能決策技術(shù)

作為確保智能電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行的基礎(chǔ)，電網(wǎng)運(yùn)行方式的安排至關(guān)重要，而電網(wǎng)運(yùn)行方式的智能決策技術(shù)可以在負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)智能電網(wǎng)輸變電設(shè)備的發(fā)電計(jì)劃和檢修計(jì)劃進(jìn)行合理安排。

在智能電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，人們通?？紤]的是N-1故障下的安全穩(wěn)定性，即智能電網(wǎng)在受到單一擾動(dòng)后，保護(hù)、開(kāi)關(guān)和重合閘正確動(dòng)作，不采取穩(wěn)定控制措施，必須確保智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，而其他元件不超過(guò)規(guī)定的事故過(guò)負(fù)荷能力，不發(fā)生聯(lián)鎖跳閘。對(duì)于智能電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中碰到的N-3、N-4等設(shè)備檢修情況下的安全穩(wěn)定問(wèn)題，智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行部門(mén)的技術(shù)人員需要花費(fèi)大量的時(shí)間去進(jìn)行離線計(jì)算，而且離線穩(wěn)定計(jì)算的結(jié)果還不能完全滿(mǎn)足智能電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的需要，因此這就需要利用電網(wǎng)運(yùn)行方式的智能決策技術(shù)，對(duì)智能電網(wǎng)運(yùn)行方式進(jìn)行在線計(jì)算，從而大大降低電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行部門(mén)技術(shù)人員的工作量。

3.4 短路電流控制技術(shù)

傳統(tǒng)電網(wǎng)的故障電流限制技術(shù)，主要是從電網(wǎng)運(yùn)行方式、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電氣設(shè)備性能等方面著手，此種技術(shù)雖然可以對(duì)故障點(diǎn)的短路電流進(jìn)行控制，但是也會(huì)影響到電網(wǎng)的正常運(yùn)行，甚至?xí)档碗娋W(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。例如，改變電網(wǎng)運(yùn)行方式會(huì)降低電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使用高阻抗電氣設(shè)備會(huì)增強(qiáng)網(wǎng)損，改變電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的成本較高。

利用故障電流限制器來(lái)對(duì)短路電流進(jìn)行控制，能夠彌補(bǔ)以上缺陷。當(dāng)智能電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，故障電流限制器呈現(xiàn)低阻抗甚至是零阻抗；當(dāng)智能電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，故障電流限制器的阻抗迅速增加，并且不會(huì)對(duì)智能電網(wǎng)的運(yùn)行方式產(chǎn)生影響。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著智能電網(wǎng)的不斷推進(jìn)，電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)也處于不斷發(fā)展之中，這需要我們的工作人員進(jìn)行更深層次的研究和探索。在智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)應(yīng)重點(diǎn)解決大電網(wǎng)安全穩(wěn)定性問(wèn)題，著力研究分布式發(fā)電如風(fēng)力發(fā)電和光伏接入和控制技術(shù)以及對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響，建設(shè)節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)、備用調(diào)度系統(tǒng)、風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度智能操作一體化信息平臺(tái)，從而全面提升科技創(chuàng)新能力、資源優(yōu)化配置能力和大電網(wǎng)調(diào)度駕馭能力。電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，是確保智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、安全和穩(wěn)定運(yùn)行的必然要求。

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