電網(wǎng)調(diào)度智能化運行的關(guān)鍵技術(shù)

劉艷英 王治宇

摘 要：本文對電網(wǎng)調(diào)度智能化運行的關(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)度智能化運行過程中所設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)。以此為我國電力企業(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

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)運行更加安全、穩(wěn)定。其具體功能作用如下：

第一，調(diào)度運行。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)備運行狀況予以實時監(jiān)測，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。

第二，調(diào)度計劃。主要依照電網(wǎng)運行質(zhì)量及其負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，合理設(shè)置發(fā)電機(jī)組的啟動運行方式，并對其啟動運行方式予以安全校核，以此實現(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)運行狀態(tài)，同時為調(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。

第四，繼電保護(hù)。電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)及其安全自動化裝置可以有效確保電網(wǎng)安全運行，對此些裝置進(jìn)行整定計算與技術(shù)管理，能夠為電網(wǎng)安全調(diào)度提供技術(shù)上的支持與幫助。

第五，通信自動化。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)備可以有效運行，進(jìn)而提升系統(tǒng)運行的安全性。

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，綜合運用現(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。同時還要應(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)計問題上，我國應(yīng)當(dāng)充分吸收并借鑒國外一些先進(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)，按照國際與國家的先進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，以此確保我國電網(wǎng)系統(tǒng)向國際化水平靠攏，并趕超國際水平。

2.3 開放擴(kuò)展原則

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

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

3.1 在線分析技術(shù)

從某種程度上看，電網(wǎng)運行方式的合理性決定了電網(wǎng)是否能夠安全、有效的運行。當(dāng)前，電網(wǎng)運行的主要安排方式為建立負(fù)荷預(yù)測，并制定電氣建設(shè)計劃與發(fā)電計劃，以此使電網(wǎng)能夠順序運行。另外，電力人員所說的在n-1故障狀態(tài)下保護(hù)電網(wǎng)運行安全，是指電網(wǎng)在發(fā)生故障問題時，有關(guān)部門需要全力確保整個電力系統(tǒng)處在穩(wěn)定狀態(tài)下運行，同時電網(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。

3.2 實時監(jiān)測技術(shù)

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，廣域網(wǎng)中的動態(tài)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展良好，并且在電網(wǎng)調(diào)度智能化運行中發(fā)揮著重要的作用。廣域網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測技術(shù)被稱為WAMS，能夠在較短時間內(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)行同時段測量數(shù)據(jù)，同時具備數(shù)據(jù)補(bǔ)充功能，可以有效對電網(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)，并對其作出科學(xué)處理，所以又被稱作實施動態(tài)監(jiān)測系統(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)運行時的動態(tài)數(shù)據(jù)，只有利用動態(tài)監(jiān)測系統(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)辨析等多個方面都發(fā)揮著其應(yīng)有效用。

3.3 在線參數(shù)辨識技術(shù)

在電網(wǎng)調(diào)度智能化運行過程中，精準(zhǔn)的系統(tǒng)元件參數(shù)可以有效提升其計算精度，提高電網(wǎng)運行質(zhì)量。對于電力系統(tǒng)而言，其包含的元件有輸電線、原動機(jī)、調(diào)速器以及勵磁系統(tǒng)等。通過對以往電網(wǎng)事故中的數(shù)據(jù)分析可知，電力仿真系統(tǒng)和電網(wǎng)的實際運行狀況存在偏差。由于仿真系統(tǒng)是由特定計算方式演化而來的，真實電力系統(tǒng)具備偶然性，所以即使當(dāng)前的電力模擬模型所設(shè)計的參數(shù)與真實系統(tǒng)之間存在較高的相似度，但依舊無法反映出實際電網(wǎng)運行水平，會使電網(wǎng)調(diào)度人員作出錯誤的處理操作，不利于電網(wǎng)安全有效的運行。依照有關(guān)數(shù)據(jù)試驗分析可知，當(dāng)發(fā)電機(jī)為飽和或滿載情況時，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)定的運行都會受到影響。因此需要借助在內(nèi)線參數(shù)辨識技術(shù)來降低此影響，提高電網(wǎng)調(diào)度智能化水平。

3.4 現(xiàn)場總線技術(shù)

現(xiàn)場總線技術(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、線、面的信息化智能網(wǎng)絡(luò)，同時此網(wǎng)絡(luò)要具備一體化與數(shù)字化等特征，以此將計算機(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。在實際應(yīng)用過程中，有關(guān)人員可以利用現(xiàn)場總線技術(shù)對電網(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)的運作現(xiàn)狀及其信息指數(shù)。同時利用光互聯(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)場儀表對電網(wǎng)進(jìn)行有效控制與管理。

3.5 預(yù)警及輔助決策技術(shù)

在動態(tài)監(jiān)測電網(wǎng)調(diào)度運行情況的同時，為了加強(qiáng)有關(guān)調(diào)度人員對電網(wǎng)運行情況的深入了解，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)度人員對電網(wǎng)的有效控制，確保電網(wǎng)能夠正常、平穩(wěn)的運行，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)為以下幾個方面：

第一，在電網(wǎng)系統(tǒng)檢測過程中，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測量裝置的同時性數(shù)據(jù)傳輸功能，可以有效糾正SDADA系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)時存在的非正確性。

第二，低頻路震蕩線上計算存有差異。在電網(wǎng)調(diào)度智能化運行過程中，利用預(yù)警輔助決策技術(shù)進(jìn)行檢測電網(wǎng)運行狀態(tài)時，可以對PRONY算法予以充分利用。同時將PMU測量裝置內(nèi)部的動態(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。

第三，數(shù)據(jù)存儲具有差異性特征。隨著智能互聯(lián)電網(wǎng)的不斷發(fā)展，全國范圍內(nèi)的電網(wǎng)開始發(fā)生低頻振蕩問題，但是我國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從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)運行方式以及電氣設(shè)備性能三個方面予以考量，但是此種方式具有一星的局限性，有時會對電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性造成較大的影響，有時還會增加較多的運行投入。因而在電網(wǎng)調(diào)度智能化運行中，調(diào)度人員應(yīng)當(dāng)利用FCL設(shè)備對電網(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)前我國在電網(wǎng)調(diào)度運行過程中，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)提升其運行水平，比如：在線分析技術(shù)、實時監(jiān)測技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(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。