智能電網調度運行面臨關鍵技術

徐智慧

智能電網調度運行面臨關鍵技術

徐智慧

文章首先介紹了電網調度基本功能與國家電力局對智能電網調度運行技術方面的要求，并且從電網實時動態監測技術、電網動態監測預警與輔助決策技術、電力系統元件在線參數辨識技術三個方面解析了智能電網調度運行所面臨的關鍵技術，希望能夠對智能電網調度運行提供參考與幫助。

智能電網；電網調度；關鍵技術

1　概述

所謂智能電網就是通過現階段較為先進的計算機通信技術以及電網控制技術對電網的調度以及運行等方面進行監督與控制，從而提高電網運行的安全性以及穩定性，提高其經濟效益。雖然智能電網仍然存在局限性，但是它仍然是電力方面的一場變革，拓展了電網在各個方面的改革與發展。電力調度運行作為電網的直接生產程序，其智能化是電網能夠實現智能化的關鍵所在。

2　智能電網調度運行關鍵技術

電網調度的目的在于保證電網運行時的用電量與發電量的平衡，保證電網穩定運行。電網調度的主要功能有調度計劃、調度運行、運行方式、通信自動化、繼電保護等。而在電網調度功能的實現中，智能化發展是電網調度功能的發展趨勢。我國的智能電網調度運行也逐漸趨于成熟，但其中仍然不乏一些問題。為了進一步規范電網調度運行的智能化，國家電網電力調度通信中心對其關鍵技術提出安全可靠、先進實用、開放與可拓展、可管理易維護等方面的要求。以下將會主要介紹三種關鍵技術。

2.1電網實時動態監測技術

上世紀九十年代初期，向量測量單元被成功研制出來，它是基于全球定位系統而研發的，為電網的動態監測提供了技術支持。而廣域網動態測量技術（簡稱WAMS）則是基于向量測量單元而研發出的測量技術，它能夠從電力系統當中獲取大量的同時段實時動態及穩態信息，為電力系統的正常運行與系統控制提供技術支持。該系統利用了向量測量單位的三大特點：①進行發電機功角的直接測量；②每隔40 ms或不足40 ms時間向調度主站進行電網動態數據的一次傳送；③通過全球定位系統技術將數據標上時標，保證獲取的數據屬于同一時間斷面上的。從而實現電網動態數據的監測、記錄、擾動分析以及低頻振蕩告警等，提高了電網運行的穩定性。這種技術彌補了SCADA/EMS系統中采集動態數據方面的不足，大大提高了電力系統的預警、事故分析、調度、參數辨識等能力，對于復雜的電力系統方面的難題提供新的手段。對于電網調度系統中出現的輔助服務通過WAMS也能夠實現，彌補SCADA/EMS的不足，具體可以體現在電廠的一次調頻考核等方面。

2.2電網動態監測預警與輔助決策技術

電網動態監測預警與輔助決策技術的出發點在于在動態監測基礎上對監測數據進行在線計算，并將計算結果提供給調度運行人員，幫助調度運行人員預決策，從而大大提高調度運行人員對電網的駕馭能力與控制能力。預警與輔助決策系統主要功能包括以下方面：電網實時動態監測、在線狀態估計、在線靜態安全與電壓穩定計算分析、在線熱穩定計算、暫態功角穩定計算分析、在線暫態電壓穩定計算分析、在線頻率穩定計算分析、在線低頻振蕩計算分析、在線熱穩定預防控制輔助決策、在線暫態功角穩定預防控制輔助決策、在線靜態電壓穩定預防控制輔助決策、在線暫態電壓穩定預防控制輔助決策、在線低頻振蕩預防控制輔助決策、在線頻率穩定預防控制輔助決策、在線暫態功角穩定緊急控制輔助決策等。該系統與基于SCADA/EMS的在線系統有很大不同，不同之處主要體現在以下方面：

①對電網運行狀態的估計精度有所提高。相比于基于SCADA/EMS的在線系統而言，電網動態監測預警與輔助決策系統利用了PMU技術傳輸數據的特性，不僅將SCADA數據的傳輸中出現的錯誤糾正過來，而且還利用測量相角與SCADA數據將狀態估計混合，提高估計精度，從而使得電力系統在線穩定計算以及預決策的精確度得到大幅提高。

②電網動態監測預警與輔助決策系統能夠進行在線低頻振蕩計算。隨著電網的逐漸發展，電網系統不斷擴大其規模，電網互聯也越來越廣泛。電網的發展雖然帶來了很大的便捷，但也使得低頻振蕩情況的發生愈加頻繁。而電網動態監測預警與輔助決策系統能夠運用接收的動態數據通過PRONY算法進行在線低頻振蕩計算。它還能夠對電網的電壓頻率、相對相角以及功率的動態曲線進行連續的追蹤，對動態曲線的頻譜進行分析，一旦發現在0.2～2 Hz的范圍內出現了較強的弱阻尼振蕩分量，系統將會自動向調度運行人員發出告警，并在區域圖上將出現異常的區域標注出來，方便調度運行人員進行調度與控制。

③存儲數據方面存在差異。隨著電網互聯規模的擴大以及電網的進一步發展，國家電力調度通信中心對動態預警及輔助決策系統的建設進行進一步的建立與擴展，盡可能減少電網中低頻振蕩現象的出現。而就目前國內電網中應用的系統而言，能夠有效記錄低頻振蕩數據的工具少之又少，也沒有行之有效的方法阻止低頻振蕩現象的發生。而PMU能夠獲得實時同時數據，因此它能夠保證出現低頻振蕩事故時還能夠有準確的數據記錄，故為了能夠實現電網實時監測，國家電網局對各省的電網公司關于電網動態監測預警與輔助決策系統的建設提出要求。動態預警與輔助決策系統基于WAMS技術，能夠進行在線穩定計算，大幅提高了電網斷面輸送功率的極限。電網負荷很少出現大幅度的波動，因此通過WAMS獲得的實時數據能夠得到電網負荷的大致范圍，再通過計算得出極限發電機功率，從而大大提高電網輸送功率的能力。

2.3電力系統元件在線參數辨識技術

對于電力系統的計算分析而言，電力系統元件參數的精確性對其有著重要的作用。電力系統元件主要包括輸電線、勵磁系統、原動機、發電機以及負荷、調速器等。根據電網事故的數據分析可以發現，電力仿真系統與真實的電力運行情況可能出現一些偏差。因為仿真系統是按照一定的計算方式來的，而真實的電力系統運行存在一定的偶然性。現有的模擬模型和相關參數雖然已經具有較高的模擬程度，但是仍然不能準確將電力系統的實際運行反映出來，這對于電網的運行分析可靠性與準確性都有不良影響，也會影響到調度運行人員對電網系統處理與操作。目前進行電網穩定計算所采用的參數一般都是經典理論參數，而電網運行的溫度、環境、狀態等多個方面都會改變元件參數，從而使得電網穩定計算偏差較大。根據參考文獻中的數據可以看出，如果發電機處于飽和或是滿載的狀態下，其同步電抗Xd大概是電動機空載狀態下的四分之三，因此電網靜態與暫態穩定運行都會受到較大影響。

3　結語

雖然智能電網仍然存在局限性，但是它仍然是電力方面的一場變革，拓展了電網在各個方面的改革與發展。通過電網調度基本功能與國家電力局對智能電網調度運行技術方面的要求介紹，簡單闡明了智能電網調度運行的要求所在；并且從電網實時動態監測技術、電網動態監測預警與輔助決策技術、電力系統元件在線參數辨識技術三個方面解析了智能電網調度運行所面臨的關鍵技術。我國智能電網調度運行仍然處于發展階段，需要在更多的運行中探索并發展其關鍵技術。智能電網調度運行關鍵技術的發展，也是電網運行的發展，將會進一步推動電網運行的穩定性。

［1］ 王正風，高濤. 智能電網調度運行面臨的關鍵技術研究 ［J］. 安徽電氣工程職業技術學院學報，2011（16）.

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