智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化的應(yīng)用

陶明川

摘要：隨著社會(huì)發(fā)展，電力調(diào)度控制系統(tǒng)是集成計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理、通信技術(shù)為核心的系統(tǒng)，對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集和處理，實(shí)現(xiàn)計(jì)算、分析、控制、存儲(chǔ)等功能，從而對(duì)電網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行精細(xì)化管理。調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)將計(jì)算機(jī)控制與實(shí)際操作相結(jié)合，通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)裝置將變電站各類信息傳送至調(diào)控中心，為變電站從有人值守轉(zhuǎn)變成無(wú)人值守模式提供可靠基礎(chǔ)，減少不必要的變電運(yùn)維，提高變電運(yùn)維工作效率和水平，同時(shí)也一定程度上減少人員浪費(fèi)，集約人力管理。調(diào)度控制系統(tǒng)是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的核心部分，能夠?qū)崿F(xiàn)“四遙”，即遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)，對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，遠(yuǎn)程控制電網(wǎng)的實(shí)時(shí)頻率、電壓、潮流、負(fù)荷等，站內(nèi)輔助設(shè)施等運(yùn)行指標(biāo)。導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生故障或者異常運(yùn)行的因素有很多，且過(guò)程非常迅速，通過(guò)增強(qiáng)調(diào)度自動(dòng)化手段，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全分析，提供事故處理對(duì)策或者監(jiān)控手段，及時(shí)處置故障，避免或者減少事故的影響范圍。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)技術(shù);電力調(diào)度自動(dòng)化;應(yīng)用

引言

在目前我國(guó)電力系統(tǒng)在隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，也不斷有先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用其中來(lái)提升其自動(dòng)化和智能化水平，滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的電能需求量和質(zhì)量要求。此外，針對(duì)電力系統(tǒng)中比較關(guān)鍵的電力調(diào)度功能來(lái)說(shuō)，更是需要通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化，提升電力系統(tǒng)的集成、自愈和兼容等功能，充分發(fā)揮調(diào)度自動(dòng)化的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而可以提升智能電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

1電力調(diào)度自動(dòng)化理論概述

電力調(diào)度自動(dòng)化是一個(gè)比較寬泛的概念，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)調(diào)度以及管理也變得更加的復(fù)雜。電力調(diào)度的主要任務(wù)有：①維持電力系統(tǒng)安全、正常運(yùn)行，這也是調(diào)度自動(dòng)化的首要任務(wù);②為社會(huì)提供高質(zhì)量的電能，而高質(zhì)量電能具備三要素即電壓、頻率以及波形。要保證這三個(gè)要素都在標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定范圍之內(nèi)。其中，穩(wěn)定電壓主要是調(diào)節(jié)系統(tǒng)無(wú)功功率的平衡，而頻率的變化調(diào)節(jié)的是有功功率的平衡，波形則是由發(fā)電機(jī)來(lái)決定的;③保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成本最低。由于電力系統(tǒng)的復(fù)雜性，所以形成了比較復(fù)雜的電力網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而電網(wǎng)調(diào)度正是按照電網(wǎng)的這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行管理以及調(diào)度的。通常，電壓級(jí)別不同，電網(wǎng)設(shè)置的調(diào)度中心也不同。也就是電壓級(jí)別越高，那么調(diào)度中心的級(jí)別也就越高。目前，我國(guó)電力系統(tǒng)的調(diào)度中心有國(guó)家電力調(diào)度中心、省級(jí)調(diào)度中心、地區(qū)調(diào)度中心以及縣級(jí)調(diào)度中心，各調(diào)度中心實(shí)行垂直管理。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化屬于一個(gè)總稱，根據(jù)各級(jí)調(diào)度中心不同的任務(wù)，生成不同規(guī)模的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。但是，無(wú)論哪一級(jí)別的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，都具備監(jiān)視控制以及數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。

2運(yùn)行特點(diǎn)

目前在我國(guó)廣泛建設(shè)和普及應(yīng)用的智能電網(wǎng)在運(yùn)行中主要表現(xiàn)出自愈性、兼容性和交互性的優(yōu)點(diǎn)。（1）對(duì)于自愈性特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，就是在電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)故障或事故之后可以在幾乎不需要人為干預(yù)或者很少人為干預(yù)的情況下自動(dòng)開展對(duì)異常元器件的檢測(cè)和分析，并做出相應(yīng)保護(hù)或隔離等動(dòng)作，以此來(lái)保證整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，減少此異常情況所造成的危害，此特點(diǎn)也有助于提升智能電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。（2）針對(duì)兼容性特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，在目前我國(guó)不斷調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的發(fā)展過(guò)程中，表現(xiàn)出電力能源結(jié)構(gòu)中的風(fēng)電、光伏發(fā)電以及水電等比例在持續(xù)增加，而上述不同的發(fā)電形式以及目前我國(guó)主要的火力發(fā)電形式則可以在智能電網(wǎng)中共同并網(wǎng)運(yùn)行，滿足分布式發(fā)電和微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的需求。也就是說(shuō)，智能電網(wǎng)的兼容性特點(diǎn)可以同時(shí)兼容多種不同類型電源儲(chǔ)能裝置，從而滿足目前多樣化電力市場(chǎng)的需求。（3）針對(duì)交互性來(lái)說(shuō)，目前的智能電網(wǎng)運(yùn)行中可以與用戶的設(shè)備和行為進(jìn)行交互處理，以此來(lái)充分發(fā)揮電力用戶的積極作用，在保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的同時(shí)，也起到節(jié)約用電等環(huán)保效益，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)電力服務(wù)質(zhì)量的提升。比如可以在智能電網(wǎng)中通過(guò)智能計(jì)量表的應(yīng)用來(lái)對(duì)不同時(shí)間段的電力使用和電費(fèi)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，而且也可以通過(guò)此種智能裝置來(lái)儲(chǔ)備高峰電力價(jià)格和電費(fèi)費(fèi)率等，有利于在電力用戶中實(shí)施費(fèi)率政策，并且在此政策基礎(chǔ)上幫助電力用戶優(yōu)化和調(diào)整自身的電力使用策略，起到節(jié)約用電和降低用電成本的作用，實(shí)現(xiàn)供電服務(wù)質(zhì)量的提升。

3電力調(diào)度自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)安全與實(shí)現(xiàn)

3.1網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

結(jié)合網(wǎng)絡(luò)安全防范體系規(guī)劃的整體性與統(tǒng)一性，電力調(diào)度自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建的起始階段應(yīng)該對(duì)電力調(diào)度自動(dòng)化的屬性與構(gòu)成成分的安全性有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，具體可以借助以下三大體系落實(shí)：（1）對(duì)物理層安全性的分析與實(shí)現(xiàn)。物理層為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)成分，通常包含火災(zāi)、地震這些環(huán)境事故，以及人為操作誤差，設(shè)施偷盜、電磁波擾亂，報(bào)警體系與安全觀念等。該層次安全實(shí)現(xiàn)具體是指調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相匹配;相對(duì)濕度取值范圍為10～75%之間，環(huán)境溫度不高于30℃但不小于15℃，大氣壓強(qiáng)為86～108kPa，將靜電地板設(shè)置為機(jī)房地板等，無(wú)人值班室應(yīng)用視頻監(jiān)視設(shè)施等。（2）網(wǎng)絡(luò)層安全分析與實(shí)現(xiàn)：電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)安全性目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全性密切相關(guān)的，也就是說(shuō)前者目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)對(duì)后者表現(xiàn)出強(qiáng)烈的依賴性。對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的安全而言一般考慮以下幾方面，即網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、路由設(shè)備以及系統(tǒng)構(gòu)造的調(diào)整。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用分層式體系結(jié)構(gòu)，比如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要整體分析冗余鏈路，對(duì)于大型調(diào)度網(wǎng)絡(luò)安全性的實(shí)現(xiàn)可以借用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，此外數(shù)據(jù)采集通道在構(gòu)建過(guò)程中要預(yù)留2～3條鏈條，發(fā)揮備用作用=。（3）系統(tǒng)層安全分析與實(shí)現(xiàn)：在電力調(diào)度自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，系統(tǒng)層安全目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，與系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)主機(jī)系統(tǒng)的安全性能相關(guān)聯(lián)，而每個(gè)主機(jī)系統(tǒng)的安全性又與其操作系統(tǒng)運(yùn)行的效率密切相關(guān)。例如Windows、Linux操作系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)節(jié)因?yàn)榇嬖谥T多不完善的地方所以為計(jì)算機(jī)黑客的侵入創(chuàng)造了條件，他們借助非法手段獲得電力調(diào)度自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制權(quán)以后，擾亂其穩(wěn)定性。所以為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)層的安全，優(yōu)先選擇NTFS格式區(qū)分軟件、及時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)施修復(fù)手段以及裝設(shè)360等殺毒軟件是極為有效的對(duì)策。

3.2防火墻

在維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全的眾多體系中，防火強(qiáng)的作用是非常關(guān)鍵的。作為維護(hù)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的重要設(shè)施，能夠有效地限制外部網(wǎng)絡(luò)與保護(hù)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換，從邏輯角度而言，防火墻作為一個(gè)限制器對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)之間的活動(dòng)進(jìn)行控制，從而確保內(nèi)部系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全。防火強(qiáng)有兩種類型，即軟件防火墻、硬件防火墻。通常，電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中采用的是硬件防火墻。硬件防火墻通過(guò)網(wǎng)線使內(nèi)部服務(wù)器、外部網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)其他設(shè)備網(wǎng)絡(luò)相連接。在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中普遍使用的是DF-FW系列的防火墻，主要是因?yàn)樗洝⒂布阑饓?yōu)勢(shì)于一體。在電力調(diào)度自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，防火墻的主要作用在于兩個(gè)方面。一方面，接收下級(jí)傳達(dá)上來(lái)的信息數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)給上級(jí)調(diào)度中心。另一方面，拒絕Web服務(wù)器訪問(wèn)MIS網(wǎng)，允許MIS網(wǎng)計(jì)算機(jī)訪問(wèn)Web服務(wù)器。所以，防火墻位置不同，功能便不相同，其配置也千差萬(wàn)別。所以，在防火墻的應(yīng)用中，要結(jié)合電力調(diào)度自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際安全需求來(lái)選擇。

結(jié)語(yǔ)

在電力混成控制理論基礎(chǔ)上提出的智能廣域機(jī)器人是一種具有自趨優(yōu)化運(yùn)行能力的電網(wǎng)系統(tǒng)，在結(jié)合上述理論以及電力用戶的不同需求下可以有效控制電網(wǎng)系統(tǒng)和電力用戶的需求狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)人工作業(yè)量和成本的減少，保障系統(tǒng)指標(biāo)的完美運(yùn)行。此外，通過(guò)智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還可以針對(duì)其運(yùn)行中容易受到的多種不可抗力因素的影響開展電網(wǎng)的智能化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，分析設(shè)備故障概率模型，規(guī)避其中的潛在風(fēng)險(xiǎn)，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

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