區(qū)域電網(wǎng)運行風險控制下發(fā)用電一體化調度方法

石彬

摘要：在國家電網(wǎng)調度中心提出了智能電網(wǎng)調度技術支持系統(tǒng)框架的基礎上，提出如何在區(qū)域電網(wǎng)運行風險控制下并且符合目前調度系統(tǒng)實現(xiàn)智能電網(wǎng)調度技術支持系統(tǒng)框架的功能目標，指出可改造PNU使其具有遙信和遙調功能，具備與SCADA和故障錄波系統(tǒng)的功能，因此完全取代二者，實現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的統(tǒng)一。在一體化系統(tǒng)中實現(xiàn)上述所有功能，并指出為了實現(xiàn)智能電網(wǎng)應該新開發(fā)電網(wǎng)運行方式預安排、電網(wǎng)運行經(jīng)濟分析、在線斷面極限功率計算、電網(wǎng)供電能力評估等應用功能.

關鍵詞：區(qū)域電網(wǎng);風險控制;一體化調度

引言：

智能電網(wǎng)是電力工業(yè)的一場巨大變革，將引起電力工業(yè)在各個領域的革新。作為電網(wǎng)運行的直接生產(chǎn)單位，電力調度通信中心面臨的變革最為緊迫。為此，國家電網(wǎng)電力調度通信中心構建了《智能電網(wǎng)調度技術支持系統(tǒng)建設框架》，指導各網(wǎng)省公司建設智能電網(wǎng)技術支持系統(tǒng)。本文根據(jù)國調中心《智能電網(wǎng)調度技術支持系統(tǒng)建設框架》的目標，結合目前電力調度生產(chǎn)基礎上實現(xiàn)智能化，研究了如何在實現(xiàn)智能電網(wǎng)調度技術支持系統(tǒng)的實現(xiàn)問題。

一、電網(wǎng)調度功能

由于電能的特點決定了電能必須實時平衡，即發(fā)電和用電必須實時平衡，因此作為電網(wǎng)安全穩(wěn)定的直接生產(chǎn)單位，各網(wǎng)省調必須實時獲得電網(wǎng)的相關運行數(shù)據(jù)并進行合理的電網(wǎng)運行方式安排和事故處理以確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。傳統(tǒng)SCADA/EMS系統(tǒng)作為電力調度最核心的系統(tǒng)，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)運行狀況的監(jiān)測和控制。SCADA通過采集各發(fā)電廠（站）、 變電站電氣設備的電氣量、開關量以及通過AGC、AVC等對電氣設備進行控制和調節(jié)，實現(xiàn)“四遙”功能;故障錄波系統(tǒng)和故障測距定位系統(tǒng)實現(xiàn)對電網(wǎng)事故數(shù)據(jù)的有效保存，電網(wǎng)安全校核系統(tǒng)和母線負荷預測系統(tǒng)實現(xiàn)對發(fā)電計劃的有效安排;廣域測量系統(tǒng)和電網(wǎng)動態(tài)預警系統(tǒng)實現(xiàn)對電網(wǎng)的動態(tài)監(jiān)測和預警;電能量采集系統(tǒng)實現(xiàn)對電量采集。

二、數(shù)據(jù)一體化

實時傳送電網(wǎng)動態(tài)數(shù)據(jù)并進行及時有效的分析是智能電網(wǎng)的最基本要求。由于SCADAEMS系統(tǒng)主要采集電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，不能采集動態(tài)數(shù)據(jù)，因此其不能滿足智能電網(wǎng)的要求。而基于同步相量測量單元設備PMU的出現(xiàn)較好地解決了此問題。由于PMU能夠采集模擬量和數(shù)字量，因此其具備了SCADA的數(shù)據(jù)采集功能，同時由于PMU在電網(wǎng)發(fā)生擾動時，自動保存每秒9600點或10000點的瞬時數(shù)據(jù)（非向量），因此具備了保護錄波儀的功能，故PMU基本具備了SCADA和故障錄波儀的功能。但PMU完全取代SCADA和故障錄波儀，目前還存在以下三個方面問題：

（一）由于PMU通常接入測量CT（PMU主要是為了保存電網(wǎng)低頻振蕩的數(shù)據(jù)），因此在電網(wǎng)發(fā)生大擾動時，由于電磁式測量CT存在磁飽和，其保存的電網(wǎng)暫態(tài)數(shù)據(jù)精度不高。

（二）對于目前PMU不具備的遙調和遙控功能，可對其進行改造，實現(xiàn)對遙調和遙控量的采集。

（三）數(shù)據(jù)傳輸。由于目前PMU上傳WAMS主站的速度為50幀/s，因此當PMU完全取代SCADA系統(tǒng)時，海量動態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸將會造成數(shù)據(jù)網(wǎng)的重載或阻塞，同時也會造成主站磁盤存儲的浪費：此外，在電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運行時，每個PMU子站這樣大規(guī)模的傳輸海量數(shù)據(jù)也是沒有必要的。因此在電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時，可以適當降低PMU上傳主站的動態(tài)數(shù)據(jù)。

綜上，改造后的PMU完全具備了穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)和暫態(tài)數(shù)據(jù)的采集與傳輸，完全可以取代SCADA和故障錄波儀，大幅度降低設備的投資以及運行維護人員的工作量;因此其比SCADA和故障錄波儀的數(shù)據(jù)更具有有效性。

三、數(shù)據(jù)庫

（一）有關數(shù)據(jù)庫的介紹

PI數(shù)據(jù)庫和eDNA數(shù)據(jù)庫雖然提供了歷史數(shù)據(jù)的高速緩沖區(qū)，但本質上是-種純文件系統(tǒng)的存儲方式。ORACLE商用數(shù)據(jù)庫在存儲、查詢、分布式訪問、管理上均好于純文件系統(tǒng)。另一方面，PI數(shù)據(jù)庫和eDNA數(shù)據(jù)庫主要是面向數(shù)據(jù)的，點與點之間沒有關系，本身對電網(wǎng)模型和結構的描述的支持很弱，而ORACLE數(shù)據(jù)庫用于描述電網(wǎng)模型等方面的技術非常成熟。

（二）一體化平臺方案

目前國內不少電力公司EMS系統(tǒng)、WAMS系統(tǒng)、動態(tài)預警系統(tǒng)、負荷預測系統(tǒng)和發(fā)電計劃安全校核等系統(tǒng)都是各自獨立的系統(tǒng)，這方面是因為人們對新技術和新事物的認識和深入了解需要一個過程，另一方面是因為WAMS系統(tǒng)和動態(tài)預警系統(tǒng)為新的系統(tǒng)，可能存在著運行不穩(wěn)定，因此若將WAMS系統(tǒng)和動態(tài)預警系統(tǒng)與EMS系統(tǒng)同一平臺運行，可能會對EMS系統(tǒng)運行的可靠性造成影響。但隨著國內WAMS系統(tǒng)和動態(tài)預警系統(tǒng)的成功運行，這些新系統(tǒng)運行已具備了與EMS系統(tǒng)相近的運行可靠性，為與EMS同-平臺提供了基礎。統(tǒng)一的支撐平臺有如下幾個方面的優(yōu)勢：

（1）集成各種量測數(shù)據(jù)，簡化接口設計：在一體化平臺支撐下，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一存儲和管理

PMU采集的數(shù)據(jù)，避免了各系統(tǒng)之間的大量數(shù)據(jù)交互。同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，方便各種高級應用功能的順利實施。

（2）實現(xiàn)一體化維護，減輕維護工作量。隨著電網(wǎng)建設的不斷發(fā)展，可以使模型和圖形的維護在統(tǒng)一平臺上進行，可以方便地實現(xiàn)對歷史、實時和未來電網(wǎng)模型和圖形支持，以滿足不同應用的需求。此外，在一體化平臺支撐下，各系統(tǒng)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫維護界面、報警定義界面等，極大地提高了維護的方便性。

（3）實現(xiàn)一體化監(jiān)視與操作，方便使用。在一體化平臺支撐下，具有相同風格的人機交互界面，在同一臺人機工作站上實現(xiàn)對各系統(tǒng)的監(jiān)視和操作，在同一幅畫面上可以對電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)、動態(tài)和暫態(tài)行為進行監(jiān)視，極大地提高了使用的方便性。

（4）共享硬件資源，減少硬件投資。在一體化平臺支撐下，可以最大限度地實現(xiàn)硬件資源共享，如歷史數(shù)據(jù)庫服務器、Web服務器和人機工作站，從，而減少硬件投資。

五、功能一體化設想

（一）基本功能的一體化

WAMS系統(tǒng)與動態(tài)預警系統(tǒng)的高級應用功能諸如在線狀態(tài)估計、在線靜態(tài)安全分析、在線暫態(tài)功角計算分析（包括功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定）、在線動態(tài)穩(wěn)定計算分析以及與之相適應的預防輔助控制策略等都可以在EMS系統(tǒng)上實現(xiàn)，而區(qū)別僅在于在線穩(wěn)定計算同傳統(tǒng)的基于EMS/SCADA進行在線穩(wěn)定計算的區(qū)別就是在于其狀態(tài)估計精度的提高。但隨著改進后的PMU代替SCADA和故障錄波儀時，將EMS、故障錄波系統(tǒng)、WAMS和動態(tài)預警系統(tǒng)可以實現(xiàn)-體化。實現(xiàn)對電網(wǎng)的動態(tài)監(jiān)測、在線低頻振蕩監(jiān)測、在線穩(wěn)定計算分析與預警，而調度運行中的其它系統(tǒng)可以作為功能應用一體化系統(tǒng)的高級子應用功能，并進一步推廣應用新的高級應用功能。

（二）新應用功能推廣實現(xiàn)智能化

目前國內很多在建或已建成的電網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測預警與輔助決策系統(tǒng)最主要的功能是為調度運行人員提供電網(wǎng)實時動態(tài)監(jiān)測信息、預想故障下的系統(tǒng)穩(wěn)定性以及輔助決策。

結語：

兩大電網(wǎng)公司和五大發(fā)電集團作為支撐國民經(jīng)濟發(fā)展的特大型骨干企業(yè)，必須將企業(yè)的發(fā)展與國家的發(fā)展相結合，按照國家發(fā)展政策要求及時調整自己的發(fā)展思路。降低能源消耗、保護環(huán)境是保證國家可持續(xù)發(fā)展的重要條件，大型電力企業(yè)在這方面必須承擔起更多的社會責任。只有國家走上可持續(xù)發(fā)展的道路，企業(yè)才能贏得良好的發(fā)展環(huán)境，才能健康持續(xù)的發(fā)展下去。

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