智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行面臨的關(guān)鍵技術(shù)研究

劉炳

摘 要：在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，智能電網(wǎng)調(diào)度工作發(fā)揮著非常重要的作用。傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度工作已經(jīng)不能滿足目前電網(wǎng)發(fā)展的需求，對電網(wǎng)進(jìn)行改革是發(fā)揮智能電網(wǎng)調(diào)度作用，促進(jìn)電力發(fā)展的重要工作內(nèi)容。同時，在智能電網(wǎng)調(diào)度過程中，還涉及許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，因此，在電網(wǎng)調(diào)度工作過程中存在許多技術(shù)上和運(yùn)行上的難題。本文通過對智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行面臨的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析研究，并且提出一定的解決意見，以期為智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);調(diào)度運(yùn)行;關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）34-0122-03

Research on the Key Technologies of Smart Grid Dispatching Operation

LIU Bing

（Yulin Power Supply Bureau，Yulin Shaanxi 719000）

Abstract： In the process of China's social and economic development， smart grid scheduling plays a very important role. The traditional power grid dispatching can not meet the needs of the current power grid development. The reform of the power grid is an important work to play the role of smart grid dispatching and promote the development of power. At the same time， in the process of smart grid scheduling， there are many advanced science and technology， so there are many technical and operational problems in the process of grid scheduling. This paper analyzed the key technologies faced by the dispatching operation of smart grid， and put forward some solutions， in order to provide reference for the development of the dispatching operation of smart grid.

Keywords： smart grid;dispatching operation;key technology

進(jìn)入21世紀(jì)后，社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，而能源大量消耗使節(jié)約能源、降低損耗、低碳排放等可持續(xù)性理念成為各國發(fā)展應(yīng)堅(jiān)持的重要原則。如何利用可再生資源和綠色能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能源？如何改造目前的能源體系，開發(fā)更加智能高效的電網(wǎng)體系和結(jié)構(gòu)？這都是目前各國關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，也是發(fā)展過程中遇到的主要難題。目前，國內(nèi)外對智能電網(wǎng)還沒有提出明確的定義，都是根據(jù)自身發(fā)展需求，對智能電網(wǎng)給出了具有局限性的定義。筆者認(rèn)為，智能電網(wǎng)實(shí)際上就是利用綠色資源、可再生能源，通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和控制方式來提高電網(wǎng)的工作效率，保證電網(wǎng)工作的穩(wěn)定性，滿足人們的用電需求。對電力工業(yè)來說，智能電網(wǎng)是電力工業(yè)發(fā)展歷程上重要的變革內(nèi)容，會直接使電力工業(yè)的各領(lǐng)域得到發(fā)展和創(chuàng)新。本文主要對智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行面臨的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析研究，以期為電力工業(yè)的發(fā)展提供重要參考。

1 電網(wǎng)調(diào)度的功能

電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)實(shí)際上只對電網(wǎng)的發(fā)電和用電工作進(jìn)行控制，從而保障整體的穩(wěn)定運(yùn)行，主要包括以下幾點(diǎn)功能。①調(diào)度運(yùn)行功能。該功能主要是對電力系統(tǒng)中電廠及各種電氣設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)作，保證電力系統(tǒng)發(fā)電的穩(wěn)定性。在實(shí)際調(diào)度過程中，主要是利用調(diào)度倒閘進(jìn)行相關(guān)操作。同時，在實(shí)際操作過程中，一旦發(fā)生問題要及時解決，防止問題擴(kuò)大對整個系統(tǒng)造成影響，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。②調(diào)度計(jì)劃功能。在電網(wǎng)運(yùn)行前，要對電網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，并對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行分析，選擇更加適合發(fā)電機(jī)工作的開機(jī)方式，以滿足系統(tǒng)安全校核的需求，并進(jìn)一步保證整體系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。③運(yùn)行方式。運(yùn)行方式是整個電力系統(tǒng)的重要組成部分，通過對設(shè)備和電網(wǎng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，能為電力系統(tǒng)的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)和技術(shù)上的支持。④繼電保護(hù)功能。該功能主要針對電網(wǎng)中的繼電保護(hù)和安全自動裝置進(jìn)行計(jì)算。⑤通信自動化功能。通過對電網(wǎng)運(yùn)行過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集、傳送和顯示，能為指揮者提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，也是保證電網(wǎng)其他設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)[1-5]。

2 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)

對于智能電網(wǎng)調(diào)度，我國相關(guān)文件對智能電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)有明確的要求：在利用智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行過程中，要將安全可靠、協(xié)調(diào)靈活、優(yōu)質(zhì)高效等要求作為基本原則。同時，在電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)研發(fā)過程中，要遵循電網(wǎng)本身的運(yùn)行特點(diǎn)，以提高電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的規(guī)范化、流程化、信息化、自動化、智能化和互動化的水平。除此之外，對智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)還提出了以下幾點(diǎn)要求。①在利用智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)過程中，要堅(jiān)持安全可靠的原則。在利用該技術(shù)的過程中，要對電網(wǎng)發(fā)電的安全性進(jìn)行分析研究，并且遵循發(fā)電安全防護(hù)要求，不斷地對防護(hù)工作進(jìn)行完善，這樣才能提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。②在利用智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)過程中，要堅(jiān)持使用先進(jìn)的技術(shù)。對于電力系統(tǒng)，應(yīng)用智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)，必須在系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)等內(nèi)容上，借鑒國外先進(jìn)的技術(shù)和成果，不斷提高自身電網(wǎng)的設(shè)計(jì)水平，這樣才能促使我國電力行業(yè)不斷發(fā)展。③在利用智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)過程中，要堅(jiān)持開放與可擴(kuò)展原則。電網(wǎng)平臺在發(fā)展過程中需要不斷對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容和升級等，因此，利用智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)需要根據(jù)系統(tǒng)要求，對系統(tǒng)進(jìn)行完善和升級，這樣才能不斷促進(jìn)電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展。④在利用電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的過程中，要堅(jiān)持可管理、易維護(hù)的原則，以更好地滿足客戶的需要，對系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化和調(diào)整。

3 智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行過程中涉及的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 電網(wǎng)實(shí)時動態(tài)監(jiān)測技術(shù)

我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展為電網(wǎng)實(shí)時動態(tài)監(jiān)測提供了相應(yīng)的科學(xué)技術(shù)。在20世紀(jì)90年代初，通過利用GPS進(jìn)行電網(wǎng)實(shí)時動態(tài)監(jiān)測的技術(shù)的成功研發(fā)，標(biāo)志著在我國電網(wǎng)工程運(yùn)行過程中能利用廣域網(wǎng)動態(tài)測量技術(shù)對整體運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時的動態(tài)監(jiān)測，獲取實(shí)時的信息。這對電網(wǎng)的運(yùn)行和整體控制來說具有非常重要的意義。該技術(shù)在實(shí)際工作中主要有以下幾項(xiàng)特點(diǎn)。①利用該技術(shù)能直接測量發(fā)電機(jī)的功角。②該技術(shù)每隔40ms就能向主機(jī)發(fā)送一次動態(tài)數(shù)據(jù)。③利用該技術(shù)，能對每一次發(fā)送的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行時間標(biāo)定，同時，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，還能了解電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時狀態(tài)，保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定。

該系統(tǒng)能在40ms時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)記錄和傳輸工作，這為電網(wǎng)的狀態(tài)分析提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。通過使用該技術(shù)，不僅能滿足電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的相關(guān)需求，還能為電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)提供更多的輔助功能。與傳統(tǒng)技術(shù)手段相比，利用該技術(shù)能得到更加準(zhǔn)確的一次性數(shù)據(jù)，幫助相關(guān)部門對電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行更加精確的控制和管理。

3.2 電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策技術(shù)

在進(jìn)行電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測過程中，通過將計(jì)算機(jī)技術(shù)融入監(jiān)測管理工作中，能進(jìn)行電網(wǎng)監(jiān)測的預(yù)警和輔助決策。通過利用電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策技術(shù)能及時收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，也能夠使操作人員對電網(wǎng)具有更高效的控制和管理。另外，在2008年，我國也制定了關(guān)于電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的《在線安全穩(wěn)定預(yù)警系統(tǒng)功能規(guī)范》等文件，為我國電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的管理與控制工作提供了規(guī)范參考。

電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策技術(shù)主要包括電網(wǎng)實(shí)時動態(tài)監(jiān)測、在線狀態(tài)評估、在線靜態(tài)安全分析等多種功能。通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析，能為決策人員提供意見。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，該技術(shù)具有以下幾點(diǎn)特點(diǎn)。①能有效提高評估結(jié)果的精確度，為操作人員提供更加合理的決策方案。②能夠進(jìn)行在線低頻振蕩計(jì)算。目前，電網(wǎng)系統(tǒng)常常會出現(xiàn)電網(wǎng)低頻振蕩問題。為了解決該問題，通過利用電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策技術(shù)，能準(zhǔn)確地對異常區(qū)域進(jìn)行計(jì)算和標(biāo)定，同時能實(shí)時將數(shù)據(jù)發(fā)送給控制人員。③能記錄和存儲低頻振蕩的相關(guān)數(shù)據(jù)。利用該技術(shù)能對電網(wǎng)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，且能記錄和存儲發(fā)生低頻振蕩的相關(guān)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

3.3 電網(wǎng)運(yùn)行方式的在線分析技術(shù)

電網(wǎng)運(yùn)行方式的合理性是保證電網(wǎng)整體穩(wěn)定運(yùn)行、安全運(yùn)行的關(guān)鍵。在進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行方式的安排之前，要對整體電網(wǎng)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測，然后再制訂電網(wǎng)運(yùn)行安排計(jì)劃、相應(yīng)的設(shè)備檢修計(jì)劃和整體發(fā)電計(jì)劃，這樣才能促使整體網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

在實(shí)際電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，對影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的因素進(jìn)行分析和研究，尋找解決問題的方式，能保障電力系統(tǒng)在工作過程中不會出現(xiàn)故障問題，能使電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。利用傳統(tǒng)計(jì)算方式進(jìn)行故障問題和運(yùn)行情況計(jì)算，大量的計(jì)算數(shù)據(jù)不僅給工程計(jì)算帶來了極大困難，也使工作人員的工作量成倍增加。為了提高測算結(jié)果的準(zhǔn)確性，通過利用在線分析技術(shù)，不僅能準(zhǔn)確地對運(yùn)行方式和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，也能提高工作人員的工作效率和工作質(zhì)量。

實(shí)際上，無論是利用在線分析技術(shù)，還是利用傳統(tǒng)的分析技術(shù)，都是為了進(jìn)一步提高電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，使整體的狀態(tài)由原來的離線變到現(xiàn)在的在線。

3.4 電力系統(tǒng)元件在線參數(shù)識別技術(shù)

對于電力系統(tǒng)的計(jì)算，元件的在線參數(shù)識別會直接影響計(jì)算結(jié)果的精確度和準(zhǔn)確度。元件的參數(shù)識別內(nèi)容主要包括輸電線、發(fā)電機(jī)、勵磁系統(tǒng)、原動機(jī)等內(nèi)容。通過對元件的在線參數(shù)進(jìn)行識別，不僅能對電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，也能提高電力系統(tǒng)安全性分析的準(zhǔn)確性。另外，通過這種方式也能為操作人員提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，使操作人員能針對電力系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行針對性處理。

3.5 基于FCL的短路電流控制技術(shù)

隨著我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不斷加強(qiáng)，短路電流控制已經(jīng)成為目前發(fā)展過程中人們重點(diǎn)關(guān)注和亟待解決的問題。電力系統(tǒng)一旦出現(xiàn)短路電流故障，需要從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運(yùn)行方式及設(shè)備本身的性能來考慮產(chǎn)生問題的原因。一旦這三方面出現(xiàn)問題，不僅會出現(xiàn)短路電流故障，還會使電力系統(tǒng)整體穩(wěn)定性下降，使企業(yè)資金投入量加大，影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在當(dāng)前的電力系統(tǒng)中，通過利用故障電流限制器來進(jìn)行短路電流控制，不僅能解決短路電流問題，同時也能提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這是由于一旦發(fā)生電力系統(tǒng)短路電流故障，故障電流限制器會增大內(nèi)阻，不會影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.6 電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化技術(shù)

提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，不僅是管理者較為關(guān)心的問題，也是電網(wǎng)在未來發(fā)展過程中必須要解決的問題。①電力系統(tǒng)包含各種各樣的設(shè)備和電元件，為了使其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，首先要了解電元件的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行特點(diǎn)，這樣才能從電元件方面對電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化。②通過對網(wǎng)損情況進(jìn)行在線計(jì)算和輔助分析，能對實(shí)際網(wǎng)損進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而找出解決對策，促進(jìn)電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。③通過AHC經(jīng)濟(jì)調(diào)控提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。④通過AVC經(jīng)濟(jì)調(diào)控提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。⑤對電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行評估分析。通過對這些內(nèi)容的有效控制，能不斷對電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3.7 基于廣域網(wǎng)的輸電線路測距技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，在實(shí)際電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，電網(wǎng)線的長度不斷加長，一旦發(fā)生故障問題，故障解決就存在較大難度。因此，確定電路中故障點(diǎn)的位置就顯得至關(guān)重要。通過確定故障點(diǎn)位置，不僅能提高故障維修效率，也能降低故障發(fā)生次數(shù)。在電路中，一般利用基于廣域網(wǎng)的輸電線路測距技術(shù)來確定故障點(diǎn)的位置。另外，通過記錄維修數(shù)據(jù)，能在日后工作中快速確定線路中的故障，一旦出現(xiàn)問題，也能及時進(jìn)行問題排查，快速找到故障點(diǎn)、解決故障[6]。

4 結(jié)語

智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行是電力行業(yè)發(fā)展過程中重要的變革內(nèi)容。本文通過對智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行過程中涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析研究發(fā)現(xiàn)，雖然智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行能改變傳統(tǒng)的電力行業(yè)運(yùn)行方式，提高電力行業(yè)的工作效率，但在目前應(yīng)用過程中仍存在一定的問題。因此，研究人員應(yīng)針對已存在的問題及時提出解決對策，防止類似問題再次發(fā)生。

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