吳任博，楊世兵 ，齊　銳 ，高　明，羅　洪

(1.南方電網(wǎng)公司 廣州供電局有限公司，廣州　510000；2.云南云電同方科技有限公司，昆明　650217)

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電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)發(fā)展方向研究

吳任博1，楊世兵2，齊銳1，高明1，羅洪2

(1.南方電網(wǎng)公司 廣州供電局有限公司，廣州510000；2.云南云電同方科技有限公司，昆明650217)

摘要：在智能電網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展下，特大型城市電網(wǎng)對電力調(diào)度操作及運(yùn)行管理要求日益提高、分析計算工作量快速增大，為確保特大型城市電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，且適應(yīng)和支撐特大型城市智能電網(wǎng)的發(fā)展，勢必需要建設(shè)新一代電網(wǎng)調(diào)度智能技術(shù)支持系統(tǒng)。以中國廣州特大型城市電網(wǎng)為研究對象，分析了廣州電網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展中所面臨的形勢，結(jié)合智能電網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)等技術(shù)的快速發(fā)展，提出了電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)發(fā)展方向，并對其建設(shè)工作進(jìn)行合理籌劃，明確建設(shè)內(nèi)容及技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)，以適應(yīng) “調(diào)控一體化、主配網(wǎng)一體化、市場化支持”的整體業(yè)務(wù)需求，為新一代電網(wǎng)調(diào)度智能技術(shù)支持系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)行理論探索和實踐、積累經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：特大型城市電網(wǎng)；智能調(diào)度；智能電網(wǎng)；技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著發(fā)展中國家城市化的快速發(fā)展，特大型城市電網(wǎng)不斷涌現(xiàn)。以中國廣州市為例，在廣州市社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展下，廣州電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、運(yùn)行特性日益復(fù)雜、負(fù)荷屢創(chuàng)新高、日負(fù)荷曲線變化快，特大型城市電網(wǎng)特點充分體現(xiàn)。2011年，廣州作為特大型城市電網(wǎng)從省級行政區(qū)域中剝離出來、單獨運(yùn)營，電力需求將持續(xù)增長，對供電可靠率的要求更高，保證主網(wǎng)安全以及重要用戶用電的壓力增大，電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險日益突出，對電網(wǎng)運(yùn)行管理提出了更新更高的要求。

廣州市作為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市之一，其城市電網(wǎng)的自動化、智能化發(fā)展水平在中國的城市中也位居前列。隨著廣州電網(wǎng)在智能電網(wǎng)的深入建設(shè)，勢必對配套的電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)提出更高的自動化、智能化要求，尤其是“電網(wǎng)安全穩(wěn)定，電力可靠供應(yīng)，優(yōu)質(zhì)電能質(zhì)量”等方面要求更高。

在電力自動化與信息化的結(jié)合中，基于SOA的信息集成架構(gòu)、數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用、分布式并行計算等技術(shù)得到初步應(yīng)用，隨著大數(shù)據(jù)與云計算的發(fā)展及逐步成熟，也為智能電網(wǎng)下特大型城市電網(wǎng)的智能調(diào)度及技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)提供了技術(shù)支撐。

1特大型城市電網(wǎng)現(xiàn)狀

1.1廣州電網(wǎng)概況

廣州電網(wǎng)是中國南方電網(wǎng)的重要組成部分，屬于典型的電源受端電網(wǎng)，集“省、地、縣(配)”多級調(diào)度為一體，負(fù)責(zé)直接調(diào)度廣州電網(wǎng)管轄范圍內(nèi)的集控中心、變電站及發(fā)電廠等，調(diào)管范圍覆蓋電力系統(tǒng)“發(fā)、輸、變、配、用”各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，有變電站近300座、發(fā)電廠近20座，電壓等級覆蓋10～500 kV，其能源構(gòu)成包括水、火，以及新能源。

1.2技術(shù)支持系統(tǒng)現(xiàn)狀

(1)電力調(diào)度內(nèi)部現(xiàn)狀

目前，大部分電力調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)通過骨干網(wǎng)絡(luò)相連，主要包括了主網(wǎng)和配網(wǎng)的技術(shù)支持系統(tǒng)，分別用于支撐主網(wǎng)和配網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)視、控制、管理等業(yè)務(wù)，各系統(tǒng)由不同專業(yè)各自建設(shè)，分別發(fā)揮著電網(wǎng)運(yùn)行控制及管理的重大作用。這些系統(tǒng)之間相對孤立、數(shù)據(jù)共享困難；由于系統(tǒng)建設(shè)時的電網(wǎng)規(guī)模和技術(shù)定位的限制，各系統(tǒng)在實時靜態(tài)與動態(tài)分析、輔助決策、智能告警、檢修優(yōu)化與計劃智能編排、圖模數(shù)管理等方面能力不足，與發(fā)達(dá)國家相比，存在明顯差距。以廣州電網(wǎng)為例，由于其職能轉(zhuǎn)變和升級，其自動化系統(tǒng)和運(yùn)行管理與輔助決策支持系統(tǒng)不能滿足電網(wǎng)運(yùn)行控制與管理的要求、智能化程度很低。

(2)電力調(diào)度外部現(xiàn)狀

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，各級調(diào)度機(jī)構(gòu)需要與電網(wǎng)公司的多部門進(jìn)行業(yè)務(wù)交流，特大型城市電網(wǎng)的調(diào)度機(jī)構(gòu)還需要同時處理省、地、縣(配)多級調(diào)度業(yè)務(wù)，這就使得調(diào)度機(jī)構(gòu)需要與電網(wǎng)公司不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互與業(yè)務(wù)協(xié)同。以廣州電網(wǎng)為例，廣州中調(diào)在業(yè)務(wù)管理中除了電能量管理系統(tǒng)(EMS)和電網(wǎng)運(yùn)行管理系統(tǒng)外，還與廣州供電局企業(yè)級系統(tǒng)(如生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、營銷管理信息系統(tǒng)等)進(jìn)行交互或使用其系統(tǒng)功能，由于管理體系不健全、系統(tǒng)建設(shè)不規(guī)范、信息模型差異等因素的限制，這些跨業(yè)務(wù)部門的數(shù)據(jù)交互和業(yè)務(wù)協(xié)同存在較大困難。

2技術(shù)支持系統(tǒng)面臨的形勢

2.1電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行形勢

由于特大型城市電網(wǎng)往往集“省、地、縣(配)”多級調(diào)度職能為一體，需要完成多級電網(wǎng)的協(xié)調(diào)，其運(yùn)行和管理模式將會隨著智能電網(wǎng)、電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展而發(fā)生改變。以廣州電網(wǎng)為例，電力改革、電網(wǎng)公司的“集團(tuán)化運(yùn)作、一體化管理”，以及其他業(yè)務(wù)發(fā)展戰(zhàn)略，均要求電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)加強(qiáng)對電網(wǎng)運(yùn)行的一體化管控支撐和輔助決策支持，其所面臨的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行形式包括：

(1)調(diào)控一體化

2012年，南網(wǎng)對調(diào)控一體化工作提出了明確要求，在調(diào)度模式轉(zhuǎn)變后，面對省地配調(diào)控一體化，一、二次設(shè)備調(diào)控一體化等新要求，這就需要電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)能夠適應(yīng)管理模式的創(chuàng)新，支撐起省、地、縣(配)為一體化的電網(wǎng)運(yùn)行控制與管理業(yè)務(wù)。

(2)主配一體化

在特大型城市電網(wǎng)中發(fā)、輸、配、用一體化,主配業(yè)務(wù)協(xié)同特點突出，電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的發(fā)展，需要滿足和支撐主配一體化業(yè)務(wù)特點的需要。目前，國內(nèi)外多數(shù)大面積停電，其主要原因之一就是主、配網(wǎng)信息不對稱，相互間信息共享不及時。通主打通建立主、配網(wǎng)之間信息共享通道及業(yè)務(wù)協(xié)同通道，可提高快速規(guī)避風(fēng)險的能力。

(3)系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險突出

在特大型城市電網(wǎng)中，調(diào)度運(yùn)行工作既要關(guān)注大電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題，又要關(guān)注110 kV及以下電網(wǎng)供電的可靠性與及電能質(zhì)量問題；同時，還要考慮新能源接入帶來的滲透問題，對電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響。而現(xiàn)有技術(shù)支持體系的支撐能力，存在難以解決的固有缺陷，“一動就可能出問題”的特點依然存在，管理規(guī)范化水平的提升并不能完全消除風(fēng)險，并且伴隨著系統(tǒng)日益老化、新能源的持續(xù)接入，電力系統(tǒng)運(yùn)行的風(fēng)險在逐步加大。

(4)電力市場化加速推進(jìn)

2013年，國務(wù)院明確提出“推進(jìn)大用戶直購電和售電側(cè)電力體制改革試點”。調(diào)度機(jī)構(gòu)是電力交易結(jié)果的執(zhí)行者，電力市場的建立勢必對電力調(diào)度工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，在發(fā)電計劃安排和發(fā)電實時調(diào)控等多個環(huán)節(jié)，需充分考慮安全、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等影響因素。隨著電力市場的推進(jìn)，電力交易的周期會越來越短，這對調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理、輔助決策和功能適應(yīng)性方面均提出了更高要求。

2.2技術(shù)發(fā)展趨勢

(1)二次系統(tǒng)一體化融合與發(fā)展

在電力二次系統(tǒng)建設(shè)中，從全新的高度來定位和審視技術(shù)支持系統(tǒng)的作用，將逐步突破廣州電網(wǎng)現(xiàn)有的技術(shù)支持系統(tǒng)架構(gòu)，建立專業(yè)系統(tǒng)化的、面向服務(wù)的電力二次一體化系統(tǒng)。在面向服務(wù)技術(shù)架構(gòu)(SOA)的支撐下，電力調(diào)度機(jī)構(gòu)內(nèi)部、調(diào)度機(jī)構(gòu)之間、以及調(diào)度機(jī)構(gòu)與其他業(yè)務(wù)部門間的數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)協(xié)同將變得更為快速和有效。

(2)智能電網(wǎng)及智能調(diào)度發(fā)展與建設(shè)

發(fā)展智能電網(wǎng)是世界各國電力工業(yè)的共同選擇，廣州電網(wǎng)作為特大型城市電網(wǎng)，隨著智能化傳感器采集終端、異構(gòu)數(shù)據(jù)集成、海量數(shù)據(jù)存儲、高速計算和通信、多維可視化技術(shù)等設(shè)備或技術(shù)的發(fā)展，及在電網(wǎng)建設(shè)中應(yīng)用，電網(wǎng)的智能化水平將會逐步提高，與之相應(yīng)的綜合分析、廣域控制、智能決策支持等應(yīng)用將會得到深入的研究與應(yīng)用到生產(chǎn)過程，并取得可觀的建設(shè)成效。未來在智能電網(wǎng)的深入建設(shè)過程中，像廣州電網(wǎng)這樣的特大型城市電網(wǎng)需要同時開展與之相配套的智能調(diào)度管理模式和技術(shù)系統(tǒng)的研究，建立起“自動化與信息化相融合、智能技術(shù)得到廣泛應(yīng)用”的智能化體系，以支撐調(diào)控一體化和新能源接入的安全管理。

(3)大數(shù)據(jù)分析與云計算的深入應(yīng)用

在智能電網(wǎng)發(fā)展下，通過以智能傳感器和通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，從而形成海量的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。通過將大數(shù)據(jù)分析與云計算，應(yīng)用到電網(wǎng)運(yùn)行與調(diào)度管理中，深入分析和挖掘電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，為電力設(shè)備的智能故障診斷、檢修計劃智能編排提供技術(shù)平臺支持；也可應(yīng)用到電力系統(tǒng)事故反演與運(yùn)行趨勢呈現(xiàn)等方面。

3技術(shù)支持體系規(guī)劃

3.1建設(shè)工作推進(jìn)思路

以電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展為總體要求，通過電網(wǎng)企業(yè)和電力調(diào)度發(fā)展的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略驅(qū)動電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)規(guī)劃與建設(shè)；通過電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)應(yīng)用，固化業(yè)務(wù)流程、提升管理效率。一方面，研究電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，明確對技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)與發(fā)展的要求，在電網(wǎng)企業(yè)信息化建設(shè)的總體框架下，對電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)工作進(jìn)行合理籌劃，明確電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容及定位、明確技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)；另一方面，研究智能電網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析與云計算技術(shù)、通信技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，提出這些新技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度中應(yīng)用的技術(shù)方案，并進(jìn)行論證。

3.2技術(shù)體系規(guī)劃

以廣州電網(wǎng)為例，對特大型城市電網(wǎng)的調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)與發(fā)展進(jìn)行初步規(guī)劃，主要包括主配網(wǎng)一體化技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)、配套的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)和運(yùn)維管控體系建設(shè)三大領(lǐng)域，其發(fā)展藍(lán)圖如圖1所示。

圖1　發(fā)展藍(lán)圖

主配網(wǎng)一體化技術(shù)支持系統(tǒng)，主要研究和建設(shè)適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展的、滿足特大型城市電網(wǎng)運(yùn)行控制與調(diào)度管理的智能化技術(shù)支持系統(tǒng)，其核心包括：城市電網(wǎng)駕駛艙、電網(wǎng)運(yùn)行智能控制系統(tǒng)、電網(wǎng)運(yùn)行智能管理系統(tǒng)、一體化基礎(chǔ)支撐平臺、電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心及自動化綜合監(jiān)管系統(tǒng)等；

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)，主要是從調(diào)度數(shù)據(jù)資源管理標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范、主配網(wǎng)業(yè)務(wù)協(xié)同管理規(guī)范等方面，規(guī)范業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流程，以及數(shù)據(jù)的應(yīng)用流程；

運(yùn)維管控體系建設(shè)，主要從電網(wǎng)調(diào)度信息化建設(shè)管控機(jī)制及流程、調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)運(yùn)維流程等方面進(jìn)行建設(shè)，優(yōu)化和提升電力調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的運(yùn)維管控體系。

3.3典型問題技術(shù)路線與實現(xiàn)方法

(1)電力設(shè)備信息融合

根據(jù)特大型城市電網(wǎng)中主、配網(wǎng)運(yùn)行管理的需要，在其調(diào)度機(jī)構(gòu)建設(shè)一套能夠滿足安全穩(wěn)定計算、保護(hù)整定計算、短路電流計算等高級分析軟件，及滿足檢修管理、調(diào)度日志管理、定值單管理等管理業(yè)務(wù)的設(shè)備臺賬及參數(shù)。從調(diào)度業(yè)務(wù)視角，實現(xiàn)對設(shè)備臺賬及參數(shù)的維護(hù)，該設(shè)備臺賬通過電力設(shè)備的調(diào)度命名，采用模糊匹配技術(shù)實現(xiàn)與電網(wǎng)企業(yè)設(shè)備或資產(chǎn)管理信息系統(tǒng)中的設(shè)備臺賬進(jìn)行對應(yīng)。根據(jù)不同電網(wǎng)企業(yè)中部門職能劃分，分發(fā)電廠一、二次設(shè)備及相關(guān)圖形信息、輸變電一次設(shè)備信息、輸變電二次設(shè)備信息等類別進(jìn)行存量數(shù)據(jù)和增量數(shù)據(jù)的管理。

(2)電網(wǎng)企業(yè)跨部門業(yè)務(wù)協(xié)同

以廣州電網(wǎng)為例，電網(wǎng)調(diào)度與電網(wǎng)其他業(yè)務(wù)部門之間的業(yè)務(wù)協(xié)同技術(shù)路線和實現(xiàn)方法如圖2所示。

圖2　業(yè)務(wù)協(xié)同邏輯

主要通過運(yùn)行服務(wù)總線實現(xiàn)與現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和業(yè)務(wù)流程編排與再造，支撐業(yè)務(wù)協(xié)同。

(3)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

以電力設(shè)備為主線，通過電力設(shè)備的調(diào)度命名與唯一編碼，實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化信息與管理信息的融合，建立起涵蓋主、配網(wǎng)運(yùn)行信息的全景數(shù)據(jù)中心；采用分布式文件系統(tǒng)(HDFS)與分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行海量數(shù)據(jù)的存儲；采用GIS技術(shù)與移動應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)電網(wǎng)的分層分區(qū)展示。

在數(shù)據(jù)整合與分布式存儲的基礎(chǔ)上，根據(jù)電力調(diào)度中各類分析應(yīng)用場景，設(shè)計電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析計算框架，提供電網(wǎng)潮流分析、事故反演、動態(tài)仿真、設(shè)備狀態(tài)分析等支持。

(4)電力調(diào)度中移動應(yīng)用建設(shè)

在國家和電力二次安全防護(hù)總體框架下，及電網(wǎng)企業(yè)的安全防護(hù)要求下，設(shè)計和構(gòu)建電力調(diào)度移動應(yīng)用技術(shù)平臺。安全方面，設(shè)計和實現(xiàn)統(tǒng)一的安全接入與授信訪問體系，采用入網(wǎng)許可、設(shè)備合法、用戶合法和權(quán)限合法確認(rèn)等4重安全認(rèn)證措施；應(yīng)用方面，重點滿足電力搶修、設(shè)備巡檢等業(yè)務(wù)的要求，設(shè)計和研發(fā)基于移動互聯(lián)專網(wǎng)的電力快速搶修指揮、廠站信息快速上報等實用功能。

4結(jié)語

本文作者以中國廣州電網(wǎng)為新確立的典型特大型城市電網(wǎng)，分析廣州電網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展中所面臨的形勢，結(jié)合智能電網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)等技術(shù)的快速發(fā)展，提出了電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)發(fā)展方向，并對其建設(shè)工作進(jìn)行合理籌劃，明確建設(shè)內(nèi)容及典型問題的技術(shù)路線與實現(xiàn)方法。文中提出的技術(shù)體系規(guī)劃、典型問題技術(shù)路線與實現(xiàn)方法等已經(jīng)應(yīng)用到了廣州電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持的建設(shè)中，得到了論證。

在廣州電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持的建設(shè)中，提出了基于本文研究成果開展深入需求。后續(xù)將仍以廣州電網(wǎng)為研究對象，主要從新能源接入、主配網(wǎng)運(yùn)行聯(lián)合分析、主配網(wǎng)協(xié)同的電網(wǎng)安全校核等方面完善電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)發(fā)展方向的研究工作。

(本文編輯：嚴(yán)加)

Development Trend of Power Grid Dispatching Technical Support System

WU Ren-bo1, YANG Shi-bing2, QI Rui1, GAO Ming2, LUO Hong2

(1. Guangzhou Power Supply Co., Ltd., Guangzhou 510000, China;2. Yunnan Yundian Tongfang Technology Co., Ltd., Kunming 650217, China)

Abstract:With the rapid development of smart grid technology, mega city grid poses higher requirements for power dispatching operation and operation management; consequently analysis and calculation workload increases rapidly. In order to ensure the safe and stable grid operation, and support and adapt to the smart grid development in mega cities, it is essential to build a new-generation power grid dispatching intelligent technology support system. This paper analyzes the present situation and the development of Guangzhou power grid. And in combination with the smart grid technology and the information technology, it proposes the grid dispatching technology support system development trend, and it makes reasonable construction planning, defining the construction contents and the key techniques in the technical support system. This research aims to adapt to the overall business needs: "dispatching-monitoring integration, main gird-distribution grid integration, market support", providing a theoretical exploration and practice and accumulating experience for developing a new-generation grid dispatching intelligent technology support system.

Key words:mega city power grid; intelligent dispatching; smart grid; technology development trend

DOI：10.11973/dlyny201602008

作者簡介：吳任博(1983)，男，碩士，工程師，主要研究方向為電力系統(tǒng)自動化。

中圖分類號：TM73

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：2095-1256(2016)02-0189-04

收稿日期：2015-12-25