電網(wǎng)調(diào)度智能化運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)

張孝芳

摘 要：在電網(wǎng)智能化運(yùn)行中，電網(wǎng)調(diào)度是保證電網(wǎng)正常運(yùn)行的有效手段。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，電網(wǎng)智能化程度逐漸加深，有效提高了電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行效率?；诖?，本文對(duì)電網(wǎng)調(diào)度智能化運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探究。先闡述了電網(wǎng)調(diào)度的功能作用，然后說明了電網(wǎng)調(diào)度智能化技術(shù)支持原則，最后分析了電網(wǎng)調(diào)度智能化運(yùn)行過程中所設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。以此為我國(guó)電力企業(yè)提供有效的意見或建議，促進(jìn)其更好的發(fā)展建設(shè)。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)調(diào)度;智能化;監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）19-0133-02

0 引言

信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得我國(guó)各行各業(yè)都開始向智能化方向發(fā)展。在電力供應(yīng)領(lǐng)域，電網(wǎng)調(diào)度工作的作用十分重要，其需要在各個(gè)部門相互協(xié)調(diào)配合下完成電力供應(yīng)工作。若是電網(wǎng)調(diào)度出現(xiàn)問題，那么電力供應(yīng)質(zhì)量會(huì)大大降低，電力用戶滿意度下降。因而有關(guān)部門要運(yùn)用現(xiàn)有高新技術(shù)來提高電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行水平，使其朝著智能化方向發(fā)展，進(jìn)而確保我國(guó)社會(huì)能夠可持續(xù)發(fā)展。

1 電網(wǎng)調(diào)度的功能作用

電網(wǎng)調(diào)度可以說是智能電網(wǎng)的重要組成部分，科學(xué)的電網(wǎng)調(diào)度能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電與用電之間的平衡，以此使電力系統(tǒng)運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定。其具體功能作用如下：

第一，調(diào)度運(yùn)行。通過進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度作業(yè)，能夠?qū)Πl(fā)電廠及變電站等內(nèi)部的電氣設(shè)備運(yùn)行狀況予以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以此確保設(shè)備的頻率、電壓等數(shù)值保持在正常值域內(nèi);通對(duì)電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行倒閘操作，可以確保發(fā)出的操作指令是正確的;同時(shí)在調(diào)度運(yùn)行過程中，還能夠針對(duì)電力系統(tǒng)存在的問題采取合理的舉措進(jìn)行修整，以免擴(kuò)大事故發(fā)生范圍，使電力系統(tǒng)能夠安全、有效的運(yùn)行。由此可見，其還屬于電網(wǎng)生產(chǎn)的指揮系統(tǒng)。

第二，調(diào)度計(jì)劃。主要依照電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量及其負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，合理設(shè)置發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)運(yùn)行方式，并對(duì)其啟動(dòng)運(yùn)行方式予以安全校核，以此實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的電量平衡與電力平衡。

第三，調(diào)度方式。按照電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備停電檢修模式來分析電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)為調(diào)度部門的智慧決策提供良好的技術(shù)支持，屬于調(diào)度系統(tǒng)的決策部門。另外，其也能夠?qū)﹄娏ζ髽I(yè)其他部門提供與電網(wǎng)運(yùn)行相關(guān)的一些技術(shù)支持，以此提升電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。

第四，繼電保護(hù)。電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)及其安全自動(dòng)化裝置可以有效確保電網(wǎng)安全運(yùn)行，對(duì)此些裝置進(jìn)行整定計(jì)算與技術(shù)管理，能夠?yàn)殡娋W(wǎng)安全調(diào)度提供技術(shù)上的支持與幫助。

第五，通信自動(dòng)化。此部分功能主要是采集電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)信息，并將其傳輸至數(shù)據(jù)庫中，以此為調(diào)度機(jī)構(gòu)做出正確操作指令提供技術(shù)，確保電力系統(tǒng)中的二次設(shè)備可以有效運(yùn)行，進(jìn)而提升系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

2 電網(wǎng)調(diào)度智能化技術(shù)支持原則

2.1 安全可靠原則

電網(wǎng)調(diào)度智能化發(fā)展需要對(duì)系統(tǒng)整體的安全性能予以充分考量，遵守繼電保護(hù)裝置的防護(hù)要求，從而在完善邊界防護(hù)的同時(shí)，綜合運(yùn)用現(xiàn)有高新技術(shù)構(gòu)建安全操作系統(tǒng)與安全數(shù)據(jù)庫，并利用證書技術(shù)對(duì)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行加密，以此確保電力信息的安全[1]。同時(shí)還要應(yīng)有認(rèn)證技術(shù)來控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫的操作管理權(quán)限。

2.2 先進(jìn)實(shí)用原則

在電網(wǎng)調(diào)度總體結(jié)構(gòu)、中間件以及數(shù)據(jù)庫等不同應(yīng)用模塊的設(shè)計(jì)問題上，我國(guó)應(yīng)當(dāng)充分吸收并借鑒國(guó)外一些先進(jìn)的技術(shù)及其研究成果，采取SOA架構(gòu)、安全分區(qū)結(jié)構(gòu)以及標(biāo)準(zhǔn)模型及可視化界面等技術(shù)，按照國(guó)際與國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此確保我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)向國(guó)際化水平靠攏，并趕超國(guó)際水平。

2.3 開放擴(kuò)展原則

對(duì)于電網(wǎng)調(diào)度的基礎(chǔ)平臺(tái)要設(shè)計(jì)為開放性系統(tǒng)，以此滿足系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí)以及擴(kuò)大容量等要求，同時(shí)還需要支持第三方插件與新應(yīng)用安裝，以此加快其內(nèi)部軟件的升級(jí)速度，改善電網(wǎng)運(yùn)行性能。

2.4 管理維護(hù)原則

電力系統(tǒng)要具備快速配置應(yīng)用、安全管理應(yīng)用的功能，從而做到靈活裁剪。還要支持不同環(huán)境下使用可配置服務(wù)與參數(shù)化服務(wù)，以便于支持平臺(tái)向客戶化方向調(diào)整。另外，還要對(duì)用戶的需要予以考慮，以便于提升電網(wǎng)運(yùn)行管理效率與升級(jí)改造效率。

3 電網(wǎng)調(diào)度智能化運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)前，我國(guó)科技水平逐漸提升，在電網(wǎng)調(diào)度智能化運(yùn)行問題上，若想提升其智能化效果，就要利用高新技術(shù)作為依托。當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)度所應(yīng)用的高新技術(shù)，使得電網(wǎng)運(yùn)行更加安全、可靠，因而研究其技術(shù)十分必要，其關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容如下：

3.1 在線分析技術(shù)

從某種程度上看，電網(wǎng)運(yùn)行方式的合理性決定了電網(wǎng)是否能夠安全、有效的運(yùn)行。當(dāng)前，電網(wǎng)運(yùn)行的主要安排方式為建立負(fù)荷預(yù)測(cè)，并制定電氣建設(shè)計(jì)劃與發(fā)電計(jì)劃，以此使電網(wǎng)能夠順序運(yùn)行[2]。另外，電力人員所說的在n-1故障狀態(tài)下保護(hù)電網(wǎng)運(yùn)行安全，是指電網(wǎng)在發(fā)生故障問題時(shí)，有關(guān)部門需要全力確保整個(gè)電力系統(tǒng)處在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行，同時(shí)電網(wǎng)能夠安全、正常的供電，系統(tǒng)內(nèi)部的元件所承受的負(fù)荷要低于電網(wǎng)事故承受能力，避免出現(xiàn)連鎖跳閘問題。而在檢修狀態(tài)下，n-1主要指發(fā)生的故障與電力系統(tǒng)在全方面保護(hù)下產(chǎn)生的n-2運(yùn)行水平相一致。但若是電力系統(tǒng)在檢修時(shí)出現(xiàn)n-3、n-4…n-m-1等安全問題時(shí)，電網(wǎng)調(diào)度的運(yùn)行工作量為n*（n-1）*（n-2）*（n-3）*（n-m）次，計(jì)算量之大，若是進(jìn)行離線計(jì)算，那么電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行需求無法得到滿足。因而在電網(wǎng)調(diào)度智能化運(yùn)行過程中，電力部門應(yīng)當(dāng)依靠EMS系統(tǒng)或是WANS等系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行數(shù)據(jù)予以在線分析，以此降低相關(guān)人員的工作壓力，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展。

3.2 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，廣域網(wǎng)中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展良好，并且在電網(wǎng)調(diào)度智能化運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用。廣域網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)被稱為WAMS，能夠在較短時(shí)間內(nèi)獲取到眾多電力系統(tǒng)信息，以此為電力系統(tǒng)的有效運(yùn)行提供合理的措施意見。并且WAMS系統(tǒng)可以在40ms內(nèi)快速進(jìn)行同時(shí)段測(cè)量數(shù)據(jù)，同時(shí)具備數(shù)據(jù)補(bǔ)充功能，可以有效對(duì)電網(wǎng)調(diào)度中的數(shù)據(jù)信息予以精準(zhǔn)分析，準(zhǔn)確找出電力數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的故障數(shù)據(jù)，并對(duì)其作出科學(xué)處理，所以又被稱作實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。而上述所提及的EMS系統(tǒng)或SCADA系統(tǒng)無法有效采集電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，只有利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)才能夠彌補(bǔ)此缺憾，在電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析、事故語境分析以及參數(shù)辨析等多個(gè)方面都發(fā)揮著其應(yīng)有效用。

3.3 在線參數(shù)辨識(shí)技術(shù)

在電網(wǎng)調(diào)度智能化運(yùn)行過程中，精準(zhǔn)的系統(tǒng)元件參數(shù)可以有效提升其計(jì)算精度，提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。對(duì)于電力系統(tǒng)而言，其包含的元件有輸電線、原動(dòng)機(jī)、調(diào)速器以及勵(lì)磁系統(tǒng)等。通過對(duì)以往電網(wǎng)事故中的數(shù)據(jù)分析可知，電力仿真系統(tǒng)和電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀況存在偏差。由于仿真系統(tǒng)是由特定計(jì)算方式演化而來的，真實(shí)電力系統(tǒng)具備偶然性，所以即使當(dāng)前的電力模擬模型所設(shè)計(jì)的參數(shù)與真實(shí)系統(tǒng)之間存在較高的相似度，但依舊無法反映出實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行水平，會(huì)使電網(wǎng)調(diào)度人員作出錯(cuò)誤的處理操作，不利于電網(wǎng)安全有效的運(yùn)行。依照有關(guān)數(shù)據(jù)試驗(yàn)分析可知，當(dāng)發(fā)電機(jī)為飽和或滿載情況時(shí)，其同步電抗一般為空載狀態(tài)的3/4，所以電網(wǎng)靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定的運(yùn)行都會(huì)受到影響。因此需要借助在內(nèi)線參數(shù)辨識(shí)技術(shù)來降低此影響，提高電網(wǎng)調(diào)度智能化水平。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)就是使儀表控制設(shè)備和智能化裝置相連接，建立起多點(diǎn)、線、面的信息化智能網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)此網(wǎng)絡(luò)要具備一體化與數(shù)字化等特征，以此將計(jì)算機(jī)通信與智能電網(wǎng)的信息交換、控制相結(jié)合，展現(xiàn)出綜合性特征。在實(shí)際應(yīng)用過程中，有關(guān)人員可以利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度過程中的數(shù)據(jù)予以分析，從而深入了解目標(biāo)電網(wǎng)的運(yùn)作現(xiàn)狀及其信息指數(shù)。同時(shí)利用光互聯(lián)技術(shù)導(dǎo)出關(guān)聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，使總線能夠與變電站連接后，及時(shí)處理電力系統(tǒng)中的故障問題，并統(tǒng)一電網(wǎng)調(diào)度任務(wù)，以此做到利用現(xiàn)場(chǎng)儀表對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行有效控制與管理[3]。

3.5 預(yù)警及輔助決策技術(shù)

在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行情況的同時(shí)，為了加強(qiáng)有關(guān)調(diào)度人員對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況的深入了解，依靠其所掌握的信息合理制定決策預(yù)案，以此加強(qiáng)電力調(diào)度人員對(duì)電網(wǎng)的有效控制，確保電網(wǎng)能夠正常、平穩(wěn)的運(yùn)行，提升其智能化水平。從某種程度上看，預(yù)警與輔助決策技術(shù)和EMS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)之間有著共通之處與較為顯著的差異性特征。具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

第一，在電網(wǎng)系統(tǒng)檢測(cè)過程中，相較于EMS系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)而言，預(yù)警輔助決策技術(shù)具有較高的精準(zhǔn)度，并且此技術(shù)可以有效利用PMU測(cè)量裝置的同時(shí)性數(shù)據(jù)傳輸功能，可以有效糾正SDADA系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)存在的非正確性。另外，預(yù)警輔助決策技術(shù)還能夠利用PMU測(cè)量裝置中的測(cè)量相角功能，同時(shí)借助SCADA數(shù)據(jù)，估計(jì)二者在混合狀態(tài)下的運(yùn)行變化，進(jìn)而精準(zhǔn)的做出狀態(tài)估計(jì)，提高在線計(jì)算的穩(wěn)定性與決策精度。

第二，低頻路震蕩線上計(jì)算存有差異[4]。在電網(wǎng)調(diào)度智能化運(yùn)行過程中，利用預(yù)警輔助決策技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可以對(duì)PRONY算法予以充分利用。同時(shí)將PMU測(cè)量裝置內(nèi)部的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)予以在線分析，并展現(xiàn)出分析算法的低頻震蕩特征。另外，在使用預(yù)警輔助決策技術(shù)檢測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，還能夠跟蹤并觀察電網(wǎng)的電壓功率及頻率，計(jì)算分析其頻譜。若是其存在0.2-2.5HZ的若阻尼，會(huì)向有關(guān)管理人員發(fā)出警示，同時(shí)在區(qū)域地圖中顯示出異常區(qū)域并標(biāo)注。相關(guān)管理人員需要在數(shù)據(jù)平臺(tái)中實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)的變化情況。

第三，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)具有差異性特征。隨著智能互聯(lián)電網(wǎng)的不斷發(fā)展，全國(guó)范圍內(nèi)的電網(wǎng)開始發(fā)生低頻振蕩問題，但是我國(guó)并未采取有效的辦法記錄此些數(shù)據(jù)，控制低頻震蕩現(xiàn)象不再擴(kuò)大，致使電力供應(yīng)質(zhì)量下降。

3.6 短路電流控制技術(shù)

在當(dāng)前科技水平不斷提升的條件下，在電網(wǎng)規(guī)劃調(diào)度方面，有關(guān)部門越來越重視短路電流的控制問題。通常情況下，電力部門控制電流故障會(huì)從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)運(yùn)行方式以及電氣設(shè)備性能三個(gè)方面予以考量，但是此種方式具有一星的局限性，有時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性造成較大的影響，有時(shí)還會(huì)增加較多的運(yùn)行投入。因而在電網(wǎng)調(diào)度智能化運(yùn)行中，調(diào)度人員應(yīng)當(dāng)利用FCL設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的內(nèi)部的短路電流進(jìn)行控制。FCL全稱是故障電流限制器，屬于當(dāng)前較為流行的一種短路電流控制方式。

4 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前我國(guó)在電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行過程中，依舊存在較多問題，因而有關(guān)調(diào)度人員應(yīng)當(dāng)借助現(xiàn)有高新技術(shù)提升其運(yùn)行水平，比如：在線分析技術(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以及短路電流控制技術(shù)等，進(jìn)而向智能化方向發(fā)展，做好基礎(chǔ)建設(shè)工作，解決電網(wǎng)安全調(diào)度問題，實(shí)現(xiàn)資源合理分配，以此促進(jìn)電力企業(yè)更好的發(fā)展建設(shè)，提升電力供應(yīng)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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