電力調(diào)度自動化的應(yīng)用與優(yōu)化分析

許繼電氣股份有限公司 常 帥 謝 丹

為了更好地分析電力調(diào)度自動化系統(tǒng)和各種數(shù)據(jù)，開發(fā)出系統(tǒng)操作系統(tǒng)軟件、監(jiān)控軟件、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營服務(wù)數(shù)據(jù)采集等軟件，統(tǒng)稱為電力調(diào)度自動化系統(tǒng)。性能系統(tǒng)向控制中心輸入大量數(shù)據(jù)中，無法及時有效地傳遞信息，特別是在事故發(fā)生時，有效的信息傳遞往往是關(guān)鍵，因此，傳統(tǒng)關(guān)鍵時間節(jié)點(diǎn)的性能無疑不能提供有效的數(shù)據(jù)，這將是一大威脅，只有在調(diào)度系統(tǒng)科技支撐下，將計算機(jī)應(yīng)用于科技網(wǎng)絡(luò)化布局，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和自動化，才能夠及時提供有效的實時信息和屏幕信息，為儲戶規(guī)劃全局戰(zhàn)略控制、保障電力安全。

1 電力調(diào)度自動化技術(shù)及重要性

1.1 電力調(diào)度自動化技術(shù)

隨著技術(shù)的發(fā)展，對電力系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，首先要保證電力系統(tǒng)的配置與控制任務(wù)的完成，保證安全性和質(zhì)量的提高，不僅能滿足用戶的能源需求，而且能降低成本。電力調(diào)度自動化是通過精確規(guī)劃而制定的，其系統(tǒng)有監(jiān)控中心設(shè)置通訊線，合理控制終端控制器。在運(yùn)行過程中，相關(guān)計算機(jī)需要對相關(guān)信息進(jìn)行采集、分析，以確保整個流程達(dá)到良好的運(yùn)行狀態(tài)，保證工藝人員正確操作。

為了更好地推廣應(yīng)用，研究電力系統(tǒng)對熱工生產(chǎn)的適應(yīng)性。通訊監(jiān)控站的人機(jī)界面主要由相關(guān)的自動化控制系統(tǒng)和基本的圖形元素組成。HMI主要通過人機(jī)界面控制RTU、控制板等程序，其主要功能是顯示各種監(jiān)測變量和電力系統(tǒng)的存儲變量，相應(yīng)的圖形元素也隨之發(fā)生變化。通訊監(jiān)控站的技術(shù)人員也是以此為原則，而這種功能只能通過集成電路、智能芯片和軟件編程技術(shù)來實現(xiàn)[1]。

1.2 電力調(diào)度自動化應(yīng)用的重要性

電力調(diào)度自動化系統(tǒng)為電網(wǎng)提供電力所需的數(shù)據(jù)，對電網(wǎng)進(jìn)行管理和分配，有效地保證了調(diào)度系統(tǒng)的安全、準(zhǔn)確、可靠。電力調(diào)度的實施保證了系統(tǒng)運(yùn)行過程的運(yùn)行狀態(tài)，能充分捕捉到基本的監(jiān)控信息，對運(yùn)營商進(jìn)行分析，使其具備技術(shù)法規(guī)規(guī)定的基本評估標(biāo)準(zhǔn)，從而進(jìn)一步保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，為電力工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供保障，這種新的調(diào)度方式具有性能優(yōu)化等優(yōu)點(diǎn)，以實現(xiàn)最小的運(yùn)輸業(yè)務(wù)，保證服務(wù)效率，延長服務(wù)時間，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。另外，電源暴露的優(yōu)點(diǎn)可以很大程度地識別系統(tǒng)中的干擾，由合適的技術(shù)人員及時修正，從而大大降低系統(tǒng)的整體運(yùn)行風(fēng)險。另外，不重視電力調(diào)度不僅影響正常工作和人民生活，而且給電力公司造成巨大經(jīng)濟(jì)損失[2]。

2 電力調(diào)度自動化控制系統(tǒng)中SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用

電力調(diào)度自動化系統(tǒng)采用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過對運(yùn)行線的閉環(huán)控制，實現(xiàn)自動發(fā)電量的有效控制。此外，調(diào)度自動化系統(tǒng)可以控制國家電網(wǎng)的布局，直接控制電網(wǎng)的收益。電力調(diào)度自動化系統(tǒng)除具有語音報警、事件記錄、趨勢分析、輔助培訓(xùn)等功能外，還有其它功能。采用SCADA系統(tǒng)，可以保證電力調(diào)度自動化系統(tǒng)在基本運(yùn)行階段定位的完整性。監(jiān)控過程中，有關(guān)電力系統(tǒng)監(jiān)測部門向有關(guān)SCADA系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，以確保整個電力系統(tǒng)都能提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺服務(wù)，加強(qiáng)整個網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)雙擊按鈕，方便整體操作和連接。為了保證SCADA系統(tǒng)的整體安全和有效應(yīng)用，必須保證電力運(yùn)行的自動化和可控。SCADA系統(tǒng)不僅技術(shù)成熟，而且工作效率更高、信息全面、運(yùn)行平穩(wěn)，因此將SCADA技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，不僅能及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差，而且能有效地提高經(jīng)濟(jì)效益。

3 電力調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 數(shù)字化技術(shù)在電力調(diào)度中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和時代的發(fā)展，信息技術(shù)得到了極大的促進(jìn)。數(shù)字化技術(shù)在電力調(diào)度系統(tǒng)中也起著重要的作用，同時得到了廣泛的應(yīng)用，數(shù)字化技術(shù)將電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，可以保證網(wǎng)絡(luò)安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行，是促進(jìn)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提保障。電力網(wǎng)絡(luò)調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)字化主要包括數(shù)字決策、數(shù)字信息處理、數(shù)字管理和數(shù)字通信，它們是電網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時也發(fā)揮著重要作用[3]。

3.2 SCADA系統(tǒng)技術(shù)在電力調(diào)度中的應(yīng)用

SCADA系統(tǒng)技術(shù)已在我國電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。自20世紀(jì)70年代以來，SCADA系統(tǒng)經(jīng)歷了四代變革和發(fā)展，主要是補(bǔ)充數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測和控制。SCADA系統(tǒng)其核心是圍繞著計算機(jī)展開的，是一種自動化監(jiān)控系統(tǒng)，并廣泛的應(yīng)用在石油、電力、化工等多方面，有效地促進(jìn)了我國自動化應(yīng)用。但SCADA系統(tǒng)技術(shù)在應(yīng)用過程中，其功耗方面較小，應(yīng)用水平也比較成熟，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用有效的提升了電力調(diào)度系統(tǒng)性能，有效地提高了電力系統(tǒng)的配電效率，為電力調(diào)度發(fā)展奠定基礎(chǔ)保障。

3.3 智能化技術(shù)在電力調(diào)度中的應(yīng)用

隨著我國信息技術(shù)不斷發(fā)展下，為智能化技術(shù)的發(fā)展也奠定了基礎(chǔ)，尤其是在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中，智能化技術(shù)的應(yīng)用結(jié)合了數(shù)據(jù)集成技術(shù)，對電力節(jié)能系統(tǒng)的過渡、動態(tài)運(yùn)行進(jìn)行記錄，提高了信息數(shù)據(jù)記錄效率。另外，智能化技術(shù)可以對電力系統(tǒng)對質(zhì)量檢測，動態(tài)預(yù)防等方面進(jìn)行有效的控制，智能化主要是基于遠(yuǎn)程同步信息的應(yīng)急管理和網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的綜合技術(shù)。地區(qū)穩(wěn)定控制系統(tǒng)是一種能夠有效地適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的系統(tǒng)。此外，研究配電網(wǎng)自動化性能的關(guān)鍵是在線實時決策和控制。為了避免大規(guī)模的連鎖性錯誤，按照要求做好防災(zāi)管理工作，也可以有效地擴(kuò)展原調(diào)度控制中心的功能，有效提高電網(wǎng)的最優(yōu)控制能力，保證電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

4 相關(guān)電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1 CC-2000A型電力調(diào)度自動化系統(tǒng)

CC-2000A型電力調(diào)度自動化系統(tǒng)是在原CC2000型的基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)的，在開發(fā)得到電力系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，同時其系統(tǒng)具備一定的開放性能，是電力調(diào)度的重要組成部分?，F(xiàn)階段，已在全國通信中心和福建電力調(diào)度通信中心得到應(yīng)用，該地區(qū)提出了基于一種SOA體系結(jié)構(gòu)的電力自動化系統(tǒng)，經(jīng)過不斷的應(yīng)用和發(fā)展下，系統(tǒng)的應(yīng)用融合了總線調(diào)度自動化集成方案，并實現(xiàn)了DTS/EMS/SCADA與廣域相位測量系統(tǒng)的集成應(yīng)用。CC-2000A型系統(tǒng)的應(yīng)用也促進(jìn)了SOA架構(gòu)的構(gòu)建，它為電力系統(tǒng)的安全預(yù)警系統(tǒng)奠定了保證，同時也全面豐富了系統(tǒng)功能，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性[4]。另外，尤其是面對當(dāng)前多環(huán)境發(fā)展下，電力系統(tǒng)應(yīng)不斷進(jìn)行創(chuàng)新，才能保證電力調(diào)度自動化技術(shù)的有效應(yīng)用，同時該技術(shù)的應(yīng)用也是電力系統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用中非常重要的一項內(nèi)容。

4.2 SD6000電力調(diào)度自動化系統(tǒng)

該系統(tǒng)也應(yīng)嚴(yán)格遵循開放系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)總體架采用分布式結(jié)構(gòu)，支持多種配置，包括用戶/服務(wù)器通用配置、全分布式奇偶校驗配置，具有較高的兼容性，可與其它平臺、軟件系統(tǒng)無縫連接，通過不同接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。本系統(tǒng)本身具有很高的擴(kuò)展性，可根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模和用戶具體需求靈活配置軟硬件，同時不影響整個系統(tǒng)的功能。SD6000電力調(diào)度自動化系統(tǒng)其應(yīng)用功能較為廣泛，對電力系統(tǒng)的應(yīng)用有著重要的作用，可以通過數(shù)據(jù)庫將數(shù)學(xué)信息進(jìn)行分析，也可以進(jìn)行實施接收和分析，為電力系統(tǒng)的運(yùn)行提供保障支撐。另外，電網(wǎng)負(fù)荷管理也可以有效的對負(fù)荷電流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并準(zhǔn)確的預(yù)測負(fù)荷狀況，為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供良好的保障。

5 電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的優(yōu)化辦法

5.1 網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

在保證電力調(diào)度的最基本功能的前提下，對基本信息進(jìn)行修正。對網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)和通信結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，提高了整個網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和傳輸效率，保證了整個網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的完整性。同時，運(yùn)營商在整理信息時確保信息的完整性和準(zhǔn)確性，為有效收集信息提供基礎(chǔ)平臺，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)整體通信效果。同時，在處理整個體系結(jié)構(gòu)時，應(yīng)盡可能地利用數(shù)據(jù)庫語言，使得處理過程中的各個節(jié)點(diǎn)都能得到很好的處理，從而實現(xiàn)了對整個處理過程的監(jiān)控和分析。

5.2 系統(tǒng)容錯結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

電力調(diào)度自動化系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，難免系統(tǒng)會出現(xiàn)故障問題，因此，對于系統(tǒng)自身的優(yōu)化就非常重要，同時這也是每個工作人員都應(yīng)該重視的問題。系統(tǒng)容錯結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是保證電力調(diào)度系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提保障，只有不斷通過系統(tǒng)優(yōu)化，才能保證系統(tǒng)自身功能，增加系統(tǒng)自身的容錯能力，以加強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的效率，促進(jìn)電力自動化系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[5]。

5.3 管理制度與管理手段的優(yōu)化

每項工作的實施都與有效管理體系的監(jiān)控和約束密不可分。為了充分實現(xiàn)性能耗散自動化的優(yōu)化，首先需要緊密結(jié)合實際情況，在問題暴露初期，有效地建立和完善相關(guān)的安全管理體系，以確保電力調(diào)度的整體安全。

此外，還應(yīng)創(chuàng)新電力調(diào)度管理方法，尤其要加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用。這就要求在電力系統(tǒng)建設(shè)過程中，要加強(qiáng)績效管理方法的調(diào)整與創(chuàng)新，不僅能有力地保障項目的整體安全，而且能使企業(yè)績效狀況向更好的方向發(fā)展。另外，項目的整體質(zhì)量與當(dāng)?shù)貑T工密切相關(guān)，因此，要加強(qiáng)員工的安全意識和責(zé)任意識，建設(shè)單位不僅要定期開展安全知識宣傳，而且要加強(qiáng)施工過程的監(jiān)測與管理，建立一個比較完善的體系，提高整個通信流量分配的完整性。

5.4 選擇可靠性的指標(biāo)

可靠性指標(biāo)是電力系統(tǒng)最基本的組成部分，因此，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)在管理過程中要對電力調(diào)度相關(guān)費(fèi)用進(jìn)行總結(jié)整理，要明確完成與建設(shè)過程相關(guān)目標(biāo)的規(guī)劃和制定。這就需要相關(guān)設(shè)計人員緊密結(jié)合實際，綜合分析考慮，確保不同的成本類型具有不同的指標(biāo)。同時，為確?；A(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行，需要在建設(shè)過程中進(jìn)行相應(yīng)的建設(shè)費(fèi)用估算。

此外，在確定總功率之前，必須了解總功率的詳細(xì)參數(shù)。對于整合后的各業(yè)務(wù)部門，只有全面預(yù)測各項績效設(shè)施的失效，才能在實施過程中全面實現(xiàn)績效交付的調(diào)試，以確保整個撤資過程中成本管理的穩(wěn)定性。此外，在選擇設(shè)備時，必須盡可能支付基本設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用，并確保盡可能高效地使用運(yùn)行費(fèi)用。

6 電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢及相關(guān)展望

6.1 未來發(fā)展趨勢

6.1.1 智能化

電力系統(tǒng)的智能化主要是利用調(diào)度數(shù)據(jù)集成技術(shù)，對調(diào)度數(shù)據(jù)進(jìn)行智能采集、分析和處理，保證電力公司的有序配置。性能部署領(lǐng)域是未來性能部署領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。相對于已有的功耗自動化，對電力傳輸領(lǐng)域的高效、安全、可靠的要求也越來越高。借助于智能系統(tǒng)，可以全面了解執(zhí)行系統(tǒng)的工作狀態(tài)。另外，還要對電力調(diào)度相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時分析，并根據(jù)數(shù)據(jù)的變化制定相應(yīng)的應(yīng)對策略，這有這樣才能充分的保證電力調(diào)度系統(tǒng)的可靠性和科學(xué)性，以便于更好的促進(jìn)電力企業(yè)的運(yùn)行和發(fā)展。

6.1.2 數(shù)字化

隨著大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展，調(diào)度系統(tǒng)必須盡可能地進(jìn)行數(shù)字化，以滿足時代發(fā)展的需要。通信數(shù)字化通常是以數(shù)字化的方式對網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行有效管理，從而確保及時、安全的電網(wǎng)通信，提高電網(wǎng)的效率。決策數(shù)字化的目標(biāo)是提高電力系統(tǒng)信息分析與決策的影響力，根據(jù)不同的信息做出一系列科學(xué)合理的決策，為電力公司未來的決策提供指導(dǎo)。

信息技術(shù)主要用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并完成與高性能設(shè)備的有效連接，以確保飛行團(tuán)工作人員全面了解和控制傳輸系統(tǒng)的運(yùn)作信息。向數(shù)字化方向發(fā)展的分布式自動化技術(shù)，可以有效提高數(shù)據(jù)的使用效率，保證調(diào)度系統(tǒng)安全、高效地運(yùn)行。

6.2 未來發(fā)展展望

6.2.1 電力調(diào)度自動化系統(tǒng)未來發(fā)展變化分析

首先，未來電力調(diào)度自動化系統(tǒng)將走向一體化。將調(diào)度數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)集成，充分滿足調(diào)度數(shù)據(jù)的價值，進(jìn)一步推進(jìn)電網(wǎng)現(xiàn)代化管理，實現(xiàn)范圍更廣的數(shù)據(jù)交換，為后續(xù)電網(wǎng)智能化部署奠定了基礎(chǔ)。

其次，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)展網(wǎng)格化，開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)。所謂網(wǎng)格化，就是一個系統(tǒng)能夠推動的全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)資源的廣泛交換和配電中心的協(xié)作，在物理網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)功能和應(yīng)用?？梢詣澐譃閿?shù)據(jù)網(wǎng)格和網(wǎng)格。

6.2.2 對未來調(diào)度自動化的展望

電力工業(yè)與人們的生產(chǎn)和生活息息相關(guān)。目前，電力調(diào)度在各行業(yè)的發(fā)展中都取得了顯著的成績，國家和省級三級調(diào)度系統(tǒng)已完成配電力調(diào)度自動化系統(tǒng)。未來，隨著科技的發(fā)展，全國聯(lián)網(wǎng)將最終實現(xiàn)[6]。

同時，由于90%以上的電力供應(yīng)和20kV以上的電網(wǎng)信息，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確捕捉并有效地提高配電網(wǎng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。隨著與電網(wǎng)緊密聯(lián)系的電網(wǎng)智能化水平的不斷提高，其智能化水平將會有較大的發(fā)展和進(jìn)步。

7 結(jié)語

綜上所述，隨著我國電力工業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，越來越多的技術(shù)人員意識到了基于能源供應(yīng)穩(wěn)定性的調(diào)度方案及其優(yōu)化措施的重要性。電力調(diào)度自動化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，不僅可以有效地優(yōu)化能源資源配置，而且可以保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全、可靠運(yùn)行，并且可以減輕員工的工作量，完成對系統(tǒng)運(yùn)行的動態(tài)監(jiān)控，為用戶提供安全的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)，因此不斷優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)容錯結(jié)構(gòu)、擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是實現(xiàn)配電自動化優(yōu)化的有效途徑。