支撐一體化大電網(wǎng)的調(diào)度控制系統(tǒng)架構及關鍵技術

陳進

摘 要：特高壓交直流電網(wǎng)的出現(xiàn)，在一定程度上提升了對于大范圍資源的優(yōu)化配置能力，不過對于電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)也提出了新的要求。本文對支撐一體化大電網(wǎng)的調(diào)度控制系統(tǒng)架構進行了分析，并對其關鍵技術進行了討論，希望能夠為我國電力行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供一些參考和借鑒。

關鍵詞：支撐一體化；大電網(wǎng)；調(diào)度控制；系統(tǒng)架構；關鍵技術

前言：從目前來看，無論是國內(nèi)還是國外，電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)都是依照調(diào)度機構獨立建設和運行的，在這種情況下，很難及時獲取管轄區(qū)域以外的電網(wǎng)信息，也無法實現(xiàn)全網(wǎng)范圍內(nèi)的精益化調(diào)控?；诖?，統(tǒng)一分析和統(tǒng)一決策成為了一體化大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的本質(zhì)需求，想要解決全網(wǎng)一體化決策需求與各級調(diào)度分散控制之間的矛盾，需要引入更加合理的調(diào)度控制系統(tǒng)架構。

1 大電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)架構

現(xiàn)有電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)在實際應用中存在著鏈條長、層級多、全局決策能力不足等問題，調(diào)度技術支撐能力嚴重不足。針對這樣的問題，大電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)應該強調(diào)面向強互聯(lián)大電網(wǎng)，在互聯(lián)網(wǎng)思維的支撐下，運用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術理念，堅持“物理分布、邏輯統(tǒng)一”的指導思想，將分布在不同層級調(diào)度的子系統(tǒng)運用廣域高速通信網(wǎng)絡聯(lián)結(jié)成邏輯層面的統(tǒng)一系統(tǒng)，通過這樣的方式來突破傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的局限性，為各級調(diào)度提供服務。大電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中的“物理分布、邏輯統(tǒng)一”指導思想，主要是將采集控制分布、分析決策集中而且實時性較高的采集控制類功能面向當?shù)兀治鰶Q策優(yōu)化類功能則面向全網(wǎng)，系統(tǒng)整體架構如圖1所示。系統(tǒng)能夠?qū)ν獠凯h(huán)境信息和未來趨勢的分析，通過全景監(jiān)視和評估實現(xiàn)對控制策略的智能化調(diào)整，繼而自動校正電網(wǎng)運行，運用電源-電網(wǎng)-負荷的精細化調(diào)控，能夠?qū)崿F(xiàn)電力電量的全局平衡乃至超前部署，還可以提供事故預想、預判和預控等功能，實現(xiàn)對電網(wǎng)故障的主動防范。

2 大電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)關鍵技術

對于大電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)而言，支撐平臺是基礎，業(yè)務應用功能是核心，驗證與運行維護則是確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行的重要保障。系統(tǒng)必須從調(diào)控業(yè)務的現(xiàn)實需求出發(fā)，一方面對關鍵基礎支撐技術進行夯實，另一方面做好關鍵技術攻克，包括大電網(wǎng)協(xié)同調(diào)度控制、模型與數(shù)據(jù)處理、大電網(wǎng)一體化在線安全風險防控等，將智能化技術融入其中，實現(xiàn)對于大電網(wǎng)的全局分析、全局監(jiān)督、全局防控和全局計劃決策[1]。

2.1系統(tǒng)關鍵基礎支撐

對于大電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的開發(fā)和運行而言，支撐平臺是非常重要的基礎，與傳統(tǒng)分散建設的調(diào)度控制系統(tǒng)相比，大電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)強調(diào)全網(wǎng)集中分析決策，不僅計算規(guī)模大、任務重，對于分析決策中心的要求也更加嚴格。分析決策中心需要采取有效措施，保證大量周期啟動的分析應用功能可以正常運行，同時也必須對異地高并發(fā)計算任務的請求進行協(xié)調(diào)及快速響應，其本身更需要具備較高的可靠性，確?？梢蕴峁┻B續(xù)不間斷的服務。在這種情況下，需要對兩項關鍵技術進行重點研究：一是高速并行計算框架，通過對資源建模技術的研究，得到資源快速分配與彈性擴展方法，在多級多核與圖像處理器并行計算技術的支撐下，構建能夠?qū)崿F(xiàn)冗余容錯和負載均衡的高速并行計算框架；二是中心異地多活技術，參照IT界的異地多活中心思想，構建可以同時提供服務的異地多活分析決策中心，推動業(yè)務流程服務單元化，確保在出現(xiàn)故障時能夠?qū)崿F(xiàn)無縫高速切換。

2.2建模與數(shù)據(jù)處理

在分析決策全局化要求下，完整的電力系統(tǒng)模型和數(shù)據(jù)是基礎也是保障，需要技術人員將原本各個調(diào)度機構獨立構建的電網(wǎng)模型轉(zhuǎn)化為全網(wǎng)統(tǒng)一建模，做好模型維護、存儲和發(fā)布問題的解決。大電網(wǎng)全局監(jiān)控強調(diào)信息準確性和推送精準性，而這需要做好對數(shù)據(jù)信息的深度加工。事實上，電網(wǎng)運行、外部環(huán)境和設備狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息本質(zhì)上存在相互關聯(lián)，通過統(tǒng)一分析和深度挖掘，能夠幫助電網(wǎng)調(diào)度人員更好地把控電網(wǎng)運行狀態(tài)，實現(xiàn)對電網(wǎng)故障的準確定位，不僅如此，在先進人機交互技術的支撐下，監(jiān)控效率能夠得到顯著提升。在按需建模和廣域數(shù)據(jù)分布式處理環(huán)節(jié)，需要重點研究的關鍵技術包括：大電網(wǎng)“模型云”構建技術、數(shù)據(jù)高效流處理及快速狀態(tài)估計技術、調(diào)控大數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理和知識挖掘技術、主子站廣域協(xié)同處理和故障診斷技術以及人機增強可視與交互技術。

2.3智能調(diào)度控制

可持續(xù)發(fā)展背景下，新能源廣泛接入，柔性負荷與電網(wǎng)的雙向互動越發(fā)強烈，使得發(fā)電計劃編制及調(diào)度控制變得越發(fā)困難，全局分析優(yōu)化的需求則使得計算規(guī)模更大，控制策略的協(xié)同性需求也更加迫切。依照發(fā)電與負荷不確定性隨時間推移不斷減小的規(guī)律，發(fā)電計劃制定環(huán)節(jié)，可以先給出一個能夠滿足安全約束同時相對寬泛的運行區(qū)間，然后在運行過程中逐漸收縮，最終優(yōu)化為確定的經(jīng)濟運行點，并將其目標要求分解后落實到各級監(jiān)控系統(tǒng)中，在保證電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運行的情況下，實現(xiàn)自動巡航。

2.4風險防控與智能決策

特高壓電網(wǎng)送受端、交直流與上下級之間耦合緊密，必須通過全局防控才能有效降低電網(wǎng)運行風險，而且電源、負荷雙側(cè)不確定性導致了電網(wǎng)安全風險防控難度的增大?；诖?，需要建立更加科學合理的風險評估指標體系，實現(xiàn)對在線安全風險的量化評估和感知預警，結(jié)合全局優(yōu)化的預防性控制措施，實現(xiàn)對于系統(tǒng)保護及安全自動裝置運行參數(shù)的在線協(xié)同校核，以此來保證電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運行。

2.5系統(tǒng)驗證和運維支撐

大電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的總體架構復雜，系統(tǒng)開發(fā)環(huán)節(jié)要求做好支撐平臺和應用功能的測試工作，以保證軟件功能和性能都可以滿足大電網(wǎng)調(diào)度控制運行的實際需求。分析決策中心與模型云平臺集中部署的形式會在一定程度上增加運行維護的難度，需要技術人員做好系統(tǒng)運維技術創(chuàng)新，提升運維管理水平[2]。

3 結(jié)語

總而言之，針對特高壓交直流混聯(lián)大電網(wǎng)一體化調(diào)度運行控制的需求，電力技術人員在云計算技術的支撐下，提出了支撐一體化大電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的架構，從基礎支撐、建模與數(shù)據(jù)處理、智能調(diào)度控制等方面，對系統(tǒng)架構中涉及的關鍵技術進行了分析，希望能夠為大電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行提供技術支撐。

參考文獻：

[1]胡晨旭，周濟，羅治強，等.一體化調(diào)度計劃輔助決策架構及關鍵技術[J].電力系統(tǒng)自動化，2015，（1）：131-136.