徐智慧

智能電網(wǎng)調(diào)度運行面臨關(guān)鍵技術(shù)

徐智慧

文章首先介紹了電網(wǎng)調(diào)度基本功能與國家電力局對智能電網(wǎng)調(diào)度運行技術(shù)方面的要求，并且從電網(wǎng)實時動態(tài)監(jiān)測技術(shù)、電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策技術(shù)、電力系統(tǒng)元件在線參數(shù)辨識技術(shù)三個方面解析了智能電網(wǎng)調(diào)度運行所面臨的關(guān)鍵技術(shù)，希望能夠?qū)χ悄茈娋W(wǎng)調(diào)度運行提供參考與幫助。

智能電網(wǎng)；電網(wǎng)調(diào)度；關(guān)鍵技術(shù)

1　概述

所謂智能電網(wǎng)就是通過現(xiàn)階段較為先進的計算機通信技術(shù)以及電網(wǎng)控制技術(shù)對電網(wǎng)的調(diào)度以及運行等方面進行監(jiān)督與控制，從而提高電網(wǎng)運行的安全性以及穩(wěn)定性，提高其經(jīng)濟效益。雖然智能電網(wǎng)仍然存在局限性，但是它仍然是電力方面的一場變革，拓展了電網(wǎng)在各個方面的改革與發(fā)展。電力調(diào)度運行作為電網(wǎng)的直接生產(chǎn)程序，其智能化是電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的關(guān)鍵所在。

2　智能電網(wǎng)調(diào)度運行關(guān)鍵技術(shù)

電網(wǎng)調(diào)度的目的在于保證電網(wǎng)運行時的用電量與發(fā)電量的平衡，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運行。電網(wǎng)調(diào)度的主要功能有調(diào)度計劃、調(diào)度運行、運行方式、通信自動化、繼電保護等。而在電網(wǎng)調(diào)度功能的實現(xiàn)中，智能化發(fā)展是電網(wǎng)調(diào)度功能的發(fā)展趨勢。我國的智能電網(wǎng)調(diào)度運行也逐漸趨于成熟，但其中仍然不乏一些問題。為了進一步規(guī)范電網(wǎng)調(diào)度運行的智能化，國家電網(wǎng)電力調(diào)度通信中心對其關(guān)鍵技術(shù)提出安全可靠、先進實用、開放與可拓展、可管理易維護等方面的要求。以下將會主要介紹三種關(guān)鍵技術(shù)。

2.1電網(wǎng)實時動態(tài)監(jiān)測技術(shù)

上世紀九十年代初期，向量測量單元被成功研制出來，它是基于全球定位系統(tǒng)而研發(fā)的，為電網(wǎng)的動態(tài)監(jiān)測提供了技術(shù)支持。而廣域網(wǎng)動態(tài)測量技術(shù)（簡稱WAMS）則是基于向量測量單元而研發(fā)出的測量技術(shù)，它能夠從電力系統(tǒng)當中獲取大量的同時段實時動態(tài)及穩(wěn)態(tài)信息，為電力系統(tǒng)的正常運行與系統(tǒng)控制提供技術(shù)支持。該系統(tǒng)利用了向量測量單位的三大特點：①進行發(fā)電機功角的直接測量；②每隔40 ms或不足40 ms時間向調(diào)度主站進行電網(wǎng)動態(tài)數(shù)據(jù)的一次傳送；③通過全球定位系統(tǒng)技術(shù)將數(shù)據(jù)標上時標，保證獲取的數(shù)據(jù)屬于同一時間斷面上的。從而實現(xiàn)電網(wǎng)動態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測、記錄、擾動分析以及低頻振蕩告警等，提高了電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。這種技術(shù)彌補了SCADA/EMS系統(tǒng)中采集動態(tài)數(shù)據(jù)方面的不足，大大提高了電力系統(tǒng)的預(yù)警、事故分析、調(diào)度、參數(shù)辨識等能力，對于復(fù)雜的電力系統(tǒng)方面的難題提供新的手段。對于電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中出現(xiàn)的輔助服務(wù)通過WAMS也能夠?qū)崿F(xiàn)，彌補SCADA/EMS的不足，具體可以體現(xiàn)在電廠的一次調(diào)頻考核等方面。

2.2電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策技術(shù)

電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策技術(shù)的出發(fā)點在于在動態(tài)監(jiān)測基礎(chǔ)上對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行在線計算，并將計算結(jié)果提供給調(diào)度運行人員，幫助調(diào)度運行人員預(yù)決策，從而大大提高調(diào)度運行人員對電網(wǎng)的駕馭能力與控制能力。預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)主要功能包括以下方面：電網(wǎng)實時動態(tài)監(jiān)測、在線狀態(tài)估計、在線靜態(tài)安全與電壓穩(wěn)定計算分析、在線熱穩(wěn)定計算、暫態(tài)功角穩(wěn)定計算分析、在線暫態(tài)電壓穩(wěn)定計算分析、在線頻率穩(wěn)定計算分析、在線低頻振蕩計算分析、在線熱穩(wěn)定預(yù)防控制輔助決策、在線暫態(tài)功角穩(wěn)定預(yù)防控制輔助決策、在線靜態(tài)電壓穩(wěn)定預(yù)防控制輔助決策、在線暫態(tài)電壓穩(wěn)定預(yù)防控制輔助決策、在線低頻振蕩預(yù)防控制輔助決策、在線頻率穩(wěn)定預(yù)防控制輔助決策、在線暫態(tài)功角穩(wěn)定緊急控制輔助決策等。該系統(tǒng)與基于SCADA/EMS的在線系統(tǒng)有很大不同，不同之處主要體現(xiàn)在以下方面：

①對電網(wǎng)運行狀態(tài)的估計精度有所提高。相比于基于SCADA/EMS的在線系統(tǒng)而言，電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)利用了PMU技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)的特性，不僅將SCADA數(shù)據(jù)的傳輸中出現(xiàn)的錯誤糾正過來，而且還利用測量相角與SCADA數(shù)據(jù)將狀態(tài)估計混合，提高估計精度，從而使得電力系統(tǒng)在線穩(wěn)定計算以及預(yù)決策的精確度得到大幅提高。

②電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)能夠進行在線低頻振蕩計算。隨著電網(wǎng)的逐漸發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)不斷擴大其規(guī)模，電網(wǎng)互聯(lián)也越來越廣泛。電網(wǎng)的發(fā)展雖然帶來了很大的便捷，但也使得低頻振蕩情況的發(fā)生愈加頻繁。而電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)能夠運用接收的動態(tài)數(shù)據(jù)通過PRONY算法進行在線低頻振蕩計算。它還能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的電壓頻率、相對相角以及功率的動態(tài)曲線進行連續(xù)的追蹤，對動態(tài)曲線的頻譜進行分析，一旦發(fā)現(xiàn)在0.2～2 Hz的范圍內(nèi)出現(xiàn)了較強的弱阻尼振蕩分量，系統(tǒng)將會自動向調(diào)度運行人員發(fā)出告警，并在區(qū)域圖上將出現(xiàn)異常的區(qū)域標注出來，方便調(diào)度運行人員進行調(diào)度與控制。

③存儲數(shù)據(jù)方面存在差異。隨著電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)模的擴大以及電網(wǎng)的進一步發(fā)展，國家電力調(diào)度通信中心對動態(tài)預(yù)警及輔助決策系統(tǒng)的建設(shè)進行進一步的建立與擴展，盡可能減少電網(wǎng)中低頻振蕩現(xiàn)象的出現(xiàn)。而就目前國內(nèi)電網(wǎng)中應(yīng)用的系統(tǒng)而言，能夠有效記錄低頻振蕩數(shù)據(jù)的工具少之又少，也沒有行之有效的方法阻止低頻振蕩現(xiàn)象的發(fā)生。而PMU能夠獲得實時同時數(shù)據(jù)，因此它能夠保證出現(xiàn)低頻振蕩事故時還能夠有準確的數(shù)據(jù)記錄，故為了能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)實時監(jiān)測，國家電網(wǎng)局對各省的電網(wǎng)公司關(guān)于電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)的建設(shè)提出要求。動態(tài)預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)基于WAMS技術(shù)，能夠進行在線穩(wěn)定計算，大幅提高了電網(wǎng)斷面輸送功率的極限。電網(wǎng)負荷很少出現(xiàn)大幅度的波動，因此通過WAMS獲得的實時數(shù)據(jù)能夠得到電網(wǎng)負荷的大致范圍，再通過計算得出極限發(fā)電機功率，從而大大提高電網(wǎng)輸送功率的能力。

2.3電力系統(tǒng)元件在線參數(shù)辨識技術(shù)

對于電力系統(tǒng)的計算分析而言，電力系統(tǒng)元件參數(shù)的精確性對其有著重要的作用。電力系統(tǒng)元件主要包括輸電線、勵磁系統(tǒng)、原動機、發(fā)電機以及負荷、調(diào)速器等。根據(jù)電網(wǎng)事故的數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，電力仿真系統(tǒng)與真實的電力運行情況可能出現(xiàn)一些偏差。因為仿真系統(tǒng)是按照一定的計算方式來的，而真實的電力系統(tǒng)運行存在一定的偶然性?，F(xiàn)有的模擬模型和相關(guān)參數(shù)雖然已經(jīng)具有較高的模擬程度，但是仍然不能準確將電力系統(tǒng)的實際運行反映出來，這對于電網(wǎng)的運行分析可靠性與準確性都有不良影響，也會影響到調(diào)度運行人員對電網(wǎng)系統(tǒng)處理與操作。目前進行電網(wǎng)穩(wěn)定計算所采用的參數(shù)一般都是經(jīng)典理論參數(shù)，而電網(wǎng)運行的溫度、環(huán)境、狀態(tài)等多個方面都會改變元件參數(shù)，從而使得電網(wǎng)穩(wěn)定計算偏差較大。根據(jù)參考文獻中的數(shù)據(jù)可以看出，如果發(fā)電機處于飽和或是滿載的狀態(tài)下，其同步電抗Xd大概是電動機空載狀態(tài)下的四分之三，因此電網(wǎng)靜態(tài)與暫態(tài)穩(wěn)定運行都會受到較大影響。

3　結(jié)語

雖然智能電網(wǎng)仍然存在局限性，但是它仍然是電力方面的一場變革，拓展了電網(wǎng)在各個方面的改革與發(fā)展。通過電網(wǎng)調(diào)度基本功能與國家電力局對智能電網(wǎng)調(diào)度運行技術(shù)方面的要求介紹，簡單闡明了智能電網(wǎng)調(diào)度運行的要求所在；并且從電網(wǎng)實時動態(tài)監(jiān)測技術(shù)、電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策技術(shù)、電力系統(tǒng)元件在線參數(shù)辨識技術(shù)三個方面解析了智能電網(wǎng)調(diào)度運行所面臨的關(guān)鍵技術(shù)。我國智能電網(wǎng)調(diào)度運行仍然處于發(fā)展階段，需要在更多的運行中探索并發(fā)展其關(guān)鍵技術(shù)。智能電網(wǎng)調(diào)度運行關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，也是電網(wǎng)運行的發(fā)展，將會進一步推動電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。

［1］ 王正風，高濤. 智能電網(wǎng)調(diào)度運行面臨的關(guān)鍵技術(shù)研究 ［J］. 安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學院學報，2011（16）.

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