調度運行關鍵技術在智能電網(wǎng)中的應用研究

郭中宏

摘要：電力資源和國計民生的發(fā)展息息相關，電網(wǎng)平穩(wěn)運行是國民開展生活、生產(chǎn)活動的重要基礎，而電力調度是電網(wǎng)平穩(wěn)運行的重要保障。智能電網(wǎng)系繞為各個領域中的電力工作都帶來了翻天覆地的變化，而智能電網(wǎng)的有效運轉是建立在智能化的電力調度控制中心的基礎上，智能化的電網(wǎng)調度，能夠有效滿足智能電網(wǎng)的應用要求，提升智能電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。

關鍵詞：智能電網(wǎng);電力調度運行;關鍵技術

1智能電網(wǎng)概述

智能電網(wǎng)通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用，可以實現(xiàn)電網(wǎng)運行的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標。智能電網(wǎng)具有自愈性、兼容性以及調度高效優(yōu)質性等特點。智能電網(wǎng)如果在運行過程中受到某些因素的影響，工作人員不需要進行過多干預，只需要隔離存在問題的元件，防止影響到整體的運行。

2智能電網(wǎng)調度目前存在的問題

2.1 缺乏完善的電網(wǎng)測量基礎數(shù)據(jù)

電網(wǎng)測量的數(shù)據(jù)對于智能電網(wǎng)的運行來說是重要的基礎，但是當前的測量過程中，測量所得數(shù)據(jù)的準確度往往不足。在傳統(tǒng)調度模式下，電網(wǎng)的運行與維護都需要依靠專業(yè)技術人員的現(xiàn)場操作去完成，但是依靠技術人員的手工檢驗，往往會因人為因素影響數(shù)據(jù)的精準性，不但無法提升測量的效率，而且會增加成本的耗費。

2.2 缺乏實用性與靈活性

隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)調度系統(tǒng)中開始使用先進的信息技術，這樣就導致以前的系統(tǒng)功能落后。以前一些系統(tǒng)中的傳統(tǒng)功能缺乏實際應用的迫切性，已經(jīng)被先進的應用所取代。由于傳統(tǒng)應用的技術落后，其在維護過程中往往需要耗費大量的人力、物力，才能夠保證系統(tǒng)的正常運行。當前的智能電網(wǎng)還無法實現(xiàn)一體化的架構設計，無法全面覆蓋多專業(yè)以及多級協(xié)調，這樣就無法滿足智能電網(wǎng)調度的縱向貫通、橫向協(xié)調需求。

2.3與電力用戶無法達成有效的互動

電力用戶是電力機構服務的主要對象，但是我國的電力市場依然處于發(fā)展中階段，諸多方面還存在不足之處，各地區(qū)電網(wǎng)的服務質量參差不齊，管理體系并不統(tǒng)一。只有改進服務質量，才能夠保證電力用戶的利益得到保障。需要結合當前基本國情，改進原有的供電服務體系，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3智能電網(wǎng)調度運行關鍵技術

3.1 監(jiān)測技術

監(jiān)測技術具備三個特征∶第一，可獲得更加準確的發(fā)動機數(shù)據(jù);第二，信息獲取能力強大，每 40ms 可收到一次前端的動態(tài)信息;第三，數(shù)據(jù)的時間連續(xù)性。通過 CPS 監(jiān)測每一類型的數(shù)據(jù)情況且做好標記，使相同區(qū)域內的各項數(shù)據(jù)處于連續(xù)性狀態(tài)。同時，獲取和檢測電力網(wǎng)絡信息，便于對危險進行預警。該系統(tǒng)基于 SCADA/EMS 系統(tǒng)，不僅彌補了原有系統(tǒng)的不足，還創(chuàng)造性地引入 WAMS系統(tǒng)。這種創(chuàng)造性技術的發(fā)展可更好地提升電力系統(tǒng)調度、預警等能力，加速電力系統(tǒng)的變革。

3.2 電網(wǎng)調度短路電流控制技術

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生產(chǎn)生活對電網(wǎng)調度情況以及電網(wǎng)運行策劃提出了更高的要求，對智能電網(wǎng)正常運行有著重要影響的一個技術為智能電網(wǎng)調度短路電流控制技術。在傳統(tǒng)的電網(wǎng)調度系統(tǒng)中，控制短路技術包括系統(tǒng)運行方式、電網(wǎng)結構、電網(wǎng)設備性能等方面，并且在應用過程中還需要考慮相關因素的影響，避免降低電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。目前，比較先進的智能電網(wǎng)調度控制技術是利用故障電流限制器來控制短路電流。故障電流限制器是可以有效限制故障電流及其第一峰值，并且串聯(lián)于電氣回路中的阻抗變換元件，具有限流功能的快速開斷設備。當智能電網(wǎng)正常運行時，故障電流限制器的狀態(tài)表現(xiàn)為低阻抗，或者零阻抗。但是當智能電網(wǎng)存在故障時，故障電流限制器的阻抗會快速增加，并且不會影響和限制智能電網(wǎng)正常運行的相關特征。

3.3 電網(wǎng)系統(tǒng)運行形式的在線分析技術

在電網(wǎng)系統(tǒng)運行時，人們一般考慮的均為 n-1 準則下的安全性情況，主要指系統(tǒng)擾動在遭受單一的擾動之后，開關、重合閘和保護裝置的動作正確定要采取穩(wěn)定控制對策，需維持電網(wǎng)的平穩(wěn)運行與電力穩(wěn)定供應，其它元器件不超出限定的過負荷性能，不引起連鎖跳閘反應。電力體系 n-1 準則下的安全性是《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》要求的穩(wěn)定安全首級準則，是電網(wǎng)體系平穩(wěn)運行應嚴格遵守的要求，因此，電網(wǎng)調度運行單位應基于此制定運行穩(wěn)定相關規(guī)定，包含正常運行形式與檢修形式等。檢修形式下 n-1事故即電網(wǎng)在全保護、全接線條件下的n-2 平穩(wěn)運行等級，此也為離線平穩(wěn)分析所需考慮的形式，計算量較大，電網(wǎng)運行調度單位的有關工作人員需要花大量時間實施離線分析。針對電網(wǎng)體系運行中的n-3、n-4、…、nm-1裝置檢修狀況安全平穩(wěn)問題，此刻的計算量是n·（n-1）·（n-2）（n-m）次，計算量十分巨大，離線平穩(wěn)核算將難以達到具體的運行要求。而通過WAMS體系、SCADA/EMS 體系可在線完成對電網(wǎng)運行形式的計算，從而可極大的縮減電網(wǎng)運行調度工作者的工作量，使分析效率得以明顯提升。

3.4 預警和輔助決策技術

實時監(jiān)測技術能夠為工作人員提供電網(wǎng)運行的相關數(shù)據(jù)信息，而預警和輔助決策技術在在此基礎上能夠進一步完善電網(wǎng)運行狀況的分析信息，并提出相應的決策預案，以協(xié)助工作人員對電網(wǎng)運行進行有效的控制，同時也使相關人員能夠準確順利的管控電網(wǎng)的運行工作。預警和輔助決策技術的典型優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾方面∶（1）具有較高的精確度。該技術充分利用了PMU 同時性傳輸數(shù)據(jù)和測量相角等方面的功能，并將 SCADA 數(shù)據(jù)充分地融合進去以對混合性的狀態(tài)進行全面評估，這樣能夠提升狀態(tài)估計的精確性。（2）該技術針對 PMU傳入的動態(tài)數(shù)據(jù)，通過 PRONY 的相關算法進行低頻振蕩特點在線分析，這樣能夠連續(xù)追蹤和觀察電壓的相角、功率、頻率等動態(tài)特征。一旦系統(tǒng)中存在 0.2～2.5Hz 內的弱阻尼，就會將這個異常區(qū)域標注出來，并提醒相關人員出現(xiàn)異常情況。（3）目前中國對于事故發(fā)生時數(shù)據(jù)的記錄主要采用 PMU 來實現(xiàn)，以加強對系統(tǒng)動態(tài)的預警。

3.5 電力用戶智能服務

電力用戶的用電需求是多樣化的，在智能電網(wǎng)環(huán)境中，配電網(wǎng)絡的實際配電要根據(jù)用戶需求規(guī)劃，才能滿足不同用戶的不同用電需求。一般來說，電力用戶的用電需求與實際建筑規(guī)模、建筑性質和運行情況等多方面信息都有著密切關聯(lián)。例如商務樓宇的用電高峰期一般是在工作日，用電量大且對于穩(wěn)定性的要求往往很高，住宅小區(qū)的用電時長則較為分散，用電量相對較少，并且往往并不會因一時的停電現(xiàn)象而受到嚴重影響。為此可以借助智能電表去監(jiān)測掌握電力用戶的用電情況，并且將通過智能電表收集的信息上傳至上一級配電自動化系統(tǒng)，生成相應的指令，針對性指揮供電。

結語

在電力行業(yè)中，由于智能電網(wǎng)技術的不斷成熟，當前已掀起了重大的技術變革，在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中采取先進監(jiān)控技術，對提升能源利用率以及提升電網(wǎng)體系運行經(jīng)濟性與穩(wěn)定性等十分有利。文中通過分析智能電網(wǎng)運行調度中的關鍵性技術，建立起智能電網(wǎng)的調度控制體系，可以有效確保智能電網(wǎng)的運行調度工作，這對提升電網(wǎng)的運行可靠性和改進資源配置等意義重大。因此，還應不斷加強對智能電網(wǎng)運行調度技術的探索與運用，以促進我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展。

參考文獻

[1]馬懷剛.智能電網(wǎng)調度運行關鍵技術分析[J].環(huán)球市場，2019（23）; 117.