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

沈海亮

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

沈海亮

（國(guó)網(wǎng)上海市北供電公司，上海 200072）

現(xiàn)代社會(huì)各行各業(yè)逐步朝著智能化方向發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)也不例外?，F(xiàn)階段智能電網(wǎng)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，而保障智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障工作就是電網(wǎng)調(diào)度。因此，相關(guān)人員應(yīng)全面掌握智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)，以確保智能電網(wǎng)安全運(yùn)行，進(jìn)而提升智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。對(duì)智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行面臨的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探析。

智能電網(wǎng)；電網(wǎng)調(diào)度；系統(tǒng)原則；關(guān)鍵技術(shù)

智能電網(wǎng)的興起是在可持續(xù)發(fā)展理念的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的控制技術(shù)最大程度上提升電網(wǎng)體系的能源效率。智能電網(wǎng)系統(tǒng)為各個(gè)領(lǐng)域中的電力工作都帶來(lái)了翻天覆地的變化。而智能電網(wǎng)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)是建立在智能化的電力調(diào)度通信中心的基礎(chǔ)上，智能化的電網(wǎng)調(diào)度，能夠有效滿足智能電網(wǎng)的應(yīng)用要求，提升智能電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性[1]。

1 電網(wǎng)調(diào)度功能

電網(wǎng)調(diào)度作為智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，能夠有效保障發(fā)電和用電之間的平衡，以確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

1.1 調(diào)度運(yùn)行

調(diào)度運(yùn)行主要指對(duì)電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠、變電站以及其他的電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，盡量確保整個(gè)電網(wǎng)的頻率、電壓和穩(wěn)定限額等都在正常的運(yùn)行范圍內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)意外事故情況時(shí)，能夠及時(shí)采取合理有效的控制措施，避免情況進(jìn)一步惡化。電網(wǎng)調(diào)度在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，確保電網(wǎng)執(zhí)行動(dòng)作的準(zhǔn)確性[2]。

1.2 調(diào)度計(jì)劃

通過(guò)將電網(wǎng)運(yùn)行及負(fù)荷情況進(jìn)行分析總結(jié)并進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)測(cè)，以判斷發(fā)電機(jī)組的開(kāi)機(jī)方式，并對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方式安排的潮流進(jìn)行安全校核，以保障電網(wǎng)系統(tǒng)的平衡。

1.3 運(yùn)行方式

根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)中各個(gè)部門(mén)的不同職能來(lái)獲取相應(yīng)的信息以提供有效的技術(shù)支持，同時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備的停電檢修工作來(lái)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)信息上的分析與計(jì)算，以保障電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的指揮工作科學(xué)合理[3]。

1.4 繼電保護(hù)

電網(wǎng)調(diào)度具有繼電保護(hù)功能，并負(fù)責(zé)對(duì)安全自動(dòng)裝置進(jìn)行整定計(jì)算，以保障電網(wǎng)的安全性。

1.5 通信自動(dòng)化

通過(guò)收集電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行相應(yīng)的傳送與顯示，以發(fā)布較為直觀準(zhǔn)確的操作命令，使得電網(wǎng)系統(tǒng)中各個(gè)動(dòng)作的執(zhí)行順利穩(wěn)定進(jìn)行。

2 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)原則

2.1 安全可靠原則

智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的首要原則就是安全，其系統(tǒng)的設(shè)置和運(yùn)行應(yīng)該完全按照電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)的要求進(jìn)行，以加強(qiáng)系統(tǒng)的邊界防護(hù)。以國(guó)產(chǎn)安全操作系統(tǒng)和國(guó)產(chǎn)安全數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，利用應(yīng)用證書(shū)技術(shù)和認(rèn)證技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息安全以及控制執(zhí)行權(quán)限等各方面的管理[4]。

2.2 先進(jìn)適用原則

智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中涉及到總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、圖形界面、應(yīng)用模塊等多方面的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。對(duì)此，需要以實(shí)用性為基礎(chǔ)，不斷吸納一些前沿的先進(jìn)性的理念和技術(shù)，如體系架構(gòu)以服務(wù)性和安全性為主，以及面向設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)模型、可視化界面等，以加強(qiáng)系統(tǒng)的應(yīng)用性和前沿性。

2.3 開(kāi)放與擴(kuò)展原則

對(duì)于系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，在構(gòu)建的同時(shí)需要考慮到后期的維護(hù)、擴(kuò)容和升級(jí)等方面的要求，因此，系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)的建立要具有一定的開(kāi)放性，這樣能夠方便后期的軟件升級(jí)、應(yīng)用功能的擴(kuò)展以及第三方插件的應(yīng)用。

2.4 可管理易維護(hù)原則

電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)要方便系統(tǒng)應(yīng)用的配置與管理工作，要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行合理的剪裁，同時(shí)，根據(jù)用戶的使用要求，需對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)功能進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確保系統(tǒng)的配置和服務(wù)能夠滿足用戶的使用要求。此外，系統(tǒng)在后期的運(yùn)行管理、日常維護(hù)和升級(jí)改造過(guò)程中，都應(yīng)在滿足系統(tǒng)使用要求和使用功能的基礎(chǔ)上有一定的便利性，避免大規(guī)模的調(diào)整。

3 智能電網(wǎng)調(diào)度在運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)

在電力系統(tǒng)中主要采用廣域網(wǎng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)在于可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲取大量的信息數(shù)據(jù)，這樣可以為電力系統(tǒng)中的運(yùn)行和控制操作提供準(zhǔn)確的技術(shù)支持。廣域網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)最為顯著的功能特征就是可以在40 ms內(nèi)對(duì)同時(shí)段的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量和補(bǔ)充記錄，且具有高效準(zhǔn)確性。這樣可以對(duì)電腦故障數(shù)據(jù)進(jìn)行更為準(zhǔn)確的分析，以加強(qiáng)故障判斷的準(zhǔn)確性。電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)采集，在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、電力事故預(yù)警和分析判斷等方面發(fā)揮著重要作用，提升了相關(guān)問(wèn)題的解決效率。

3.2 預(yù)警和輔助決策技術(shù)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供電網(wǎng)運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，而預(yù)警和輔助決策技術(shù)在在此基礎(chǔ)上能夠進(jìn)一步完善電網(wǎng)運(yùn)行狀況的分析信息，并提出相應(yīng)的決策預(yù)案，以協(xié)助工作人員對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行有效的控制，同時(shí)也使相關(guān)人員能夠準(zhǔn)確順利的管控電網(wǎng)的運(yùn)行工作。預(yù)警和輔助決策技術(shù)的典型優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾方面：①具有較高的精確度。該技術(shù)充分利用了PMU同時(shí)性傳輸數(shù)據(jù)和測(cè)量相角等方面的功能，并將SCADA數(shù)據(jù)充分地融合進(jìn)去以對(duì)混合性的狀態(tài)進(jìn)行全面評(píng)估，這樣能夠提升狀態(tài)估計(jì)的精確性。②該技術(shù)針對(duì)PMU傳入的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)PRONY的相關(guān)算法進(jìn)行低頻振蕩特點(diǎn)在線分析，這樣能夠連續(xù)追蹤和觀察電壓的相角、功率、頻率等動(dòng)態(tài)特征。一旦系統(tǒng)中存在0.2～2.5 Hz內(nèi)的弱阻尼，就會(huì)將這個(gè)異常區(qū)域標(biāo)注出來(lái)，并提醒相關(guān)人員出現(xiàn)異常情況。③目前中國(guó)對(duì)于事故發(fā)生時(shí)數(shù)據(jù)的記錄主要采用PMU來(lái)實(shí)現(xiàn)，以加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的預(yù)警[5]。

3.3 短路電流控制技術(shù)

短路電流的防控工作是電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度工作中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。傳統(tǒng)做法主要是從電網(wǎng)組成、運(yùn)行形式和電力裝置性能等方面著手考慮，但是在實(shí)際解決過(guò)程中不可避免會(huì)對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行性質(zhì)造成不同程度的影響，甚至?xí)斐上到y(tǒng)投入的增加。例如，電網(wǎng)組成的調(diào)整可能需要對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行大動(dòng)作的調(diào)整，會(huì)增加成本；改變電網(wǎng)的運(yùn)行方式，以分母為主，則會(huì)顯著增加電站出現(xiàn)的回路數(shù)量，使整個(gè)出線系統(tǒng)和線路的布局更加復(fù)雜，增加了電站成本；而高阻抗裝置的選用使得網(wǎng)損增加，極大影響了電網(wǎng)穩(wěn)定性。因此，智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中采用事故電流限制裝置（FCL）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)上述問(wèn)題的解決。FCL在正常狀態(tài)下表現(xiàn)為低阻抗或者零阻抗的特性，但當(dāng)有意外事故發(fā)生時(shí)，F(xiàn)CL的阻抗就會(huì)顯著增加，這樣能夠盡量降低對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響。

3.4 電網(wǎng)元件設(shè)備參數(shù)的在線辨別技術(shù)

電網(wǎng)系統(tǒng)中對(duì)于數(shù)據(jù)信息的分析計(jì)算在一定程度上與電網(wǎng)元件設(shè)備參數(shù)的精確性有關(guān)系，如發(fā)電機(jī)、輸電線、調(diào)速器和原動(dòng)機(jī)等都是相對(duì)比較重要的元件設(shè)備。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，溫度、環(huán)境等因素都會(huì)造成電網(wǎng)元件參數(shù)的改變，而運(yùn)行參數(shù)和模型的準(zhǔn)確性直接反饋出電網(wǎng)運(yùn)行狀況。這就需要利用PMU體系來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的收集，并對(duì)發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁體系和輸電線路等元件設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行在線辨別和監(jiān)測(cè)。

3.5 電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行形式的在線分析技術(shù)

電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度過(guò)程中，科學(xué)合理的系統(tǒng)運(yùn)行形式有助于整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。而對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行形式的安排主要是根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行估測(cè)，同時(shí)針對(duì)電網(wǎng)的輸變電裝置的發(fā)電與檢修制定相應(yīng)的方案和計(jì)劃，以維持電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通常情況下，對(duì)于電力運(yùn)行安全情況的考慮原則主要是n－1準(zhǔn)則。該原則下，當(dāng)電力系統(tǒng)受到外界單一擾動(dòng)后，如果系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)、重合閘和保護(hù)裝置的動(dòng)作路徑準(zhǔn)確無(wú)誤，則不會(huì)對(duì)系統(tǒng)采取相應(yīng)的穩(wěn)定控制措施，如果系統(tǒng)中其他元器件處于正常的負(fù)荷范圍內(nèi)，也不會(huì)發(fā)生相應(yīng)的跳閘連鎖反應(yīng)。n－1準(zhǔn)則是電力系統(tǒng)中安全穩(wěn)定運(yùn)行需要嚴(yán)格遵守的重要準(zhǔn)則，也是制定電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行形式與檢修形式等工作規(guī)定的重要依據(jù)。電網(wǎng)系統(tǒng)中也會(huì)發(fā)生 n－2、n－3、n－4、n－5等一系列的裝置檢修狀況安全問(wèn)題，這些需要面臨的計(jì)算量相當(dāng)煩瑣，而利用WAMS體系、SCADA/EMS體系等可以對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行形式實(shí)現(xiàn)在線計(jì)算等工作，一方面顯著降低電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度工作者的工作量，另一方面也顯著提升了電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行工作形式的分析效率，提升電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度工作質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是電力系統(tǒng)運(yùn)行和管理工作中的重大革新。智能電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度中關(guān)鍵技術(shù)的積極應(yīng)用，使得智能電網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)度更加科學(xué)合理，有利于電網(wǎng)系統(tǒng)中的各項(xiàng)資源得到有效配置，顯著提升了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)智能電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度技術(shù)的探索與應(yīng)用，在不斷研究的基礎(chǔ)上逐步完善智能電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度技術(shù)，以提升電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。

［1］劉英.淺析智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行面臨的關(guān)鍵技術(shù)［J］.低碳世界，2019，9（5）：111-112.

［2］阮波.智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)分析［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2019（8）：88-89.

［3］李劍.智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行面臨的關(guān)鍵技術(shù)［J］.通信電源技術(shù)，2019，36（2）：282-283.

［4］牛宏運(yùn).智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行面臨的關(guān)鍵技術(shù)分析［J］.科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（35）：65-66.

［5］唐俊娥.智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行面臨的關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.通訊世界，2018（8）：120-121.

TM76；TM73

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.18.065

2095－6835（2019）18－0151－02

沈海亮（1979—），男，上海人，本科，工程師，研究方向?yàn)殡娏φ{(diào)度運(yùn)行方式。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕