電網(wǎng)調(diào)度的智能化監(jiān)控分析

馬悅皎

（南瑞集團(tuán)有限公司【國網(wǎng)電力科學(xué)研究院】，江蘇 南京 210000）

0 引言

當(dāng)前是社會經(jīng)濟(jì)與科技可持續(xù)發(fā)展的時代，電力能源作為人類發(fā)展的強大推力，最終將電力形式轉(zhuǎn)換為各種社會服務(wù)，推動社會各方面健康穩(wěn)步發(fā)展。自改革開放以來，電力能源需求量呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢，促進(jìn)供配電技術(shù)不斷創(chuàng)新升級。在整個供電環(huán)節(jié)中，電網(wǎng)調(diào)度發(fā)揮著極其重要的作用，如果存在任何的電網(wǎng)運輸問題，都會造成電力資源大量浪費，甚至帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失以及人身傷害。對此，加強電網(wǎng)調(diào)度智能化監(jiān)控具有現(xiàn)實意義，借助智能化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，完成對電網(wǎng)調(diào)度全過程的數(shù)據(jù)采集以及遠(yuǎn)程控制等，可以更好的維護(hù)電網(wǎng)運行安全性和可靠性（見圖1）。目前智能化監(jiān)控已經(jīng)成為電網(wǎng)調(diào)度的關(guān)鍵點，有助于電網(wǎng)整體運行效益的提升[1]。

圖1 傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)的比對分析圖例

1 智能電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控的基本內(nèi)容

1.1 智能電網(wǎng)調(diào)控一體化模式

綜合考慮我國電網(wǎng)企業(yè)的部署規(guī)劃，做好電網(wǎng)調(diào)度方面的資源配置是必要的，以大電網(wǎng)格局和思維為指導(dǎo)，實現(xiàn)輸電設(shè)備運行與調(diào)度業(yè)務(wù)一體化發(fā)展，采用智能監(jiān)控手段，比如互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)等對電網(wǎng)運行狀態(tài)進(jìn)行綜合性調(diào)整，這也是我國電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展的重要方向。從實踐來看，智能電網(wǎng)建設(shè)的主要內(nèi)容有：將變電所監(jiān)控業(yè)務(wù)與運行維護(hù)形成一個整體，為實現(xiàn)監(jiān)控和運維合二為一做好鋪墊，讓工作人員既掌握監(jiān)控運行維護(hù)工作，又能從事電網(wǎng)運維，促進(jìn)兩者同步運轉(zhuǎn)。通過這樣的方式可以提升電網(wǎng)調(diào)度和監(jiān)控工作的緊密性，使工作人員的綜合能力更強，具備緊急事件處理能力，遇到電網(wǎng)運行突發(fā)狀況后做出正確的決策，確保整個電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行[2]。

1.2 智能調(diào)度中心預(yù)測

智能調(diào)度與監(jiān)控是兩個關(guān)鍵性功能，良好的運用智能調(diào)度技術(shù)，結(jié)合電網(wǎng)實際運行情況進(jìn)行智能化調(diào)整，能夠節(jié)省更多的成本投入，使整個電網(wǎng)處于最佳運行狀態(tài)。而智能監(jiān)控主要負(fù)責(zé)監(jiān)控輸電系統(tǒng)和配網(wǎng)的運行情況，通過分析獲取的各項數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確判斷整個電力系統(tǒng)的運行指標(biāo)是否處于正常范圍內(nèi)。

1.3 對電網(wǎng)動態(tài)過程的預(yù)測

電網(wǎng)的運行處于動態(tài)變化過程，電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控的核心功能也是對電網(wǎng)動態(tài)情況進(jìn)行分析，如果電網(wǎng)受到不可預(yù)測的干擾或影響，比如雷擊、暴風(fēng)雨等自然災(zāi)害的影響，利用動態(tài)分析系統(tǒng)獲得準(zhǔn)確的故障區(qū)域，及時與電力維修人員取得聯(lián)系，在短時間內(nèi)達(dá)到維修地點，大大節(jié)省了故障排查時間，進(jìn)一步提高維修效率。目前，在我國電網(wǎng)運行過程的狀態(tài)預(yù)測主要通過EKF算法實現(xiàn)，算法不精確是實踐應(yīng)用的突出問題，直接影響著整個電網(wǎng)的運行穩(wěn)定系數(shù)，更容易出現(xiàn)更多運行偏差。對此，需不斷優(yōu)化和改進(jìn)動態(tài)分析系統(tǒng)，通過對測算和實驗結(jié)果的分析，基于等效模型的動態(tài)分析技術(shù)，可以獲得精確的動態(tài)分析結(jié)果，對提高電網(wǎng)系統(tǒng)運行穩(wěn)定性有著積極意義。通過運用電網(wǎng)等效模型，給電路增加一個虛擬的發(fā)機內(nèi)節(jié)點，從而完成對電網(wǎng)受干擾前的靜態(tài)預(yù)估，精確判斷電網(wǎng)運行狀態(tài)，若想成功的建立等效模型，其最終條件則把電網(wǎng)受擾動前的發(fā)電機與節(jié)點負(fù)荷模型搭建起來[3]。

2 當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)度中的智能化監(jiān)控現(xiàn)狀

整個電力系統(tǒng)實際運行過程中，電網(wǎng)調(diào)度作為一個極為重要的環(huán)節(jié)，對電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定和安全有著直接影響，隨著自動化、智能化技術(shù)的發(fā)展，與電網(wǎng)調(diào)度的融合應(yīng)用，促進(jìn)電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)入到全新發(fā)展模式中，運用智能化監(jiān)控進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度的實質(zhì)目標(biāo)則是維護(hù)整個電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行，從智能化技術(shù)的應(yīng)用成效來看，自動化調(diào)度的發(fā)展仍然存在諸多問題，比如，在自動化電網(wǎng)調(diào)度階段需要耗費大量人力資源，無形中增加了電力企業(yè)的自動化成本投入，需要維護(hù)人員加強日常巡視力度，花費更多的時間和精力，由于電網(wǎng)調(diào)度工作的復(fù)雜特性所決定，對工作人員的綜合能力要求較高，相對來講工作強度大，難以保證電網(wǎng)調(diào)度自動化的發(fā)展。

3 智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的組成和調(diào)度方案關(guān)鍵點

3.1 系統(tǒng)組成

電網(wǎng)調(diào)度智能化監(jiān)控主要采用實時監(jiān)控方式，確保各系統(tǒng)模塊處于良好運行狀態(tài)，監(jiān)控分析可以從多個角度將其功能充分發(fā)揮出來，通過完善的功能分析維護(hù)電網(wǎng)運行安全。采取多維度的監(jiān)控方法監(jiān)控電網(wǎng)運行狀態(tài)，有助于及時發(fā)現(xiàn)監(jiān)控調(diào)度中的故障問題或潛在隱患，將電網(wǎng)系統(tǒng)實際運行情況以信號形式發(fā)出，把電網(wǎng)系統(tǒng)中的各類故障問題進(jìn)行匯總，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控的集成化管理。

從智能電網(wǎng)的應(yīng)用來看，其組成內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、報警監(jiān)控系統(tǒng)以及監(jiān)測決策支持，其中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可視為智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的基礎(chǔ)，采用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)軟件分析整個運行數(shù)據(jù)，為電網(wǎng)調(diào)度提供良好的平臺，實現(xiàn)智能化分析；報警監(jiān)控系統(tǒng)則是用于收集電網(wǎng)運行階段的所有數(shù)據(jù)，掌握電網(wǎng)運行的實際情況，將其涵蓋的功能充分發(fā)揮出來，減少電網(wǎng)運行的風(fēng)險隱患，一旦發(fā)現(xiàn)運行風(fēng)險及時報警，采取這樣全過程、全方面的監(jiān)控方式，可以規(guī)避運行故障問題的產(chǎn)生；給予監(jiān)測和決策支持，綜合考慮、分析電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀，給后續(xù)電網(wǎng)運行提供信息和數(shù)據(jù)支撐，保證決策的正確性。在智能電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控過程，也可積極引入太陽能、水情分析等多種輔助手段，達(dá)到節(jié)能減排的發(fā)展目標(biāo)[4]。

3.2 調(diào)度方案關(guān)鍵點

電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的規(guī)劃與計劃是電網(wǎng)運行系統(tǒng)管理的重要依據(jù)，確保電網(wǎng)資源和功能合理配置，調(diào)度計劃是否合理影響著電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展形勢，有利于電網(wǎng)運行效益的提升。目前來看，智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度計劃的關(guān)鍵點主要體現(xiàn)在規(guī)劃預(yù)測和維護(hù)這兩方面，系統(tǒng)預(yù)測是對系統(tǒng)相關(guān)因素以及有關(guān)信息的定量分析，為預(yù)測對象提供推理依據(jù)。同時，系統(tǒng)預(yù)測具有較強的功能性，可以從報警監(jiān)測系統(tǒng)中采集完整的水文信息以及環(huán)境條件，并且在管理、調(diào)度和系統(tǒng)中掌握電網(wǎng)模型相關(guān)信息等；維護(hù)計劃作為電力供給和平衡的衡量指標(biāo)，依據(jù)電網(wǎng)運行情況進(jìn)行動態(tài)化調(diào)整。檢修計劃的制定充分結(jié)合了報警監(jiān)控系統(tǒng)，依據(jù)調(diào)度獲取信息有針對性的調(diào)整，保證電網(wǎng)運行狀態(tài)調(diào)整的時效性[5]。

4 綜合監(jiān)控優(yōu)化策略分析

對于綜合監(jiān)控優(yōu)化來講，是智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)展的必然方向，實現(xiàn)電網(wǎng)運行參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以及命令指令的智能化分析，做出科學(xué)化、合理化的調(diào)度管理，以便實時掌握監(jiān)控電網(wǎng)的實際運行情況，針對電網(wǎng)運行過程的故障問題，及時發(fā)出警報，經(jīng)由工作人員及時采取有效措施及時處理故障情況。進(jìn)行綜合監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化時，需著重考慮以下方面：

（1）功能部件優(yōu)化，合理優(yōu)化和運用電網(wǎng)調(diào)度自動化綜合監(jiān)控，在獲得電網(wǎng)實際運行情況的同時，對系統(tǒng)故障報警有著是更高的敏感度，發(fā)現(xiàn)絲毫問題后即可發(fā)出報警，使故障解決和處理效率顯著提升。另一方面，這一系統(tǒng)還可以實現(xiàn)對整個電網(wǎng)的監(jiān)督與管理，全面監(jiān)控自動化室、配電室以及UPS室等，給電網(wǎng)調(diào)度工作創(chuàng)造有利條件，從根本上減少安全問題的產(chǎn)生。

（2）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境優(yōu)化，在電網(wǎng)調(diào)度運行階段，需更多先進(jìn)技術(shù)比如計算機技術(shù)、信息技術(shù)等支持下完成，推進(jìn)電網(wǎng)調(diào)度各項工作順利進(jìn)行。在整個電網(wǎng)調(diào)度自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，通常會將綜合監(jiān)控系統(tǒng)放置在安全區(qū)域，維護(hù)整個運行體系安全。比如，在線備份系統(tǒng)、防病毒系統(tǒng)等的應(yīng)用，有效防止病毒入侵。在電網(wǎng)調(diào)度自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，可具體劃分為多個區(qū)域，生產(chǎn)管理區(qū)域、信息管理區(qū)域、控制與非控制區(qū)域，將這一系統(tǒng)放于信息管理系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)對控制區(qū)域和非控制區(qū)域的實時監(jiān)控和管理，利用數(shù)據(jù)采集服務(wù)器完成對這一工作環(huán)節(jié)信息數(shù)據(jù)的采集和匯總，保證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和真實性，高效開展監(jiān)控工作。

（3）智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，智能電網(wǎng)能夠精確獲得整個電網(wǎng)的耗電情況，具體統(tǒng)計出每個用戶用電情況，將這方面數(shù)據(jù)反饋給工作人員，通過系統(tǒng)分析找到最佳的執(zhí)行方案，實現(xiàn)科學(xué)配置電力資源。同時，對智能電網(wǎng)涉及的各類設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控，把電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，針對電網(wǎng)運行過程可能產(chǎn)生的故障制定對應(yīng)的解決方案，全面落實安全防范措施，促進(jìn)整個電網(wǎng)設(shè)備運行的安穩(wěn)性。另外，智能電網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用，有助于節(jié)省更多的資金成本，眾所周知，科技是第一生產(chǎn)力，智能電網(wǎng)的應(yīng)用使各方面資金成本投入明顯減少，充分突顯智能電網(wǎng)的應(yīng)用價值[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，電網(wǎng)調(diào)度中合理運用智能監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)電力電子資源合理配置，借助高新技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢和特點實現(xiàn)控制功能科學(xué)化的運轉(zhuǎn)，保證整個電網(wǎng)系統(tǒng)良好運行。如果系統(tǒng)存在異常運行，在短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障問題，給出相應(yīng)的問題解決措施，進(jìn)一步提升電力資源的運行的安全性、高效性和穩(wěn)定性，帶動整個電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。此外，若想實現(xiàn)對電網(wǎng)運行情況進(jìn)行全面監(jiān)控，獲得準(zhǔn)確、完整的監(jiān)控數(shù)據(jù)，需要積極引入智能化的監(jiān)控方式，通過遠(yuǎn)程控制、實時數(shù)據(jù)采集等功能，保障電網(wǎng)安全運行，減少這方面的人力成本投入，有利于電力事業(yè)綜合效益目標(biāo)的實現(xiàn)。