淺談電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行面臨的關(guān)鍵技術(shù)研究

郭宇

摘要：在智能電網(wǎng)越來越普及的今天，智能電網(wǎng)調(diào)度作為輸電網(wǎng)絡(luò)中的核心部分，承擔(dān)著維持電力正常運(yùn)輸和平穩(wěn)運(yùn)行的重要任務(wù)。為了保證智能電網(wǎng)調(diào)度的順利進(jìn)行，必須采取一系列的智能調(diào)度技術(shù)支持相應(yīng)的系統(tǒng)目標(biāo)，進(jìn)而有效提升輸電網(wǎng)絡(luò)的配置能力和防御能力。電力調(diào)度通信中心作為電網(wǎng)運(yùn)行的直接生產(chǎn)單位，其智能化的運(yùn)行就顯得尤為重要。也只有實現(xiàn)智能化才能夠安全、穩(wěn)定、有效地運(yùn)轉(zhuǎn)，才能夠滿足智能電網(wǎng)的要求。本文分析了智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行面臨的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);調(diào)度運(yùn)行;關(guān)鍵技術(shù);

1智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)

電網(wǎng)調(diào)度的目的在于保證電網(wǎng)運(yùn)行時的用電量與發(fā)電量的平衡，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。電網(wǎng)調(diào)度的主要功能有調(diào)度計劃、調(diào)度運(yùn)行、運(yùn)行方式、通信自動化、繼電保護(hù)等。而在電網(wǎng)調(diào)度功能的實現(xiàn)中，智能化發(fā)展是電網(wǎng)調(diào)度功能的發(fā)展趨勢。我國的智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行也逐漸趨于成熟，但其中仍然不乏一些問題。

1系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)

計算機(jī)是實現(xiàn)調(diào)度自動化系統(tǒng)的物理載體。幾十年來，計算機(jī)軟硬件技術(shù)不斷進(jìn)行著更新?lián)Q代，每一次發(fā)展和進(jìn)步都成為調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)展的有力助推器。

自20世紀(jì)80年代以來，電網(wǎng)調(diào)控中心一直采用主備機(jī)模式，但現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展對高性能計算的要求越來越高，而單體計算機(jī)的速率已接近飽和，需要采用多處理機(jī)并行計算。基于多智能代理（MAS）的軟件管理模式，各服務(wù)器在統(tǒng)一的任務(wù)分配下并行處理相應(yīng)業(yè)務(wù)。服務(wù)器間通過廣播傳遞心跳報文，對應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行管理。管理算法是分布式的，系統(tǒng)根據(jù)優(yōu)先級和設(shè)定算法保證有且僅有一臺主機(jī)。在進(jìn)程管理方面，主動匯報進(jìn)程周期調(diào)用匯報接口進(jìn)行進(jìn)程狀態(tài)匯報。被動監(jiān)視進(jìn)程由進(jìn)程管理程序定期判斷是否在運(yùn)行。在網(wǎng)絡(luò)管理方面，系統(tǒng)的雙網(wǎng)管理采用bonding技術(shù)，將多塊網(wǎng)卡通過綁定虛擬成一塊網(wǎng)卡，可以有效實現(xiàn)負(fù)載均衡，提高機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和可用性。

從系統(tǒng)建模角度，現(xiàn)有各級調(diào)控中心EMS系統(tǒng)多基于弱互聯(lián)電網(wǎng)階段需求建設(shè)而成，各自按調(diào)度管轄范圍分別獨(dú)立建模。而隨著電網(wǎng)互聯(lián)程度的逐漸加強(qiáng)，大電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定分析應(yīng)成為調(diào)度員的必備工具;另一方面，從管理角度，正在進(jìn)行的“大運(yùn)行”體系建設(shè)也對深入掌握各級電網(wǎng)運(yùn)行信息提出了要求。上述需求都對擴(kuò)充電網(wǎng)建模范圍提出了客觀要求，而這僅靠某一級調(diào)控中心獨(dú)立建模是難以完成的，迫切需要實現(xiàn)模型的共享。

2數(shù)據(jù)平臺技術(shù)

2.1RTU/SCADA

基于RTU的SCADA是電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)采集和處理電力系統(tǒng)運(yùn)行中各種實時和非實時數(shù)據(jù)，是電網(wǎng)調(diào)控中心各種在線應(yīng)用軟件主要的數(shù)據(jù)來源。SCADA及在此基礎(chǔ)上的狀態(tài)估計信息是調(diào)控運(yùn)行人員監(jiān)視、分析、控制電網(wǎng)的最重要基礎(chǔ)信息。在調(diào)度端起到調(diào)度員“眼睛”和“耳朵”的作用，同時在廠站端又承擔(dān)執(zhí)行調(diào)度指令的“手”和“腳”的功能。SCADA覆蓋了所在電網(wǎng)各電壓等級，并可與聯(lián)網(wǎng)的其他系統(tǒng)交換所需要的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信息比較全而;SCADA信息的采集與管理有相對規(guī)范的隊伍進(jìn)行維護(hù)和完善，確保其運(yùn)行的可靠。

隨著大電網(wǎng)調(diào)度控制對穩(wěn)態(tài)實時數(shù)據(jù)精確度、同時性要求不斷提高，下一步SCADA研究和建設(shè)重點(diǎn)為：

1）RTU采集數(shù)據(jù)帶時標(biāo)，逐步實現(xiàn)與PMU采集數(shù)據(jù)的融合。不同RTU數(shù)據(jù)采集的同步性可以達(dá)到20ms以內(nèi)，RTU中的模擬量采集和傳輸頻率可以達(dá)到5Hz，測量數(shù)據(jù)都在測控裝置側(cè)打上時標(biāo)。

2）RTU，PMU和在線狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)（系統(tǒng)輸變電在線監(jiān)測模塊提供）融合形成廣義SCADA。廣義SCADA可應(yīng)用于電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、設(shè)備健康診斷和壽命估計?；趶V義SCADA數(shù)據(jù)，可以在線修正線路的熱穩(wěn)定極限，進(jìn)行設(shè)備的健康狀態(tài)、故障率預(yù)測等，并以此實現(xiàn)在線運(yùn)行風(fēng)險評估與調(diào)度計劃優(yōu)化決策。

2.2人機(jī)交互及可視化技術(shù)

幾十年來，電力系統(tǒng)的人機(jī)交互手段已經(jīng)得到很大發(fā)展，經(jīng)歷了由模擬到數(shù)字、由簡單到豐富、由單一到綜合的過渡過程，為調(diào)度員提供了大量直觀豐富的電網(wǎng)工況信息。盡管如此，現(xiàn)有的人機(jī)交互仍然存在如下問題：

1）信息表現(xiàn)不夠充分和友好?，F(xiàn)有EMS系統(tǒng)大多直接使用數(shù)據(jù)形式來表現(xiàn)屬性，除了簡單的數(shù)據(jù)可視化手段外，大多僅在廠站圖、潮流圖中展示系統(tǒng)運(yùn)行實時數(shù)據(jù)，沒有充分利用圖形圖像可視化領(lǐng)域最新技術(shù)。更進(jìn)一步，沒有深入分析系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)人員對界面的功能需求，將多媒體信息與用戶需求相結(jié)合，數(shù)據(jù)表現(xiàn)不夠充分和友好。

2）對信息的挖掘和分析功能不足。當(dāng)前主要是將各種數(shù)據(jù)直接顯示給運(yùn)行調(diào)度人員，缺乏對這些數(shù)據(jù)的深入分析挖掘，無法將電力系統(tǒng)的深層次的規(guī)律展示給操作人員，既造成了大量數(shù)據(jù)信息的浪費(fèi)，也給電力系統(tǒng)的運(yùn)行控制帶來了諸多困難。

3）信息表現(xiàn)和分析粒度與實際需求不匹配。為了更好地反映電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，要求在單一的電氣接線圖或地理接線圖上盡可能多地顯示信息，但是這樣做帶來了兩個弊端，一是對調(diào)度運(yùn)行人員來說有很多數(shù)據(jù)信息是他們所不需要關(guān)心的，過多的數(shù)據(jù)信息反而會干擾他們的決策;二是大量的細(xì)節(jié)信息容易淹沒關(guān)鍵信息，尤其在事故處理情況下，難以給調(diào)度運(yùn)行人員掌握系統(tǒng)整體運(yùn)行狀態(tài)提供有效幫助。

結(jié)束語

雖然智能電網(wǎng)仍然存在局限性，但是它仍然是電力方面的一場變革，拓展了電網(wǎng)在各個方面的改革與發(fā)展。通過電網(wǎng)調(diào)度基本功能與國家電力局對智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)方面的要求介紹，簡單闡明了智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的要求所在;并從三個方面解析了智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行所面臨的關(guān)鍵技術(shù)。我國智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行仍然處于發(fā)展階段，需要在更多的運(yùn)行中探索并發(fā)展其關(guān)鍵技術(shù)。智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，也是電網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)展，將會進(jìn)一步推動電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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