电网调度自动化系统控制技术及应用探讨

2016-08-09黄传炳

大科技 2016年21期

关键词：可视化调度电网

黄传炳

（贵州电网有限责任公司贵安供电局）

电网调度自动化系统控制技术及应用探讨

黄传炳

（贵州电网有限责任公司贵安供电局）

电网调度自动化系统对电网运营的经济性、供电效率和安全性等方面具有直接影响作用。当前，我国电网调度自动化系统已实现了初级阶段的发展，电网调度运行的管理水平实现了较大程度的提高，同时，还为电力系统的未来发展奠定了基础。基于此，本文主要对电网调度自动化系统控制技术以及其应用进行探讨。

电网调度；自动化系统；控制技术；应用探讨

1 引言

电力系统的安全、稳定的运行很大程度上取决于电网调度自动化系统的运行，并且电网调度自动化的安全运行能够有效实现电力资源的优化配置，尤其在电力体制不断改革，信息化网络技术日益发达的时代背景下，对于电网调度自动化系统的要求也逐渐提高，以便其能够与我国电力市场不断发展的需求相满足。

2 电网调度自动化系统的现实需求

2.1 统一性

现代化程度越来越高，电力系统发展也逐渐完善，在日后的发展过程中，要对统一性的原理予以更多的关注，并将分析功能和监控功能有效的结合在一起，从而对电力调度的静态协调工作起到完善的作用。在社会环境逐渐稳定的情况下，为了确保电网调度能够更顺畅的运行，则需要有效的连接好输电与配电网络，确保电力系统能够运行的更加安全。

2.2 容量大

电网调度自动化系统在实际发展过程中面临的最为主要的一个问题就是容量大的问题，就电网调度自动化的整体特征而言，大容量的电能能够符合人们生产生活的需要，特别是电网规模日益扩大的背景下，电网的数据越来越多，数据处理功能的发展也迫使电网调度自动化系统必须加大自身容量，确保所有工作正常进行。

2.3 综合性

电网规模越来越大，电力系统中各项动态行为的变化也越来越快，且更加复杂，为了能够对动态行为进行全面的掌握，确保电力系统能够正常的运行，则需要对保护控制进行深入的强化。电网调度自动化系统能够有效对电力需求进行分析和控制，其综合性的要求较高，为此，要在固有监视分析的基础上，充分实现保护与安全协调。

3 电网调度自动化系统控制关键技术

3.1 可视化技术

根据现代电网建设与运行需满足的高可靠性、安全性要求，以及人们对电网服务提出的新要求，发展与应用可视化的在线监控软件平台已成为调度员工作中的迫切需求。在发展日益成熟的电网安全分析技术与计算机技术共同推动作用下，电网调度自动化系统开始引入可视化技术，可视化技术通过借助先进的显示技术、图形图像处理技术将传统以表格、数字方式表达为主的离线信息转化为以图形为主的信息，从而便于系统调度员对电网实施调度情况进行分析与掌握。

3.2 EMS技术

电力市场的快速发展与电网技术水平的不断提升，电力市场的交易与安全分析一体化技术（EMS）作为电力市场支持系统的一个重要组成部分，不仅承担着电网数据采集、电网调度运行状态的监视与控制工作，而且更多的承担着电力市场交易与安全分析任务。因此，EMS一体化技术在电网调度自动化系统中的应用，有利于传统工作领域的改变，因为它要求将系统众多EMS应用软件分析技术与接口进行重新设计，以使各应用软件与应用接口之间在形成统一的基础上又能相互独立执行，从而获得更佳的监控效果。根据发电厂电网调度自动化系统工作属性与特点分析可知，EMS技术是为电网调度自动化系统提供安全经济、稳定可靠电力市场的技术基础。其在电力调度自动化系统中的主要作用如图1。

3.3 Internet技术

电网调度自动化系统引入Internet信息服务技术，不但能够为系统的远程维护提供全新手段与方法，而且还能够有效的将传统电网参数、SCADA实时数据的浏览扩展到EMS应用功能、扩展到AGC功能等的浏览上，从而在提高EMS应用软件实用化水平的同时，扩展EMS系统的对外窗口，提高EMS系统的整体服务水平，进而提高电网调度自动化系统信息化程度。此外，伴随计算机网络带宽的逐渐增加与网速的逐渐提升，网上远程控制系统将会得到进一步的发展与应用，这意味着未来Internet技术将会为电网调度自动化系统提供更多、更全面的信息服务。

图1 EMS技术电力调度自动化系统中的主要作用

3.4 公用信息模型（CIM）

CIM定义为提供用于电、水、气工业的生产、传输、分配、市场和零售系统相互操作和应用的标准对象。在电力行业中，CIM对电力工业的标准对象模型进行了定义，并且有效的对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，为电力对象以及关系的标准进行了描述。CCAPI的CIM部分提交给IEC形成了IEC61970的三个部分。在IEC61970中，CIM用统一建模语言（UML）描述，对象用公共类、属性及对象间的关系来描述，对象之间的静态关系有：聚集、归一化和关联。为方便起见，CIM被划分为许多子系统或包，包括：核心包、拓扑包、电网包、保护包、量测包、负荷模型包、发电包、域包、能量计划包、备用包、资产包和SCADA包等。

3.5 中间件技术

应用中间件技术可以有效提高发电厂对电网调度自动化系统的开放性、高可靠性、易扩展性、跨平台性等要求。以消息中间件为例，该技术在电网调度自动化系统中的应用主要包含两方面：对等式结构设计与跨平台。利用中间件设计的对等式结构，其各节点之间存在对等关系，且不存在依赖关系和从属关系，也没有独立的消息服务端，它既支持一个节点在电网调度自动化系统中的动态加入或退出，也支持多个节点的动态加入和退出。最重要的是，在应用消息中间件技术的情况下，若任意一个节点或多个节点发生故障或以正常方式停机时，其他节点之间的相互通信不会受到任何影响，即通信可以正常进行。这主要是因为在网络通信层上不同态之间的消息被隔离开来，从而可以使不同态之间消息无法进行相互通信。通常，电网调度自动化系统中的中间件技术工作在局域网应用层，可以实现完全自主式开发与实现，而应用软件编写所需编程语言可以选用C++或C语言，它不依赖于操作系统外的第三方软件，符合IEEE标准，可以安全稳定的运行于Windows、Linux、IBM等多种操作系统之上，并且在同一操作系统平台中，即使安装有其他操作系统，节点之间的通信仍能够正常进行，即实现跨平台传输。

4 电网调度自动化系统在电厂中的应用

4.1 电厂电网调度自动化系统现状

电网调度自动化系统为一种控制系统，其主要能够直接为电网调度提供数据采集以及监控服务。现阶段，全国有32个网省（市、区）调，240个地调和500多个县调中都已经配备了计算机的监控系统。而国调、网调、省调的自动化系统已达100%，地调自动化系统已装备90%，县调自动化系统已装备35%。29个网省局、170个地区供电局、110个县电业局的调度自动化系统的安全监视功能（SCADA）通过了实用化验收。并以此为基础在能量管理系统（EMS）、配电管理系统（DMS）以及在具有自主版权的支持软件平台和高级应用软件开发和工程化应用方面，进行了卓有成效的工作，取得了很大进展，有些成果达到国外同类产品的先进水平。电网调度自动化系统的设备构成如图2所示。

图2 电网调度自动化系统的设备构成

4.2 电网调度自动化系统改造升级

在电网调度工作中，调度、监控与运维是三个最为重要的部分。为提高系统工作性能与运行合理性，需要对该电厂调度工作相关部门进行调整：①调度班负责110kV和220kV变电站以及地方电厂的调度运行，负责电网电能分配，实行24小时全天候轮岗机制，并将整个电网电压等级各项信息显示在系统界面上。②监控班负责变电站的监视与远程操控，工作与调度班同步进行。运维站负责对各个变电站及电网调度自动化系统进行维护。具体改造升级方案如下：

综合应用遥感技术与可视化技术。考虑到该发电厂现行电网调度自动化系统仍处于传统的遥感状态，已无法满足电网运行与维护要求，因此必须应用遥感技术与可视化技术，使系统在实现远程运维的同时，使信息实现可视化。遥视功能的实现主要借助网络技术、计算机技术、图形图像处理技术等来完成，主要分为调度中心控制站、运维站与变电站终端站三大部分，数据通过变电站终端传输至运维站和中心站，再利用通信网络对数据进行处理与分析，并且采用分布式存储方式可以有效提高系统的可靠性。在视频系统中，采用分布式结构，中心站主要负责对远程监控现场的实时浏览与各种信息的及时采集和处理；运维站通过遥视功能实现对电网调度自动化系统的远程操控与浏览；变电站终端站主要为系统可视化功能的实现提供所需设备、环境数据与图形信息。

此外，为弥补原系统缺乏命名功能缺陷，提高系统命名工作效率，减少电网安全隐患，该电厂在原有电网调度自动化系统的基础上引入了一套智能辨别系统，智能辨别功能的增加可以有效解决以往新线路的命名问题，大大提高系统工作效率。经改造升级后，该电厂电网调度自动化系统在可靠性、安全性、系统容量、运行效率等各方面均得到了明显的提升。