【深度】智能电网调度自动化现状与发展

【深度】智能电网调度自动化现状与发展随着新能源渗透率越来越高，分布式电源技术日渐成熟，区域电网互联更加紧密，电网总的体量极其庞大，传统的电网管理技术渐渐难以满足新形势下对电网安全及效率的要求，世界各国均提出智能电网的概念，以物理电网为基础，通过采用先进的测量技术、通信技术、计算机技术、控制技术保证电网安全运行，提高电网总体效率。调度自动化系统是电网中保证电网运行安全可靠的控制部分，建设智能电网要求调度自动化系统向智能化方向发展。1、智能电网调度自动化功能1.1实时信息采集功能智能调度自动化的实时信息采集部分通过广域测量技术，利用PMU全面测量电网各节点的电压、相位、功率及开关量等多种参量，同时也会收集电厂相关设备的运行数据（如煤耗、脱硫、烟气、供热等）以及并非电力系统的参量但对电力系统运行会产生相当影响的气温、雷暴、降水、风力等数据，为综合分析电网运行状态提供海量数据支撑。1.2分析与评估功能智能电网调度系统的分析与评估部分在正常运行时，应该可以辅助调度员更清晰的了解电网运行状况，采用可视化技术，将对调度员提供电网实时运行情况，包含设备备用容量及运行情况，符合分布状况，电网静态稳定性分析、大电网运行潜力分析、电网运行方式安排，保护及安全自动装置的整定计算、对低频振荡的监视与告警。对电网故障的智能告警等。同时也应提供教学培训功能如专业及调度人员的培训和考核、反事故演习等。在发生故障时，由于以下四个原因要求智能调度自动化系统分析与评估部分能够协调系统安全与经济给出故障处理及恢复决策方案建议。1）发生故障时系统运行参数迅速变化给调度员施加很大压力；2）国外有研究显示，当调度员承受的压力超过临界值后其反应速度会急剧下降；3）有经验的调度员退休或变更岗位导致在调度系统内工作经验无法完全传承下去；4）个体差异导致值班调度员的技能水平会有波动。1.3调控及管理功能调控功能是指调整控制电网的运行方式，包含对分布式能源的调度、用电负荷控制、自动发电控制、小水电及新能源并网控制、无功电压控制、电网频率控制、二次设备控制、新设备启动控制等。管理功能指通过计算机及网络技术对电力系统中众多的调度生产资料及管理资料（如：供用电计划、风力预测、水情预报、负荷预测、检修计划管理、并网协议管理、网站管理及信息发布、电网原始参数管理、检修计划管理、发电计划、辅助服务管理、网损管理、运行值班管理、电网前期管理以及其他各种统计报表管理等）进行统一管理，避免信息孤岛的产生，提高管理效率，为各种决策提供全面信息参考。2、我国调度自动化系统现状我国电网调度自动化系统历经六十多年的发展，在方法研究和实践应用两方面均获得了巨大的进步，有效地推动了我国电力系统自动化的发展，电网调度自动化系统已经成为我国电网安全稳定运行的核心之一。2.1远动技术的飞速发展随着远动技术的不断发展以及计算机网络水平的提高，我国电网调度自动化系统地发展经历了质的变化，从功能单一的远动遥测装置发展到当前的多功能智能化微机远动系统；产品的普及度和稳定性、信息的准确性和完整性大大提高。如今我国110kV以上变电站、大部分35kV变电站以及各种类型的发电厂都配备了相应的调度自动化系统。2.2科研水平令人瞩目我国科研人员对调度自动化系统的研发过程大致经历了两个阶段：从早期引进国外优秀产品以及吸收、学习国外先进技术到如今自主研发适合我国电网运行特点的调度自动化系统。目前我国在电力系统远动和自动化专业的人才储备方面，已达到国际先进水平，逐渐形成了以高等院校、电力科研所院及企业研发为核心的优秀科研队伍，涌现出了一批创新能力显著的电力企业。国内开发的许多调度自动化系统在功能和性能方面已经进入世界先进行列，并且在很多方面取得了大幅度的突破。例如，南瑞公司研制的OPEN-3000系统率先采用了IEC61970组件参考模型，实现了IEC61970CIS的接口设计，支持多上下文、在U-NIX和PC平台上均可运行，并且能够在不同UNIX服务器上任意混合操作；科东公司开发的CC-2000A电网调度自动化系统该系统首次采用了基于SOA的调度自动化设计，除了具有常规的数据采集、SCA-DA、AGC、DTS功能之外还具备了数据整合与共享以及一体化设计、多平台混合运行、多时序并发控制等特点。以上这些系统已通过电网实用性试验在实际应用中发挥着重要功能。据统计，截止2012年全国现有320多个地调，其中99%都使用了计算机监控系统，94%通过了实用化验收；70%的调度自动化系统载入了网络潮流计算、电力系统状态估计、负荷预测等应用功能，其中，36%在实际应用中取得了良好的效果，为所属网站带来了优异的经济效益。2.3运行管理达到了较高水平调度自动化系统在我国的飞速发展加快了电网运行管理的科学化进程。各级电网为加强系统的运行管理，认真制订了一系列相关的规章制度和考核方法。这些规章制度的正确实施有利于各部门之间明确分工，提升调度人员的工作效率，为调度人员能够正确、及时地做出决策提供了保障，增强了调度自动化系统的运行管理水平。3、智能电网下调度自动化系统建设原则与要求3.1建设原则目前，智能电网下的调度自动化系统建设仍处于初级阶段，各国也在结合本国国情探索适合自身的调度自动化设计方法。我国的调度自动化水平与发达国家仍存在一定的差距，所以对智能电网下调度自动化的建设提出了更高的要求。构建智能电网下调度自动化系统原则如下：1）系统必须是具有领先技术水平的三代及以上系统，优先考虑系统的安全性，同时兼顾系统的经济适用性以及兼容性。2）调度主站采用双机双网冗余配置，以光纤通信为主要通信方式，以载波或电缆通信为备用通信方式。3）系统要有标准的接口，支持其他应用软件的接入，包括监控系统、安防系统等。4）在传统“四遥”，即遥测、遥信、遥控、遥调意义的基础上，考虑增设遥视功能。5）要充分保证系统的安全性、完整性与可靠性。3.2建设要求智能电网下调度自动化系统建设要充分考虑系统的安全性、可靠性、实用性等，要能够把先进的技术嵌入到系统中，既要操作方便，又要便于维护，具体要求如下：3.2.1安全性和可靠性安全性与可靠性是系统建设的首要要求。安全性要求系统采用安全的分区，必要时设置硬件防火墙、软件防火墙及相应的数据隔离装置，保证不同的系统、不同的功能在自己分区范围内实现；系统可靠性要求对系统所用硬件设备及软件功能要超前配置，对系统实行双机双网双电源等的冗余配置，提高系统的运行率和可靠性[7]。3.2.2开放性和可扩展性系统应遵循国际IEC61970标准，采用通用的操作系统及数据库技术，駣用大众的通信协议，以便系统能够满足多种系统和软件的接入，并且对于系统的重建或升级改造都能够提供很好的支撑。3.2.3先进性和实用性在系统的选型上既要满足于系统实用化的要求，由要具有友好的界面、图模一体化功能、方便用户使用，符合自动化系统设计的各项指标。同时，选择一些较高配置的硬件，保证先进性。3.2.4灵活性和易维护性系统功能要灵活方便，硬件配置要能够“即插即用”，软件要能够方便安装与使用。系统的维护上面又能做到易学易用，面对对象，直观方便的去维护系统的运行。3.2.5实时性和共享性系统应能够实时保存数据到内存中，同时又能分布实现其他计算功能。在数据的使用上面，既能满足实时数据库的调用、查询，又能满足历史数据库的统、计、计算。能够在不同安全区域内，通过有效的控制手段，实现系统与系统之间数