電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用與管理

□高 增

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)為技術(shù)手段的管理系統(tǒng)，隨時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并對(duì)系統(tǒng)做出評(píng)價(jià)。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，調(diào)度人員就會(huì)根據(jù)相應(yīng)的警示信號(hào)，采取調(diào)整負(fù)荷、改變運(yùn)行方式等措施，盡量使系統(tǒng)恢復(fù)正常。在緊急狀態(tài)下，如果不及時(shí)采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧?，就?huì)失去穩(wěn)定進(jìn)而分解成幾個(gè)系統(tǒng)，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)用戶大面積的停電和許多發(fā)電機(jī)組的緊急停機(jī)。在這個(gè)過(guò)程中，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)也是調(diào)度人員恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行的重要手段。

1 電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

在20世紀(jì)80年代中期，全世界已裝備了200多個(gè)電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控中心，普遍實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，有的還實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)發(fā)電控制和經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制，大大提高了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化水平。我國(guó)從80年代開始，抓緊對(duì)調(diào)度自動(dòng)化的研究與應(yīng)用工作，在一些網(wǎng)調(diào)、省調(diào)及地區(qū)調(diào)度陸續(xù)引進(jìn)并研制、使用了現(xiàn)代化在線計(jì)算技術(shù)裝備及相應(yīng)的調(diào)度自動(dòng)化管理設(shè)施，對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和經(jīng)濟(jì)調(diào)度，取得了初步經(jīng)驗(yàn)和效益，為其推廣使用打下了基礎(chǔ)。具體可劃分為三個(gè)階段：1）早期的遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)。早期依靠電話來(lái)進(jìn)行調(diào)度指揮，但這顯然是無(wú)法滿足實(shí)時(shí)性的要求，此時(shí)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)得到發(fā)展。在上世紀(jì)60年代我國(guó)研制了SZY系列和WYZ系列的遠(yuǎn)動(dòng)裝置。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)設(shè)備無(wú)論體積還是可靠性上，都取得明顯的進(jìn)步。2）調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。上個(gè)世紀(jì)80年代計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用，遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)有了突破性進(jìn)展，體積更小且可靠性更高。微機(jī)用于遠(yuǎn)動(dòng)終端上，使許多不易實(shí)現(xiàn)的功能得到迎刃而解，如四大電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的引進(jìn)，大大提高了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的普及和應(yīng)用水平。3）開放式調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。90年代各大廠商紛紛推出開放式調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)由若干個(gè)子系統(tǒng)組成，且采用互為備用方式，雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)連接，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)可靠性。主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)向著標(biāo)準(zhǔn)化靠攏，人機(jī)界面和通信標(biāo)準(zhǔn)支持多個(gè)廠商設(shè)備，兼容性和擴(kuò)展性大大提高。這個(gè)時(shí)期，各大廠商的自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用于地區(qū)和縣級(jí)電網(wǎng)中，極大地提高了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用水平。

2 現(xiàn)有電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的局限性

電力系統(tǒng)的高效、安全運(yùn)行是每一位電力員工期望的。但現(xiàn)有的能量管理系統(tǒng)比較傳統(tǒng)，僅具有電網(wǎng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的分析功能，也就是一些較常規(guī)的功能，這些功能主要有如狀態(tài)估計(jì)、外部等值、負(fù)荷預(yù)報(bào)等，可以看出現(xiàn)有的能量系統(tǒng)實(shí)際上主要是實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和分析的功能，并沒有對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，具體的調(diào)控工作還需要專門的調(diào)度人員來(lái)完成。人工的完成效率較低且容易出錯(cuò)，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)的三個(gè)重要目標(biāo)。除此之外，能量管理系統(tǒng)(EMS)還有很多沒有克服的難題：1）EMS系統(tǒng)計(jì)算速度有很大限制。從理論上講，電網(wǎng)有功和無(wú)功的協(xié)同控制，將實(shí)現(xiàn)最最優(yōu)潮流的在線運(yùn)行，但EMS系統(tǒng)計(jì)算速度遠(yuǎn)達(dá)不到要求，無(wú)法進(jìn)行最優(yōu)潮流計(jì)算。2）電網(wǎng)是由不同的分級(jí)分層結(jié)構(gòu)組成的，分級(jí)分層結(jié)構(gòu)之間的交互性決定了電網(wǎng)的運(yùn)行效率。而EMS系統(tǒng)目前仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)模型的交互。

3 新型電力調(diào)度自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)

3.1 電力系統(tǒng)混成控制技術(shù)

電力混成思想為：對(duì)一切不符合要求的狀態(tài)進(jìn)行分類定義，每一個(gè)分類都是一個(gè)事件，通過(guò)系統(tǒng)控制解決事件問題，從而使系統(tǒng)保持無(wú)事件狀態(tài)。無(wú)事件狀態(tài)是電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，其穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性都是趨優(yōu)的?；谶@一思想，建立先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)，就會(huì)自動(dòng)解決電網(wǎng)中存在的不合理、不滿意的問題，進(jìn)而保證電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，這也是電力工作者孜孜不倦追求的目標(biāo)。

3.2 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)目標(biāo)趨優(yōu)運(yùn)行

AEMS系統(tǒng)是一個(gè)先進(jìn)的自動(dòng)化管理系統(tǒng)，在一般情況下事件分析和事件處理可以保證電網(wǎng)的運(yùn)行趨優(yōu)閉環(huán)控制。不過(guò)為了讓調(diào)度人員有更多的“知情度”和“掌控權(quán)”，在AEMS里設(shè)置了一個(gè)調(diào)度員決策功能，其作用是：1）盡可能將系統(tǒng)狀態(tài)以可視化形式展示給調(diào)度人員，具有人性化的界面，讓調(diào)度人員能夠很直觀地了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。2）便于調(diào)度員進(jìn)行運(yùn)行時(shí)的調(diào)度決策和維護(hù)時(shí)的配置管理。

3.3 動(dòng)態(tài)SCADA系統(tǒng)

電力系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，每時(shí)每刻都在發(fā)生著變化，所以電網(wǎng)系統(tǒng)管理必須是動(dòng)態(tài)的。目前，SCADA系統(tǒng)可4-8s獲得一次RTU等設(shè)備的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，而這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)是無(wú)法獲取動(dòng)態(tài)信息的，稱為系統(tǒng)斷面。這是由系統(tǒng)自身限制決定的，無(wú)法改變。PMU等量測(cè)設(shè)備可達(dá)到0.02s獲得一次系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，但鑒于其價(jià)格較昂貴且安裝數(shù)量少，無(wú)法普及使用，同時(shí)該設(shè)備與SCADA系統(tǒng)無(wú)法兼容。隨著新型電網(wǎng)的形成，風(fēng)能、太陽(yáng)能將大量接入其中，這就需要我們不斷進(jìn)行技術(shù)革新，研究更新的智能電網(wǎng)基礎(chǔ)量測(cè)系統(tǒng)，從而解決系統(tǒng)斷面過(guò)大的問題。

[1]鄭云峰.論電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)及其發(fā)展趨勢(shì)[J].經(jīng)營(yíng)管理者,2011(03)

[2]王宏生.淺談電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化[J].中國(guó)電力教育,2011(06)