淺談智能電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)

秦爽

摘 要：電網(wǎng)調(diào)度自動化是指利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)等各種高新技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中電網(wǎng)的安全運(yùn)行以及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、控制與保護(hù)的自動化和智能化。隨著我國智能電網(wǎng)的建設(shè)，電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的普及與應(yīng)用，對保證電力系統(tǒng)的安全、可靠與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都發(fā)揮出了重要的作用。

關(guān)鍵字：電力系統(tǒng)；電網(wǎng)調(diào)度；自動化；研究

電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中聯(lián)系發(fā)電與用電設(shè)施的總稱，并主要由輸電線路、配電線路、變電站、配電所等多個部分所組成。隨著近年來我國電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模正逐漸擴(kuò)大，其電壓等級也不斷提高。基于這樣龐大的電力網(wǎng)絡(luò)，必須采用調(diào)度自動化技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控與經(jīng)濟(jì)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行故障的及時分析與處理，進(jìn)而保障整個電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。

1 實(shí)施電網(wǎng)調(diào)度自動化的意義

（一）提高供電質(zhì)量

電網(wǎng)調(diào)度自動化能利用各種終端系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行過程中電壓、頻率、負(fù)荷、潮流等數(shù)據(jù)變化的實(shí)時監(jiān)控，并通過對電網(wǎng)中各類設(shè)備運(yùn)行的動態(tài)調(diào)整，從而使無功功率趨向于平衡，并保證主設(shè)備的位置狀況及各種指標(biāo)能符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，從而有效提升供電質(zhì)量與供電安全。

（二）提高供電可靠性

通過電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)的應(yīng)用，一方面能對復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備進(jìn)行實(shí)時的狀態(tài)監(jiān)控，當(dāng)故障發(fā)生后能及時判斷分析，從而及時的處理故障；另一方面，調(diào)度自動化技術(shù)還能通過饋線自動化的故障隔離，以及故障區(qū)域的供電恢復(fù)，以極大的減少停電時間和停電范圍，這都有效保證了供電的可靠性。

（三）提高了供電的經(jīng)濟(jì)性

通過電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)，還能進(jìn)行電網(wǎng)的拓?fù)浞治?、狀態(tài)估計、潮流計算以及負(fù)荷預(yù)測等多種功能，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，從而達(dá)到降低供電損耗，節(jié)省能源，多發(fā)電和多供電的目的，有效提高供電的經(jīng)濟(jì)性。

2 電網(wǎng)調(diào)度自動化的功能及應(yīng)用

（一）電網(wǎng)調(diào)度自動化的分層控制應(yīng)用

隨著近年來我國電力網(wǎng)絡(luò)的逐步擴(kuò)大，在全國范圍內(nèi)已形成大型區(qū)域電網(wǎng)。基于龐大的電力網(wǎng)絡(luò)，為保障大型電力網(wǎng)絡(luò)之間的能量交換，必須實(shí)現(xiàn)自動化的分級控制與管理。

如圖1所示，我國電網(wǎng)通過實(shí)施分層自動化管理，各層次之間的調(diào)度自動化系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)信息的分層采集、逐級上傳，以保證整個電力網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)、安全和可靠運(yùn)行。以國家電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)和大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)為例，其主要功能和特點(diǎn)有：

1 國家電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)。在該級系統(tǒng)中通過通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， 與大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)之間相連接，以協(xié)調(diào)和控制大區(qū)電網(wǎng)的潮流分布與運(yùn)行方式，并且實(shí)時監(jiān)控與管理全國電網(wǎng)的運(yùn)行狀況。

2 大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)。在該級系統(tǒng)中根據(jù)統(tǒng)一調(diào)度和分級管理的原則，對東北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、西北電網(wǎng)等各大區(qū)電網(wǎng)的安全運(yùn)行、用電計劃負(fù)責(zé)，以提高供電的質(zhì)量和安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的水平。其功能主要包括：

（二）電網(wǎng)調(diào)度自動化的具體功能應(yīng)用

目前，電網(wǎng)調(diào)度自動化中功能最為完善的一種系統(tǒng)被稱為能量管理系統(tǒng)（EMS），它能夠?qū)CADA系統(tǒng)、AGC 系統(tǒng)、EDC系統(tǒng)的功能融為一體，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分析、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)監(jiān)控以及自動發(fā)電控制等多種分散的功能進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，并進(jìn)行統(tǒng)一化的管理，為我國電力系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動化水平的提升與發(fā)展創(chuàng)造出了有力的條件。

EMS調(diào)度自動化系統(tǒng)的主要應(yīng)用功能， 集中在以下幾個方面：

1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?/p>

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鲆脖环Q為網(wǎng)絡(luò)接線分析，它是根據(jù)電網(wǎng)一次接線圖以及開關(guān)閉合狀態(tài)，來確定電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與支路之間的連通關(guān)系。利用網(wǎng)絡(luò)接線分析，不僅能給出系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而且還能對網(wǎng)絡(luò)元件進(jìn)行跟蹤著色，用直觀、形象的方式來表現(xiàn)出各網(wǎng)絡(luò)元件的運(yùn)行狀態(tài)以及網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)間的連通性。

2 狀態(tài)估計

利用SCADA系統(tǒng)進(jìn)行全電網(wǎng)實(shí)施數(shù)據(jù)收集和匯總時，其數(shù)據(jù)匯總得到的SCADA數(shù)據(jù)庫往往存在以下缺陷：一是部分設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)無法測量，導(dǎo)致所收集數(shù)據(jù)的不全面；二是數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)容易存在誤差，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不精確；三是因?yàn)V波或干擾編碼等，造成所收集數(shù)據(jù)錯誤；四是因各種誤差的存在，導(dǎo)致數(shù)據(jù)計算分析的不準(zhǔn)確。

3 潮流計算

潮流計算是保證電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的重要計算功能，它能根據(jù)整個電網(wǎng)的運(yùn)行條件、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鼋Y(jié)果以及相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，對各母線電壓、各電力元件功率以及整個電網(wǎng)功率損耗等運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行求解。電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度人員，則可以根據(jù)潮流計算結(jié)果，對當(dāng)前電網(wǎng)供電方案、運(yùn)行方式進(jìn)行對比分析，從而制定出最合理、經(jīng)濟(jì)的電網(wǎng)運(yùn)行方案。

4 負(fù)荷預(yù)測

EMS系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對電網(wǎng)過去、現(xiàn)在及未來三類數(shù)據(jù)信息的收集與分析， 其中未來數(shù)據(jù)信息就主要來源于電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測。負(fù)荷預(yù)測主要可分為系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測以及母線負(fù)荷預(yù)測這兩類，它作為EMS系統(tǒng)的主要功能模塊，對于整個電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及安全控制都是非常重要的。近年來，我國各省、市、地區(qū)的電力管理部門都非常重視電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測，并通過不斷提高負(fù)荷預(yù)測的精度，以提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

3 對電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)的發(fā)展展望

我國電力系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)的研究與應(yīng)用工作，最初起始于20世紀(jì)70年代。經(jīng)過多年以來的發(fā)展與應(yīng)用， 相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用已逐步實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化與商業(yè)化。目前，我國已有38個省市的電網(wǎng)調(diào)度中心建立了較為完善的SCADA系統(tǒng)或者EMS系統(tǒng)。

電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢是： 一是能更加適應(yīng)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展需要，并不斷開發(fā)出與之相適應(yīng)的分析功能與決策功能，能夠更好的輔助調(diào)度人員實(shí)時監(jiān)控與智能控制；二是電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)在未來將更加標(biāo)準(zhǔn)化、開放化，以不斷適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展需要，并能更好的滿足各級電網(wǎng)調(diào)度中心的信息數(shù)據(jù)交互和融合的需要。

4 結(jié)語

本文從實(shí)施電網(wǎng)調(diào)度自動化的意義出發(fā)，并著重就電網(wǎng)調(diào)度自動化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行了研究與探索。隨著電力系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，它不僅已成為了各省、市地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度工作的重要技術(shù)工具與分析手段，而且明顯提升了電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行水平，對保障整個電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行都起到了非常重要的作用。

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