電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)及應(yīng)用探討

黃傳炳

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司貴安供電局）

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)及應(yīng)用探討

黃傳炳

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司貴安供電局）

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)對電網(wǎng)運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性、供電效率和安全性等方面具有直接影響作用。當(dāng)前，我國電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了初級階段的發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的管理水平實(shí)現(xiàn)了較大程度的提高，同時(shí)，還為電力系統(tǒng)的未來發(fā)展奠定了基礎(chǔ)?；诖?，本文主要對電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)以及其應(yīng)用進(jìn)行探討。

電網(wǎng)調(diào)度；自動(dòng)化系統(tǒng)；控制技術(shù)；應(yīng)用探討

1 引言

電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定的運(yùn)行很大程度上取決于電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行，并且電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的安全運(yùn)行能夠有效實(shí)現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置，尤其在電力體制不斷改革，信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益發(fā)達(dá)的時(shí)代背景下，對于電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的要求也逐漸提高，以便其能夠與我國電力市場不斷發(fā)展的需求相滿足。

2 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)需求

2.1 統(tǒng)一性

現(xiàn)代化程度越來越高，電力系統(tǒng)發(fā)展也逐漸完善，在日后的發(fā)展過程中，要對統(tǒng)一性的原理予以更多的關(guān)注，并將分析功能和監(jiān)控功能有效的結(jié)合在一起，從而對電力調(diào)度的靜態(tài)協(xié)調(diào)工作起到完善的作用。在社會環(huán)境逐漸穩(wěn)定的情況下，為了確保電網(wǎng)調(diào)度能夠更順暢的運(yùn)行，則需要有效的連接好輸電與配電網(wǎng)絡(luò)，確保電力系統(tǒng)能夠運(yùn)行的更加安全。

2.2 容量大

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際發(fā)展過程中面臨的最為主要的一個(gè)問題就是容量大的問題，就電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的整體特征而言，大容量的電能能夠符合人們生產(chǎn)生活的需要，特別是電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大的背景下，電網(wǎng)的數(shù)據(jù)越來越多，數(shù)據(jù)處理功能的發(fā)展也迫使電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)必須加大自身容量，確保所有工作正常進(jìn)行。

2.3 綜合性

電網(wǎng)規(guī)模越來越大，電力系統(tǒng)中各項(xiàng)動(dòng)態(tài)行為的變化也越來越快，且更加復(fù)雜，為了能夠?qū)?dòng)態(tài)行為進(jìn)行全面的掌握，確保電力系統(tǒng)能夠正常的運(yùn)行，則需要對保護(hù)控制進(jìn)行深入的強(qiáng)化。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)能夠有效對電力需求進(jìn)行分析和控制，其綜合性的要求較高，為此，要在固有監(jiān)視分析的基礎(chǔ)上，充分實(shí)現(xiàn)保護(hù)與安全協(xié)調(diào)。

3 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)控制關(guān)鍵技術(shù)

3.1 可視化技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行需滿足的高可靠性、安全性要求，以及人們對電網(wǎng)服務(wù)提出的新要求，發(fā)展與應(yīng)用可視化的在線監(jiān)控軟件平臺已成為調(diào)度員工作中的迫切需求。在發(fā)展日益成熟的電網(wǎng)安全分析技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)共同推動(dòng)作用下，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)開始引入可視化技術(shù)，可視化技術(shù)通過借助先進(jìn)的顯示技術(shù)、圖形圖像處理技術(shù)將傳統(tǒng)以表格、數(shù)字方式表達(dá)為主的離線信息轉(zhuǎn)化為以圖形為主的信息，從而便于系統(tǒng)調(diào)度員對電網(wǎng)實(shí)施調(diào)度情況進(jìn)行分析與掌握。

3.2 EMS技術(shù)

電力市場的快速發(fā)展與電網(wǎng)技術(shù)水平的不斷提升，電力市場的交易與安全分析一體化技術(shù)（EMS）作為電力市場支持系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，不僅承擔(dān)著電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視與控制工作，而且更多的承擔(dān)著電力市場交易與安全分析任務(wù)。因此，EMS一體化技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，有利于傳統(tǒng)工作領(lǐng)域的改變，因?yàn)樗髮⑾到y(tǒng)眾多EMS應(yīng)用軟件分析技術(shù)與接口進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以使各應(yīng)用軟件與應(yīng)用接口之間在形成統(tǒng)一的基礎(chǔ)上又能相互獨(dú)立執(zhí)行，從而獲得更佳的監(jiān)控效果。根據(jù)發(fā)電廠電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)工作屬性與特點(diǎn)分析可知，EMS技術(shù)是為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)提供安全經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定可靠電力市場的技術(shù)基礎(chǔ)。其在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的主要作用如圖1。

3.3 Internet技術(shù)

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)引入Internet信息服務(wù)技術(shù)，不但能夠?yàn)橄到y(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)提供全新手段與方法，而且還能夠有效的將傳統(tǒng)電網(wǎng)參數(shù)、SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的瀏覽擴(kuò)展到EMS應(yīng)用功能、擴(kuò)展到AGC功能等的瀏覽上，從而在提高EMS應(yīng)用軟件實(shí)用化水平的同時(shí)，擴(kuò)展EMS系統(tǒng)的對外窗口，提高EMS系統(tǒng)的整體服務(wù)水平，進(jìn)而提高電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)信息化程度。此外，伴隨計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)帶寬的逐漸增加與網(wǎng)速的逐漸提升，網(wǎng)上遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)將會得到進(jìn)一步的發(fā)展與應(yīng)用，這意味著未來Internet技術(shù)將會為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)提供更多、更全面的信息服務(wù)。

圖1 EMS技術(shù)電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的主要作用

3.4 公用信息模型（CIM）

CIM定義為提供用于電、水、氣工業(yè)的生產(chǎn)、傳輸、分配、市場和零售系統(tǒng)相互操作和應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)對象。在電力行業(yè)中，CIM對電力工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)對象模型進(jìn)行了定義，并且有效的對電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)工程、規(guī)劃、管理、運(yùn)行和商務(wù)等應(yīng)用的開發(fā)和集成，為電力對象以及關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了描述。CCAPI的CIM部分提交給IEC形成了IEC61970的三個(gè)部分。在IEC61970中，CIM用統(tǒng)一建模語言（UML）描述，對象用公共類、屬性及對象間的關(guān)系來描述，對象之間的靜態(tài)關(guān)系有：聚集、歸一化和關(guān)聯(lián)。為方便起見，CIM被劃分為許多子系統(tǒng)或包，包括：核心包、拓?fù)浒㈦娋W(wǎng)包、保護(hù)包、量測包、負(fù)荷模型包、發(fā)電包、域包、能量計(jì)劃包、備用包、資產(chǎn)包和SCADA包等。

3.5 中間件技術(shù)

應(yīng)用中間件技術(shù)可以有效提高發(fā)電廠對電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的開放性、高可靠性、易擴(kuò)展性、跨平臺性等要求。以消息中間件為例，該技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包含兩方面：對等式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與跨平臺。利用中間件設(shè)計(jì)的對等式結(jié)構(gòu)，其各節(jié)點(diǎn)之間存在對等關(guān)系，且不存在依賴關(guān)系和從屬關(guān)系，也沒有獨(dú)立的消息服務(wù)端，它既支持一個(gè)節(jié)點(diǎn)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)加入或退出，也支持多個(gè)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)加入和退出。最重要的是，在應(yīng)用消息中間件技術(shù)的情況下，若任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障或以正常方式停機(jī)時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)之間的相互通信不會受到任何影響，即通信可以正常進(jìn)行。這主要是因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)通信層上不同態(tài)之間的消息被隔離開來，從而可以使不同態(tài)之間消息無法進(jìn)行相互通信。通常，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的中間件技術(shù)工作在局域網(wǎng)應(yīng)用層，可以實(shí)現(xiàn)完全自主式開發(fā)與實(shí)現(xiàn)，而應(yīng)用軟件編寫所需編程語言可以選用C++或C語言，它不依賴于操作系統(tǒng)外的第三方軟件，符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)，可以安全穩(wěn)定的運(yùn)行于Windows、Linux、IBM等多種操作系統(tǒng)之上，并且在同一操作系統(tǒng)平臺中，即使安裝有其他操作系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)之間的通信仍能夠正常進(jìn)行，即實(shí)現(xiàn)跨平臺傳輸。

4 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在電廠中的應(yīng)用

4.1 電廠電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)為一種控制系統(tǒng)，其主要能夠直接為電網(wǎng)調(diào)度提供數(shù)據(jù)采集以及監(jiān)控服務(wù)。現(xiàn)階段，全國有32個(gè)網(wǎng)?。ㄊ?、區(qū)）調(diào)，240個(gè)地調(diào)和500多個(gè)縣調(diào)中都已經(jīng)配備了計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)。而國調(diào)、網(wǎng)調(diào)、省調(diào)的自動(dòng)化系統(tǒng)已達(dá)100%，地調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)已裝備90%，縣調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)已裝備35%。29個(gè)網(wǎng)省局、170個(gè)地區(qū)供電局、110個(gè)縣電業(yè)局的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的安全監(jiān)視功能（SCADA）通過了實(shí)用化驗(yàn)收。并以此為基礎(chǔ)在能量管理系統(tǒng)（EMS）、配電管理系統(tǒng)（DMS）以及在具有自主版權(quán)的支持軟件平臺和高級應(yīng)用軟件開發(fā)和工程化應(yīng)用方面，進(jìn)行了卓有成效的工作，取得了很大進(jìn)展，有些成果達(dá)到國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成如圖2所示。

圖2 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成

4.2 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)改造升級

在電網(wǎng)調(diào)度工作中，調(diào)度、監(jiān)控與運(yùn)維是三個(gè)最為重要的部分。為提高系統(tǒng)工作性能與運(yùn)行合理性，需要對該電廠調(diào)度工作相關(guān)部門進(jìn)行調(diào)整：①調(diào)度班負(fù)責(zé)110kV和220kV變電站以及地方電廠的調(diào)度運(yùn)行，負(fù)責(zé)電網(wǎng)電能分配，實(shí)行24小時(shí)全天候輪崗機(jī)制，并將整個(gè)電網(wǎng)電壓等級各項(xiàng)信息顯示在系統(tǒng)界面上。②監(jiān)控班負(fù)責(zé)變電站的監(jiān)視與遠(yuǎn)程操控，工作與調(diào)度班同步進(jìn)行。運(yùn)維站負(fù)責(zé)對各個(gè)變電站及電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。具體改造升級方案如下：

綜合應(yīng)用遙感技術(shù)與可視化技術(shù)?？紤]到該發(fā)電廠現(xiàn)行電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)仍處于傳統(tǒng)的遙感狀態(tài)，已無法滿足電網(wǎng)運(yùn)行與維護(hù)要求，因此必須應(yīng)用遙感技術(shù)與可視化技術(shù)，使系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)維的同時(shí)，使信息實(shí)現(xiàn)可視化。遙視功能的實(shí)現(xiàn)主要借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形圖像處理技術(shù)等來完成，主要分為調(diào)度中心控制站、運(yùn)維站與變電站終端站三大部分，數(shù)據(jù)通過變電站終端傳輸至運(yùn)維站和中心站，再利用通信網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，并且采用分布式存儲方式可以有效提高系統(tǒng)的可靠性。在視頻系統(tǒng)中，采用分布式結(jié)構(gòu)，中心站主要負(fù)責(zé)對遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場的實(shí)時(shí)瀏覽與各種信息的及時(shí)采集和處理；運(yùn)維站通過遙視功能實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操控與瀏覽；變電站終端站主要為系統(tǒng)可視化功能的實(shí)現(xiàn)提供所需設(shè)備、環(huán)境數(shù)據(jù)與圖形信息。

此外，為彌補(bǔ)原系統(tǒng)缺乏命名功能缺陷，提高系統(tǒng)命名工作效率，減少電網(wǎng)安全隱患，該電廠在原有電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入了一套智能辨別系統(tǒng)，智能辨別功能的增加可以有效解決以往新線路的命名問題，大大提高系統(tǒng)工作效率。經(jīng)改造升級后，該電廠電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在可靠性、安全性、系統(tǒng)容量、運(yùn)行效率等各方面均得到了明顯的提升。

5 結(jié)語

綜上所述，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)能夠有效改善系統(tǒng)的整體性能，并且能夠有效推動(dòng)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用新技術(shù)的出現(xiàn)，如公用信息模塊、中間件技術(shù)等。因此，發(fā)電廠在應(yīng)用電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對其進(jìn)行不斷的創(chuàng)新，并確保新一代電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)能夠滿足國際標(biāo)準(zhǔn)要求，從而為未來該系統(tǒng)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

[1]楊靜.電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的一體化技術(shù)研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（15）：115.

[2]后躍興.電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（5）：160～161.

[3]羅成，溫慶亮，陳定科.電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用及前景[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（22）：54～55.

TM734

A

1004-7344（2016）21-0106-02

2016-7-10

黃傳炳（1982-），男，侗族，貴州黎平人，助理工程師，本科，主要從事電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化工作。