智能电网调度运行面临关键技术

徐智慧

智能电网调度运行面临关键技术

徐智慧

文章首先介绍了电网调度基本功能与国家电力局对智能电网调度运行技术方面的要求，并且从电网实时动态监测技术、电网动态监测预警与辅助决策技术、电力系统元件在线参数辨识技术三个方面解析了智能电网调度运行所面临的关键技术，希望能够对智能电网调度运行提供参考与帮助。

智能电网；电网调度；关键技术

1　概述

所谓智能电网就是通过现阶段较为先进的计算机通信技术以及电网控制技术对电网的调度以及运行等方面进行监督与控制，从而提高电网运行的安全性以及稳定性，提高其经济效益。虽然智能电网仍然存在局限性，但是它仍然是电力方面的一场变革，拓展了电网在各个方面的改革与发展。电力调度运行作为电网的直接生产程序，其智能化是电网能够实现智能化的关键所在。

2　智能电网调度运行关键技术

电网调度的目的在于保证电网运行时的用电量与发电量的平衡，保证电网稳定运行。电网调度的主要功能有调度计划、调度运行、运行方式、通信自动化、继电保护等。而在电网调度功能的实现中，智能化发展是电网调度功能的发展趋势。我国的智能电网调度运行也逐渐趋于成熟，但其中仍然不乏一些问题。为了进一步规范电网调度运行的智能化，国家电网电力调度通信中心对其关键技术提出安全可靠、先进实用、开放与可拓展、可管理易维护等方面的要求。以下将会主要介绍三种关键技术。

2.1电网实时动态监测技术

上世纪九十年代初期，向量测量单元被成功研制出来，它是基于全球定位系统而研发的，为电网的动态监测提供了技术支持。而广域网动态测量技术（简称WAMS）则是基于向量测量单元而研发出的测量技术，它能够从电力系统当中获取大量的同时段实时动态及稳态信息，为电力系统的正常运行与系统控制提供技术支持。该系统利用了向量测量单位的三大特点：①进行发电机功角的直接测量；②每隔40 ms或不足40 ms时间向调度主站进行电网动态数据的一次传送；③通过全球定位系统技术将数据标上时标，保证获取的数据属于同一时间断面上的。从而实现电网动态数据的监测、记录、扰动分析以及低频振荡告警等，提高了电网运行的稳定性。这种技术弥补了SCADA/EMS系统中采集动态数据方面的不足，大大提高了电力系统的预警、事故分析、调度、参数辨识等能力，对于复杂的电力系统方面的难题提供新的手段。对于电网调度系统中出现的辅助服务通过WAMS也能够实现，弥补SCADA/EMS的不足，具体可以体现在电厂的一次调频考核等方面。

2.2电网动态监测预警与辅助决策技术

电网动态监测预警与辅助决策技术的出发点在于在动态监测基础上对监测数据进行在线计算，并将计算结果提供给调度运行人员，帮助调度运行人员预决策，从而大大提高调度运行人员对电网的驾驭能力与控制能力。预警与辅助决策系统主要功能包括以下方面：电网实时动态监测、在线状态估计、在线静态安全与电压稳定计算分析、在线热稳定计算、暂态功角稳定计算分析、在线暂态电压稳定计算分析、在线频率稳定计算分析、在线低频振荡计算分析、在线热稳定预防控制辅助决策、在线暂态功角稳定预防控制辅助决策、在线静态电压稳定预防控制辅助决策、在线暂态电压稳定预防控制辅助决策、在线低频振荡预防控制辅助决策、在线频率稳定预防控制辅助决策、在线暂态功角稳定紧急控制辅助决策等。该系统与基于SCADA/EMS的在线系统有很大不同，不同之处主要体现在以下方面：

①对电网运行状态的估计精度有所提高。相比于基于SCADA/EMS的在线系统而言，电网动态监测预警与辅助决策系统利用了PMU技术传输数据的特性，不仅将SCADA数据的传输中出现的错误纠正过来，而且还利用测量相角与SCADA数据将状态估计混合，提高估计精度，从而使得电力系统在线稳定计算以及预决策的精确度得到大幅提高。

②电网动态监测预警与辅助决策系统能够进行在线低频振荡计算。随着电网的逐渐发展，电网系统不断扩大其规模，电网互联也越来越广泛。电网的发展虽然带来了很大的便捷，但也使得低频振荡情况的发生愈加频繁。而电网动态监测预警与辅助决策系统能够运用接收的动态数据通过PRONY算法进行在线低频振荡计算。它还能够对电网的电压频率、相对相角以及功率的动态曲线进行连续的追踪，对动态曲线的频谱进行分析，一旦发现在0.2～2 Hz的范围内出现了较强的弱阻尼振荡分量，系统将会自动向调度运行人员发出告警，并在区域图上将出现异常的区域标注出来，方便调度运行人员进行调度与控制。

③存储数据方面存在差异。随着电网互联规模的扩大以及电网的进一步发展，国家电力调度通信中心对动态预警及辅助决策系统的建设进行进一步的建立与扩展，尽可能减少电网中低频振荡现象的出现。而就目前国内电网中应用的系统而言，能够有效记录低频振荡数据的工具少之又少，也没有行之有效的方法阻止低频振荡现象的发生。而PMU能够获得实时同时数据，因此它能够保证出现低频振荡事故时还能够有准确的数据记录，故为了能够实现电网实时监测，国家电网局对各省的电网公司关于电网动态监测预警与辅助决策系统的建设提出要求。动态预警与辅助决策系统基于WAMS技术，能够进行在线稳定计算，大幅提高了电网断面输送功率的极限。电网负荷很少出现大幅度的波动，因此通过WAMS获得的实时数据能够得到电网负荷的大致范围，再通过计算得出极限发电机功率，从而大大提高电网输送功率的能力。

2.3电力系统元件在线参数辨识技术

对于电力系统的计算分析而言，电力系统元件参数的精确性对其有着重要的作用。电力系统元件主要包括输电线、励磁系统、原动机、发电机以及负荷、调速器等。根据电网事故的数据分析可以发现，电力仿真系统与真实的电力运行情况可能出现一些偏差。因为仿真系统是按照一定的计算方式来的，而真实的电力系统运行存在一定的偶然性。现有的模拟模型和相关参数虽然已经具有较高的模拟程度，但是仍然不能准确将电力系统的实际运行反映出来，这对于电网的运行分析可靠性与准确性都有不良影响，也会影响到调度运行人员对电网系统处理与操作。目前进行电网稳定计算所采用的参数一般都是经典理论参数，而电网运行的温度、环境、状态等多个方面都会改变元件参数，从而使得电网稳定计算偏差较大。根据参考文献中的数据可以看出，如果发电机处于饱和或是满载的状态下，其同步电抗Xd大概是电动机空载状态下的四分之三，因此电网静态与暂态稳定运行都会受到较大影响。

3　结语

虽然智能电网仍然存在局限性，但是它仍然是电力方面的一场变革，拓展了电网在各个方面的改革与发展。通过电网调度基本功能与国家电力局对智能电网调度运行技术方面的要求介绍，简单阐明了智能电网调度运行的要求所在；并且从电网实时动态监测技术、电网动态监测预警与辅助决策技术、电力系统元件在线参数辨识技术三个方面解析了智能电网调度运行所面临的关键技术。我国智能电网调度运行仍然处于发展阶段，需要在更多的运行中探索并发展其关键技术。智能电网调度运行关键技术的发展，也是电网运行的发展，将会进一步推动电网运行的稳定性。

［1］ 王正风，高涛. 智能电网调度运行面临的关键技术研究 ［J］. 安徽电气工程职业技术学院学报，2011（16）.

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