淺論電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)

摘 要:電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是以電力系統(tǒng)發(fā)電輸電為控制與管理對(duì)象，由計(jì)算機(jī)硬件、軟件、遠(yuǎn)動(dòng)和信道等組成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。隨著電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)功能的日臻完善與提高，其在電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行方面發(fā)揮了愈來(lái)愈大的作用，成為電網(wǎng)調(diào)度不可分割的一部分。

關(guān)鍵詞:電網(wǎng)調(diào)度調(diào)度自動(dòng)化配電自動(dòng)化

中圖分類(lèi)號(hào):TM734文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-198X(2011)09(c)-0138-02

引言

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段。早期，調(diào)度員沒(méi)有辦法及時(shí)地了解和監(jiān)視各個(gè)電廠(chǎng)或線(xiàn)路的運(yùn)行情況，更談不上對(duì)各電廠(chǎng)和輸電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行直接控制。調(diào)度員和系統(tǒng)內(nèi)各廠(chǎng)站的惟一聯(lián)系方式是電話(huà)。調(diào)度員根據(jù)各廠(chǎng)站值班人員情況匯總進(jìn)行分析，花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間才能掌握電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的有限信息。結(jié)合這些有限的“歷史”信息，加上個(gè)人經(jīng)驗(yàn)選擇一種運(yùn)行方式，再用電話(huà)通知各廠(chǎng)站值班人員進(jìn)行調(diào)整控制。顯然，這種落后的狀況與電力系統(tǒng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所占的重要地位是很不相稱(chēng)的。

1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化發(fā)展的第一階段是遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的采用。安裝在各個(gè)廠(chǎng)站的遠(yuǎn)動(dòng)裝置采集各機(jī)組出力、各線(xiàn)路潮流、各母線(xiàn)電壓等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及各斷路器等開(kāi)關(guān)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，然后通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)通道傳給調(diào)度中心并直接顯示在調(diào)度臺(tái)和模擬屏上，調(diào)度員可以隨時(shí)看到這些運(yùn)行參數(shù)和系統(tǒng)的運(yùn)行方式。

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化發(fā)展的第二階段是計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)調(diào)度工作中的應(yīng)用。現(xiàn)代電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)，現(xiàn)代工業(yè)和人民生活對(duì)電能質(zhì)量和供電的可靠性的要求越來(lái)越高，人們對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性也越來(lái)越重視，為了全面解決這些問(wèn)題，需要對(duì)電力系統(tǒng)中大量數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用滿(mǎn)足了日益復(fù)雜的電力系統(tǒng)的實(shí)際需要。首先應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行電網(wǎng)離線(xiàn)計(jì)算，然后參與電力系統(tǒng)的安全監(jiān)視和控制，這就是監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)(SCADA)。

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化發(fā)展的第三階段是在SCADA的基礎(chǔ)上，又發(fā)展為包括許多應(yīng)用功能的能量管理系統(tǒng)(EMS)，基于UNIX(或PC／Windows)的開(kāi)放分布式EMS系統(tǒng)，通過(guò)高級(jí)應(yīng)用軟件的快速計(jì)算和實(shí)時(shí)智能分析，幫助調(diào)度員對(duì)電網(wǎng)深層把握，及時(shí)處理電網(wǎng)可能發(fā)生的潛在問(wèn)題，提供電網(wǎng)改造、擴(kuò)展的技術(shù)依據(jù)。

2 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)

根據(jù)所完成功能的不同，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可劃分為信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、信息處理及運(yùn)行狀態(tài)的分析和控制子系統(tǒng)、人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)，各部分互相配合，缺一不可。信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)的基本功能，是采集各種表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息。該系統(tǒng)還負(fù)責(zé)接收和執(zhí)行上級(jí)調(diào)度控制中心發(fā)出的操作、調(diào)節(jié)或控制命令。信息傳輸子系統(tǒng)提供了信息交換的橋梁，其核心是數(shù)據(jù)通道。信息處理及運(yùn)行狀態(tài)的分析和控制子系統(tǒng)是整個(gè)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的核心，以計(jì)算機(jī)為主要組成部分，完成對(duì)采集到的信息的各種分析計(jì)算及處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的控制與操作。人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)將傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心的各類(lèi)信息進(jìn)行加工處理，通過(guò)各種顯示設(shè)備、打印設(shè)備和其他輸入輸出設(shè)備，將這些實(shí)時(shí)信息提供給調(diào)度人員使用。

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的作用或好處有以下幾方面:

(1)安全

利用顯示器可隨時(shí)監(jiān)視電網(wǎng)運(yùn)行狀況，向調(diào)度員提供有關(guān)負(fù)荷與發(fā)電情況，電壓、電流及功率潮流，電網(wǎng)頻率及穩(wěn)定極限等信息;在電網(wǎng)運(yùn)行條件出現(xiàn)重要偏差時(shí)，及時(shí)自動(dòng)告警，并指明或同時(shí)啟動(dòng)糾偏措施;當(dāng)發(fā)生事故(如解列)時(shí)，可以給出顯示，并指出解列處所，使事故得到及時(shí)處理，有助于防止事故擴(kuò)大，減少停電損失。

(2)提高運(yùn)行質(zhì)量

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)，可以自動(dòng)維持頻率合格和聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率為事先安排的預(yù)定值;實(shí)現(xiàn)無(wú)功／電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)，可顯著提高全電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。

(3)經(jīng)濟(jì)

實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度可以合理利用一次能源，降低全系統(tǒng)發(fā)電成本和電網(wǎng)損耗。

(4)運(yùn)行記錄自動(dòng)化

自動(dòng)記錄電網(wǎng)的正常運(yùn)行情況、事故運(yùn)行情況和事故的順序事件記錄，有助于減輕運(yùn)行人員的重復(fù)勞動(dòng)，還可用于事故分析。

3 配電自動(dòng)化系統(tǒng)

通常把配電系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和管理的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)稱(chēng)為配電管理系統(tǒng)(DMS)。它可以是集中式的，也可以是分層分布結(jié)構(gòu)的。其內(nèi)容主要包括配電自動(dòng)化系統(tǒng)(DAS)，配電網(wǎng)絡(luò)分析和優(yōu)化(NA)，工作管理系統(tǒng)(WMS)等高級(jí)應(yīng)用功能。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)(DAS)則是一種可以使配電企業(yè)在遠(yuǎn)方以實(shí)時(shí)方式監(jiān)視、協(xié)調(diào)和操作設(shè)備的自動(dòng)化系統(tǒng)，內(nèi)容包括配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控(配網(wǎng)SCADA)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和需方管理(DSM)幾個(gè)部分。

配電自動(dòng)化的主要應(yīng)用對(duì)象是配電網(wǎng)運(yùn)行管理人員，其次是其他的生產(chǎn)技術(shù)人員，管理人員。因此對(duì)于一個(gè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)，首先應(yīng)滿(mǎn)足最基本生產(chǎn)運(yùn)行需要，對(duì)于很多由其邊際效益產(chǎn)生的功能，可以在其基本功能得到滿(mǎn)足后再做更多的擴(kuò)展。

配網(wǎng)SCADA與AM/FM/GIS系統(tǒng)的集成方式可以分為松散集成和緊密集成兩種方式。在松散集成方式下，SCADA系統(tǒng)與AM/FM/GIS系統(tǒng)耦合比較松散。SCADA系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立的平臺(tái)存在，滿(mǎn)足所有常規(guī)的調(diào)度自動(dòng)化中SCADA的功能，同時(shí)將監(jiān)控的對(duì)象由廠(chǎng)站內(nèi)相對(duì)集中的設(shè)備擴(kuò)充到饋線(xiàn)、配電站等分散的配網(wǎng)設(shè)備。SCADA系統(tǒng)和AM/FM/GIS或其他系統(tǒng)通過(guò)交換實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成。在緊密集成方式下，SCADA系統(tǒng)與AM/FM/GIS系統(tǒng)是一個(gè)整體。SCADA系統(tǒng)只提供基本的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控服務(wù)，即不維護(hù)運(yùn)行畫(huà)面，也不對(duì)網(wǎng)絡(luò)建模，只是作為后臺(tái)系統(tǒng)向AM/FM/GIS系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)接受AM/FM/GIS系統(tǒng)的命令進(jìn)行遙控操作。傳統(tǒng)的SCADA(調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用)比如圖形、報(bào)表、曲線(xiàn)、告警等表示層的應(yīng)用都集成在AM/FM/GIS系統(tǒng)中。

配網(wǎng)SCADA和AM/FM/GIS系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，因此SCADA和AM/FM/GIS不但有自己的數(shù)據(jù)庫(kù)，還有各自的圖形系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成，從程序設(shè)計(jì)角度考慮，SCADA和AMIFMIGIS應(yīng)提供組件化的實(shí)時(shí)畫(huà)面瀏覽控件，這樣SCADA和AM/FM/GIS都能很方便地集成對(duì)方的圖形系統(tǒng)。對(duì)于SCADA，還必須提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口控件和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢索控件，從而使AM/FM/GIS能方便地利用SCADA的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自己的各種功能。

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的電網(wǎng)設(shè)備功能單一，不能從系統(tǒng)運(yùn)行全局進(jìn)行優(yōu)化分析，互相之間無(wú)法協(xié)調(diào)配合，更無(wú)法作出超前判斷采取預(yù)防性措施。而電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)則有一套可靠的通信系統(tǒng)，是在對(duì)全系統(tǒng)運(yùn)行信息進(jìn)行采集分析的科學(xué)基礎(chǔ)上，由計(jì)算機(jī)監(jiān)控作出縱觀全局的明智判斷和控制決策。發(fā)展完善電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，不僅是實(shí)現(xiàn)“一強(qiáng)三優(yōu)”科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略的現(xiàn)實(shí)需求，同時(shí)也是為了滿(mǎn)足市場(chǎng)環(huán)境多變這個(gè)“大勢(shì)”所趨。

參考文獻(xiàn)

[1]郭志銳.淺談基于WEB縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)[J].黑龍江科技信息，2010(3).

[2]紀(jì)煒.對(duì)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)安全性的探討[J].廣東科技，2009(2)

[3]蒙有福.探討電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的安全問(wèn)題及對(duì)策[J].廣東科技，2009(16).

[4]謝日科.電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)安全及其完善[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2008(4).

[5]顏紅哲，曾淑蘭.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的探討[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010(5).