智能電網調度運行關鍵技術的研究

陳亮 馬淑芳

摘要：近年來，我國電網系統(tǒng)不斷完善。隨著社會用電設備數(shù)量的不斷增加，用電量不斷增加，電網系統(tǒng)的運行負荷也越來越大。因此，有必要分析智能電網的基本特點、存在的不足以及智能電網調度的關鍵技術。希望達到技術應用的目的，提高電網運行效率，保證電網運行的穩(wěn)定性。

電網系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是社會各領域電能穩(wěn)定供應的前提。但是隨著功耗的不斷增加，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性越來越難以保證。因此，提出了智能電網調度的概念，需要對智能電網調度技術進行研究，以確保滿足社會的供電需求，實現(xiàn)供電目標。

關鍵詞：智能電網;調度運行;關鍵技術;

1智能電網的基本特征

1.1自愈性

自愈是智能電網系統(tǒng)的主要特點之一，也是一個非常突出的特點。它是保證電網安全運行的前提。當許多內部或外部因素造成電網損壞時，相關人員只需給予一定的干預，即可將電網中的故障元件隔離，不會影響系統(tǒng)的正常運行。當本地網不能正常運行或電力元件運行異常時，智能電網系統(tǒng)可以自行完成數(shù)據(jù)采集和分析，盡快恢復電網的正常運行。

1.2兼容性

可再生能源的合理利用主要是指可再生能源的合理并網和與太陽能的并網運行。為了滿足電力用戶的供電需求，必須盡可能避免系統(tǒng)運行的沖突，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1.3高效、穩(wěn)定

智能電網系統(tǒng)的智能化優(yōu)勢是使用該系統(tǒng)的主要原因，也是該系統(tǒng)的主要優(yōu)點。智能系統(tǒng)可以隨時監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并在系統(tǒng)出現(xiàn)運行問題時進行應急處理。為了更高效、穩(wěn)定地供電，必須充分發(fā)揮智能電網系統(tǒng)的效率優(yōu)勢，降低供電成本。

2智能電網調度技術支持系統(tǒng)原則

2.1安全可靠原則

智能電網調度系統(tǒng)的首要原則是安全，系統(tǒng)的整定和運行應按照電力系統(tǒng)二次安全保護的要求進行，以加強系統(tǒng)的邊界保護。在國內安全操作系統(tǒng)和國內安全數(shù)據(jù)庫的基礎上，采用應用證書技術和認證技術，實現(xiàn)了信息安全管理和控制執(zhí)行權限。

2.2先進適用原則

智能電網調度系統(tǒng)涉及到總體結構、數(shù)據(jù)庫設計、圖形界面、應用模塊等方面的設計與應用。為此，我們需要在實用的基礎上，采用一些先進的思想和技術，如體系結構的服務性和安全性、設備的標準模型和可視化界面等，以提高系統(tǒng)的應用性和前沿性。

2.3開放與擴展原則

在系統(tǒng)架構上，需要同時考慮后期維護、擴展和升級的需求。因此，系統(tǒng)基礎平臺的建立應具有一定的開放性，便于后期軟件升級、應用功能擴展和第三方插件的應用。

2.4可管理易維護原則

電網調度系統(tǒng)應便于系統(tǒng)應用的配置和管理。應根據(jù)實際情況合理調整。同時，根據(jù)用戶需求，對系統(tǒng)平臺功能進行相應調整，確保系統(tǒng)配置和服務滿足用戶需求。另外，系統(tǒng)在后期的運行管理、日常維護和升級過程中，應在滿足系統(tǒng)要求和功能的基礎上給予一定的便利，避免大規(guī)模調整。

3智能電網調度運行過程中涉及的關鍵技術

3.1電網實時動態(tài)監(jiān)測技術

我國科學技術的飛速發(fā)展為電網實時動態(tài)監(jiān)測提供了相應的科學技術。90年代初，利用GPS進行電網實時動態(tài)監(jiān)測技術的成功研發(fā)表明，廣域網動態(tài)測量技術可以對我國電網工程項目運行過程中的整體運行進行實時動態(tài)監(jiān)測，獲取實時信息。這對電網的運行和整體控制具有重要意義。該技術在實際工作中具有以下特點。（1）利用該技術可以直接測量發(fā)電機的功角。（2）該技術可以每隔40ms向主機發(fā)送一次動態(tài)數(shù)據(jù)。（3）利用該技術可以對每次發(fā)送的動態(tài)數(shù)據(jù)的時間進行校準。同時，通過對數(shù)據(jù)的分析研究，可以實時了解電網運行狀況，保證電網運行的安全穩(wěn)定。

該系統(tǒng)可在40ms內完成數(shù)據(jù)記錄和傳輸，為電網狀態(tài)分析提供準確的數(shù)據(jù)支持。通過該技術的應用，不僅可以滿足電網調度系統(tǒng)的相關需求，而且可以為電網調度系統(tǒng)提供更多的輔助功能。與傳統(tǒng)技術相比，該技術可以獲得更準確的一次性數(shù)據(jù)，幫助相關部門更準確地控制和管理電網調度系統(tǒng)。

3.2電網動態(tài)監(jiān)測預警與輔助決策技術

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

電網動態(tài)監(jiān)測預警與輔助決策技術主要包括電網實時動態(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)進行實時分析，能為決策人員提供意見。與傳統(tǒng)技術相比，該技術具有以下幾點特點。（1）能有效提高評估結果的精確度，為操作人員提供更加合理的決策方案。（2）能夠進行在線低頻振蕩計算。目前，電網系統(tǒng)常常會出現(xiàn)電網低頻振蕩問題。為了解決該問題，通過利用電網動態(tài)監(jiān)測預警與輔助決策技術，能準確地對異常區(qū)域進行計算和標定，同時能實時將數(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數(shù)據(jù)。利用該技術能對電網的狀態(tài)進行實時監(jiān)控，且能記錄和存儲發(fā)生低頻振蕩的相關數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析提供準確的數(shù)據(jù)支持在電網動態(tài)監(jiān)測過程中，可以將計算機技術融入監(jiān)測管理工作，對電網監(jiān)測進行預警和輔助決策。通過運用電網動態(tài)監(jiān)測預警和輔助決策技術，可以及時收集相關數(shù)據(jù)和信息，也可以使運營商更有效地控制和管理電網。此外，2008年，我國還制定了《電網系統(tǒng)在線安全穩(wěn)定預警系統(tǒng)功能規(guī)范》等文件，為我國電網運行的管控提供了規(guī)范性參考。

電網動態(tài)監(jiān)測、預警與輔助決策技術主要包括電網實時動態(tài)監(jiān)測、在線狀態(tài)評估、在線靜態(tài)安全分析等功能。通過對數(shù)據(jù)的實時分析，為決策者提供建議。與傳統(tǒng)工藝相比，該工藝具有以下特點。（1）它能有效提高評價結果的準確性，為經營者提供更合理的決策方案。（2）可用于低頻振蕩的在線計算。目前，電網系統(tǒng)中經常出現(xiàn)電網低頻振蕩問題。為了解決這一問題，利用電網動態(tài)監(jiān)測預警和輔助決策技術，可以準確計算和標定異常區(qū)域，并將數(shù)據(jù)實時發(fā)送給控制器。（3）它可以記錄和存儲低頻振蕩的數(shù)據(jù)。利用該技術可以實時監(jiān)測電網的狀態(tài)，記錄和存儲低頻振蕩的相關數(shù)據(jù)，為后續(xù)分析提供準確的數(shù)據(jù)支持。

3.3電網元件設備參數(shù)的在線辨別技術

電網元件參數(shù)的準確性對電網系統(tǒng)的分析計算有很大的影響。在電網運行中，發(fā)電機、輸電線路、勵磁系統(tǒng)、調速器、負荷、原動機等部件的參數(shù)和模型。1996年8月10日美國西部電網大停電時，電網發(fā)生分裂和振蕩，損失負荷3000兆瓦。但通過電力系統(tǒng)動態(tài)數(shù)據(jù)庫再現(xiàn)事故后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)檢測結果穩(wěn)定。由此可以看出，目前的參數(shù)和模型難以準確反映電網運行的具體情況，這將對電網安全研究的可靠性和正確性產生重大影響，進而影響電網調度人員的操作正確性。當前階段穩(wěn)定性分析中選取的參數(shù)是經典的理論數(shù)據(jù)，而電網元件的參數(shù)會因溫度、環(huán)境和運行條件而發(fā)生變化。特別是對電網穩(wěn)定影響較大的發(fā)電機設備的同步電抗XD值，根據(jù)相關文獻，當發(fā)電機保持飽和或滿負荷運行時，XD只有空載時電抗值的75%，這將給機組的暫態(tài)穩(wěn)定運行和靜態(tài)穩(wěn)定運行帶來很大的影響。通過對電網系統(tǒng)動態(tài)預警決策支持系統(tǒng)PMU的數(shù)據(jù)采集，可以完成發(fā)電機參數(shù)、勵磁系統(tǒng)參數(shù)、負荷模型和輸電線路參數(shù)的在線辨識。

3.4以FCL為基礎的短路電流監(jiān)控技術

隨著電網互聯(lián)互通和電網構成的不斷加強，短路電流的預防和控制已成為電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行調度中需要重視和處理的問題。

控制事故電流的一般方法是從電網組成、運行方式和電力裝置性能等方面著手。在控制事故地點短路電流的情況下，這種措施必然會影響電網穩(wěn)定運行方式的運行性質，甚至增加投資，同時也會使電網系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。調整電網結構以控制短路電流水平，成本較高;改變電網運行方式，如選擇分母，將增加電站出線回路數(shù)，也會增加電站成本，同時也會使本已復雜系統(tǒng)的整體出線和布局更加復雜，改變電網運行方式容易導致電網穩(wěn)定性的惡化;采用高阻抗裝置將導致網損增加，電網穩(wěn)定性惡化。

基于此，F(xiàn)CL（事故限流器）能有效地限制短路電流。在系統(tǒng)的穩(wěn)定運行中，F(xiàn)CL會表現(xiàn)出低阻抗或零阻抗的特性，當系統(tǒng)發(fā)生事故時，F(xiàn)CL的阻抗會急劇增加，對電網系統(tǒng)的穩(wěn)定運行特性沒有影響。目前，F(xiàn)CL短路電流控制技術已在許多電網系統(tǒng)中得到應用。

結束語

在智能電網運行過程中，智能電網調度運行的關鍵技術可以提高其安全性和穩(wěn)定性，對保證電網的可持續(xù)發(fā)展、健康穩(wěn)定具有重要價值。在智能電網調度和運行技術推廣過程中，要提高相關人員的職業(yè)道德和綜合素質水平，制定完整的檢查調查方案，對電力系統(tǒng)安全隱患進行排查，保障智能電網正常運行，提高人民生產生活水平，為智能電網帶來更大的社會效益和經濟效益。

參考文獻

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