石彬

摘要：在國家電網(wǎng)調(diào)度中心提出了智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)框架的基礎(chǔ)上，提出如何在區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)控制下并且符合目前調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)框架的功能目標(biāo)，指出可改造PNU使其具有遙信和遙調(diào)功能，具備與SCADA和故障錄波系統(tǒng)的功能，因此完全取代二者，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的統(tǒng)一。在一體化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)上述所有功能，并指出為了實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)應(yīng)該新開發(fā)電網(wǎng)運(yùn)行方式預(yù)安排、電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析、在線斷面極限功率計(jì)算、電網(wǎng)供電能力評估等應(yīng)用功能.

關(guān)鍵詞：區(qū)域電網(wǎng);風(fēng)險(xiǎn)控制;一體化調(diào)度

引言：

智能電網(wǎng)是電力工業(yè)的一場巨大變革，將引起電力工業(yè)在各個(gè)領(lǐng)域的革新。作為電網(wǎng)運(yùn)行的直接生產(chǎn)單位，電力調(diào)度通信中心面臨的變革最為緊迫。為此，國家電網(wǎng)電力調(diào)度通信中心構(gòu)建了《智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)框架》，指導(dǎo)各網(wǎng)省公司建設(shè)智能電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)。本文根據(jù)國調(diào)中心《智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)框架》的目標(biāo)，結(jié)合目前電力調(diào)度生產(chǎn)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能化，研究了如何在實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)問題。

一、電網(wǎng)調(diào)度功能

由于電能的特點(diǎn)決定了電能必須實(shí)時(shí)平衡，即發(fā)電和用電必須實(shí)時(shí)平衡，因此作為電網(wǎng)安全穩(wěn)定的直接生產(chǎn)單位，各網(wǎng)省調(diào)必須實(shí)時(shí)獲得電網(wǎng)的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行合理的電網(wǎng)運(yùn)行方式安排和事故處理以確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)SCADA/EMS系統(tǒng)作為電力調(diào)度最核心的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的監(jiān)測和控制。SCADA通過采集各發(fā)電廠（站）、 變電站電氣設(shè)備的電氣量、開關(guān)量以及通過AGC、AVC等對電氣設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)“四遙”功能;故障錄波系統(tǒng)和故障測距定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)事故數(shù)據(jù)的有效保存，電網(wǎng)安全校核系統(tǒng)和母線負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對發(fā)電計(jì)劃的有效安排;廣域測量系統(tǒng)和電網(wǎng)動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測和預(yù)警;電能量采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電量采集。

二、數(shù)據(jù)一體化

實(shí)時(shí)傳送電網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并進(jìn)行及時(shí)有效的分析是智能電網(wǎng)的最基本要求。由于SCADAEMS系統(tǒng)主要采集電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，不能采集動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，因此其不能滿足智能電網(wǎng)的要求。而基于同步相量測量單元設(shè)備PMU的出現(xiàn)較好地解決了此問題。由于PMU能夠采集模擬量和數(shù)字量，因此其具備了SCADA的數(shù)據(jù)采集功能，同時(shí)由于PMU在電網(wǎng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，自動(dòng)保存每秒9600點(diǎn)或10000點(diǎn)的瞬時(shí)數(shù)據(jù)（非向量），因此具備了保護(hù)錄波儀的功能，故PMU基本具備了SCADA和故障錄波儀的功能。但PMU完全取代SCADA和故障錄波儀，目前還存在以下三個(gè)方面問題：

（一）由于PMU通常接入測量CT（PMU主要是為了保存電網(wǎng)低頻振蕩的數(shù)據(jù)），因此在電網(wǎng)發(fā)生大擾動(dòng)時(shí)，由于電磁式測量CT存在磁飽和，其保存的電網(wǎng)暫態(tài)數(shù)據(jù)精度不高。

（二）對于目前PMU不具備的遙調(diào)和遙控功能，可對其進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)對遙調(diào)和遙控量的采集。

（三）數(shù)據(jù)傳輸。由于目前PMU上傳WAMS主站的速度為50幀/s，因此當(dāng)PMU完全取代SCADA系統(tǒng)時(shí)，海量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸將會造成數(shù)據(jù)網(wǎng)的重載或阻塞，同時(shí)也會造成主站磁盤存儲的浪費(fèi)：此外，在電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，每個(gè)PMU子站這樣大規(guī)模的傳輸海量數(shù)據(jù)也是沒有必要的。因此在電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，可以適當(dāng)降低PMU上傳主站的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

綜上，改造后的PMU完全具備了穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和暫態(tài)數(shù)據(jù)的采集與傳輸，完全可以取代SCADA和故障錄波儀，大幅度降低設(shè)備的投資以及運(yùn)行維護(hù)人員的工作量;因此其比SCADA和故障錄波儀的數(shù)據(jù)更具有有效性。

三、數(shù)據(jù)庫

（一）有關(guān)數(shù)據(jù)庫的介紹

PI數(shù)據(jù)庫和eDNA數(shù)據(jù)庫雖然提供了歷史數(shù)據(jù)的高速緩沖區(qū)，但本質(zhì)上是-種純文件系統(tǒng)的存儲方式。ORACLE商用數(shù)據(jù)庫在存儲、查詢、分布式訪問、管理上均好于純文件系統(tǒng)。另一方面，PI數(shù)據(jù)庫和eDNA數(shù)據(jù)庫主要是面向數(shù)據(jù)的，點(diǎn)與點(diǎn)之間沒有關(guān)系，本身對電網(wǎng)模型和結(jié)構(gòu)的描述的支持很弱，而ORACLE數(shù)據(jù)庫用于描述電網(wǎng)模型等方面的技術(shù)非常成熟。

（二）一體化平臺方案

目前國內(nèi)不少電力公司EMS系統(tǒng)、WAMS系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)、負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)和發(fā)電計(jì)劃安全校核等系統(tǒng)都是各自獨(dú)立的系統(tǒng)，這方面是因?yàn)槿藗儗π录夹g(shù)和新事物的認(rèn)識和深入了解需要一個(gè)過程，另一方面是因?yàn)閃AMS系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)為新的系統(tǒng)，可能存在著運(yùn)行不穩(wěn)定，因此若將WAMS系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)與EMS系統(tǒng)同一平臺運(yùn)行，可能會對EMS系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性造成影響。但隨著國內(nèi)WAMS系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)的成功運(yùn)行，這些新系統(tǒng)運(yùn)行已具備了與EMS系統(tǒng)相近的運(yùn)行可靠性，為與EMS同-平臺提供了基礎(chǔ)。統(tǒng)一的支撐平臺有如下幾個(gè)方面的優(yōu)勢：

（1）集成各種量測數(shù)據(jù)，簡化接口設(shè)計(jì)：在一體化平臺支撐下，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一存儲和管理

PMU采集的數(shù)據(jù)，避免了各系統(tǒng)之間的大量數(shù)據(jù)交互。同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，方便各種高級應(yīng)用功能的順利實(shí)施。

（2）實(shí)現(xiàn)一體化維護(hù)，減輕維護(hù)工作量。隨著電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展，可以使模型和圖形的維護(hù)在統(tǒng)一平臺上進(jìn)行，可以方便地實(shí)現(xiàn)對歷史、實(shí)時(shí)和未來電網(wǎng)模型和圖形支持，以滿足不同應(yīng)用的需求。此外，在一體化平臺支撐下，各系統(tǒng)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫維護(hù)界面、報(bào)警定義界面等，極大地提高了維護(hù)的方便性。

（3）實(shí)現(xiàn)一體化監(jiān)視與操作，方便使用。在一體化平臺支撐下，具有相同風(fēng)格的人機(jī)交互界面，在同一臺人機(jī)工作站上實(shí)現(xiàn)對各系統(tǒng)的監(jiān)視和操作，在同一幅畫面上可以對電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)和暫態(tài)行為進(jìn)行監(jiān)視，極大地提高了使用的方便性。

（4）共享硬件資源，減少硬件投資。在一體化平臺支撐下，可以最大限度地實(shí)現(xiàn)硬件資源共享，如歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器和人機(jī)工作站，從，而減少硬件投資。

五、功能一體化設(shè)想

（一）基本功能的一體化

WAMS系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)的高級應(yīng)用功能諸如在線狀態(tài)估計(jì)、在線靜態(tài)安全分析、在線暫態(tài)功角計(jì)算分析（包括功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定）、在線動(dòng)態(tài)穩(wěn)定計(jì)算分析以及與之相適應(yīng)的預(yù)防輔助控制策略等都可以在EMS系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，而區(qū)別僅在于在線穩(wěn)定計(jì)算同傳統(tǒng)的基于EMS/SCADA進(jìn)行在線穩(wěn)定計(jì)算的區(qū)別就是在于其狀態(tài)估計(jì)精度的提高。但隨著改進(jìn)后的PMU代替SCADA和故障錄波儀時(shí)，將EMS、故障錄波系統(tǒng)、WAMS和動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)-體化。實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測、在線低頻振蕩監(jiān)測、在線穩(wěn)定計(jì)算分析與預(yù)警，而調(diào)度運(yùn)行中的其它系統(tǒng)可以作為功能應(yīng)用一體化系統(tǒng)的高級子應(yīng)用功能，并進(jìn)一步推廣應(yīng)用新的高級應(yīng)用功能。

（二）新應(yīng)用功能推廣實(shí)現(xiàn)智能化

目前國內(nèi)很多在建或已建成的電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)最主要的功能是為調(diào)度運(yùn)行人員提供電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測信息、預(yù)想故障下的系統(tǒng)穩(wěn)定性以及輔助決策。

結(jié)語：

兩大電網(wǎng)公司和五大發(fā)電集團(tuán)作為支撐國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特大型骨干企業(yè)，必須將企業(yè)的發(fā)展與國家的發(fā)展相結(jié)合，按照國家發(fā)展政策要求及時(shí)調(diào)整自己的發(fā)展思路。降低能源消耗、保護(hù)環(huán)境是保證國家可持續(xù)發(fā)展的重要條件，大型電力企業(yè)在這方面必須承擔(dān)起更多的社會責(zé)任。只有國家走上可持續(xù)發(fā)展的道路，企業(yè)才能贏得良好的發(fā)展環(huán)境，才能健康持續(xù)的發(fā)展下去。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘宏舒.區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)控制下發(fā)用電一體化調(diào)度方法[J].通訊世界，2019，26（02）：173-174.

[2]王剛，董亦華，王珂，劉俊.計(jì)及網(wǎng)絡(luò)約束的發(fā)用電一體化綜合優(yōu)化調(diào)度模型[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2017，41（14）：105-111.

[3]曹斌，劉文霞，王睿喆，張建華.考慮電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)用電一體化調(diào)度方法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015，39（09）：2578-2584.