智能電網調度自動化關鍵技術分析

胡遠康

（國網湖南省電力有限公司湘西供電分公司，湖南湘西 416000）

大數據時代下，全球各個數據密集型產業越發重視數據價值的挖掘，以此提升企業整體水平與行業競爭力，在電力領域中，隨著智能化水平提升，電力行業也進入大數據時代，如何在海量電力數據中挖掘有用數據，豐富電網運行與反饋環節，及時、準確地發現電網運行中的異常并解決，提高電力調度智能化，增強電力運行可靠性，成為電力行業發展重點。

1 智能調度的概念和功能

智能調度，主要將調度中心各項業務、各個環節智能化與精益化，實現數據挖掘、量測采集、系統分析、建模、計劃制定等智能化分析、智能化預警以及自動化控制。高度集成、一體化的智能調度系統是必然趨勢，為達成該目標，智能調度不僅要擁有傳統調度系統的功能，還要通過智能化方式協助自動化系統運維，具體擁有如下功能：（1）風險分析功能。實現了由整體到局部對電網運行中各項風險的完全掌控，其中電網運行的趨勢分析、在線風險評估、安全運行指標的計算等，為電網運行提供了預警信息，輔助電網調度人員及時發現潛在風險，提前做好風險管控，提升電網運行可靠性、安全性；（2）全景監控。大數據時代，電力調度實現了對電網運行狀態、運行數據的全面感知與監控，在對海量電力數據處理與挖掘時，為電力調度的高級應用、潮流計算提供信息支持，先進可視化技術的應用，將電網運行狀態、異常信息實時展現；（3）輔助決策功能。在電網運行出現故障后，電力調度能夠自動判斷故障所在位置并給出恢復策略，當自動化控制方式無法將潛在危險消除時，能夠主動通過人機交互界面，提出操作建議，協助工作人員決策；（4）自動控制功能。智能調度以現有電壓自動控制、自動發現控制、電網實時緊急控制等控制手段作為基礎，根據電網監控信息，實現有功無功、主配網、在線優化調度等的控制工作；（5）可視化功能。智能調度通過人機交互方式與可視化技術，實現了調度工作流程的動態可視化，不同監控場景能夠自由切換，業務監控畫面自動導航，為調度人員提供更清晰、更直觀地認知，當電網發生故障，能夠迅速對故障點定位，并全程跟蹤故障修復情況，增強電力調度水平[1]。

2 智能電網調度自動化關鍵技術分析

2.1 應用服務技術

電網調度自動化系統具有多種多樣的功能，但存在一定的重復和冗余，如何對這些分散的功能進行集成融合是當前的一大難題。在智能電網中，調度自動化系統采用面向服務架構（Service Oriented Architecture，SOA）。SOA 體系下的調度自動化系統可將多種系統應用封裝，電力調度部門可根據實際需要靈活調用。同時還可配置其他調度功能模塊，滿足智能電網發展各階段對調度業務的需求。此外，SOA 體系下的調度自動化系統可將傳統電網調度系統的電網分析、培訓仿真等模塊劃分出來，比如狀態估計、靈敏度計算、調度員潮流等。同時這些模塊可根據需求進一步完善優化，這是智能電網調度自動化系統的另一顯著優勢。目前智能電網調度自動化系統已在許多地區電網中得到應用，并在優化電網系統、實現節點計算機與主控計算機間的數據共享等方面發揮著重要作用。通過對電網進行實時監視控制，在事故發生前生成告警，調度監控人員可及時通知運維人員消除缺陷，有效減少故障造成的損失。

2.2 數據服務技術

傳統電網調度自動化系統存在數據變換復雜、效率不高、可靠性低等問題。智能電網調度自動化技術以SOA 體系為基礎完成數據服務，并借助標準接口和數據注冊中心完成電網信息的展示與融合。此外該技術可對電網設備實施全生命周期管理，提高調度自動化系統中數據的準確性。同時還可應用虛擬服務技術屏蔽數據的物理層信息，為調度系統內的無差別訪問帶來極大便利。[2]

2.3 節能發電調度技術

電力系統的發電調度環節通常會存在大量能源浪費，加之我國能源本身不夠充足，因此節能發電調度技術的研究與應用具有重要意義。電網調度管理部門應充分認識節能發電的重要性和緊迫性，投入脫硫檢測、水調自動化等關鍵性技術，有效避免資源浪費。在節能發電調度技術中，一方面要整合、優化傳統發電工程，通過技術創新減少發電中的能源損失，同時要加強對發電過程的集中管理和控制；另一方面利用節能電力調度技術有效消納各類可再生能源，減少化石能源比例，推動電網清潔化、低碳化。

2.4 電網實時動態監測技術

電力系統是典型的超高維、強非線性系統，具有動態不確定性，傳統電網調度自動化系統基于局部信息的監測控制方法，難以滿足電網發展過程中諸如振蕩抑制與控制、動態安全防御等方面的要求。因此，基于廣域測量系統（Wide Area Measurement System，WAMS）的電網實時動態監測技術是智能電網調度自動化中的重要組成部分，可為大電網的實時監測和控制提供技術保障。一方面調度人員可在動態監控屏上對電力使用情況進行監測，有效掌握各類電能使用數據；另一方面可通過分析監測數據實現對目前電網運行狀況的有效評價，為下一階段的調度決策提供依據，極大地加強調度人員對電網運行的管理和控制能力。

2.5 一體化調度管理技術

我國電網運行遵循“統一調度，分級管理”原則，上下級調度自動化系統間的數據庫、圖模資源等信息如何進行異地和層級共享是一個重要課題，一體化調度管理技術是解決該問題的重要手段。利用模型拼接技術實現電網圖模的“源端維護，全網共享”，提升數據庫維護效率，減少自動化運維人員的工作量，保證數據系統的一致和穩定。通過一體化調度平臺，以節能減排為目標函數進行優化調度，實現電網和所有并網機組的經濟運行，優化電能資源配置。此外還可整合擴展其他應用模塊，滿足智能電網調度縱向貫通的新型業務需求。

2.6 電力系統地理圖形的可視化應用

在智能調度大數據可視技術應用于地理圖形可視化中時，可通過引進地圖圖形，實現地理圖形和區域電力系統的有機結合，根據所得電力系統可視化地圖，動態展現電力系統的運行狀況。在電力調度時，若電力線路、電力設備等出現故障，可直接通過地圖展現，通過大數據快速定位，及時發現并解決故障，促進電力系統可持續運轉。

2.7 互動負荷大范圍的優化調度

通過全面調查了解發現，以往的電網調控主要是利用發電機組的調節功能，以此達到用電平衡的狀態。然而，在整個風電間歇性的能源中，會擴大電網的容量，因此，如果工作人員只是借助常規性的發電機組來開展電網調度工作，無法將整個電網的調控能力充分地凸顯出來，難以真正提升電網的智能調度效率。為了讓傳統的電網調度缺點得到有效的解決，切實增強電網智能調度的效率，需要相關的電網智能調度工作人員充分借助大數據技術，綜合分析全網的負荷信息，嚴格按照大范圍資源優化配置的原則，逐步優化不同時間內電網調控的決策信息。這樣便能夠真正強化電網的動態感知，讓整個電網系統安全運行，真正達到優化資源配置的目的。

2.8 智能電網云計算控制中心

在電網智能調度的大數據應用過程中，智能電網的云計算控制中心，主要是為了解決智能電網互動式的節能優化調度計算過程中存在的開停狀態不明確的問題，并就開停狀態中存在的問題進行積極優化。其中，云計算在應用的過程中主要是統籌分析調度工作人員的實際需求，并合理地將這些電網智能調度的計算任務分解成為多個子任務，所以借助Internet 將動態分配的形式融入到虛擬化的計算設備中。在計算任務完成的情況下，可以采取結果拼接的形式，合理地將結果反饋到云計算控制中心，再如實地提交給調度工作人員。通過充分利用云計算方式所得出的精確數據信息，能夠真正成為智能電網在調度、運行和監控中的重要數據依據，以此保證智能電網在運行過程中的安全性、穩定性。同時，當云計算控制中心平臺在運行的過程中接收到計算任務時，便能借助網絡了解各項數據的云采集，并綜合利用數據模型和相關的算法全面分解計算任務，這時便能夠充分凸顯出數據動態分配管理平臺的功能，合理地安排各個子任務的計算設備。當計算設備完成了計算任務時，可以將結果返回給動態管理平臺，保證調度人員能夠獲取真正精確的數據信息[3]。

3 結語

總之，在建設智能電網的過程中，調度自動化技術是不可缺少的一個重要組成部分。隨著電網規模持續擴大、新能源并網比例增加，大型交直流混聯電網形成，許多新問題、新挑戰將不斷涌現，調度人員在對電網進行管理時，須充分重視智能電網調度自動化關鍵技術的應用，保障人們的用電需求，促進智能電網的發展，為經濟社會的不斷前進奠定堅實的電力能源基礎。