錢永明

（廣東卓維網(wǎng)絡(luò)有限公司，廣東佛山 528000）

0.引言

電力系統(tǒng)是否能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行，直接影響著人們的生產(chǎn)和生活，而智能電網(wǎng)是電力系統(tǒng)當(dāng)中的關(guān)鍵組成部分，因此，智能電網(wǎng)調(diào)度工作的順利開展和運(yùn)行能夠保障整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。隨著當(dāng)前智能電網(wǎng)技術(shù)的不斷推進(jìn)和發(fā)展傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度工作手段，已經(jīng)無法滿足實(shí)際技術(shù)需求，需要不斷提高智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)水平，才能夠推動(dòng)智能電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。

1.智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行存在的問題

1.1 調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)不完善

目前，有很多智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)被大多數(shù)行業(yè)所應(yīng)用，但是很多調(diào)度技術(shù)系統(tǒng)平臺(tái)依舊存在不足。由于智能電網(wǎng)已經(jīng)取得了較為廣泛的應(yīng)用，要求相關(guān)工作人員以及維護(hù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，而傳統(tǒng)的調(diào)度系統(tǒng)當(dāng)中，其技術(shù)和工作人員的知識(shí)儲(chǔ)備很難滿足當(dāng)前對(duì)智能電網(wǎng)提出的要求。因此，應(yīng)當(dāng)不斷完善和革新智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)系統(tǒng)，不斷優(yōu)化當(dāng)前的技術(shù)系統(tǒng)平臺(tái)。

1.2 智能電網(wǎng)規(guī)劃不科學(xué)

目前，大部分智能電網(wǎng)規(guī)劃工作無法實(shí)現(xiàn)一體化架構(gòu)，也就導(dǎo)致智能電網(wǎng)無法覆蓋多個(gè)專業(yè)并進(jìn)行多級(jí)協(xié)調(diào)，如此一來，也就無法滿足智能電網(wǎng)調(diào)度工作的橫向協(xié)調(diào)以及縱向貫通需求。受到各類客觀因素的影響，智能電網(wǎng)調(diào)度工作的建設(shè)過程當(dāng)中，所需要運(yùn)用到的技術(shù)往往是獨(dú)立運(yùn)行的，各個(gè)技術(shù)之間的聯(lián)系相對(duì)不夠密切，也缺乏統(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性，導(dǎo)致整體智能電網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺乏規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。

1.3 智能電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)有缺失

由于智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)當(dāng)中缺少相應(yīng)數(shù)據(jù)，電網(wǎng)整體技術(shù)發(fā)展受到一定制約，不利于智能電網(wǎng)未來的穩(wěn)定發(fā)展和要求。因此應(yīng)當(dāng)利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度和運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而保證智能電網(wǎng)調(diào)度過程當(dāng)中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。除此之外，在電網(wǎng)測(cè)試工作當(dāng)中，由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)相對(duì)缺失的問題，導(dǎo)致整體所獲得的數(shù)據(jù)精確度較低。在以往電網(wǎng)調(diào)度工作當(dāng)中，利用人工的方式記錄檢修位置數(shù)據(jù)，這也就導(dǎo)致在檢修工作當(dāng)中可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)失誤，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不夠精確。而智能電網(wǎng)能夠優(yōu)化這些問題，利用更加尖端先進(jìn)的技術(shù)來強(qiáng)化數(shù)據(jù)測(cè)量的精確性和可靠性[1]。

2.智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)應(yīng)用策略

2.1 值班告警系統(tǒng)

智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)當(dāng)中的值班告警系統(tǒng)是通過相應(yīng)的技術(shù)支持對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)視與分析，并對(duì)智能電網(wǎng)運(yùn)行過程當(dāng)中所出現(xiàn)的故障和異常進(jìn)行預(yù)判和分析，并通過短信、電話、語音視頻等多種形式對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行預(yù)警，并提供更加快速、簡(jiǎn)潔、可視化的人機(jī)展示界面，能夠方便系統(tǒng)維護(hù)人員對(duì)智能電網(wǎng)系統(tǒng)的故障進(jìn)行監(jiān)視和處理。同時(shí)在故障出現(xiàn)的過程當(dāng)中及時(shí)提出相應(yīng)的應(yīng)急處理方案，以便于維修人員及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障源。值班告警系統(tǒng)能夠?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)提供智能化報(bào)警查詢以及故障綜合分析功能，能夠?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)的日常監(jiān)督提供檢測(cè)手段和數(shù)據(jù)依據(jù)。值班告警系統(tǒng)的主要功能分為告警相關(guān)信息管理和告警對(duì)象監(jiān)視兩個(gè)主要板塊。在告警對(duì)象監(jiān)視工作當(dāng)中包括對(duì)技術(shù)支持系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)、設(shè)備、進(jìn)程、應(yīng)用、資源等進(jìn)行監(jiān)視，同時(shí)也包括對(duì)智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作當(dāng)中的數(shù)據(jù)以及機(jī)房濕度溫度等環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)其告警數(shù)據(jù)還包括對(duì)監(jiān)督人員、監(jiān)督對(duì)象、報(bào)警對(duì)象進(jìn)行管理并提出告警預(yù)案[2]。

2.2 電網(wǎng)運(yùn)行方式在線分析技術(shù)

在智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作當(dāng)中其調(diào)度階段所使用運(yùn)行方式的科學(xué)性以及合理性，直接影響著整體智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作的穩(wěn)定程度。針對(duì)目前已有的智能電網(wǎng)運(yùn)行方式安排并對(duì)整體系統(tǒng)的負(fù)荷進(jìn)行科學(xué)估算，能夠?qū)Ξ?dāng)前電網(wǎng)輸出裝置的發(fā)電情況以及檢修情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，并制定相應(yīng)的管理方案以及管理計(jì)劃，進(jìn)而保證智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。一般來說在考慮到智能電網(wǎng)運(yùn)行安全度的情況下，應(yīng)當(dāng)基于N-1 標(biāo)準(zhǔn)原則進(jìn)行考慮，在此原則的指導(dǎo)下，一旦整體智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)遭受外界因素的擾動(dòng)，且整體系統(tǒng)的開關(guān)、重合閘和所有保護(hù)裝置的工作路徑保持準(zhǔn)確的狀態(tài)，則不會(huì)采用具體的穩(wěn)定控制措施對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)。而假若電力系統(tǒng)當(dāng)中其他元器件保持在合理范圍內(nèi)的負(fù)荷區(qū)間時(shí)，同樣也不會(huì)出現(xiàn)過于嚴(yán)重的跳閘反應(yīng)。在進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定性檢測(cè)工作時(shí)，也應(yīng)當(dāng)遵循N-1 準(zhǔn)則，將此準(zhǔn)則運(yùn)用到制定電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行與檢修形式等工作標(biāo)準(zhǔn)中，在智能調(diào)度電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的N-2、N-3 等檢修安全問題。這類問題所需要使用的計(jì)算機(jī)量相對(duì)比較復(fù)雜，因此可以利用WAMS 體系或是SCADA 體系進(jìn)行科學(xué)合理的應(yīng)用，保證對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行形式進(jìn)行再計(jì)算，不僅能夠保證智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行，使工作人員的工作壓力得到減小，同時(shí)也能夠保證整體智能電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)的工作效率得到提高，進(jìn)而提高整體工作質(zhì)量。WAMS 軟件體系如圖1 所示。

圖1 WAMS軟件體系示意圖

2.3 安全校核服務(wù)架構(gòu)技術(shù)

在智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作當(dāng)中，安全校核服務(wù)架構(gòu)是關(guān)鍵部分，要對(duì)安全校核服務(wù)架構(gòu)的應(yīng)用功能進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)檢修計(jì)劃、電網(wǎng)運(yùn)行操作發(fā)電計(jì)劃等調(diào)度計(jì)劃以及調(diào)度操作進(jìn)行核對(duì)，形成相應(yīng)的校核斷面之后，再對(duì)安全校核服務(wù)架構(gòu)進(jìn)行全面的安全穩(wěn)定校對(duì)，包括暫態(tài)穩(wěn)定、靜態(tài)穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定等方面的校對(duì)。在完成校核工作之后進(jìn)行調(diào)度評(píng)估和輔助決策，對(duì)調(diào)度操作當(dāng)中的穩(wěn)定問題進(jìn)行調(diào)整，并重新判斷電網(wǎng)的穩(wěn)定力度，如表1 所示。不同的需求在計(jì)算過程中具有較大的差異，同時(shí)在計(jì)算方式上也分為自動(dòng)計(jì)算和手動(dòng)計(jì)算兩種。因此安全校核的計(jì)算內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括靈敏度分析、靜態(tài)安全分析、計(jì)劃潮流、靜態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、小干擾穩(wěn)定、短路電流分析等，并根據(jù)各個(gè)應(yīng)用的實(shí)際需求選擇相應(yīng)的計(jì)算內(nèi)容，而安全校核的工作人員，包括方式安排人員、調(diào)度運(yùn)行人員、計(jì)劃編制人員[3]。安全校核服務(wù)應(yīng)當(dāng)能夠滿足同時(shí)為多個(gè)需求提供計(jì)算服務(wù)的要求，在智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)當(dāng)中，所采用的服務(wù)總線主要是以 SOA 開放式體系架構(gòu)組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)交換所需要的底層信息進(jìn)行屏蔽，而在傳輸支持當(dāng)中支持應(yīng)用請(qǐng)求信息以及響應(yīng)結(jié)果信息的安全傳輸。由于安全校核時(shí)間較長(zhǎng)，并且采用的是訂閱發(fā)布式服務(wù)模式，所以客戶端在向服務(wù)總線訂閱所需要的服務(wù)時(shí)，服務(wù)端才能夠?qū)⒖蛻舳怂嗛喌南鄳?yīng)服務(wù)遞交給服務(wù)總線，并由服務(wù)總線對(duì)所有訂閱該服務(wù)的客戶端進(jìn)行傳輸和安全校核服務(wù)。在進(jìn)行信息交互工作時(shí)則以接口函數(shù)的形式完成，能夠滿足各個(gè)應(yīng)用功能對(duì)安全校核服務(wù)所提出的定位監(jiān)控查詢等功能性要求，而安全校核服務(wù)主要包括服務(wù)消費(fèi)者、服務(wù)提供者、服務(wù)總線等。

表1 安全校核的計(jì)算需求

2.4 基于FCL 的短路電流控制技術(shù)

隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及電網(wǎng)的互聯(lián)性不斷加強(qiáng)，短路電流控制已經(jīng)成為當(dāng)前電力調(diào)度運(yùn)行部門以及電網(wǎng)規(guī)劃部門所需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。在傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行工作當(dāng)中，故障電流限制技術(shù)主要是從設(shè)備性能、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)運(yùn)行方式3 個(gè)方面入手解決短路電流問題。這些手段不可避免地會(huì)對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行方式的運(yùn)行特性產(chǎn)生影響，甚至還會(huì)增加電網(wǎng)運(yùn)行過程當(dāng)中產(chǎn)生的投資資金。要想調(diào)整整體的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對(duì)短路電流水平進(jìn)行控制，所產(chǎn)生的費(fèi)用相對(duì)比較昂貴。比如采用改變電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行方式的手段對(duì)短路電流進(jìn)行控制，會(huì)增加電站的投資，甚至也會(huì)使得原本就比較復(fù)雜的電站布置和出線走廊更加復(fù)雜。此外，這種改變系統(tǒng)運(yùn)行方式的手段容易造成整體電網(wǎng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性[4]。同時(shí)采用高阻抗設(shè)備也會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)的整體網(wǎng)損增加，并降低電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。利用故障電流限制器也就是FCL 的短路電流控制技術(shù)能夠有效保證在系統(tǒng)沒有產(chǎn)生任何故障且處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，F(xiàn)CL 呈現(xiàn)零阻抗或是低阻抗的狀態(tài)。在系統(tǒng)產(chǎn)生短路故障時(shí)，增大故障電流限制器的阻抗，因此，這種手段幾乎不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行方式的運(yùn)行特性產(chǎn)生影響。目前，這種FCL 的短路電流控制技術(shù)已經(jīng)在華東電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中獲得了全面的應(yīng)用。

2.5 電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化技術(shù)

在智能電網(wǎng)運(yùn)行工作當(dāng)中，電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及優(yōu)化是當(dāng)前智能電網(wǎng)運(yùn)行管理者所關(guān)注的關(guān)鍵問題，同時(shí)也是建設(shè)智能電網(wǎng)的必要需求。第一，在確定電力系統(tǒng)元件經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)的工作當(dāng)中，首先要確定電力系統(tǒng)的輸變電元件，比如變壓器和輸電線路。要想實(shí)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必須要先確定這些軟件在運(yùn)行工作當(dāng)中的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)，在確定其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)時(shí)，不僅要考慮到這些設(shè)備自身所帶有的物理性經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)，還要考慮到其在智能電網(wǎng)運(yùn)行工作當(dāng)中的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)，以及實(shí)際投資和運(yùn)行過程當(dāng)中所產(chǎn)生的費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)[5]。因此需要對(duì)輸電線路、異步電動(dòng)機(jī)以及變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行聯(lián)合和統(tǒng)一，可以采用經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)對(duì)輸電線路異步電動(dòng)機(jī)和變壓器進(jìn)行判斷和選擇，這也是目前實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最根本依據(jù)。第二，在對(duì)AGC 進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)控工作當(dāng)中，由于目前AGC 調(diào)控工作是根據(jù)發(fā)電機(jī)的本身物理特性進(jìn)行調(diào)控的，但是隨著智能電網(wǎng)建設(shè)工作的不斷推進(jìn)，AGC 要想實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)控，就需要在電網(wǎng)出現(xiàn)功率波動(dòng)的情況時(shí)優(yōu)先調(diào)節(jié)上網(wǎng)電價(jià)較低的發(fā)電機(jī)組，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)AGC 的經(jīng)濟(jì)調(diào)控。第三，在對(duì)AVC 進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)控時(shí)，由于其無功優(yōu)化的收斂性問題導(dǎo)致AVC 無法在實(shí)際電網(wǎng)中進(jìn)行在線應(yīng)用，當(dāng)前有很多電網(wǎng)公司通過自動(dòng)電壓控制的方式對(duì)電壓進(jìn)行管理，同時(shí)也提高了電網(wǎng)整體運(yùn)行過程當(dāng)中的經(jīng)濟(jì)水平。而AVC則采用了無功優(yōu)化的方式，將電網(wǎng)分層分區(qū)之間的無功流動(dòng)最小數(shù)值作為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)電網(wǎng)發(fā)電機(jī)的無功和變壓器有載分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)當(dāng)中電網(wǎng)電壓進(jìn)行合格約束，繼而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行整體的經(jīng)濟(jì)性。

3.結(jié)語

隨著當(dāng)代電力技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)也提出了更高的要求，有關(guān)智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行所需要的關(guān)鍵技術(shù)的研究也不斷豐富。但是隨著研究成果的不斷豐富，智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作當(dāng)中，其技術(shù)問題也逐漸凸顯出來，要想確保電力系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，就必須要針對(duì)當(dāng)前已經(jīng)暴露出來的技術(shù)問題進(jìn)行改進(jìn)，促進(jìn)智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作能夠持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。