智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)分析

胡遠(yuǎn)康

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司湘西供電分公司，湖南湘西 416000）

大數(shù)據(jù)時(shí)代下，全球各個(gè)數(shù)據(jù)密集型產(chǎn)業(yè)越發(fā)重視數(shù)據(jù)價(jià)值的挖掘，以此提升企業(yè)整體水平與行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，在電力領(lǐng)域中，隨著智能化水平提升，電力行業(yè)也進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，如何在海量電力數(shù)據(jù)中挖掘有用數(shù)據(jù)，豐富電網(wǎng)運(yùn)行與反饋環(huán)節(jié)，及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行中的異常并解決，提高電力調(diào)度智能化，增強(qiáng)電力運(yùn)行可靠性，成為電力行業(yè)發(fā)展重點(diǎn)。

1 智能調(diào)度的概念和功能

智能調(diào)度，主要將調(diào)度中心各項(xiàng)業(yè)務(wù)、各個(gè)環(huán)節(jié)智能化與精益化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘、量測(cè)采集、系統(tǒng)分析、建模、計(jì)劃制定等智能化分析、智能化預(yù)警以及自動(dòng)化控制。高度集成、一體化的智能調(diào)度系統(tǒng)是必然趨勢(shì)，為達(dá)成該目標(biāo)，智能調(diào)度不僅要擁有傳統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)的功能，還要通過智能化方式協(xié)助自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)維，具體擁有如下功能：（1）風(fēng)險(xiǎn)分析功能。實(shí)現(xiàn)了由整體到局部對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行中各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)的完全掌控，其中電網(wǎng)運(yùn)行的趨勢(shì)分析、在線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全運(yùn)行指標(biāo)的計(jì)算等，為電網(wǎng)運(yùn)行提供了預(yù)警信息，輔助電網(wǎng)調(diào)度人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)，提前做好風(fēng)險(xiǎn)管控，提升電網(wǎng)運(yùn)行可靠性、安全性；（2）全景監(jiān)控。大數(shù)據(jù)時(shí)代，電力調(diào)度實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)的全面感知與監(jiān)控，在對(duì)海量電力數(shù)據(jù)處理與挖掘時(shí)，為電力調(diào)度的高級(jí)應(yīng)用、潮流計(jì)算提供信息支持，先進(jìn)可視化技術(shù)的應(yīng)用，將電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、異常信息實(shí)時(shí)展現(xiàn)；（3）輔助決策功能。在電網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)故障后，電力調(diào)度能夠自動(dòng)判斷故障所在位置并給出恢復(fù)策略，當(dāng)自動(dòng)化控制方式無法將潛在危險(xiǎn)消除時(shí)，能夠主動(dòng)通過人機(jī)交互界面，提出操作建議，協(xié)助工作人員決策；（4）自動(dòng)控制功能。智能調(diào)度以現(xiàn)有電壓自動(dòng)控制、自動(dòng)發(fā)現(xiàn)控制、電網(wǎng)實(shí)時(shí)緊急控制等控制手段作為基礎(chǔ)，根據(jù)電網(wǎng)監(jiān)控信息，實(shí)現(xiàn)有功無功、主配網(wǎng)、在線優(yōu)化調(diào)度等的控制工作；（5）可視化功能。智能調(diào)度通過人機(jī)交互方式與可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度工作流程的動(dòng)態(tài)可視化，不同監(jiān)控場(chǎng)景能夠自由切換，業(yè)務(wù)監(jiān)控畫面自動(dòng)導(dǎo)航，為調(diào)度人員提供更清晰、更直觀地認(rèn)知，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障，能夠迅速對(duì)故障點(diǎn)定位，并全程跟蹤故障修復(fù)情況，增強(qiáng)電力調(diào)度水平[1]。

2 智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 應(yīng)用服務(wù)技術(shù)

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)具有多種多樣的功能，但存在一定的重復(fù)和冗余，如何對(duì)這些分散的功能進(jìn)行集成融合是當(dāng)前的一大難題。在智能電網(wǎng)中，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采用面向服務(wù)架構(gòu)（Service Oriented Architecture，SOA）。SOA 體系下的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可將多種系統(tǒng)應(yīng)用封裝，電力調(diào)度部門可根據(jù)實(shí)際需要靈活調(diào)用。同時(shí)還可配置其他調(diào)度功能模塊，滿足智能電網(wǎng)發(fā)展各階段對(duì)調(diào)度業(yè)務(wù)的需求。此外，SOA 體系下的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可將傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的電網(wǎng)分析、培訓(xùn)仿真等模塊劃分出來，比如狀態(tài)估計(jì)、靈敏度計(jì)算、調(diào)度員潮流等。同時(shí)這些模塊可根據(jù)需求進(jìn)一步完善優(yōu)化，這是智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的另一顯著優(yōu)勢(shì)。目前智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)已在許多地區(qū)電網(wǎng)中得到應(yīng)用，并在優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)與主控計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)共享等方面發(fā)揮著重要作用。通過對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視控制，在事故發(fā)生前生成告警，調(diào)度監(jiān)控人員可及時(shí)通知運(yùn)維人員消除缺陷，有效減少故障造成的損失。

2.2 數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)

傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)變換復(fù)雜、效率不高、可靠性低等問題。智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)以SOA 體系為基礎(chǔ)完成數(shù)據(jù)服務(wù)，并借助標(biāo)準(zhǔn)接口和數(shù)據(jù)注冊(cè)中心完成電網(wǎng)信息的展示與融合。此外該技術(shù)可對(duì)電網(wǎng)設(shè)備實(shí)施全生命周期管理，提高調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)還可應(yīng)用虛擬服務(wù)技術(shù)屏蔽數(shù)據(jù)的物理層信息，為調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)的無差別訪問帶來極大便利。[2]

2.3 節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)

電力系統(tǒng)的發(fā)電調(diào)度環(huán)節(jié)通常會(huì)存在大量能源浪費(fèi)，加之我國(guó)能源本身不夠充足，因此節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)的研究與應(yīng)用具有重要意義。電網(wǎng)調(diào)度管理部門應(yīng)充分認(rèn)識(shí)節(jié)能發(fā)電的重要性和緊迫性，投入脫硫檢測(cè)、水調(diào)自動(dòng)化等關(guān)鍵性技術(shù)，有效避免資源浪費(fèi)。在節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)中，一方面要整合、優(yōu)化傳統(tǒng)發(fā)電工程，通過技術(shù)創(chuàng)新減少發(fā)電中的能源損失，同時(shí)要加強(qiáng)對(duì)發(fā)電過程的集中管理和控制；另一方面利用節(jié)能電力調(diào)度技術(shù)有效消納各類可再生能源，減少化石能源比例，推動(dòng)電網(wǎng)清潔化、低碳化。

2.4 電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

電力系統(tǒng)是典型的超高維、強(qiáng)非線性系統(tǒng)，具有動(dòng)態(tài)不確定性，傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)基于局部信息的監(jiān)測(cè)控制方法，難以滿足電網(wǎng)發(fā)展過程中諸如振蕩抑制與控制、動(dòng)態(tài)安全防御等方面的要求。因此，基于廣域測(cè)量系統(tǒng)（Wide Area Measurement System，WAMS）的電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)是智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中的重要組成部分，可為大電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制提供技術(shù)保障。一方面調(diào)度人員可在動(dòng)態(tài)監(jiān)控屏上對(duì)電力使用情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有效掌握各類電能使用數(shù)據(jù)；另一方面可通過分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)目前電網(wǎng)運(yùn)行狀況的有效評(píng)價(jià)，為下一階段的調(diào)度決策提供依據(jù)，極大地加強(qiáng)調(diào)度人員對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的管理和控制能力。

2.5 一體化調(diào)度管理技術(shù)

我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行遵循“統(tǒng)一調(diào)度，分級(jí)管理”原則，上下級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)庫(kù)、圖模資源等信息如何進(jìn)行異地和層級(jí)共享是一個(gè)重要課題，一體化調(diào)度管理技術(shù)是解決該問題的重要手段。利用模型拼接技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)圖模的“源端維護(hù)，全網(wǎng)共享”，提升數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)效率，減少自動(dòng)化運(yùn)維人員的工作量，保證數(shù)據(jù)系統(tǒng)的一致和穩(wěn)定。通過一體化調(diào)度平臺(tái)，以節(jié)能減排為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和所有并網(wǎng)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，優(yōu)化電能資源配置。此外還可整合擴(kuò)展其他應(yīng)用模塊，滿足智能電網(wǎng)調(diào)度縱向貫通的新型業(yè)務(wù)需求。

2.6 電力系統(tǒng)地理圖形的可視化應(yīng)用

在智能調(diào)度大數(shù)據(jù)可視技術(shù)應(yīng)用于地理圖形可視化中時(shí)，可通過引進(jìn)地圖圖形，實(shí)現(xiàn)地理圖形和區(qū)域電力系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，根據(jù)所得電力系統(tǒng)可視化地圖，動(dòng)態(tài)展現(xiàn)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。在電力調(diào)度時(shí)，若電力線路、電力設(shè)備等出現(xiàn)故障，可直接通過地圖展現(xiàn)，通過大數(shù)據(jù)快速定位，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決故障，促進(jìn)電力系統(tǒng)可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.7 互動(dòng)負(fù)荷大范圍的優(yōu)化調(diào)度

通過全面調(diào)查了解發(fā)現(xiàn)，以往的電網(wǎng)調(diào)控主要是利用發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)功能，以此達(dá)到用電平衡的狀態(tài)。然而，在整個(gè)風(fēng)電間歇性的能源中，會(huì)擴(kuò)大電網(wǎng)的容量，因此，如果工作人員只是借助常規(guī)性的發(fā)電機(jī)組來開展電網(wǎng)調(diào)度工作，無法將整個(gè)電網(wǎng)的調(diào)控能力充分地凸顯出來，難以真正提升電網(wǎng)的智能調(diào)度效率。為了讓傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度缺點(diǎn)得到有效的解決，切實(shí)增強(qiáng)電網(wǎng)智能調(diào)度的效率，需要相關(guān)的電網(wǎng)智能調(diào)度工作人員充分借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，綜合分析全網(wǎng)的負(fù)荷信息，嚴(yán)格按照大范圍資源優(yōu)化配置的原則，逐步優(yōu)化不同時(shí)間內(nèi)電網(wǎng)調(diào)控的決策信息。這樣便能夠真正強(qiáng)化電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)感知，讓整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行，真正達(dá)到優(yōu)化資源配置的目的。

2.8 智能電網(wǎng)云計(jì)算控制中心

在電網(wǎng)智能調(diào)度的大數(shù)據(jù)應(yīng)用過程中，智能電網(wǎng)的云計(jì)算控制中心，主要是為了解決智能電網(wǎng)互動(dòng)式的節(jié)能優(yōu)化調(diào)度計(jì)算過程中存在的開停狀態(tài)不明確的問題，并就開停狀態(tài)中存在的問題進(jìn)行積極優(yōu)化。其中，云計(jì)算在應(yīng)用的過程中主要是統(tǒng)籌分析調(diào)度工作人員的實(shí)際需求，并合理地將這些電網(wǎng)智能調(diào)度的計(jì)算任務(wù)分解成為多個(gè)子任務(wù)，所以借助Internet 將動(dòng)態(tài)分配的形式融入到虛擬化的計(jì)算設(shè)備中。在計(jì)算任務(wù)完成的情況下，可以采取結(jié)果拼接的形式，合理地將結(jié)果反饋到云計(jì)算控制中心，再如實(shí)地提交給調(diào)度工作人員。通過充分利用云計(jì)算方式所得出的精確數(shù)據(jù)信息，能夠真正成為智能電網(wǎng)在調(diào)度、運(yùn)行和監(jiān)控中的重要數(shù)據(jù)依據(jù)，以此保證智能電網(wǎng)在運(yùn)行過程中的安全性、穩(wěn)定性。同時(shí)，當(dāng)云計(jì)算控制中心平臺(tái)在運(yùn)行的過程中接收到計(jì)算任務(wù)時(shí)，便能借助網(wǎng)絡(luò)了解各項(xiàng)數(shù)據(jù)的云采集，并綜合利用數(shù)據(jù)模型和相關(guān)的算法全面分解計(jì)算任務(wù)，這時(shí)便能夠充分凸顯出數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配管理平臺(tái)的功能，合理地安排各個(gè)子任務(wù)的計(jì)算設(shè)備。當(dāng)計(jì)算設(shè)備完成了計(jì)算任務(wù)時(shí)，可以將結(jié)果返回給動(dòng)態(tài)管理平臺(tái)，保證調(diào)度人員能夠獲取真正精確的數(shù)據(jù)信息[3]。

3 結(jié)語

總之，在建設(shè)智能電網(wǎng)的過程中，調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)是不可缺少的一個(gè)重要組成部分。隨著電網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大、新能源并網(wǎng)比例增加，大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)形成，許多新問題、新挑戰(zhàn)將不斷涌現(xiàn)，調(diào)度人員在對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行管理時(shí)，須充分重視智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，保障人們的用電需求，促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷前進(jìn)奠定堅(jiān)實(shí)的電力能源基礎(chǔ)。