李漢

智能電網(wǎng)調(diào)度一體化設(shè)計分析

李漢

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司百色供電局 廣西百色市 533000）

隨著社會的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，電網(wǎng)調(diào)度智能化的要求也越來越高。如何在原有調(diào)度系統(tǒng)上，實現(xiàn)智能化系統(tǒng)框架構(gòu)建是實現(xiàn)智能電網(wǎng)調(diào)度一體化的關(guān)鍵。新形式下，電網(wǎng)控制智能化調(diào)度是實現(xiàn)智能電網(wǎng)高效運行的必然選擇與趨勢。而所謂的智能化電網(wǎng)調(diào)度就是利用高科技手段，實現(xiàn)電網(wǎng)控制的智能化與高效化，提高電網(wǎng)運行水平，達(dá)到節(jié)能、高效、安全、優(yōu)質(zhì)的目的。

智能電網(wǎng)；調(diào)度；控制；一體化設(shè)計

前言

新時期下，節(jié)能減排、降低損耗、綠色可持續(xù)發(fā)展是社會發(fā)展的主旋律。電力資源作為國民生產(chǎn)、生活的直接利用資源，在社會發(fā)展過程中，起著至關(guān)重要要的作用。如何科學(xué)、高校的利用電力資源，降低電能損耗，是促進(jìn)社會可持續(xù)化發(fā)展的關(guān)鍵性問題。智能電網(wǎng)一體化就是利用現(xiàn)代數(shù)字信息技術(shù)，將新能源開發(fā)、綠色能源的利用、發(fā)電、輸電、配電、供電、售電等系統(tǒng)以及各種電氣控制以及監(jiān)測設(shè)備連接在一起，實現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)的智能化、一體化控制，達(dá)到電網(wǎng)高效、節(jié)能運行的目的。

1 智能電網(wǎng)調(diào)度概述

1.1 電網(wǎng)調(diào)度功能

由于電能無法長時間、大量儲存的特點，使得發(fā)電和用電之間必須實現(xiàn)相對平衡。所以，為了維護(hù)電力網(wǎng)絡(luò)的安全和穩(wěn)定，電網(wǎng)調(diào)度單位必須實時的獲取電網(wǎng)運行的各項數(shù)據(jù)以及事故情況，然后合理分配電網(wǎng)運行方式和事故檢修工作。電網(wǎng)調(diào)度最核心系統(tǒng)是傳統(tǒng)的SCADA/EMS系統(tǒng)，其作用主要是監(jiān)測和控制電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)。它通過收集系統(tǒng)內(nèi)各發(fā)電廠、變電站中電氣設(shè)備的開關(guān)量和電氣量，然后通過AGC/AVC等對電氣設(shè)備進(jìn)行有效調(diào)節(jié)和控制，從而實現(xiàn)相應(yīng)功能。這些功能包括：通過故障錄波系統(tǒng)以及故障測距定位系統(tǒng)來實現(xiàn)對故障數(shù)據(jù)的監(jiān)測和保存；通過電網(wǎng)安全校核系統(tǒng)和母線負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)對電網(wǎng)發(fā)電計劃進(jìn)行調(diào)整和安排；通過廣域測量系統(tǒng)和電網(wǎng)動態(tài)預(yù)警系統(tǒng)來實時檢測和預(yù)警電網(wǎng)運行狀態(tài)，保障電網(wǎng)安全運行。還有通過電能量采集系統(tǒng)對電網(wǎng)電量進(jìn)行采集。通過上述一系列的監(jiān)測與調(diào)度，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的整體穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)安全。

1.2 電網(wǎng)調(diào)度基礎(chǔ)需求

電網(wǎng)調(diào)度基礎(chǔ)性需求主要包含了三個方面，分別是綜合數(shù)據(jù)平臺、二次系統(tǒng)安全防護(hù)以及智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)。這三個方面環(huán)環(huán)相扣，缺一不可，共同支撐起電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的整體框架。

（1）需要建立綜合數(shù)據(jù)平臺。電力調(diào)度部門內(nèi)部存在多個應(yīng)用支持系統(tǒng)，每個系統(tǒng)相對獨立，發(fā)揮各自不同的功能。但是在系統(tǒng)信息共享以及交互上存在嚴(yán)重不足。所以，建立綜合數(shù)據(jù)平臺是實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用的前提。同時，也是實現(xiàn)各個應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能規(guī)范化的必然要求，是實現(xiàn)系統(tǒng)資源、數(shù)據(jù)共享的重要保障。

（2）建立完善的二次系統(tǒng)安全防護(hù)網(wǎng)絡(luò)。實現(xiàn)二次系統(tǒng)安全保護(hù)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的客觀要求。合理利用安全防護(hù)措施以及嚴(yán)格的管理手段，有效預(yù)防和抵御黑客攻擊以及各種病毒、惡意代碼的侵襲，特別是能夠防御集團(tuán)式的攻擊以及網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)爭，要能夠保障電力二次系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，防止大面積停電以及重大安全事故的發(fā)生。

（3）智能電網(wǎng)調(diào)度離不開調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的建設(shè)。它是進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度智能化的關(guān)鍵。通過技術(shù)創(chuàng)新，提高調(diào)度運行信息化、自動化以及一體化水平，對于特高壓電網(wǎng)運行、電網(wǎng)節(jié)能院校以及優(yōu)化電網(wǎng)資源配置具有重要意義。

2 智能電網(wǎng)調(diào)度一體化分析

2.1 一體化的相關(guān)問題

新型智能電網(wǎng)一體化主要包含了運行一體化、建設(shè)一體化以及信息資源一體化。為了能夠保證智能電網(wǎng)各項工作的整體穩(wěn)定性與高效性，需要利用現(xiàn)代的電子信息技術(shù)，對電網(wǎng)各個部門匯總的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動態(tài)的監(jiān)測以及數(shù)據(jù)的實時交換和運算分析，使得工作人能夠?qū)崟r了解電網(wǎng)運行狀況，以便做出正確的決策。

根據(jù)美的2017年的公司年報，可以看到工資薪金為524 750萬元，職工福利費為26 427.4萬元，經(jīng)過計算524 750×14%=73 465（萬元），發(fā)現(xiàn)美的2017年職工福利費是可以全額扣除的，且還有11 759.4萬元的節(jié)稅空間。工會經(jīng)費和職工教育經(jīng)費為1 882.1萬元，沒有單獨列示，以2%來計算扣除限額為10 495萬元，兩項費用總額遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于扣除限額，仍有約2 153.225萬元的節(jié)稅空間。

2.2 數(shù)據(jù)一體化分析

實現(xiàn)電網(wǎng)智能化調(diào)度和控制，必須對電網(wǎng)系統(tǒng)動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測和有效分析。電網(wǎng)調(diào)度部門作為電網(wǎng)系統(tǒng)的直接管理部門應(yīng)該充分了解系統(tǒng)的運行狀況，并且及時發(fā)現(xiàn)和處理系統(tǒng)中存在的隱患或者已經(jīng)發(fā)生的故障。電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)獲得的速率直接決定了調(diào)度運行人員處理和解決問題的效率。目前，調(diào)度運行人員主要通過SCADA/EMS系統(tǒng)來獲取電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)。但是，由于SCDA/EMS系統(tǒng)無法采集到電網(wǎng)運行的動態(tài)數(shù)據(jù)，所以，根本無法滿足智能電網(wǎng)的需求。而對于能夠采集模擬量和數(shù)字量的PMU系統(tǒng)而言，由于它不僅具備SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能，而且可以在電網(wǎng)穩(wěn)定被破壞時，能夠自動保存每秒9600～10000點的瞬時數(shù)據(jù)，所以它能夠?qū)崿F(xiàn)SCADA和故障錄波儀的功能。目前，PMU還存在以下幾個不足：

①由于PMU主要是用來保存電網(wǎng)低頻振蕩時的數(shù)據(jù)，一旦電網(wǎng)發(fā)生大的擾動，電磁式測量CT就會出現(xiàn)磁飽和問題，使得其保存的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)達(dá)不到精確值要求。不過，隨著光電式CT的出現(xiàn)和應(yīng)用，能夠很好的解決這一問題，所以電磁式測量CT存在的磁飽和問題已經(jīng)不是制約PMU應(yīng)用的主要問題。②目前的PMU依舊不具備遙控和遙調(diào)的功能，在這一方面，還需要進(jìn)一步的改進(jìn)和發(fā)展。③PMU的數(shù)據(jù)傳輸速率過低，無法滿足大量的動態(tài)數(shù)據(jù)傳輸要求。

2.3 功能一體化設(shè)想

2.3.1 基本功能一體化

EMS系統(tǒng)可以實現(xiàn)WAMS系統(tǒng)以及動態(tài)預(yù)警系統(tǒng)的高級應(yīng)用功能。例如其中的線靜態(tài)安全的分析、動態(tài)穩(wěn)定計算分析、暫態(tài)角功率的計算和分析等。唯一的區(qū)別就是EMS系統(tǒng)的在線穩(wěn)態(tài)計算中的狀態(tài)估計精度偏低。將PMU進(jìn)行一定程度的改進(jìn)，在代替SCADA和故障錄波儀的時候，能夠?qū)崿F(xiàn)EMS、故障錄波系統(tǒng)、WAMS以及動態(tài)預(yù)警系統(tǒng)的一體化。從而實現(xiàn)對電力網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)監(jiān)測、在線穩(wěn)定計算分析以及在線低頻振蕩監(jiān)測等。對于調(diào)度運行系統(tǒng)中的其他子系統(tǒng)而言，可以將其作為一體化系統(tǒng)的高級子應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)一體化系統(tǒng)的高級應(yīng)用功能。

2.3.2 實現(xiàn)新應(yīng)用功能的智能化

第一，電網(wǎng)運行方式的預(yù)安排。目前，國內(nèi)大部分在建或者是已經(jīng)建成的電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)的主要功能是為了方便調(diào)度運行的工作人員對電網(wǎng)進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)測和決策，為相關(guān)工作人員提供監(jiān)測數(shù)據(jù)、預(yù)想故障下系統(tǒng)穩(wěn)定性和輔助決策的幫助。

為了能夠達(dá)到電網(wǎng)高效運行的要求，實現(xiàn)電網(wǎng)運行智能化的目的，可以利用電網(wǎng)動態(tài)預(yù)警系統(tǒng)和輔助決策系統(tǒng)，將其應(yīng)用到電網(wǎng)運行方式的安排上面。通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，并且結(jié)合當(dāng)前系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)，從而提供第二天負(fù)荷預(yù)測、發(fā)電機計劃安排等。利用動態(tài)預(yù)警和輔助決策系統(tǒng)中強大的計算能力，實現(xiàn)對第二天電網(wǎng)運行方式的有效安排和校核。同時實現(xiàn)國調(diào)中心所提出的調(diào)度計劃以及安全校核的要求。該系統(tǒng)將負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)與動態(tài)預(yù)警系統(tǒng)有機結(jié)合起來，從而實現(xiàn)其與輔助決策系統(tǒng)的一體化功能。

2.3.3 提高電網(wǎng)斷面極限功率

在電力系統(tǒng)調(diào)度過程中，人們控制潮流的常用方法是計算斷面極限功率。這一方法必須建立在負(fù)荷變化的基礎(chǔ)上，是為了能夠幫助調(diào)度運行部門靈活調(diào)節(jié)發(fā)電機組的出力。計算斷面極限功率是在假定發(fā)電機組功率不變的情況下進(jìn)行的，通過調(diào)節(jié)負(fù)荷變化，進(jìn)行仿真計算。如，表1為某地區(qū)采用兩種調(diào)節(jié)方式二得到的斷面極限功率。

表1 某地區(qū)斷面極限功率表

通過實踐證明，采用負(fù)荷調(diào)節(jié)而獲得的斷面極限功率要小于采用發(fā)電機組調(diào)節(jié)獲得的斷面極限功率。其主要原因是由于調(diào)節(jié)發(fā)電機組出力使得原動機機械輸入功率降低，從而降低了發(fā)電機的初始功角。對于電力系統(tǒng)調(diào)度部門而言，系統(tǒng)穩(wěn)定性是首要考慮的因素。所以，雖然這種方法比較保守，但也是離線穩(wěn)定計算的必然選擇，這種結(jié)果無法避免。由于電網(wǎng)負(fù)荷出現(xiàn)大幅度波動的情況比較少，我們也可以利用實時獲得的電網(wǎng)負(fù)荷水平來計算發(fā)電機的極限功率，并且在線計算能夠有效提高電網(wǎng)的輸送能力。

2.3.4 電網(wǎng)供電能力的評估

隨著社會城市化進(jìn)程的加快，電網(wǎng)公司所起到的作用以及承擔(dān)的責(zé)任也會越來越大。保障社會用電需求，為用戶提供安全、可靠的電能，是公司不可推卸的責(zé)任。所以，智能電網(wǎng)的建設(shè)不僅需要維持電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性能，而且還要保障對社會和用戶的供電穩(wěn)定性能。能夠安全、可靠的給社會提供高質(zhì)量電能，是電網(wǎng)供電能力評估最為重要的標(biāo)準(zhǔn)。所以，電網(wǎng)調(diào)度部門必須對電網(wǎng)供電能力進(jìn)行準(zhǔn)確評估，從而為電網(wǎng)安排和規(guī)劃提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)。

3 總結(jié)

智能電網(wǎng)調(diào)度一體化的建設(shè)是為了提高電網(wǎng)調(diào)度、運行的效率，進(jìn)一步提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和安全性，提高電能質(zhì)量，合理調(diào)節(jié)發(fā)電、輸電、配電以及用戶之間的關(guān)系，從而達(dá)到節(jié)能減排、綠色用電的目的。在一定程度上促進(jìn)社會的可持續(xù)化發(fā)展。智能電網(wǎng)調(diào)度一體化是電網(wǎng)改革、技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用、社會發(fā)展的必然趨勢，也是人類社會進(jìn)步的重要象征。

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1004-7344（2016）31-0109-02

2016-10-5