摘 要：近年來(lái)，伴隨著國(guó)家電網(wǎng)智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，原有的電力結(jié)構(gòu)、電力設(shè)備以及調(diào)度監(jiān)控技術(shù)都在不斷發(fā)展，現(xiàn)有的調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)已經(jīng)難以滿(mǎn)足智能電網(wǎng)建設(shè)的要求，如何推動(dòng)調(diào)度監(jiān)控技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)成為我國(guó)現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)中亟待解決的問(wèn)題。文章主要闡述了智能電網(wǎng)的發(fā)展背景及其對(duì)輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)、電力用戶(hù)的影響，研究了智能電網(wǎng)背景下的調(diào)度一體化模式，分析了數(shù)字化變電站的抗異常數(shù)據(jù)手段，重點(diǎn)探討了智能電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以期為調(diào)度監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；調(diào)度監(jiān)控技術(shù)；調(diào)控一體化模式

中圖分類(lèi)號(hào)：TM734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）33-0068-02

1 智能電網(wǎng)發(fā)展概況

1.1 智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，伴隨著我國(guó)電網(wǎng)對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)投入力度的不斷加大，智能電網(wǎng)建設(shè)的相關(guān)技術(shù)也在快速發(fā)展，我國(guó)原有的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電力設(shè)備以及調(diào)度監(jiān)控模式都在發(fā)生著巨大改變。根據(jù)我國(guó)制定的發(fā)展策略，傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的過(guò)渡主要分為三個(gè)階段來(lái)實(shí)現(xiàn)：

第一階段是基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性、公用性技術(shù)的研究，國(guó)家電網(wǎng)在部分地區(qū)建立試點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行基礎(chǔ)技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究；

第二階段將加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的建設(shè)工作，逐步建成具備雙向互動(dòng)服務(wù)功能的智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)；

第三階段是全面發(fā)展階段，我國(guó)電網(wǎng)技術(shù)將達(dá)到世界先進(jìn)水平，最終形成現(xiàn)代化的智能電網(wǎng)系統(tǒng)[1]。

1.2 智能電網(wǎng)的組成

國(guó)內(nèi)外多數(shù)學(xué)者將智能電網(wǎng)分為四部分，即高級(jí)配電運(yùn)行、高級(jí)測(cè)量體系、高級(jí)輸電運(yùn)行、高級(jí)資產(chǎn)管理等，根據(jù)智能電網(wǎng)建設(shè)的實(shí)際情況差異，每個(gè)部分又出現(xiàn)諸多不同的系統(tǒng)。如智能數(shù)字變電站，通過(guò)信息化智能設(shè)備，完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量等系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行，是一種可靠、安全、穩(wěn)定的智能化電力設(shè)備。

而主動(dòng)配電網(wǎng)則實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)信息的全面集成與一體化管理，通過(guò)在各個(gè)部門(mén)之間建立信息共享平臺(tái)，最終實(shí)現(xiàn)信息的充分共享與自由訪問(wèn)，從而為配電網(wǎng)高級(jí)分析與智能化應(yīng)用奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1.3 智能電網(wǎng)的影響

隨著我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快，原有的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電力設(shè)備、管理調(diào)度模式也在發(fā)生著巨大的變化，智能電網(wǎng)技術(shù)對(duì)輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)以及電力用戶(hù)都產(chǎn)生了巨大的影響。

首先，智能電網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步也帶動(dòng)著輸電網(wǎng)的發(fā)展，超高壓輸電技術(shù)、超導(dǎo)輸電技術(shù)、動(dòng)態(tài)定額輸電技術(shù)逐步得到推廣，輸電系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性得到極大的提升，從而有效解決了我國(guó)地區(qū)電力能源分配不均的問(wèn)題[2]。

其次，隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，電力市場(chǎng)的不斷發(fā)展也推動(dòng)了配電網(wǎng)的變化，以小型發(fā)電系統(tǒng)為代表的分布式能源降低了環(huán)境成本與能源需求，儲(chǔ)能技術(shù)的引入則保障了配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在智能電網(wǎng)信息技術(shù)的支持下，配電系統(tǒng)的可觀測(cè)性與可控性得到極大的提升。

另外，智能電網(wǎng)新技術(shù)也對(duì)電力用戶(hù)產(chǎn)生了巨大的影響，智能電表將為用戶(hù)提供更為詳細(xì)的用電信息，電動(dòng)汽車(chē)與儲(chǔ)能電池成為智能電網(wǎng)的重要組成部分，分布式能源與需求側(cè)響應(yīng)則把傳統(tǒng)的電能消費(fèi)者向電力調(diào)度參與者轉(zhuǎn)變。

2 智能電網(wǎng)背景下的調(diào)度監(jiān)控

2.1 調(diào)控一體化模式

調(diào)控一體化模式是在智能電網(wǎng)發(fā)展背景下的一種調(diào)度監(jiān)控手段。在調(diào)控一體化模式下，調(diào)度系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合為一個(gè)調(diào)控中心，調(diào)度人員向集控中心下達(dá)命令，而集控人員則對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、遙控，然后由運(yùn)行維護(hù)人員負(fù)責(zé)設(shè)備檢修與故障處理[3]。

在調(diào)控一體化模式下，電力系統(tǒng)的故障處理時(shí)間明顯縮短，電網(wǎng)調(diào)度的經(jīng)濟(jì)性與可靠性則得到增強(qiáng)，而這也恰恰是智能電網(wǎng)背景下對(duì)調(diào)度監(jiān)控技術(shù)的新要求。

2.2 智能調(diào)度中的狀態(tài)估計(jì)

智能調(diào)度系統(tǒng)是智能電網(wǎng)調(diào)控體系的重要組成部分，智能調(diào)度技術(shù)直接關(guān)系到智能電網(wǎng)的運(yùn)行與發(fā)展，對(duì)于配輸電系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性都有著重要意義。

而調(diào)度系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)是根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)的各類(lèi)數(shù)據(jù)信息，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)、未來(lái)趨勢(shì)、可能出現(xiàn)的狀況進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)，是安全預(yù)估、經(jīng)濟(jì)分配、預(yù)防控制等高級(jí)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)[4]。根據(jù)上述闡釋可以發(fā)現(xiàn)，狀態(tài)估計(jì)是電網(wǎng)智能調(diào)度的基礎(chǔ)，借助準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的狀態(tài)估計(jì)，智能電網(wǎng)系統(tǒng)能夠及時(shí)掌握運(yùn)行狀態(tài)，并為電網(wǎng)運(yùn)行制定長(zhǎng)期規(guī)劃。

2.3 基于等效模型的電網(wǎng)動(dòng)態(tài)過(guò)程狀態(tài)估計(jì)

智能電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控技術(shù)的另外一項(xiàng)內(nèi)容是在線動(dòng)態(tài)分析，而在電網(wǎng)擾動(dòng)情況，電網(wǎng)動(dòng)態(tài)過(guò)程狀態(tài)估計(jì)又是一項(xiàng)極為復(fù)雜的工作，當(dāng)前電網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)多采用EKF算法，但在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，該算法的預(yù)測(cè)精度仍然滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性要求，可以考慮構(gòu)建電網(wǎng)等效模型來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。

電網(wǎng)等效模型可以理解為在電路中增加一個(gè)虛擬發(fā)電機(jī)內(nèi)節(jié)點(diǎn)，從而在電網(wǎng)擾動(dòng)前進(jìn)行靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)，而在電網(wǎng)擾動(dòng)時(shí)則可以建立節(jié)點(diǎn)負(fù)荷以及發(fā)電機(jī)模型，最終得到電網(wǎng)擾動(dòng)條件下的等效模型。

3 智能電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)

3.1 智能電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)需求分析

要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化調(diào)度監(jiān)控，需要開(kāi)發(fā)一種基礎(chǔ)性調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)，為電力調(diào)度員提供各類(lèi)調(diào)控信息服務(wù)?；谥悄茈娋W(wǎng)的調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)需要滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)要求：

一是建立開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與其他應(yīng)用間的數(shù)據(jù)交換；

二是建立應(yīng)用集成環(huán)境，形成橫向業(yè)務(wù)、縱向業(yè)務(wù)以及各類(lèi)基礎(chǔ)信息的高效共享機(jī)制；

三是建立應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境，以保障平臺(tái)的安全性與穩(wěn)定性；

四是建立應(yīng)用維護(hù)環(huán)境，從而保證調(diào)度監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)[5]。

3.2 智能電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，以模塊化設(shè)計(jì)作為基礎(chǔ)，智能電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)模塊進(jìn)行，即實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析模塊、調(diào)度計(jì)劃類(lèi)模塊以及調(diào)度管理模塊，各個(gè)模塊又包含不同的功能設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的總體框架圖如圖1所示。其中，實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析模塊的功能結(jié)構(gòu)包括系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)交換、模型管理等系統(tǒng)[6]；調(diào)度計(jì)劃類(lèi)模塊主要以模型管理與穩(wěn)定限額管理、運(yùn)行預(yù)測(cè)、檢修計(jì)劃作為平臺(tái)支持功能，主要負(fù)責(zé)收集電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性信息以及運(yùn)行成本信息；調(diào)度管理類(lèi)模塊的應(yīng)用部分則包括生產(chǎn)運(yùn)行、綜合分析與評(píng)估、信息展示與發(fā)布等。

3.3 智能電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)測(cè)試

該智能電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)支持各應(yīng)用在不同態(tài)的畫(huà)面顯示，并可靈活切換的設(shè)計(jì)后；支持各類(lèi)應(yīng)用在同一套電網(wǎng)圖形上的信息顯示和功能使用；提供基于GIS的信息顯示手段，提供導(dǎo)航器功能；支持在任意工作站的任意監(jiān)視器的任一窗口上調(diào)用任何畫(huà)面。電網(wǎng)調(diào)度員經(jīng)過(guò)實(shí)際的操作，最終給出以下幾點(diǎn)評(píng)價(jià)：系統(tǒng)的整體功能較為完善，滿(mǎn)足智能電網(wǎng)調(diào)控的可靠性與穩(wěn)定性要求，并且實(shí)現(xiàn)了調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)的智能化實(shí)時(shí)監(jiān)視；調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)用戶(hù)數(shù)據(jù)的查詢(xún)與修改，在數(shù)據(jù)處理與分析方面優(yōu)勢(shì)明顯；系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，擴(kuò)展性強(qiáng)，具有較好的發(fā)展前景。

4 結(jié) 語(yǔ)

近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)投入力度的不斷加大，調(diào)度監(jiān)控技術(shù)也在快速進(jìn)步與發(fā)展。從基本功能來(lái)看，智能電網(wǎng)的電能輸配功能仍然沒(méi)有改變，智能化改造一方面是對(duì)變電站、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)等設(shè)備的升級(jí)，另一方面則是調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的智能化發(fā)展。在這樣的發(fā)展背景下，調(diào)控一體化管理模式開(kāi)始在智能電網(wǎng)中得到應(yīng)用，而基于等效模型的電網(wǎng)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)等技術(shù)也成為智能電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)的重要技術(shù)保障。

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