智能電網(wǎng)調(diào)度一體化設(shè)計(jì)與研究

羅飏 國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司酉陽(yáng)分公司

一、智能電網(wǎng)的概念以及特點(diǎn)

當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)處于一個(gè)自動(dòng)化的完備狀態(tài)時(shí)，可以對(duì)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)與用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，而且充分保障電流在從發(fā)電廠直到用戶端的電器之間的雙向流動(dòng)以及二者之間各個(gè)點(diǎn)的信息，這便是智能電網(wǎng)。通過(guò)廣泛應(yīng)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)、分布式智能以及寬帶通信的集成，電網(wǎng)上的成員與智能電網(wǎng)市場(chǎng)就能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)互動(dòng)和無(wú)縫連接了。由于世界上不同國(guó)家的國(guó)情是不相同的，所以對(duì)于建設(shè)智能電網(wǎng)的目標(biāo)和重點(diǎn)也就各不相同了，然后在建立環(huán)境、安全、市場(chǎng)與電能質(zhì)量等等因素基礎(chǔ)之上，才能驅(qū)動(dòng)建設(shè)智能電網(wǎng)。因此，智能電網(wǎng)有著集成、自愈、交互、高效、協(xié)調(diào)和兼容的特點(diǎn)。

二、智能電網(wǎng)調(diào)度的必要性

智能電網(wǎng)調(diào)度是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的技術(shù)。首先，它遵循電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)的要求，通過(guò)證書(shū)的認(rèn)證，給重要信息加上了一層防護(hù)墻，擁有權(quán)限才可以控制和執(zhí)行，這種模式非常安全可靠。其次，先進(jìn)實(shí)用，它滿足智能電網(wǎng)企業(yè)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的需求，這就需要電網(wǎng)調(diào)度向全方位、多層次發(fā)展。一體化模式的推出可以有效地處理海量信息，實(shí)現(xiàn)可視化技術(shù)等。經(jīng)濟(jì)性和靈活性是一體化技術(shù)的主要特征，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排，促進(jìn)調(diào)度中心安全、高效、有序的運(yùn)轉(zhuǎn)。

三、智能電網(wǎng)調(diào)度的現(xiàn)狀

要實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)調(diào)度的一體化，首先要分析中國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r，以實(shí)際情況為依據(jù)，才能提出更為可靠的設(shè)計(jì)方案。中國(guó)電網(wǎng)正處在一個(gè)高速發(fā)展的階段，其重點(diǎn)主要在電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)電系統(tǒng)等工程建設(shè)方面，然而隨著中國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的迅速擴(kuò)張，導(dǎo)致在電網(wǎng)運(yùn)行和管理上出現(xiàn)了一些問(wèn)題，這些問(wèn)題的解決可以借鑒西方發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，利用電網(wǎng)的智能化進(jìn)行解決。以現(xiàn)在的視角觀察，智能電網(wǎng)是電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的革命性變革，將會(huì)引起電力行業(yè)發(fā)展方向的轉(zhuǎn)變和發(fā)展速度的增大，研究智能電網(wǎng)是一項(xiàng)極具創(chuàng)新的科學(xué)研究。智能電網(wǎng)的建設(shè)，提高了資源優(yōu)化配置的能力，增加了安全服務(wù)的水平，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)中能源的高效利用，因此研究智能電網(wǎng)的一體化有著重要的實(shí)踐意義。

四、電網(wǎng)調(diào)度的集控一體化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）對(duì)協(xié)議的選擇設(shè)計(jì)

一般在進(jìn)行協(xié)議選擇的時(shí)候，會(huì)有開(kāi)放最短路徑的優(yōu)先協(xié)議和選路的信息協(xié)議這兩種可供選擇。不過(guò)在具體使用的過(guò)程中，通常都是應(yīng)用后者在大型網(wǎng)絡(luò)中，追根溯源還是因?yàn)檫@項(xiàng)協(xié)議沒(méi)有跳數(shù)的限制，而且還可以支持可變的長(zhǎng)子掩碼，使得寬帶使用率更加高，同時(shí)收斂的速度會(huì)比前者快很多，除此之外，許多用戶選擇后者的一個(gè)重要原因就是它有認(rèn)證的功能。

（二）對(duì)系統(tǒng)選擇的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

一般來(lái)說(shuō)，只要網(wǎng)絡(luò)交換的設(shè)備數(shù)目超過(guò)了二十，其在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)建構(gòu)之后，就要選擇三層結(jié)構(gòu)模式。如果選擇了二層結(jié)構(gòu)，信息在流經(jīng)到兩個(gè)交換機(jī)的時(shí)候，就非常容易出現(xiàn)不停的惡性循環(huán)從而使得廣播出現(xiàn)，如果廣播風(fēng)暴嚴(yán)重點(diǎn)，可能還會(huì)引起系統(tǒng)的癱瘓，不能正常的運(yùn)作。而對(duì)于大城市來(lái)說(shuō)，調(diào)度集控的系統(tǒng)是非常龐大的，它們?cè)诓季蛛娋W(wǎng)時(shí)，常常要引入分布廣泛、數(shù)目眾多的集控工作站還有交換機(jī)。而這是在使用過(guò)程中，二層交換所不能克服的自身缺點(diǎn)，比如安全性控制、廣播風(fēng)暴和異種的網(wǎng)絡(luò)互連等問(wèn)題都非常難解決，所以應(yīng)該選擇三層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

五、智能電網(wǎng)調(diào)度的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

（一）數(shù)據(jù)平臺(tái)一體化

依據(jù)相關(guān)要求，智能電網(wǎng)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)必須要全面的支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、電網(wǎng)安全校對(duì)、電網(wǎng)調(diào)度等功能。為了實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的一體化，首先需要就要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的一體化，因此從某種意義上來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)平臺(tái)的一體化就是數(shù)據(jù)庫(kù)的一體化。由于SCADA/EMS系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)量較少，SCADA/EMS系統(tǒng)現(xiàn)在主要使用ORACLE的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)儲(chǔ)存現(xiàn)在電網(wǎng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)。但是隨著PMU的不斷應(yīng)用，單純的使用ORACLE來(lái)存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)已經(jīng)變得越來(lái)越困難。PI數(shù)據(jù)庫(kù)和eDNA數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)始得到越來(lái)越多的應(yīng)用。這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以按照時(shí)間序列存放實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)，這正是PMU系統(tǒng)所需要的。因此為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的一體化，可以綜合利用ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)、PI數(shù)據(jù)庫(kù)和eDNA數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)子系統(tǒng)的特點(diǎn)采用合適的數(shù)據(jù)庫(kù)，主要方案有兩種：ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)和PI數(shù)據(jù)庫(kù)混合使用、O－RACLE數(shù)據(jù)庫(kù)和DNA數(shù)據(jù)庫(kù)混合應(yīng)用。

（二）靜態(tài)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的一體化

調(diào)度人員若想準(zhǔn)確地了解電網(wǎng)的運(yùn)行情況，就需要對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)有效的分析。SCADA/EMS是電力系統(tǒng)運(yùn)行的支持系統(tǒng)。調(diào)度人員雖然能用這種系統(tǒng)直接獲取電網(wǎng)數(shù)據(jù)，但是所獲得的數(shù)據(jù)卻是靜態(tài)的，無(wú)法滿足需求。PMU系統(tǒng)可以采集到動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，且具有保護(hù)錄波儀器的功能，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生輕微擾動(dòng)，可以保護(hù)錄波儀，但是，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生大的擾動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)保存的暫存數(shù)據(jù)達(dá)不到精準(zhǔn)度的要求，存在一定的局限性，另外，這種設(shè)備不具備遙調(diào)和遙控的功能，非常不方便。最主要的一點(diǎn)是，PMU的上傳速度為50幀每秒，數(shù)據(jù)網(wǎng)上由于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸容易發(fā)生堵塞，還會(huì)浪費(fèi)磁盤(pán)的存儲(chǔ)。因此，應(yīng)該想辦法使PMU系統(tǒng)更加完善，如果能夠同時(shí)具備靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集和傳輸功能，就可以替代SCADA和有故障的錄波儀，提高工作人員的工作效率。

（三）功能一體化

功能的一體化是指電網(wǎng)系統(tǒng)中的多項(xiàng)功能（例如在線靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的分析計(jì)算）可以集成在同一個(gè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。在功能一體化過(guò)程中，面臨的最大問(wèn)題是SCADA/EMS系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)精度較低，隨著PMU代替SCADA/EMS系統(tǒng)，這樣就可以將EMS、FWRS系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)以及WAMS系統(tǒng)等功能一體化。然而功能的一體化現(xiàn)在是一個(gè)設(shè)想，主要是因?yàn)楝F(xiàn)在電網(wǎng)系統(tǒng)中SCADA/EMS系統(tǒng)應(yīng)用很多，當(dāng)然，隨著PMU的不斷深入的應(yīng)用，電網(wǎng)調(diào)度功能的一體化也將會(huì)實(shí)現(xiàn)。

六、結(jié)束語(yǔ)

在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息技術(shù)的推動(dòng)之下，我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行會(huì)越來(lái)越穩(wěn)定高效，并且向著系統(tǒng)化、智能化和自動(dòng)化的方向發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展和改革，并且充分保障其綜合實(shí)力與競(jìng)爭(zhēng)力的大幅提高。