智能電網調度支持系統的探討

駱韜銳

（四川電力公司電網規劃中心，四川 成都 610000）

前言

近年來，隨著國民經濟的發展，電網建設的規模不斷增加，其結構體系也日趨復雜,這給電網安全運行帶來了諸多困難，目前隨著電力市場化改革的推進,以及對節能降耗、環境保護的重視,作為電網的指揮中心,在承擔傳統的調度任務的同時,也增加了許多與電力交易、節能環保相關的工作,其在運行中承擔的角色和任務變得更加復雜和繁重,傳統的經驗型、分析型調度模式已經不能適應新的要求。

1.智能調度支持系統與傳統調度系統的區別。傳統調度系統只需要處理一次系統的信息,是電網穩態水平上的監控分析,各應用系統相對獨立,數據庫結構、數據格式、圖形格式各不相同,系統間通過既定的訪問接口進行數據交互和共享,縱向數據轉發環節較多、時延明顯,各系統的數據分析結果在系統間幾乎沒有交互。

智能調度系統則面向調度全專業,需要實現一、二次系統的同步建模、采集與分析,是擴展到靜態、動態、暫態只位一體的信息處理與分析、是分布式一體化的標準系統平臺，可實現全網調度范圍內的統一協調控制,實現多級調度主、備系統間實時與非實時數據的橫向集成與縱向共享。智能調度支持系統具備輔助調度員值班的輔助決策功能,涵蓋調度中心的各專業,通過智能化的手段服務于堅強的智能輸電網,它是智能電網建設的關鍵內容,是智能電網的神經中樞,是維系電力生產過程的基礎,是保障智能電網運行和發展的重要手段。

2.智能調度支持系統的結構體系

2.1.設計原則

一體化的電網模型技術是智能調度的關鍵技術之一,總體設計遵循：

2.1.1.系統平臺標準化

采用統一的平臺規范標準以及接口規范標準,通過標準化實現平臺的高度開放性?；A平臺在圖形、模型、數據庫、消息、服務、系統管理等方面提供標準化的應用接口,為各種應用提供統一的支撐。

2.1.2.系統功能集成化

以面向服務的體系結構,按照應用和數據集成的理念,構造統一支撐的數據平臺和應用服務總線,實現數據整合和應用功能整合。

2.1.3.系統應用智能化

實現電網運行可視化全景監視、綜合智能告警與前瞻預警、協調控制和主動安全防御線從年月方式分析向日前和在線分析推進,實現運行風險的預防預控。

主調和備調將采用完全相同的系統體系架構,實現相同的功能,實現主備調的一體化運行。橫向上,系統通過統一的基礎平臺實現四類應用的一體化運行、以及與SG186的有效協調,實現主、備調間各應用功能的協調運行和系統維護與數據的同步；縱向上,通過基礎平臺實現上下級調度技術支持系統間的一體化運行和模型、數據、畫面的源端維護與系統共享,通過調度數據網雙平面,實現廠站和調度中心之間數據采集和交換的可靠運行。

2.2.功能應用

智能調度支持系統按功能分為實時監控與預警、調度計劃、安全校核和調度管理四類應用。這種分類方式突破了傳統安全分區的約束,完全按照業務特性,四類應用建立在統一的基礎平臺之上,平臺為各類應用提供統一的模型、數據、CASE、網絡通信、人機界面、系統管理等服務,所有的數據交互均是通過基礎平臺進行。四類應用之間的數據邏輯關系（見圖1）。

圖1 智能調度支持系統內部的數據邏輯關系

在圖1中,實時監控與預警類應用向其他三類應用提供電網實時數據、保存的歷史數據和斷面數據等。從調度計劃類應用獲取發電計劃和交換計劃從安全校核類應用獲取校核斷面的越限信息、重載信息、靈敏度信息等校核結果;從調度管理應用獲取設備原始參數和限額信息等。

調度計劃類應用將預測數據、發電計劃、交換計劃、檢修計劃等數據提供給實時監控預警類應用、安全校核類應用和調度管理類應用。調度計劃類應用從實時監控與預警類應用獲取歷史負荷信息、水文信息；從調度管理類應用獲取限額信息、檢修申請等信息,用于需求預測和檢修計劃編制;從實時監控與預警類應用獲取電網拓撲潮流等實時運行信息;通過調用安全校核類應用提供的校核服務,對調度計劃進行多角度的安全分析與評估,并將通過校核的調度計劃送到實時監控與預警類應用,用于電網運行控制。

安全校核類應用主要是將越限信息、重載信息、靈敏度信息、穩定信息等校核結果提供給其他各類應用。從調度計劃類應用獲取母線負荷預測、發電計劃、交換計劃、檢修計劃等 從實時監控與預警類應用獲取實時數據、歷史數據并實時研究、分析評估。

調度管理類應用將電力系統設備原始參數、設備限額信息、檢修申請等提供給其他各類應用。從實時監控與預警類應用獲取實時數據和歷史數據從調度計劃類應用獲取預測結果、發電計劃、交換計劃、檢修計劃等。

2.3.系統的硬件配置

系統的硬件配置(見圖2).按照網段劃分為數據采集與交換、數據、人機和應用四類。數據采集與交換處于內外網邊界,主要完成內外部的信息交換按照數據特性,數據存儲和應用相對獨立,Ⅰ、Ⅱ區進行統一的基于SAN的數據存儲,遵循安全防護的要求,Ⅰ、Ⅱ區配置另外一套SAN;根據不同應用的業務特性來配置相應的應用服務器群;人機工作站按照安全區統一配置,既可節省硬件投資,又能實現界面統一,實現最大化的資源共享。

圖2 智能電網調度技術支持系統硬件配置

3.建議與展望

目前電網智能調度支持系統的建設還處于初級階段,在智能電網建設的過程中需要結合地方電網的特點,適應智能電網發展的要求,加強統一協調規劃,強化基礎支撐建設,有步驟的開展以下工作。

3.1.積極推進廠站側數字化進程

在IEC6180標準的指導下,推動數字化變電站建設;實現發電廠的數字化生產,如汽機/鍋爐的效率管理、發電機的調頻/調壓管理等,依靠智能控制方法,減少人工參與,實現實時在線的定值修改、策略搜索、在線自動控制等功能;借鑒國外在綜合自動化方面的經驗,積極發展配電自動化。

3.2.加強調度側高級應用系統的集成和標準化建設

統一調度側各控制系統的功能、接口、數據庫等,實現輸電元件的測量、保護、控制、通信一體化,實現對輸電元件的數字化監測以及分散式的智能決策;采用電網穩態、動態、暫態二位一體安全防御及全過程發電控制系統,將分散的EMS、電網廣域動態監測系統、在線穩定分析預警系統高度集成。調度人員無需在不同系統和平臺間頻繁切換,實現對電網綜合運行情況的全景監視,并獲取輔助決策支持。

3.3.加強系統元件數學模型研究。

精確且物理意義明確的數學模型,可以更好地指導數字化過程中的數據采集、狀態監測、安全控制,尤其是一些傳統難點（如負荷模型）或新型元件（如風電機組、柔性交流輸電系統設備等）的數學模型分析。

3.4.優化協調全局范圍內的自動控制措施

如"三道防線"間的協調、有功、無功控制間的協調、頻率、電壓控制間的協調等,研究如何讓風力發電實現"即插即用"。

3.5.積極與公共服務系統配合

將對系統安全穩定影響較大的外部信息（如天氣、地質等）數字化,并集成到相應的決策分析系統中,實現電力系統的經濟節能運行,避免自然災害導致的大停電事故。

4.結語

隨著智能電網建設的不斷深入，今后在電力建設中智能電網將倍受關注，只有在掌握智能電網的性能的前提下，才能更好的發揮調度工作。

[1]楊善林.智能決策方法與智能決策支持系統[M].北京科學出版社，2005.

[2]劉振亞.智能電網技術[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]Understanding the smart grid[R].Research Reports International RRI 00026,2007.