電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)及未來發(fā)展

邱寶源

摘要：電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行及管理的發(fā)展，對(duì)電力調(diào)度提出了新的要求。電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)未來的發(fā)展趨向于適應(yīng)化、智能化和最優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：電力調(diào)度自動(dòng)化；發(fā)展階段；現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.07.093

0 引言

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是指直接對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的服務(wù)系統(tǒng)。它是各級(jí)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)運(yùn)行人員的控制、分析決策等重要依據(jù)，是保證電網(wǎng)安全和經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行的重要手段。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)化是信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，針對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電5個(gè)有機(jī)聯(lián)系的環(huán)節(jié)分別有對(duì)應(yīng)的專門自動(dòng)化系統(tǒng)和自動(dòng)裝置進(jìn)行監(jiān)控。

在發(fā)電廠、變電站、配電站等現(xiàn)場(chǎng)的電力設(shè)備都裝有自動(dòng)裝置進(jìn)行控制，例如：在發(fā)電廠有勵(lì)磁自動(dòng)控制裝置、自動(dòng)調(diào)頻控制裝置、同期控制裝置；在變電站有電壓自動(dòng)控制裝置AVC（Automatic Voltage Control）、備用電源自動(dòng)投切裝置；配電站有自動(dòng)剪裁控制裝置進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)等。但這些裝置只能完成當(dāng)?shù)毓δ?，無法完成遠(yuǎn)程監(jiān)控及與調(diào)度中心的人機(jī)對(duì)話等任務(wù)，為此需要在發(fā)電廠、變電站及配電站配置遠(yuǎn)程終端裝置RTU（Remote Terminal Unit）、發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)ECS（Electrical Control System）或饋線終端裝置FTU（Feeder Terminal Unit）等，進(jìn)行實(shí)時(shí)信息采集及監(jiān)控。

其中，遠(yuǎn)動(dòng)裝置RTU是采集所在廠站表征電力系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)模擬量和開關(guān)量，并向調(diào)度中心傳送這些數(shù)據(jù)并執(zhí)行控制及調(diào)節(jié)命令。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)連接發(fā)電、輸電、變電環(huán)節(jié)，通過發(fā)電廠和變電站的RTU采集電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，通過信道傳輸?shù)秸{(diào)度中心的主站系統(tǒng)，主站系統(tǒng)通過RTU對(duì)輸電網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并實(shí)行遠(yuǎn)程控制。根據(jù)收集的全網(wǎng)信息，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行進(jìn)行安全性分析、負(fù)荷預(yù)測(cè)及自動(dòng)發(fā)電控制等能量管理調(diào)度功能。

1 電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展階段

隨著裝機(jī)容量增加、輸電電壓等級(jí)升高及電網(wǎng)覆蓋范圍擴(kuò)大，電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度技術(shù)快速發(fā)展，具體可以分為四個(gè)階段：

早期階段。該階段主要通過自動(dòng)裝置、電話及操作人員的經(jīng)驗(yàn)來調(diào)度及操作，由于通信設(shè)備限制，監(jiān)控及調(diào)度的實(shí)時(shí)性較差，故障無法及時(shí)處理，容易造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用。初期的遙測(cè)裝置基于電子管和繼電器邏輯，設(shè)備容量小。中期晶體管數(shù)字綜合遠(yuǎn)動(dòng)裝置采用模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字遙測(cè)，精度大幅提高，而后集成電路被引入到數(shù)字綜合遠(yuǎn)動(dòng)裝置中，使得電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息直接進(jìn)入調(diào)度中心成為可能，根據(jù)掌握的電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)度人員可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理事故。該階段常稱為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（Su-pervisory Control And Data Acquisition，SCADA）。

以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)階段。該階段電網(wǎng)加強(qiáng)了全網(wǎng)的安全監(jiān)視、分析和控制?？刂葡到y(tǒng)可以完整的了解整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并在計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備輔助下，對(duì)電網(wǎng)事故作出正確調(diào)度決策。此時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)將操作人員從過去的監(jiān)視、記錄的任務(wù)轉(zhuǎn)變到更多的進(jìn)行分析、判斷和決策，極大的提高了電力調(diào)度系統(tǒng)的效率。這種包括SCADA、自動(dòng)發(fā)電控制與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)分析、調(diào)度管理、計(jì)劃功能的系統(tǒng)叫作能量管理系統(tǒng)（Energy Management Sys-tem，EMS）。

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)階段?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，開放、互連、標(biāo)準(zhǔn)化已成為電力工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。以IP交換技術(shù)的四級(jí)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，國家電力信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施正在逐步建設(shè)。

2 電力調(diào)度自動(dòng)化的主要功能及應(yīng)用現(xiàn)狀

基于成熟的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通訊技術(shù)，通過設(shè)置在各發(fā)電廠和變電站的遠(yuǎn)動(dòng)終端采集電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，通過信道傳輸?shù)皆O(shè)置在調(diào)度中心的主站，主站根據(jù)收集的全局信息，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全性分析、負(fù)荷預(yù)測(cè)、自動(dòng)發(fā)電控制、經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制等操作。

根據(jù)功能定位不同，電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可以分為四個(gè)子系統(tǒng)，即信息采集與命令執(zhí)行子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、信息采集處理及控制子系統(tǒng)、人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)。

電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能包括：（1）變電站自動(dòng)化。即通過對(duì)運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)字化采集處理、繼電保護(hù)微機(jī)化、遠(yuǎn)程通信等完成對(duì)變電站綜合控制，實(shí)現(xiàn)變電站無人值守。（2）配電網(wǎng)管理系統(tǒng)。即對(duì)變電、配電、用電全過程進(jìn)行監(jiān)控、管理的自動(dòng)化信息系統(tǒng)。包括配電自動(dòng)化、地理信息系統(tǒng)、配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、信息管理系統(tǒng)等方面。（3）能量管理系統(tǒng)。包括數(shù)據(jù)采集監(jiān)控、自動(dòng)發(fā)電控制與經(jīng)濟(jì)調(diào)控、電力系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估與安全分析、調(diào)度員模擬培訓(xùn)。

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)具有4個(gè)特性，即系統(tǒng)開放性、可擴(kuò)展性、先進(jìn)系統(tǒng)平臺(tái)、強(qiáng)大WEB瀏覽功能。目前，我國幾種常用的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)包括：DF8003S系統(tǒng)、CC-2000系統(tǒng)、OPEN-3000系統(tǒng)、SD-6000系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)符合國際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際應(yīng)用中，也達(dá)到了國內(nèi)外同類產(chǎn)品的操作標(biāo)準(zhǔn)。自動(dòng)化操作系統(tǒng)接口使用POSIX技術(shù)，數(shù)據(jù)庫接口采用SQL結(jié)構(gòu)化訪問，網(wǎng)絡(luò)通信使用TCP/IP協(xié)議，人機(jī)界面應(yīng)用采用X-WINDOWS。

3 電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

我國的電力系統(tǒng)及其供應(yīng)體制正在不斷的深化改革，電力系統(tǒng)的健康發(fā)展、可靠運(yùn)行事關(guān)國計(jì)民生。而隨著計(jì)算機(jī)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)化系統(tǒng)接入的信息量、種類、范圍日益增大，在實(shí)時(shí)生產(chǎn)管理方面對(duì)所應(yīng)用的系統(tǒng)提出更高要求。電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)未來的發(fā)展趨向于適應(yīng)化、智能化、協(xié)調(diào)化、最優(yōu)化。通過系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享，有效降低接口難度及成本。將目前電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中不同機(jī)型、多種體系聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)兼容及共同操作，充分利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的信息采集及處理力能，進(jìn)一步減少電力企業(yè)的運(yùn)營成本。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，電力自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)成為電力建設(shè)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。電力自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用提高了電力系統(tǒng)供電、用電的安全性，保證了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，減少了運(yùn)營成本，是切合我國電力系統(tǒng)的發(fā)展需求的重要技術(shù)，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。