智能電網調度運行的關鍵技術

劉紅武

（湖南省電力有限公司桂東縣供電分公司，湖南 郴州423500）

0 引 言

智能電網以高壓電網為主電網，通過智能調度控制實現輸配電的智能化運行過程。智能調度能起到優化協調各級電網的作用，為電力網絡安全運行提供可靠的技術支持，有助于電網尤其是特大電網達到穩定、安全運行標準。智能電網調度管理系統在很大程度上符合現階段我國社會經濟可持續發展需求。本文通過分析電網智能調度運行在控制、網絡、監測、數據信息等方面的關鍵技術，建立完善的電網智能調度系統，對實現智能電網安全穩定運行具有十分重要的現實意義。

1 智能電網調度概述

1.1 基本功能

電網調度運行主要是為了確保電力供應始終處于平衡狀態，使一定區域內的用電與發電環節相匹配，保證電力企業能為區域內的居民用戶、生產企業提供便利的電力供應服務，維持電力供應系統運行的安全穩定性。智能電網調度的基本功能主要有監測管理功能、控制調度功能，監測管理功能指實時監測電力網絡中的發電廠和變電站的電力設備等硬件系統，確保電力硬件設施的穩壓、電流、電壓等技術指標始終在安全標準范圍內。調度控制功能是指有序調控電力網絡中的硬件設備運行，利用控制、網絡、數據信息技術手段實現對電網運行的控制作用，充分體現電網系統調度運行的安全策略，發揮電網調度控制中心的職能作用。

1.2 調度原則

智能電網調度運行的基本原則是保證整個電力系統運行的安全性、穩定性。電網調度人員為提高電網調度運行中整個電力系統的安全，必須以電網電力二次設備安全、穩固為核心，按照國家電力安全運行整體要求，通過先進的信息安全技術優化電網操作系統，做好電力網絡邊界保護工作，充分運用好電網調度的權限管理和技術控制。同時，電力系統電網調度要本著開放性、擴展性原則，允許創新技術應用在電力系統的升級擴展，保證電力系統能使用第三方插件，充分滿足電網調度運行的維修保護、升級擴容等要求。

1.3 目的分析

電網動態實時監測主要運用GPS技術測量電網系統的單位向量，從而實現動態監測電網系統的目的。廣域網動態測量技術是在向量測量單位技術基礎上，實時獲取穩態、動態電網信息，從而為電力系統的安全穩定運行提供有力保障。電網調度系統充分利用向量單位技術特點，直接測量發電機功能，同時定期傳輸電網動態信息到調度主站，通過GPS技術對數據標進行定標，形成同一時間斷面的數據信息網，以此動態記錄、監測、擾動分析電網動態信息，生成低頻震蕩警示，提高電網系統的安全穩定性。GPS向量測量單位技術在很大程度上彌補了SCADA/EMS系統中動態數據采集功能的不足，有效提高了電力系統的調度、故障分析、預警以及系統維護等能力，同時為解決電網調度復雜性問題提供了技術擴展手段［1-2］。電力系統的實時監測警示、決策分析技術主要應用于在線監測電力網絡信息數據變化，動態計算分析其監測數據，對電網運行狀態進行在線預估，測算其再現熱穩定、暫態電壓穩定，并為電網調度人員提供相對精準的分析結果，同時為調度人員做出下一步決策提供可靠的信息來源，以此增強電網調度人員的電網控制調度能力。

2 智能電網調度運行的關鍵技術

2.1 控制技術

智能電網調度運行中最重要的技術是控制技術，控制技術直接決定智能電網調度運行質量。現階段，電網調度運行存在嚴重的控制技術問題，控制技術還不能與電力系統運行過程形成全面對接，電力系統在實際運行過程中可能無法全面獲取控制點相應的數據信息，從而表現出較弱的控制靈敏性。特別是在電網調度過程中發現某一控制點異常，但是可能無法按照電網調度指令進行自動調控，大大降低了電網調度安全運行能力。智能電網調度人員應不定期檢查電力系統運行情況，及時發現各種電力運行隱患，更加深入、具體地研究原有電力調度技術，應用更加先進的科學技術，提高電網調度整體控制水平。

2.2 網絡技術

智能電網調度運行的核心技術是網絡技術，通過網絡技術可以在電力系統各運行環節實現實時信息交互，為電網調度人員提供重要的信息保障。當前網絡信息技術正在不斷更新升級，各種新的網絡技術與電力系統都存在一定的技術缺口，導致電網調度運行可能出現不穩定狀態，降低電力系統信息的準確性，導致電網調度出現較高的失控頻率。電網調度人員應根據電力系統運行參數，經過反復多次測試研究，找出影響電網調度穩定性的主要技術因素，在此基礎上改進相關技術，保證電力系統安全、平穩運行。

2.3 監測技術

由于智能電網調度運行中可能會出現各種異常、偏差問題，因此需要對電力系統運行進行全面監測，利用必要的監測技術根據實際運行情況及時發出預警提示。現階段，電力系統的整體預警功能較差，預警反應靈敏度較低，一旦電網調度問題處于調控邊緣時，電力監測系統可能無法檢測到這一異常信息，在很大程度上不利于電網的安全調度運行。電網調度人員需要針對這一技術問題，給出相應的定點改進措施，實現監測技術的輔助擴展，從而有效改善各監測點的檢測靈敏度，及時發現電網調度運行存在的隱患問題，有效控制電網調度安全運行。

2.4 實時交互技術

電網調度運行系統中的模型交互，采用雙向實時互動模式，模型一方觸發數據變化，就會被另一方接收并感知，同時完成相應的指示動作。電力系統運行調度中心通常接收上級調度中心下發的緩沖網等值模型以及下級調度中心的電網模型，并為上級調度中心提供本地電網模型，同時為下級控制中心提供緩沖網等值模型。由于電網控制中心的信息數據交互、導出等功能通常是人為控制的，不是完全的信息自動交互，沒有實現電力控制中心上、下級相互間的信息實時、自動交互［3］。信息實時自動同步傳輸和導出是實現雙向實時互動模式的基本必要條件，由于本地電網模型維護為離線狀態，電網維護完成后再同步電網數據，與電網運行系統進行實時同步。電網調度中心的模型一旦與實時運行系統實現技術銜接，對方能立刻實時感知、接收到信息模型的變化情況，同時觸發控制調度模型做出下一步動作。電網調度人員需要導出調度控制模型，并將其嵌入模型維護流程中，即可實時、在線同步導出調度控制模型。調度維護完成后，同步導入信息模型導出模塊，在導入模型信息的同時，同步自動導出更新的模型數據和圖形，并將其存放在指定路徑下，實現電網調度的自動實時同步傳輸。分布式一體化信息模型的傳輸功能由特定管理軟件完成，電網上級調度系統利用本地服務器功能，為下級調控系統安裝調控終端，電網調控系統在指定路徑下導出模型，調控終端動態監測導出模型的指定路徑，一旦檢測該路徑出現信息變化，立即推送變化信息給服務器，從而觸發本地服務器的校驗、計算、分析等信息交互動作，也為電網調度人員進行電網調控提供信息依據。實時交互技術通過自動同步傳輸、導出信息數據，在很大程度上實現電網調度控制的信息實時交互過程。

2.5 拆分合并技術

智能電網調度運行中的拆分技術，對電網調度模型建設起著重要作用。拆分技術是利用層次邏輯關系、模型拓撲關系，提取符合規則的子模型文件，實時篩選和電網調控模型對應的格式、圖形等數據。拆分技術常常被應用于緩沖網等值模型、模型合并、模型訂閱等模塊。電網調控模型拆分技術是按照一定規律對電力設備進行拆分，如模型合并是按照邊界設備拆分，電力設備應為雙端設備，并定義該組設備的拓撲聯結方向。例如，根據電廠最高電壓等級方向拆分，根據電壓等級，從電網調控模型中找到滿足要求的子模型。按電壓等級拆分具體有3種情況，電網調度提取模型中所有大于或等于某個電壓等級條件的電網站點，提取模型中小于某個電壓等級條件的電網站點，提取模型中小于某個電壓等級同時又大于某個電壓等級條件的電網站點。除電壓等級拆分技術之外，緩沖網等值模型、模型合并技術都相對比較成熟，實際應用面非常廣泛［4］。而基于文件的模型合并則是利用文件解析、模型拼接以及調度邊界拆分等技術方法，整合電網調度中心各模型，使其組成一個完整的電網調度模型，電網調度一體化模型的核心技術是模型合并技術。本地調控系統中的下級調控系統的外網等值模型，又稱為全局模型，模型合并以文件方式存在，緩沖網等值模型是常用外網等值模型最優建模方式，電網上級調控系統利用合并技術，動態獲取下級調控系統的電力運行狀況，利用該實時信息為下級調控系統測算出相應的緩沖網等值模型，從而實現在線合并內外網模型，形成等值電網站點、緩沖電網站點的電網模型，適當提升電網調度軟件的精密性，外網等值信息通常涉及外網等值文件、緩沖站點文件圖形、外網等值模型格式文件。外網等值模型形式主要包括下級調控系統邊界緩沖站點動態等值數據、下級調控緩沖動態等值數據，前者與本地模型合并使用，后者則需要將外網等值模型導入后擇優選擇相應的外網等值模型［5］。

2.6 實時數據技術

實時數據技術分為網絡通信方式和文件格式傳遞方式，網絡通信方式是現階段的主要實時數據同步方法，通過序號定位、發送周期一致，達到系統信息同步的目的。文件格式傳遞方式又分為召喚傳遞和定時傳遞兩種信息傳遞方式，通常以定時傳遞傳遞手段為主，輔助文件召喚傳遞方式。為確保電網各區域實時數據同步傳遞，一般規定數據傳遞周期相同，時間周期為分鐘級，數據生成時間以正分時刻，允許誤差不超過秒，同時電網各區域內要定期備份一定時間段的歷史文件，為文件召喚傳遞提供數據[6-8]。電網調度控制系統根據文件時標形成全網信息斷面，確保電網各區域實時數據同步，一旦發現某區域缺少匹配文件，立刻觸發文件自動匹配傳遞，如果文件自動匹配再次失敗，則應自動對應該時刻最近的文件。同時，該數據傳遞技術應確保調控系統中的電力設備名稱與文件中的電力設備名稱一致。

3 結 論

隨著科學技術的不斷更新換代，電力工業中的智能電網調度技術已成為電力行業共同關注的重點。電力調度人員應不斷將更加科學的技術應用到智能電網系統中，主要圍繞智能電網運行管理方式、運行成本等方面，利用自動控制技術、網絡信息技術、數據信號處理技術等逐步提高電網運行的經濟效益及安全可靠性[9]。智能電網調度運行的關鍵技術是確保調度控制系統能安全穩定運行的基礎，分析探討調度運行關鍵技術，有助于建立智能電網調度技術支持模型，為智能電網調度運行實踐應用提供技術支持。