智能电网调度控制系统深化应用能力提升探讨

鹿 优，徐 伟，刘 勇

（1.国网技术学院，山东 泰安 271000；2.国网山东省电力公司，山东 济南 250001）

智能电网调度控制系统深化应用能力提升探讨

鹿 优1，徐 伟1，刘 勇2

（1.国网技术学院，山东 泰安 271000；2.国网山东省电力公司，山东 济南 250001）

以智能电网调度控制系统的深化应用为研究背景，分析特大电网调度控制的重点和难点问题以及组织层面的应对举措，并提出在新形势下调度自动化运维人员专业能力的提升方式。分析智能电网调度控制系统的总体架构及特点、关键技术及作用，旨在找准能力缺口，提炼能力核心。从多维度视角拟定能力成长路线，提出统筹资源举措，共同支撑调度自动化运维人员专业能力和职业素养的提升，推动智能电网调度控制系统的深化应用。

特大电网；智能电网；调度控制系统

Abstract:Based on the further development and application of the smart grid dispatching and control system，the following aspects are investigated.First of all，the key issue and difficulties of the large power grid dispatching control and the organizational response are analyzed.Secondly，the training and development method of the professional ability for workers are proposed under the new environment.Thirdly，by analyzing the overall structure，characteristics，key technologies and the effectiveness of the smart grid dispatching and control system，the shortage is found out to improve the core capacity.Finally，a pattern for the future development is proposed from the multidimensional perspective.The training and development method of the professional ability for workers can be supported by the unified managementuse of reasonable use of resources to deepen the application of smart grid dispatching and control system.

Key words:extra large power grid；smart grid；dispatching and control system

0 引言

智能电网调度控制系统是目前电网调控运行的主要手段和硬件核心，有效解决了特大电网［1］调控的一系列难题，具备的开放性使各项功能能够以业务需求为导向，实现持续的延伸、开发、完善和集成。智能电网调度控制系统在各级调控中心的部署推广和深化应用，标志着调度自动化专业生产技能的新一轮迭代，为适应新形势、落实新要求，增强运维人员的胜任能力，从能力需求角度切入，分析电网发展和组织发展，探索和拟定能力提升的方式。

1 能力需求分析

1.1 电网层面分析

按照国际特大电网运行组织（VLPGO）的界定，发电装机超过6 000 kW或用电负荷超过5 000万kW的电网即为特大电网。当前，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，我国电网装机规模已超过欧洲电网和美国电网，成为世界上年发电量最大、电压等级最高、风电装机最多、装机规模最大的特大电网。特大电网覆盖多个区域，运行主要面临四方面问题：一是安全稳定运行；二是可再生能源消纳；三是容灾能力；四是调控方式。

安全稳定运行方面。国际上的特大电网运行控制通常由多个调度机构共同完成，然而多起大停电事故造成巨大损失，也暴露了电网调度系统缺乏全网故障信息共享、在线跟踪分析、调度协调控制等短板。我国电网由国家电网所属的华中、华东、华北、西北、东北电网和南方电网组成，电网联接方式由原来相对独立的弱联接逐渐向区域互联、全国互联的强联接过渡，庞大的互联电网需要统一的协调控制和优化调度。

可再生能源消纳方面。当前，我国风电装机容量和发电量位居世界首位，然而风能的随机性和间断性影响了风电预报的准确性，原有的发电调度以局部平衡为基础，将难以适应特大电网的大容量特高压远距离输电、节能减排、广域可再生能源大规模并网等要求。有效消纳大规模可再生能源，实现特大电网的大范围经济调度和节能低碳调度，亟待解决。

容灾能力方面。南方雪灾、汶川地震对电网设施造成的重大损坏，令人心有余悸。台风、雷电、雾霾、山火等自然灾害，网络攻击、恐怖袭击等人为破坏都会严重威胁电网安全运行。基于边界防护的安全体系已不能提供足够的安全保障，急需建立和完善纵深安全防护体系，以增强特大电网的容灾能力。

调控方式方面。原有部署在国调、网调、省调的多个自动化业务系统彼此独立，各系统的服务器、传输总线、数据库、图形界面均标准不一、互不兼容、难以协同，无法实现多级调控的协调和优化、纵深安全防护。

1.2 组织层面分析

为适应电网发展实际，以集约化、扁平化、专业化为方向，国家电网公司全面开展了“三集五大”体系建设，调整了调度体系功能结构，整合了调度运行与设备运行相关业务，创新了管理方式、变革了组织架构、优化了业务流程，构建了新型的电网运行体系。目前已建设完成的“三集五大”体系正处于优化提升阶段。

在组织层面，为达到集中统一、权责明晰、工作协同、规范高效，通过“大运行”体系建设，压缩了调度管理层级，分别实现了国调与分调、地调与县调的业务一体化运作，实现了省调管理的同质化和建设的标准化，提升了广域资源优化配置和特大电网调控运行的能力。

为满足特大电网调度需求，国家电网公司组织了国内科研、高校、产业、电网运行等上百家单位联合开发了智能电网调度控制系统［2］，研究并在远程浏览实时图形、特大电网统一建模、分布式实时数据库等关键技术［3］方面取得突破，解决了组织管理困难和全网联合在线安全预警、大电网智能告警及多级调度协同控制等众多技术难点。

智能电网调度控制系统已率先部署在国家电网全部省级以上调度中心和部分地市调度中心，应用范围逐步向地调、县调、配调以及变电站、发电厂辐射延伸。新系统的推广应用也推动了技术标准、工作流程、岗位能力的创新，对调度自动化运维人员的专业能力提出更高要求。强化调控队伍建设，规范岗位人员配置，提升从业人员的专业能力，是“大运行”体系建设的重点工作之一，也是确保电网坚强、运行稳定的根本。

1.3 能力提升方式

智能电网调度控制系统要最大限度发挥对特大电网调控的支柱作用，运维人员的应用能力是一个重要影响因素。

结合关于电网发展和组织发展的需求分析，要进一步分析智能电网调度控制系统的设计、构架和功能，提炼创新点、关键点、增长点，找准能力差距，结合分析结论梳理核心能力，定位能力提升的目标，划分能力维度、从知识、技能、态度三方面提取能力项，根据运维人员能力水平标定能力成长的起点，拟定能力成长的路线，确保具有较强的针对性、可行性和实用性。

2 核心能力分析

2.1 智能电网调度控制系统总体架构及特点

智能电网调度控制系统在总体架构上具有 “横向集成、纵向贯通”［4］的特点，如图1所示。系统继承了原有调度自动化系统的技术优势，以具有较高安全程度的软硬件为基础，通过面向服务［5］的体系结构强化系统的互联能力，通过多核计算机集群技术［6］提升系统的处理能力以及运行的可靠性，全面统筹调控相关的10余套互相独立的应用系统，构建了一个一体化支撑基础平台，实现数据优化、互联共享和横向集成，归纳形成了实时监控与预警、调度计划、安全校核、调度管理四大类应用［7］，从根本上改善了先前一个调度中心内部的多套系统并存的局面，实现了调控管理集约化。在各级调度协调方面，以高速数据网络为支撑［8］，全网共享实时数据、实时画面和应用功能，纵向实现国调、网调、省调、地调、县调的业务协调控制。智能电网调度控制系统实现了特大电网多级调度一体化运作并建立了备用调度体系，满足了特大电网调度控制业务需求。

图1 智能电网调度控制系统总体架构

2.2 关键技术及作用

智能电网调度控制系统的研发、应用和推广，集中解决了一批电网调控的重点和难点问题，在关键技术上取得进展和突破，为特大电网调度控制提供有力支撑，主要表现在系统结构、运行控制、电网观测、协同预警、经济运行、安全防御6个方面。

系统结构方面。为提高系统标准化、安全性和开放性［9］，建立了适应特大电网调度控制的“横向集成、纵向贯通”一体化支撑平台。

运行控制方面。为解决特大电网故障联合处置和多级调度协调控制的难题，研发了多级调度协同的特大电网实时监控、综合智能告警和安全控制技术，实现500 kV及以上电网故障的全网联动实时告警［10］，实现了国家电网一体化的整体运行控制。

电网观测方面。为提升特大电网的可观测性，解决特大电网多个控制中心实时工况共享的难点，以特大电网多级调度的调度业务协同和全网实时数据共享需求为导向，研发了大电网统一建模、高效远程浏览图形界面和分布式实时数据库［11］等关键技术，形成多项行业、国家和国际标准。

表1 核心能力项分解

协同预警方面。为提高在线安全预警和各调度中心之间协同运行能力，解决多重连锁故障预警处置［12］的大难点，研发了以事件触发的特大电网多级互动调度、即时工况的在线动态安全预警技术［13］，增强了安全状态评估的及时性。

经济运行方面。为提高新能源消纳能力并增强电网运行经济性，解决节能发电调度、间歇性大规模可再生能源发电的有效消纳等重点难点，在兼顾安全的前提下，统筹考虑了新能源消纳的经济发电计划模型，研究了包含节能、经济等多个要素的调度模式，开发了多时段发电计划优化决策软件，实现了精细化安全校核和发电计划优化决策。

安全防御方面。为强化调度体系抵御集团式网络攻击和重大自然灾害的能力，提高电网主动、全面的安全防御能力，按照国家等级保护四级结构化安全要求，构建了省级以上分组分布式备调体系［14］和电力二次系统纵深安全防护体系［13］。

2.3 能力分类提取

由上述分析可知，智能电网调度控制系统的创新和关键主要通过横向集成四大类应用的统一平台、纵向贯通各级调度的体系构架、多层级调度计划的统一决策与安全校核、包含特高压的大电网在线稳定分析、特大电网综合告警与智能分析等多个方面体现。调度自动化系统向着智能化更新换代，带来新知识、新技术、新技能的迭代，可以从中提取和发掘运维人员所需的能力素质，有针对性的弥补能力缺口。

智能电网调度控制系统继承了原有主流调度自动化系统的优势技术，各级调度自动化运维人员原有专业能力仍然有效，并且可以作为向所需核心能力迁移的基础。核心能力项可以集中归纳为“智能电网调度控制系统应用及操作”，包含系统体系架构、基础平台、实时监控与预警类应用、调度计划类应用、安全校核类应用、调度管理类应用共6个能力中项，每个能力中项根据功能包含若干能力子项，具体能力项分解如表1所示。

3 能力成长路线

3.1 目标定位

为了确保新形势下调度自动化运维的工作质量，提高运维人员的专业技能、职业素质和绩效水平，深化智能电网调度控制系统的推广和应用。以核心知识和关键技能为重点，以“知识必备，技能够用”为指导思想，拟定“重点突出，广泛覆盖”的能力成长路线。融合智能电网调度控制系统“横向集成、纵向贯通”的思想，将各级调度中心自动化运维专业人员的能力水平纳入能力成长路线中，符合各级调度自动化运维人员的能力需求，保证针对性的同时，兼顾普适性，实现岗位胜任能力强化和专业技能水平提升。目标主要有依次递进的三方面。

第一，了解智能电网调度控制系统总体架构，掌握设备工作原理与系统配置，熟知自动化运维专业的工作内容、业务流程和工作方法，能够在他人指导下完成智能电网调度控制系统的基本操作，具备基本的岗位履职能力。

第二，能够独立完成智能电网调度控制系统启停操作、图形和数据库录入、主站厂站的常见异常判断和处理等工作，并能够配合进行四遥信息调试验收，熟练完成巡视和值班等日常工作。能够熟练表达操作流程。

第三，理解智能电网调度控制系统关键技术、体系创新，能够熟练完成智能电网调度控制系统SCADA运行维护、高级应用软件运行维护、日常巡视与检查、系统常见故障处理、系统主站厂站联合调试等专业技能操作。能够提炼工作要点、总结操作流程，有效指导他人运用该项能力完成工作。具有技术改进和运用创新的能力。

3.2 起点划分

根据“大运行”体系建设工作方案，智能电网调度控制系统全面部署在国家电网各级调度中心，且由各省级电科院作为技术支撑机构，所以，各调度分中心、省调自动化专业人员，各省级电科院自动化专业人员，各地调、县调自动化专业人员均面临能力缺口，应根据能力成长路线完成能力提升目标。

按照“大运行”体系各级调度功能定位，将能力成长起点划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个层级，且高层级能力具有对低层级能力的兼容和涵盖，由低向高迁移获取。Ⅰ级能力为地调、县调自动化专业人员能力成长起点，Ⅱ级能力为省调及省级电科院自动化专业人员能力成长起点，Ⅲ级能力为网调自动化专业人员能力成长起点。

3.3 维度划分

将能力按照知识、技能、态度3个层面分为：基本知识、专业知识、相关知识、基本技能、专业技能、相关技能和职业素养共7个维度。专业技能是能力成长路线的主体以及胜任能力的核心，主要包含：系统应用及操作、系统维护、系统安装及调试、系统异常处理、智能电网调度控制系统应用及操作。基础知识为专业知识提供理论支撑；专业知识按照一定方式组成专业技能，通常作为能力成长路线的起点；相关知识主要支撑部分专业技能；基本技能体现人员的基本从业素质，是专业技能的基础；相关技能主要涉及工作组织能力；职业素养是态度类能力的彰显。

3.4 路线拟定

以上述划分的能力维度为横坐标，以各维度包含的能力项为纵坐标，形成能力平面，以箭头标示能力项之间的承继关系，最终通过箭头线段连接形成一个跨越多个能力维度的能力类，即这一组能力的成长路线。具体的能力成长路线如图2所示，总体而言，共形成智能电网调度控制系统9个能力类，包括：能量管理系统应用（20个能力项）、调度管理信息系统应用 （4个能力项）、电能计量系统及应用（6个能力项）、数据网及操作（5个能力项）、二次系统安全防护（3个能力项）、时钟同步系统及操作（1个能力项）、UPS及操作（3个能力项）、运行监视系统及操作（4个能力项）、主站厂站操作（7个能力项）。各能力类均从专业知识、相关知识、基本技能维度为起点，到某项专业技能为终点。此外，能力成长路线还包含基础知识（5个能力项）、相关技能（1个能力项）、职业素养（6个能力项），整体总共65个能力项。

能力成长路线将新形势下调度自动化运维人员的所需能力显性化，并明确了方向，帮助运维人员建立了岗位能力的整体概念，为提升智能电网调度控制系统的应用能力做好支撑，助力系统的深化应用和持续迭代。

3.5 资源统筹

智能电网调度控制系统属于基于集成解决方案的复杂产品系统［15］，不但在研发阶段需要统筹科研、高校、产业、电网运行等各层面参与，而且在推广和深度应用的过程中也需要前期介入的机构提供支撑服务。中国电科院、国网经研院、国网能源院发挥科研单位技术和人才优势，为国调、分调各项业务提供常态技术支撑，同时委托分部所在地的省级科研单位为分调提供技术、业务支撑；各省级电科院为省、地调提供各项业务常态技术支撑；国网、省级、地级信通公司建立专项技术服务机制，为相应调度机构提供通信业务支撑。各类支撑服务的提供方拥有更为全面的技术信息，是自动化运维人员能力提升的潜在资源。通过E-learning平台、移动互联网平台等媒介，建立双向互动关联机制，研发方为使用方提供技术支持和人员培养，使用方为研发方提供应用反馈，共同做好系统的深化应用和持续提升。

图2 智能电网调度控制系统深化应用能力成长路线

4 结语

在电网互联日益增强的背景下，面对特大电网调控运行的诸多难点，提高特大电网调控能力、重大故障处置能力、广域资源优化配置能力，为从根本上保障特大电网运行的经济环保和安全稳定。国家电网公司策划并组织研发了以“横向集成，纵向贯通”为特点的智能电网调度控制系统，在关键技术上取得重大突破，完成了调度自动化系统以智能化为目标的升级换代，目前已进入深化应用阶段。为保证调度自动化运维人员专业能力适应新系统、紧跟新形势、符合新要求，研究分析了新系统的技术特点，挖掘了核心能力，依据自动化运维人员的能力层级划分了能力提升起点，提出了具有较强针对性的能力成长路线，全面支持了调度自动化从业人员能力水平提升，做好系统的深化应用和专业人才储备。

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Discussion on Capacity Improving of Deepening Application for the Smart Grid Dispatching and Control System

LU You1，XU Wei1，LIU Yong2
（1.State Grid of China Technology College，Taian 271000，China 2.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China）

TM73；F273.1；F272.92

A

1007－9904（2017）09－0024－07

2017-03-06

鹿 优（1984），高级工程师，电网调度自动化维护员技师，高级企业培训师，主要从事培训管理和项目开发工作；徐 伟（1968），高级工程师，高级讲师，从事电网运行培训工作；刘 勇（1982），工程师，从事电力自动化专业管理工作。