秦爽
摘 要:電網(wǎng)調(diào)度自動化是指利用網(wǎng)絡技術、通信技術、電子技術等各種高新技術,以實現(xiàn)電力系統(tǒng)中電網(wǎng)的安全運行以及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、控制與保護的自動化和智能化。隨著我國智能電網(wǎng)的建設,電網(wǎng)調(diào)度自動化技術在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的普及與應用,對保證電力系統(tǒng)的安全、可靠與經(jīng)濟運行都發(fā)揮出了重要的作用。
關鍵字:電力系統(tǒng);電網(wǎng)調(diào)度;自動化;研究
電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中聯(lián)系發(fā)電與用電設施的總稱,并主要由輸電線路、配電線路、變電站、配電所等多個部分所組成。隨著近年來我國電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展,電網(wǎng)的規(guī)模正逐漸擴大,其電壓等級也不斷提高?;谶@樣龐大的電力網(wǎng)絡,必須采用調(diào)度自動化技術,以實現(xiàn)對電網(wǎng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控與經(jīng)濟調(diào)度,實現(xiàn)對電網(wǎng)運行故障的及時分析與處理,進而保障整個電力系統(tǒng)的經(jīng)濟、安全運行。
1 實施電網(wǎng)調(diào)度自動化的意義
(一)提高供電質(zhì)量
電網(wǎng)調(diào)度自動化能利用各種終端系統(tǒng),實現(xiàn)對電網(wǎng)運行過程中電壓、頻率、負荷、潮流等數(shù)據(jù)變化的實時監(jiān)控,并通過對電網(wǎng)中各類設備運行的動態(tài)調(diào)整,從而使無功功率趨向于平衡,并保證主設備的位置狀況及各種指標能符合標準規(guī)定,從而有效提升供電質(zhì)量與供電安全。
(二)提高供電可靠性
通過電網(wǎng)調(diào)度自動化技術的應用,一方面能對復雜的電力網(wǎng)絡及設備進行實時的狀態(tài)監(jiān)控,當故障發(fā)生后能及時判斷分析,從而及時的處理故障;另一方面,調(diào)度自動化技術還能通過饋線自動化的故障隔離,以及故障區(qū)域的供電恢復,以極大的減少停電時間和停電范圍,這都有效保證了供電的可靠性。
(三)提高了供電的經(jīng)濟性
通過電網(wǎng)調(diào)度自動化技術,還能進行電網(wǎng)的拓撲分析、狀態(tài)估計、潮流計算以及負荷預測等多種功能,以實現(xiàn)電網(wǎng)運行的經(jīng)濟調(diào)度,從而達到降低供電損耗,節(jié)省能源,多發(fā)電和多供電的目的,有效提高供電的經(jīng)濟性。
2 電網(wǎng)調(diào)度自動化的功能及應用
(一)電網(wǎng)調(diào)度自動化的分層控制應用
隨著近年來我國電力網(wǎng)絡的逐步擴大,在全國范圍內(nèi)已形成大型區(qū)域電網(wǎng)?;邶嫶蟮碾娏W(wǎng)絡,為保障大型電力網(wǎng)絡之間的能量交換,必須實現(xiàn)自動化的分級控制與管理。
如圖1所示,我國電網(wǎng)通過實施分層自動化管理,各層次之間的調(diào)度自動化系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)信息的分層采集、逐級上傳,以保證整個電力網(wǎng)絡的經(jīng)濟、安全和可靠運行。以國家電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)和大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)為例,其主要功能和特點有:
1 國家電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)。在該級系統(tǒng)中通過通信技術與網(wǎng)絡技術, 與大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)之間相連接,以協(xié)調(diào)和控制大區(qū)電網(wǎng)的潮流分布與運行方式,并且實時監(jiān)控與管理全國電網(wǎng)的運行狀況。
2 大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)。在該級系統(tǒng)中根據(jù)統(tǒng)一調(diào)度和分級管理的原則,對東北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、西北電網(wǎng)等各大區(qū)電網(wǎng)的安全運行、用電計劃負責,以提高供電的質(zhì)量和安全、經(jīng)濟運行的水平。其功能主要包括:
(二)電網(wǎng)調(diào)度自動化的具體功能應用
目前,電網(wǎng)調(diào)度自動化中功能最為完善的一種系統(tǒng)被稱為能量管理系統(tǒng)(EMS),它能夠將SCADA系統(tǒng)、AGC 系統(tǒng)、EDC系統(tǒng)的功能融為一體,以實現(xiàn)電網(wǎng)的網(wǎng)絡分析、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)監(jiān)控以及自動發(fā)電控制等多種分散的功能進行有機的結合,并進行統(tǒng)一化的管理,為我國電力系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動化水平的提升與發(fā)展創(chuàng)造出了有力的條件。
EMS調(diào)度自動化系統(tǒng)的主要應用功能, 集中在以下幾個方面:
1 網(wǎng)絡拓撲分析
網(wǎng)絡拓撲分析也被稱為網(wǎng)絡接線分析,它是根據(jù)電網(wǎng)一次接線圖以及開關閉合狀態(tài),來確定電網(wǎng)節(jié)點與支路之間的連通關系。利用網(wǎng)絡接線分析,不僅能給出系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的拓撲結構,而且還能對網(wǎng)絡元件進行跟蹤著色,用直觀、形象的方式來表現(xiàn)出各網(wǎng)絡元件的運行狀態(tài)以及網(wǎng)絡各節(jié)點間的連通性。
2 狀態(tài)估計
利用SCADA系統(tǒng)進行全電網(wǎng)實施數(shù)據(jù)收集和匯總時,其數(shù)據(jù)匯總得到的SCADA數(shù)據(jù)庫往往存在以下缺陷:一是部分設備的運行參數(shù)無法測量,導致所收集數(shù)據(jù)的不全面;二是數(shù)據(jù)采集和轉換環(huán)節(jié)容易存在誤差,導致數(shù)據(jù)不精確;三是因濾波或干擾編碼等,造成所收集數(shù)據(jù)錯誤;四是因各種誤差的存在,導致數(shù)據(jù)計算分析的不準確。
3 潮流計算
潮流計算是保證電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運行的重要計算功能,它能根據(jù)整個電網(wǎng)的運行條件、網(wǎng)絡拓撲分析結果以及相關設備的運行參數(shù),對各母線電壓、各電力元件功率以及整個電網(wǎng)功率損耗等運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行求解。電力系統(tǒng)運行調(diào)度人員,則可以根據(jù)潮流計算結果,對當前電網(wǎng)供電方案、運行方式進行對比分析,從而制定出最合理、經(jīng)濟的電網(wǎng)運行方案。
4 負荷預測
EMS系統(tǒng)主要負責對電網(wǎng)過去、現(xiàn)在及未來三類數(shù)據(jù)信息的收集與分析, 其中未來數(shù)據(jù)信息就主要來源于電網(wǎng)的負荷預測。負荷預測主要可分為系統(tǒng)負荷預測以及母線負荷預測這兩類,它作為EMS系統(tǒng)的主要功能模塊,對于整個電網(wǎng)的經(jīng)濟運行以及安全控制都是非常重要的。近年來,我國各省、市、地區(qū)的電力管理部門都非常重視電網(wǎng)的負荷預測,并通過不斷提高負荷預測的精度,以提高電網(wǎng)運行的安全性與經(jīng)濟性。
3 對電網(wǎng)調(diào)度自動化技術的發(fā)展展望
我國電力系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動化技術的研究與應用工作,最初起始于20世紀70年代。經(jīng)過多年以來的發(fā)展與應用, 相關技術的應用已逐步實現(xiàn)了實用化與商業(yè)化。目前,我國已有38個省市的電網(wǎng)調(diào)度中心建立了較為完善的SCADA系統(tǒng)或者EMS系統(tǒng)。
電網(wǎng)調(diào)度自動化技術在未來的發(fā)展趨勢是: 一是能更加適應堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展需要,并不斷開發(fā)出與之相適應的分析功能與決策功能,能夠更好的輔助調(diào)度人員實時監(jiān)控與智能控制;二是電網(wǎng)調(diào)度自動化技術在未來將更加標準化、開放化,以不斷適應新技術的發(fā)展需要,并能更好的滿足各級電網(wǎng)調(diào)度中心的信息數(shù)據(jù)交互和融合的需要。
4 結語
本文從實施電網(wǎng)調(diào)度自動化的意義出發(fā),并著重就電網(wǎng)調(diào)度自動化在電力系統(tǒng)中的應用與發(fā)展進行了研究與探索。隨著電力系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動化技術的應用與發(fā)展,它不僅已成為了各省、市地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度工作的重要技術工具與分析手段,而且明顯提升了電網(wǎng)的調(diào)度運行水平,對保障整個電力系統(tǒng)的經(jīng)濟、安全運行都起到了非常重要的作用。
參考文獻
[1] 李文杰. 調(diào)度自動化系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應用[J]. 科技咨詢,2013(07).
[2] 李海燕. 地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化EMS 系統(tǒng)設計規(guī)劃研究[J]. 科技與生活,2014 (07).
[3] 陳慈萱. 電氣工程基礎[M]. 北京:中國電力出版社,2013.