國電南瑞科技股份有限公司國際業(yè)務(wù)分公司 鄧 閱

1 引言

當(dāng)前我國智能電網(wǎng)的運(yùn)作負(fù)荷在不斷增加，因此，進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化已成為電力行業(yè)的一項(xiàng)重大任務(wù)。所以，應(yīng)該大力發(fā)展智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù),運(yùn)用科學(xué)的方法進(jìn)行合理規(guī)劃和調(diào)度，以確保智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行方式能夠?yàn)橛脩籼峁└咝А⒖沙掷m(xù)、穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

2 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)

2.1 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)概述

智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)是通過高科技的傳感器、測(cè)量以及監(jiān)測(cè)技術(shù)，利用智能設(shè)備工具和控制方法，在雙向高速通信網(wǎng)絡(luò)和綜合電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高性能、低風(fēng)險(xiǎn)的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行[1]。智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)是目前保障智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的一種先進(jìn)技術(shù)工具，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)電力設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，對(duì)故障的及時(shí)反映和及時(shí)處理，以及對(duì)電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化結(jié)構(gòu)

2.2 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

智能電網(wǎng)調(diào)度和運(yùn)行方式可以使電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中更加安全、便捷，同時(shí)由于智能化電網(wǎng)調(diào)度的控制方式更具抗風(fēng)險(xiǎn)性，所以能夠滿足多種要求[2]。電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的智能化發(fā)展有效凸顯了基于科學(xué)技術(shù)、新能源技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)水平的自由調(diào)度和智能化管理，因此能夠?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)運(yùn)行創(chuàng)造出物質(zhì)基礎(chǔ)，進(jìn)一步改善智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)。智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)也有優(yōu)勢(shì)。此外，智能技術(shù)也需要不斷汲取經(jīng)驗(yàn)，不斷提升和改善電網(wǎng)調(diào)度的運(yùn)行能力，促進(jìn)整個(gè)電力系統(tǒng)的技術(shù)水平提高。智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)在拓展性方面也具有非常大的優(yōu)勢(shì)，能夠按照相關(guān)技術(shù)人員的方案進(jìn)行合理化的拓展操作，從而達(dá)到人與機(jī)器交互的工作狀態(tài)。

2.3 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)體系結(jié)構(gòu)和原理

一是物理層。該層主要包括電力系統(tǒng)中的電線、電纜、變壓器、輸配電設(shè)施設(shè)備等。二是傳感器層。該層囊括了架設(shè)于電力設(shè)備中的各類傳感設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備運(yùn)行過程中各類型、各形式數(shù)據(jù)信息的全面收集，并將其匯總至節(jié)點(diǎn)設(shè)備之中。三是控制層。該層主要包括數(shù)據(jù)聚合、控制、優(yōu)化以及決策等過程?？刂浦行膶碜詡鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)聚合進(jìn)行相關(guān)處理，從而制定出適合的控制策略，以此保障整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。四是網(wǎng)絡(luò)層。包括接入控制器、網(wǎng)管等元件，是感知層、平臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的中間層，能夠?yàn)檎麄€(gè)電力系統(tǒng)構(gòu)建具備高效率、高安全性、高可用性的數(shù)據(jù)傳輸渠道。五是應(yīng)用層。該層包括基于智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的設(shè)備數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)有效利用、業(yè)務(wù)運(yùn)行監(jiān)測(cè)的底層支撐。由于電力系統(tǒng)的復(fù)雜性與隨機(jī)性，使得傳感器所收集數(shù)據(jù)、所運(yùn)用算法也呈現(xiàn)出多元化的態(tài)勢(shì)。同時(shí)，智能電網(wǎng)體系架構(gòu)也需要進(jìn)一步滿足不同需求的應(yīng)用，從而能夠更好地與客戶進(jìn)行交互，以便于使電力服務(wù)更加透明化，這將有助于降低成本。

智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)體系架構(gòu)如圖2所示。

圖2 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)體系架構(gòu)

3 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式和關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)前，我國電力企業(yè)的電力調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)已經(jīng)取得了較大的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。例如，對(duì)電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)設(shè)備的技術(shù)在線監(jiān)測(cè)，在此過程中能夠清楚地看到電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并根據(jù)相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，清楚地觀察到該設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。工作人員能夠進(jìn)一步對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，在利用系統(tǒng)進(jìn)行定位時(shí)，可以有效設(shè)定目標(biāo)，并充分運(yùn)用這種動(dòng)態(tài)運(yùn)行模式，防止問題的發(fā)生，從而能夠有效確保電網(wǎng)運(yùn)行過程中的效率與安全性，只有這樣才能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行過程中以及分配時(shí)存在的問題。

實(shí)時(shí)電網(wǎng)監(jiān)測(cè)模式改進(jìn)了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作模式，能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)得出每個(gè)發(fā)電單元的頻率及運(yùn)行模式，使電力工程師能夠更加準(zhǔn)確地控制電力運(yùn)行的頻率和電力利用效率。通過利用預(yù)警系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)在運(yùn)行過程中對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這不僅會(huì)減輕技術(shù)人員的工作量，同時(shí)提高了電力系統(tǒng)的智能化程度以及實(shí)際利用率。

其中，PID 技術(shù)是一種常用的監(jiān)控溫度的控制系統(tǒng)，其主要用于調(diào)節(jié)溫度，通過電力系統(tǒng)中的溫度保護(hù)器，能夠?qū)⒅悄茈娋W(wǎng)中的電力設(shè)備溫度控制在可控范圍內(nèi)，在經(jīng)過溫度控制器所發(fā)出的相關(guān)指令后，就能夠使控制設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到溫度調(diào)節(jié)效果。并且能夠根據(jù)作業(yè)方式的不同設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的體系。PID 技術(shù)在運(yùn)行與構(gòu)建的過程中，能夠同時(shí)兼具滿足系統(tǒng)運(yùn)行的不同需要。此外，在存儲(chǔ)器的運(yùn)用下還能夠及時(shí)地發(fā)布有關(guān)的信息，高效完成相應(yīng)的邏輯運(yùn)算。

目前，我國許多智能電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行過程中都采用了PID 技術(shù)，并且在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)與步驟中都有較好的應(yīng)用，PID 技術(shù)的應(yīng)用是目前一種新型的電力系統(tǒng)控制技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)控制與調(diào)度而言，其更加符合現(xiàn)代化智能電網(wǎng)發(fā)展的需要，使得智能電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行過程中更具適應(yīng)性和穩(wěn)定性，能夠較強(qiáng)地適應(yīng)各種環(huán)境，排除運(yùn)行過程中的不良因素的影響，以此來減少相關(guān)設(shè)備在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)故障。

4 智能電網(wǎng)調(diào)度的應(yīng)用領(lǐng)域和案例分析

4.1 智能電網(wǎng)調(diào)度的應(yīng)用領(lǐng)域

一是借助智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)體系中的多元化傳感設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)的精確收集與匯集，從而實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備自身以及所在外部環(huán)境各類影響因素的有效感知、預(yù)警、檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)電力系統(tǒng)配電網(wǎng)設(shè)備之間的聯(lián)動(dòng)式分析，并據(jù)此向?qū)?yīng)終端發(fā)送預(yù)警報(bào)告，從而切實(shí)提升智能配電網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)工作的有效性與精準(zhǔn)性[3]。

二是結(jié)合智能配電調(diào)度技術(shù)體系中感知層節(jié)點(diǎn)設(shè)備，能夠進(jìn)一步提升對(duì)狀態(tài)量的收集頻率及范圍，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)中設(shè)備故障精準(zhǔn)識(shí)別與判斷，同時(shí)借助相關(guān)工具，進(jìn)一步繪制出相應(yīng)的電力設(shè)備使用的負(fù)荷曲線、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)曲線等數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，能夠有效監(jiān)測(cè)和預(yù)估電力系統(tǒng)一次設(shè)備或二次設(shè)備的運(yùn)行走勢(shì)，以便運(yùn)維人員進(jìn)行故障的排查與解決。

三是通過構(gòu)建包含電力系統(tǒng)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障案例等數(shù)據(jù)庫，再結(jié)合圖像識(shí)別、視頻監(jiān)控等智能技術(shù)手段，能夠進(jìn)一步建立起一個(gè)具備多元化智能感知的電力設(shè)備狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)。

四是基于智能配電調(diào)度技術(shù)的電力系統(tǒng)，能夠有效改善傳統(tǒng)電力設(shè)備巡檢人員的工作規(guī)范化、智能化，強(qiáng)化工作人員巡檢效率及成效，從而切實(shí)提升電力設(shè)備的使用壽命。

4.2 智能電網(wǎng)調(diào)度的案例分析

電力行業(yè)作為關(guān)乎國計(jì)民生的支柱型行業(yè)，承載著保證國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型的歷史使命，保證電力輸配環(huán)節(jié)的安全穩(wěn)定至關(guān)重要。為了使停電事故后將影響降到最低，需要搭建新一代智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。例如，陽信電網(wǎng)所采用的系統(tǒng)為iES700智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，該系統(tǒng)是集實(shí)際與創(chuàng)新于一體的智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于D5000標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，能夠有效滿足智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)建設(shè)，從而有效實(shí)現(xiàn)了濱州地區(qū)電力調(diào)度控制系統(tǒng)的模式標(biāo)準(zhǔn)化，能夠滿足下屬縣級(jí)、地級(jí)電力公司安全運(yùn)行要求，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了濱州地區(qū)電網(wǎng)管轄區(qū)域內(nèi)調(diào)控一體化的全方位需求。

4.3 智能電網(wǎng)調(diào)度的效益評(píng)估

智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，數(shù)據(jù)處理迅速，帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中的AVC 模塊能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行智能化調(diào)整，從而有效減輕電網(wǎng)調(diào)度專員的人力勞動(dòng)強(qiáng)度；此外，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行故障時(shí)，應(yīng)用該智能調(diào)度技術(shù)能夠盡可能地縮短調(diào)度專員故障處理的時(shí)間，進(jìn)一步給人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)帶來更多的利益。由此可見，該技術(shù)的應(yīng)用不僅具備較高的推廣價(jià)值，同時(shí)也創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益。

5 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

5.1 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

當(dāng)前我國電力發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)系緊密，而電網(wǎng)智能化調(diào)度領(lǐng)域的發(fā)展高度與智能化技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用是同步的。我國電力企業(yè)不斷加強(qiáng)在智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)研究的投入力度，并成功構(gòu)建起智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，該系統(tǒng)的構(gòu)建有效推動(dòng)了我國智能電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，并且實(shí)現(xiàn)了智能化調(diào)度系統(tǒng)的開發(fā)，進(jìn)而完成了調(diào)度動(dòng)作的有效性，同時(shí)針對(duì)混合輸電的問題，成功研發(fā)出智能電網(wǎng)綜合防御系統(tǒng)。同時(shí)，新型三維協(xié)調(diào)電網(wǎng)EMS 在三維空間的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的全面控制。

5.2 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的應(yīng)用和影響

智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)是整個(gè)電力系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的一項(xiàng)技術(shù)，包括多個(gè)方面的功能，包括電網(wǎng)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)記錄、電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)控制與調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)采集以及處理以及圖形采集等。智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋多個(gè)范圍，如對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、對(duì)變電站的集中監(jiān)控以及設(shè)備信息管理、綜合智能分析與警告、網(wǎng)絡(luò)分析功能以及電壓自動(dòng)控制應(yīng)用。

5.3 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的發(fā)展路徑和戰(zhàn)略

要想確保智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)未來發(fā)展態(tài)度穩(wěn)定向好，需要針對(duì)電力系統(tǒng)中的各項(xiàng)電力設(shè)施設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，確保基礎(chǔ)工作能夠順利開展。規(guī)范電網(wǎng)線路接線工作，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)相關(guān)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此來構(gòu)建智能化電網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)。還需要與時(shí)俱進(jìn)，不斷引進(jìn)新型技術(shù)手段，從而確保電網(wǎng)調(diào)度工作能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。此外，調(diào)度人員的專業(yè)程度對(duì)于整個(gè)電力行業(yè)來說至關(guān)重要。因此，需要對(duì)其開展專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)，按照理論知識(shí)培訓(xùn)和實(shí)際操作培訓(xùn)兩方面進(jìn)行重點(diǎn)培訓(xùn)。從而使其能夠在業(yè)務(wù)知識(shí)熟練掌握的同時(shí)，還能夠加強(qiáng)實(shí)際操作能力。

5.4 智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的未來展望和發(fā)展方向

智能電網(wǎng)中的調(diào)度技術(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展與創(chuàng)新的領(lǐng)域。在未來，隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展與新能源技術(shù)的應(yīng)用，智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)將逐漸走向完善。具體表現(xiàn)有幾點(diǎn)，一是加強(qiáng)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度的數(shù)字化、智能化。二是加強(qiáng)數(shù)據(jù)共享與信息交換，從而建立起多元化的數(shù)據(jù)源，全方位實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息實(shí)時(shí)共享。三是加強(qiáng)新能源技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提升電網(wǎng)的靈活性與可行性，減少能源消耗和污染。

6 結(jié)語

本文基于智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)建立了一個(gè)狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用豐富多元的智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，同時(shí)針對(duì)當(dāng)前該領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀以及實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，認(rèn)為該技術(shù)具備較高的應(yīng)用及推廣價(jià)值，并以此提出未來發(fā)展領(lǐng)域及方向，以期能夠?yàn)槲覈娏κ聵I(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供一定的參考與借鑒。