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

葉镕志 杜發(fā)忠

（1.國(guó)電南瑞科技股份有限公司 江蘇省南京市 211106 2.南京南瑞信息通信科技有限公司 江蘇省南京市 211106）

近年來我國(guó)電力事業(yè)不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)是我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)，近年來智能電網(wǎng)在諸多地區(qū)得到了普及，與此同時(shí)智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)也越來越多的應(yīng)用到智能電網(wǎng)中。傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)存在調(diào)度工序復(fù)雜、調(diào)度效率低下等問題，難以適應(yīng)智能電網(wǎng)的調(diào)度需求。而自動(dòng)化技術(shù)在智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠有效解決這一難題，因此，對(duì)智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行深入分析對(duì)智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化與發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)是電網(wǎng)調(diào)度工作人員依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)手段對(duì)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和管理，通過相關(guān)信息的獲取及時(shí)甄別電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)并做出科學(xué)的決策。智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)有以下特點(diǎn)：

1.1 兼容性

智能電網(wǎng)的兼容性是其重要的特點(diǎn)，近年來，隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，能耗問題逐漸受到人們的重視，能源短缺是全球人類共同面臨的重要難題，同時(shí)自然氣候變化問題也對(duì)人們的正常生產(chǎn)生活提出了重大的挑戰(zhàn)，同時(shí)這些問題也是智能電網(wǎng)需要面對(duì)的問題。在電力系統(tǒng)中，大量的電子元件會(huì)造成諧波污染，而智能電網(wǎng)則能夠通過技術(shù)手段利用可再生資源進(jìn)行發(fā)電，例如風(fēng)能發(fā)電、水力發(fā)電、太陽能發(fā)電等，一方面能夠減少資源能耗，另一方面可以對(duì)可再生資源充分利用，消除諧波干擾帶來的危害，極大提高了供電的穩(wěn)定性和可靠性。

1.2 自愈性

智能電網(wǎng)具有強(qiáng)大的自愈性，這對(duì)于電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性具有重要的意義。智能電網(wǎng)可以引入通訊技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)手段，對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)有可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行控制，當(dāng)供電環(huán)節(jié)出現(xiàn)任何問題時(shí)智能電網(wǎng)能夠快速診斷故障發(fā)生位置并且可以對(duì)故障發(fā)生地點(diǎn)自動(dòng)隔離，自動(dòng)修復(fù)，短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)供電恢復(fù)。

1.3 安全性

智能電網(wǎng)的安全性體現(xiàn)在兩方面，一方面他可以在供電環(huán)節(jié)發(fā)生故障時(shí)對(duì)該故障地點(diǎn)進(jìn)行分析自動(dòng)啟動(dòng)備用供電模式，確保無故障區(qū)域供電的正常運(yùn)行，同時(shí)智能電網(wǎng)采用現(xiàn)代信息加密技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)防火墻等對(duì)信息進(jìn)行加密，確保信息的安全性。

1.4 交互性

智能電網(wǎng)在工作時(shí)，可以通過與用戶設(shè)備進(jìn)行交互，例如，智能電表在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠?qū)τ脩粲秒娦畔⒑碗娰M(fèi)賬單進(jìn)行記錄，并及時(shí)向用戶發(fā)送相關(guān)信息，除此之外智能電網(wǎng)的交互性對(duì)于提升電力運(yùn)營(yíng)、改善用電需求等具有重要的意義，通過對(duì)用戶用電習(xí)慣進(jìn)行檢測(cè)優(yōu)化用電策略。

1.5 經(jīng)濟(jì)性

智能電網(wǎng)采用智能化技術(shù)對(duì)電力運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行不斷優(yōu)化，同時(shí)電能交易也日趨電子化智能化，對(duì)于供電公司來說，智能電網(wǎng)技術(shù)在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)還極大方便了后期維護(hù)，減少了諸多人工維護(hù)成本，為供電企業(yè)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)效[1]。

2 智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)存在的問題

2.1 智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)靈活性不足

隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)功能更加多樣化，但是在實(shí)際的運(yùn)行中，智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)缺乏靈活性，難以實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)度的要求。由于受諸多因素的影響，智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)在進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)使往往涉及眾多技術(shù)，然而這些技術(shù)種類沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并沒有系統(tǒng)化建設(shè)，因此總體調(diào)度系統(tǒng)靈活性不足，信息共享性不高。

2.2 智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)實(shí)用性較差

一方面智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)并沒有根據(jù)不同的調(diào)度業(yè)務(wù)的差異性進(jìn)行分類，缺乏導(dǎo)向性。這是由于智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)在建設(shè)之初沒有系統(tǒng)的規(guī)劃，加上基礎(chǔ)技術(shù)體系缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，造成調(diào)度系統(tǒng)功能不夠完善，一些復(fù)雜的調(diào)度方案無法實(shí)現(xiàn)；另一方面我國(guó)電力行業(yè)不斷發(fā)展，有越來越多的新型智能技術(shù)逐漸應(yīng)用到智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中，導(dǎo)致傳統(tǒng)技術(shù)無法滿足現(xiàn)在智能電網(wǎng)的需求，但是在具有運(yùn)行中依然需要對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，以確保整體系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這也造成系統(tǒng)實(shí)用性較差[2]。

2.3 智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化管理有待提高

隨著我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展，越來越多的智能技術(shù)運(yùn)用到電網(wǎng)中，電力系統(tǒng)功能更加豐富，但是在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，由于目前我國(guó)電力系統(tǒng)對(duì)此并沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化的管理，造成電網(wǎng)數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，電網(wǎng)功能不同模塊之間難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，嚴(yán)重阻礙了智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。隨著電網(wǎng)調(diào)度要求的不斷提高，電網(wǎng)調(diào)度越來越復(fù)雜，而電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化管理跟不上電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的實(shí)際需求，造成傳統(tǒng)的管理方式無法滿足現(xiàn)階段電網(wǎng)調(diào)度的諸多要求[3]。

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

智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)是智能電網(wǎng)建設(shè)的核心內(nèi)容，也是負(fù)責(zé)控制智能電網(wǎng)運(yùn)行的重要部分，在現(xiàn)代智能電網(wǎng)中發(fā)揮著重要的功能，主要的自動(dòng)化技術(shù)有應(yīng)用服務(wù)技術(shù)、通信與數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)、節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)以及智能電網(wǎng)一體化調(diào)度管理技術(shù)。下面對(duì)這幾項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析。

3.1 應(yīng)用服務(wù)技術(shù)

智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)功能豐富，同時(shí)也存在大量的重復(fù)性和冗余性，對(duì)這些種類繁多的功能進(jìn)行集成融合需要采用SOA 軟件架構(gòu)，即Service Oriented Architecture，它是面向服務(wù)架構(gòu)的一種軟件設(shè)計(jì)理念，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)諸多應(yīng)用功能的添加與嵌入，智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)⒍喾N系統(tǒng)應(yīng)用封裝，在后期運(yùn)行過程中調(diào)度部門根據(jù)需要靈活調(diào)取，同時(shí)還可以通過配置其他功能模塊滿足不斷發(fā)展的智能電網(wǎng)調(diào)度需求。

除此之外，SOA 體系下智能調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)鹘y(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的點(diǎn)位分析以及培訓(xùn)仿真模塊劃分出來，并對(duì)這些模塊進(jìn)行優(yōu)化，使其能夠滿足實(shí)際需求，這也是智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的明顯優(yōu)勢(shì)。近年來，智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在諸多地區(qū)得到了有效應(yīng)用，通過對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行完善優(yōu)化，節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)與主控計(jì)算機(jī)電網(wǎng)信息數(shù)據(jù)共享等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠?qū)磳l(fā)生的事故進(jìn)行及時(shí)判斷并發(fā)出預(yù)警，調(diào)度工作人員在接到警報(bào)后第一時(shí)間通知運(yùn)維人員進(jìn)行維護(hù)，極大降低了故障發(fā)生概率，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[4]。

3.2 通信與數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)十分關(guān)鍵，而通訊系統(tǒng)是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)門戶，它掌握著調(diào)度主站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)命脈，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來對(duì)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)出科學(xué)的調(diào)度決策。在智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中以SOA 體系為基礎(chǔ)，利用標(biāo)準(zhǔn)接口與數(shù)據(jù)注冊(cè)中心完成電網(wǎng)信息的展示與融合，改變了傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中的諸多問題，例如數(shù)據(jù)變化效率低、可靠性不高等。數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)全生命周期管理，提高了智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，虛擬服務(wù)技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)?shù)據(jù)物理層信息屏蔽掉，這對(duì)調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)部訪問提供了便利。同時(shí)，通過通信技術(shù)和數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)的融合，可以實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度前置通信系統(tǒng)功能。

本文采用WCF 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)SOA 架構(gòu)，廠站RTU 數(shù)據(jù)通過通信規(guī)約解析后，通過服務(wù)接口發(fā)不出來，客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用，SCADA 系統(tǒng)將數(shù)據(jù)顯示到人機(jī)交互界面，將控制命令傳達(dá)到廠站，EMS 系統(tǒng)在獲得數(shù)據(jù)之后對(duì)其進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果提出科學(xué)決策供調(diào)度人員參考。服務(wù)發(fā)布中心采用WCF 分層實(shí)現(xiàn)方式，業(yè)務(wù)邏輯層包括的模塊有網(wǎng)絡(luò)通信模塊、規(guī)約解析模塊、協(xié)議服務(wù)模塊等；業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)邏輯分析，WCF 服務(wù)層根據(jù)分析結(jié)果將數(shù)據(jù)發(fā)布給客戶端調(diào)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享。

3.3 節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)

我國(guó)電力系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的發(fā)電調(diào)度模式存在能源浪費(fèi)、效率低下的問題，對(duì)可再生資源利用率不足，同時(shí)污染較為嚴(yán)重，近年來人們逐漸意識(shí)到了能源短缺、環(huán)境污染等諸多問題，節(jié)能環(huán)保越來越多的被人們提倡，在此背景下，節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)逐漸被人們重視起來，它對(duì)于節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。節(jié)能發(fā)電調(diào)度指的是在確保電力供應(yīng)穩(wěn)定的前提下，以節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)為原則，優(yōu)先調(diào)度可再生發(fā)電資源，按照發(fā)電能耗和污染物排放水平由低到高進(jìn)行排序，以最大限度降低能源消耗和污染物排放。

本文中節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)采用“數(shù)據(jù)直采直送模式”，建立了數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)和安全要求，采用DCS 直采直送、OPC 接口、偏差處理等技術(shù)，在確保煤耗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的情況下滿足電廠在線數(shù)據(jù)采集要求。一方面對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電過程進(jìn)行集中控制，對(duì)其進(jìn)行整合優(yōu)化，利用先進(jìn)技術(shù)盡量降低發(fā)電過程中的能耗；另一方面利用有效手段增加可再生能源的利用率，通過節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)更加低碳化、環(huán)?；痆5]。

3.4 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中受諸多方面因素的影響，因此具有動(dòng)態(tài)不確定性，傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)階段電網(wǎng)不斷發(fā)展過程中遇到的各種問題及要求。WAMS 電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)χ悄茈娋W(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，充分保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。一方面調(diào)度人員可以根據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)控屏上的顯示的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)對(duì)其有充分的了解，通過對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析，與EMS系統(tǒng)及安全自動(dòng)控制系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全穩(wěn)定的監(jiān)控；另一方面通過對(duì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，以此為依據(jù)進(jìn)行后期電網(wǎng)調(diào)度決策，提高調(diào)度人員電網(wǎng)管控能力。

電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括相量測(cè)量裝置和電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主站兩部分。相量測(cè)量裝置用來同步相量測(cè)量和輸出，并對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)記錄。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用來接收子站以及其他主站的測(cè)量數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)記錄文件等，同時(shí)對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸集、分析、儲(chǔ)存，根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息對(duì)電力系統(tǒng)展開一系列的分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和良好管控。

3.5 智能電網(wǎng)一體化調(diào)度管理技術(shù)

我國(guó)智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)遵循“統(tǒng)一調(diào)度，分級(jí)管理”的原則，一體化調(diào)度管理技術(shù)能夠有效解決調(diào)度過程中數(shù)據(jù)庫、資源信息共享問題，提升數(shù)據(jù)庫維護(hù)效率，減輕運(yùn)維工作人員工作負(fù)擔(dān)，確保智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和穩(wěn)定性。智能電網(wǎng)一體化調(diào)度系統(tǒng)包括監(jiān)控主機(jī)、操作人員工作站、第二區(qū)/第三區(qū)/第四區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)服務(wù)區(qū)幾部分構(gòu)成，該系統(tǒng)具有以下幾部分功能：

（1）監(jiān)視功能。可視化技術(shù)的應(yīng)用可以對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及使用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保電網(wǎng)的正常運(yùn)行；

（2）使用和操作功能，調(diào)度人員對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和管理，根據(jù)實(shí)際需求采用不同的調(diào)度方案；

（3）數(shù)據(jù)處理與報(bào)警功能。通過對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收處理，根據(jù)分析結(jié)果預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的故障問題，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警，工作人員根據(jù)預(yù)警內(nèi)容進(jìn)行故障排查和維修等；

（4）運(yùn)行管理功能。智能電網(wǎng)調(diào)度工作人員可以對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行信息進(jìn)行手動(dòng)錄入，建立起完善的智能電網(wǎng)基礎(chǔ)信息體系，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電網(wǎng)調(diào)度一體化操作、管理、檢查和運(yùn)維，統(tǒng)一進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化處理[6]。

4 結(jié)語

隨著我國(guó)智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用極大促進(jìn)了智能電網(wǎng)的發(fā)展，同時(shí)隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷更新，智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)功能更加豐富。與此同時(shí)，智能電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，新的問題也在不斷涌現(xiàn)，這就要求調(diào)度人員在進(jìn)行智能電網(wǎng)調(diào)度管理時(shí)需要重視對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，提高調(diào)度水平，切實(shí)做好供電保障，為人們提供安全、穩(wěn)定、可控的電能，促進(jìn)智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的不斷提升，維護(hù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展。