电网调度自动化技术研究

2014-04-16郭红玉

机械工程与自动化 2014年2期

殷刚，郭红玉

（朔州职业技术学院，山西朔州 036002）

0 引言

建设坚强智能电网、构建节能环保用电、实现电网调度自动化是现代电力行业发展的方向。电网调度自动化系统不仅是电网控制的核心，而且是确保电网系统安全、可靠和经济运行的重要手段之一。

电网调度自动化即信息集中处理的自动化系统，它是通过设置在各变电站和发电厂的远动终端来采集电网运行的实时信息，通过信道传输至设置在调度中心的主站系统供调度员使用，且主站可根据收集到的电网信息，对电网运行状态进行安全分析、负荷预测以及经济调度控制等。

世界各国电网的调度管理模式大概有3种类型：统一电网、统一调度；联合电网、统一调度；联合电网、联合调度。不同的模式有不同的适用范围，管理机制也不尽相同。我国电网和西欧各国的国家电网坚持统一电网、统一调度的模式；美国PJM电网实行联合电网、统一调度的模式；而美国的WSCC实行联合电网、联合调度的模式，联合电网、联合调度的最大缺点是抗干扰能力弱，整个电网容易受到局部电网的干扰。

1 电网调度自动化的发展

我国电网调度自动化的发展大概经历了3个阶段：

（1）远程控制阶段。在电力系统运行初期，由于通信设备的限制，调度人员需要花很长的时间才能掌握有限的信息。信息来源靠一些初级的自动化设备、电话通知和运行人员的经验，这样就导致其实时性差、故障可能得不到及时处理。

（2）SCADA阶段。电网调度自动化系统是以SCADA（数据采集与监视控制系统）为发展平台，将远动化和数字化相结合，通过SCADA实现电网数据采集、传输、监视、控制等一系列技术。随着远动技术和通信技术的发展，使电力系统的实时信息直接进入调度控制中心成为可能，调度人员可根据这些信息迅速掌握电力系统的运行状态，及时发现和处理事故。

（3）能量管理系统EMS阶段。EMS（能量管理系统）是先进的自动化系统，它使运行人员从过去以监视记录为主的状态转变为较多地进行分析、判断和决策，而日常的记录事务则由计算机取代。由于计算机网络技术的普及和市场化的需要，开发、互联、标准化已成为电力工业中业务系统发展的必然趋势，数据网络在电力系统中的应用日益广泛，已成为不可或缺的基础设施。我国国家电力信息网作为电力工业市场化运作所必需的网络基础设施已建设成为基于IP交换技术的四级网络。

2 电网调度自动化的关键技术

电力系统中的重要组成部分是变电站。变电站综合自动化系统实现了多种技术的融合，兼顾计算机、电子、通信和信息处理功能，并能够监控信号的变化，进而对相应的变化信号反馈，达到监控和调度功能。

变电站监控系统结构分为集中式、分布式和分布分层（散）式模式。集中式具有实时性、体积小、造价低的优点，但是功能集中、故障整体影响性强、可靠性不高，这些都制约着其发展。分布分层（散）式具有工作面积小、可靠性高、成本低等优点。

目前变电站中分层分布式结构应用较为广泛，系统能够实现对数据的获取、处理、监控、通讯和人机交互等。

3 公用信息模型（CIM）

公用信息模型是电力企业应用集成的重要工具，它包括公用类、属性、关系等，其类及对象是抽象的，它是逻辑数据结构的灵魂，可以定义信息交换模型［1］。在电力行业，公用信息模型（CIM）定义了电力工业标准对象模型，用于电力系统的数据工程、规划、管理、运行和商务等应用的开发和集成，它提供了描述电力对象及其关系的标准，在实践中，CIM还定义了一些便于使用的子系统和包［2］。

与程序和数据完全分开的面向应用不同，面向对象技术将数据分为公用数据和私用数据，并将私用数据和方法封装在一起。CCAPI（控制中心应用编程接口）由3部分组成：描述数据结构的公用数据模型（CIM）；允许程序之间通信的信息总线接口（MBI）；提供CIM数据交换标准的公用数据交换接口（CDA）。CCAPI标准的贯彻，便于用户比较、选择、更新、扩充所需的应用软件和系统，避免了系统的依赖性，促进了SCADA/EMS技术的有序竞争和发展［3］。