電力調(diào)度自動化中的智能電網(wǎng)技術研究

倉傳耀

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司 鹽城供電分公司 電力調(diào)度控制中心，江蘇 鹽城224001）

1 電力調(diào)度自動化概述

電網(wǎng)調(diào)度自動化是借助電網(wǎng)運動化和數(shù)字化會發(fā)展。電網(wǎng)的規(guī)模不斷增大，社會各界在用電量上有更高的需求，同時對用電的可靠性和安全性都提出了更高的要求，如果一個部件出現(xiàn)了問題就很有可能使整個電網(wǎng)癱瘓，從而導致大范圍停電現(xiàn)象出現(xiàn)，進而給社會生產(chǎn)及人民的生活帶來巨大影響。因此，電力企業(yè)必須要對電力調(diào)度自動化系統(tǒng)進行嚴格的控制。在電力系統(tǒng)中有許多的發(fā)電廠、變電站以及電力用戶，他們通過各種電壓等級的電力線路，互相連接成網(wǎng)實現(xiàn)社會生產(chǎn)的正常運行。近年來，隨著我國電網(wǎng)的不斷壯大，各種高新設備和軟件的投入，使得運行操作也愈來愈復雜，一旦出現(xiàn)電網(wǎng)故障，就容易影響到社會的正常運行。其次，隨著當前電力用戶對電力要求的逐漸提高，給電力企業(yè)帶來了巨大的壓力，給電力調(diào)度自動化水平帶來了挑戰(zhàn)。當出現(xiàn)事故時，需要調(diào)度人員及時掌握情況，并采取相關措施，減少事故的影響。因此應加強電網(wǎng)調(diào)度自動化，有效促進電力生產(chǎn)技術的進步和經(jīng)濟效益的提升[1]。

2 智能電網(wǎng)特點

隨著國家現(xiàn)代化進程的加快，各個行業(yè)的發(fā)展都離不開對電力的依賴，電力在各個行業(yè)中都起到了舉足輕重的作用。隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深入人心，電力企業(yè)除了要解決供電問題外，還要考慮提高用電的品質(zhì)。2009年，國家正式提出了智能電網(wǎng)的構(gòu)想，主要是以特高壓網(wǎng)絡和各級電網(wǎng)為主體，通過網(wǎng)絡平臺實現(xiàn)對電網(wǎng)的實時監(jiān)測，確保發(fā)電、輸電、配電等各個環(huán)節(jié)有序進行。與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，智能電網(wǎng)具有自愈性、兼容性、交互性和安全性等優(yōu)勢，其可以對電力供應端的電壓進行實時評估，并利用自己的預警和故障分析能力對當前的形勢進行預測，確保各大系統(tǒng)的協(xié)同工作。智能電網(wǎng)可以滿足微型電網(wǎng)對各種存儲裝置的要求，并在緊急情況下確保供電。同時，當電網(wǎng)出現(xiàn)故障或干擾時，智能電網(wǎng)可以提前預測，確保用戶的用電安全，并在突發(fā)事件中提供穩(wěn)定的電源。

3 電力調(diào)度自動化中應用智能電網(wǎng)技術的優(yōu)勢

3.1 促使供電服務質(zhì)量得以保障

將智能電網(wǎng)技術引入到電力調(diào)度自動化工作中，可以有效降低人力資源的浪費，從而提高生產(chǎn)效率。同時，智能電網(wǎng)技術的合理運用可以對變電所的無功補償進行有效控制，提高電網(wǎng)的運行效率。此外，智能電網(wǎng)技術能防止在計劃執(zhí)行中出現(xiàn)問題或故障，影響計劃的正常執(zhí)行，并且可以及時分析相關數(shù)據(jù)，對其進行合理的處理，從中得到一定的規(guī)律，為以后的生產(chǎn)調(diào)度工作提供一定的參考。目前，在我國大部分的區(qū)域都采用了智能化的電力網(wǎng)技術，對各種資源進行了科學地配置，從而保證電力供應的質(zhì)量[2]。

3.2 提升電力調(diào)度的安全性

在電力調(diào)度的自動化工作中，采用自動化、計算機等先進技術確保工作的順利進行，還可以在最短的時間內(nèi)解決問題，提高電網(wǎng)的安全性。與人工相比，智能電網(wǎng)可以完成更多的工作，確保工作按照既定的程序進行，不僅節(jié)約了大量的人力資源，還可以防止人為因素的干擾。智能電網(wǎng)的運用，任何一個小問題都能被及時地處理，防止問題變得更加嚴重。另外，智能電網(wǎng)的應用使得系統(tǒng)能夠全方位、全天候地監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，一旦發(fā)生故障，及時報警，保證了調(diào)度工作的安全性。

4 傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電力調(diào)度自動化區(qū)別

4.1 傳統(tǒng)的電力調(diào)度自動化

傳統(tǒng)的電力調(diào)度自動化主要是以發(fā)電廠站和調(diào)度主站為基礎，通過數(shù)字可視化的方式實現(xiàn)電網(wǎng)的在線監(jiān)測、電能質(zhì)量優(yōu)化、電力調(diào)度管理，集中于電網(wǎng)的數(shù)字化表示和自動運行，而信息是單向地傳遞給電網(wǎng)，導致發(fā)電者與使用者之間的信息不能共享。智能電網(wǎng)利用快速測量、信息通信、人工智能、自動控制等先進技術，整合各類生產(chǎn)和運營信息，面向電力調(diào)度全方位業(yè)務和調(diào)度生產(chǎn)全過程，實現(xiàn)電網(wǎng)更加安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)和環(huán)保的運行，實現(xiàn)建模、分析、決策、控制、計劃及管理全方位智能化，形成安全防御、經(jīng)濟優(yōu)化、高效管理的電力調(diào)度體系，保障電網(wǎng)的運行，從而提高能源的利用率。

4.2 智能電網(wǎng)技術在電力調(diào)度自動化的發(fā)展

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會對用電的需求與日俱增，電網(wǎng)規(guī)模越來越大，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)越來越復雜，傳統(tǒng)的調(diào)度技術已越來越不能滿足電網(wǎng)的實際需要。智能電網(wǎng)技術的運用顯著提高了電網(wǎng)的智能化運行與管理能力，使調(diào)度自動化程度得到了進一步的提高，電力資源的優(yōu)化配置也得到了進一步的改善，是電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的重要組成部分。

智能化調(diào)度是智能電網(wǎng)建設的關鍵，智能化技術的發(fā)展使智能化電網(wǎng)技術得到了廣泛應用。一是智能變電站實現(xiàn)變電所的自動化，是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的關鍵。智能變電站是基于IEC 61850通信標準的智能化一次裝置與二次系統(tǒng)組成，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的共享與互操作，是智能調(diào)度系統(tǒng)中的一個關鍵環(huán)節(jié)。二是對風險進行智能評價。電力系統(tǒng)的運行受到多種因素的影響，具有相應的運行風險，從而對電網(wǎng)的安全運行產(chǎn)生一定的影響，如何高效識別、判斷和定量評價電力系統(tǒng)的運行風險是防范風險、增強電網(wǎng)安全性能的關鍵。

5 電力調(diào)度自動化中的智能電網(wǎng)技術

5.1 網(wǎng)絡技術

網(wǎng)絡技術是智能電力調(diào)度與運行的基礎技術，對其進行深入研究非常重要。目前，由于網(wǎng)絡技術不斷發(fā)展，各種新技術都會帶來不穩(wěn)定的問題，導致大量的數(shù)據(jù)丟失。要確保整個系統(tǒng)的運行，就需要進行大量的試驗，從各種試驗中發(fā)現(xiàn)問題和不穩(wěn)定因素，并加以改善。

5.2 監(jiān)測技術

在智能電網(wǎng)的調(diào)度和運行中，不可避免地會有一些細節(jié)上的偏差，監(jiān)控技術的應用能夠及時作出預警。但從目前智能電網(wǎng)調(diào)度運行的整個過程來看，預警反應時的靈敏度較差，當所出現(xiàn)的問題比較細微，或者處于自動調(diào)控范圍的邊緣時，就會出現(xiàn)無法察覺的情況，這對于電網(wǎng)調(diào)度的安全運行是極為不利的。因此必須要有一個合適的解決方案，那就是進行定點的測試，在這種情況下，只要有足夠的技術，就可以將探測系統(tǒng)的靈敏度提升到最大，一旦有什么潛在的危險，可以第一時間發(fā)現(xiàn)，并且加以控制[3]。

5.3 數(shù)據(jù)服務技術

在智能電網(wǎng)的自動調(diào)度工作中，工作人員需要作出相應的決策，關注面向服務的體系結(jié)構(gòu)（Service-Oriented Architecture，SOA）技術?？梢岳肧OA技術在數(shù)據(jù)服務和標準架構(gòu)和數(shù)據(jù)主材料中心的基礎上精確地分析和使用數(shù)據(jù)。同時，可以使工作人員更好地管理電力網(wǎng)的各類設備，并提高電力調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)精確度。此外，工作人員可以使用虛擬服務技術，對數(shù)據(jù)實體存儲的信息進行有效攔截，從而達到對數(shù)據(jù)的無差別訪問。

5.4 安全防護技術

安全防護技術是智能電網(wǎng)的一項重要技術，它對智能電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)起著至關重要的作用。其原因是在智能電網(wǎng)的實際操作中，存在著很大的安全隱患，而一旦出現(xiàn)這種安全隱患，必然會給電網(wǎng)的正常運營帶來不可預測的損失。因此，工作人員在進行智能電力調(diào)度時，必須注重安全防護技術的運用，使其能自動感知、自動診斷和自動防范，從而有效提高電力系統(tǒng)的運行狀況。只有充分發(fā)揮安全防護技術，才能全面掌握智能電網(wǎng)的運行狀況，從而減少惡劣環(huán)境下智能電網(wǎng)的安全隱患，保證智能電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)。

5.5 節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術

電力網(wǎng)絡是一種龐大的電力系統(tǒng)，它的電力消耗非常大，而一個技術落后的電力網(wǎng)絡勢必會造成大量的能量消耗。因此，電力系統(tǒng)必須進行設備改造和技術研究，以實現(xiàn)節(jié)能減排。目前，我國的電力系統(tǒng)以煤為主，水電、核電的規(guī)模相對較小。因此，燃煤脫硫技術、廢氣、廢水的治理都能將污染降到最低。同時，要大力發(fā)展和推廣清潔能源，進一步降低尾氣的排放量。此外，為了實現(xiàn)信息共享，避免資源的浪費，引進實時監(jiān)測、自動化發(fā)電等。

6 提高自動化網(wǎng)絡安全的方法分析

6.1 物理層安全

物理層是包括通信線路、機房計算機、通信設備等在內(nèi)的全部硬件。完整的網(wǎng)絡設備是整個信息平臺的安全保證。物理安全是指防止雷擊、水災、火災等自然災害對網(wǎng)絡平臺設備的損害，并采取相應措施進行防范。此外，在機房里要做好防靜電等工作，還要加強設備的管理，培訓員工，隨時關注設備的使用，防止非法的移動存儲設備進入。為了使網(wǎng)絡在遭受襲擊時各大電網(wǎng)之間相互獨立，不受影響，可以采用將具體的電網(wǎng)與其他分支網(wǎng)絡分離。為了達到對電網(wǎng)的獨立控制，要求電力公司將其置于相對封閉、安全的環(huán)境中，并采用多層保護、認證和加密等手段來保證安全[4]。

6.2 網(wǎng)絡層安全

網(wǎng)絡層主要是指網(wǎng)絡設備和網(wǎng)絡的配置以及路由器的存取與訪問。在這一層次上，安全問題主要涉及到網(wǎng)絡設備的可靠度、組態(tài)參數(shù)以及策略的安全性。為了保證數(shù)據(jù)的完整性和保密性，須對接入者的身份進行認證。在這一層次上，可以采用以下幾種安全措施。

（1）不允許未經(jīng)許可的人進入網(wǎng)絡系統(tǒng)。這樣就可以防止密碼被篡改，安全裝置的策略設置失敗。

（2）改進網(wǎng)絡中的路由協(xié)議，及時修正協(xié)議中的安全缺陷，防止被惡意攻擊者所利用，導致網(wǎng)絡的混亂和癱瘓。在通信系統(tǒng)的架構(gòu)上，采用了專門的訪問控制策略，采用防火墻等安全技術手段實現(xiàn)系統(tǒng)的安全控制，增強了內(nèi)部網(wǎng)的外部防護能力。在通信資料的傳送上，利用資訊加密、物理隔離等技術，以確保資料在傳送時的保密性與隱私性，避免資料遭竊，同時保證系統(tǒng)級的安全性。

在一個網(wǎng)絡中，各主機的系統(tǒng)安全性直接關系其安全性的不足，都會對整個網(wǎng)絡系統(tǒng)造成威脅，其中最大的問題是身份驗證、系統(tǒng)漏洞等。電網(wǎng)的可靠性并非一成不變，要保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性，就必須定期派出人員對電網(wǎng)進行維護，檢查信息平臺的安全、安全軟件的更新、緩存的清除以及垃圾的清除，保證網(wǎng)絡系統(tǒng)的穩(wěn)定[5]。

6.3 智能計量體系和智能需求側(cè)管理

在智能電網(wǎng)建設中，需要對相關的信息和資料進行準確、全面的分析，以達到用戶對電力系統(tǒng)的要求。在進行電力調(diào)度時，要及時調(diào)整供電，全面監(jiān)控調(diào)度工作的開展，以確保供電的質(zhì)量和方便。此外，會有針對性地對智能電網(wǎng)進行調(diào)整或是進行遠程的檢測，以最方便的方式來為使用者提供最方便的服務。智能儀表通信系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，它的使用能夠全面、準確地反映用戶的需求，并對存在的問題進行及時修正和改進，通過加強管理，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的服務。

7 結(jié) 論

自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用對于提高電力系統(tǒng)的智能化調(diào)度非常關鍵。在應用自動化技術的過程中，要正確認識智能電力調(diào)度的內(nèi)涵，運用自動化技術實現(xiàn)其功能，確保應用服務、數(shù)據(jù)服務、節(jié)能發(fā)電調(diào)度等技術優(yōu)勢可以增強電力系統(tǒng)的功能，極大提高智能電網(wǎng)的管理水平。