智能电网调度运行的关键技术

刘红武

（湖南省电力有限公司桂东县供电分公司，湖南 郴州423500）

0 引 言

智能电网以高压电网为主电网，通过智能调度控制实现输配电的智能化运行过程。智能调度能起到优化协调各级电网的作用，为电力网络安全运行提供可靠的技术支持，有助于电网尤其是特大电网达到稳定、安全运行标准。智能电网调度管理系统在很大程度上符合现阶段我国社会经济可持续发展需求。本文通过分析电网智能调度运行在控制、网络、监测、数据信息等方面的关键技术，建立完善的电网智能调度系统，对实现智能电网安全稳定运行具有十分重要的现实意义。

1 智能电网调度概述

1.1 基本功能

电网调度运行主要是为了确保电力供应始终处于平衡状态，使一定区域内的用电与发电环节相匹配，保证电力企业能为区域内的居民用户、生产企业提供便利的电力供应服务，维持电力供应系统运行的安全稳定性。智能电网调度的基本功能主要有监测管理功能、控制调度功能，监测管理功能指实时监测电力网络中的发电厂和变电站的电力设备等硬件系统，确保电力硬件设施的稳压、电流、电压等技术指标始终在安全标准范围内。调度控制功能是指有序调控电力网络中的硬件设备运行，利用控制、网络、数据信息技术手段实现对电网运行的控制作用，充分体现电网系统调度运行的安全策略，发挥电网调度控制中心的职能作用。

1.2 调度原则

智能电网调度运行的基本原则是保证整个电力系统运行的安全性、稳定性。电网调度人员为提高电网调度运行中整个电力系统的安全，必须以电网电力二次设备安全、稳固为核心，按照国家电力安全运行整体要求，通过先进的信息安全技术优化电网操作系统，做好电力网络边界保护工作，充分运用好电网调度的权限管理和技术控制。同时，电力系统电网调度要本着开放性、扩展性原则，允许创新技术应用在电力系统的升级扩展，保证电力系统能使用第三方插件，充分满足电网调度运行的维修保护、升级扩容等要求。

1.3 目的分析

电网动态实时监测主要运用GPS技术测量电网系统的单位向量，从而实现动态监测电网系统的目的。广域网动态测量技术是在向量测量单位技术基础上，实时获取稳态、动态电网信息，从而为电力系统的安全稳定运行提供有力保障。电网调度系统充分利用向量单位技术特点，直接测量发电机功能，同时定期传输电网动态信息到调度主站，通过GPS技术对数据标进行定标，形成同一时间断面的数据信息网，以此动态记录、监测、扰动分析电网动态信息，生成低频震荡警示，提高电网系统的安全稳定性。GPS向量测量单位技术在很大程度上弥补了SCADA/EMS系统中动态数据采集功能的不足，有效提高了电力系统的调度、故障分析、预警以及系统维护等能力，同时为解决电网调度复杂性问题提供了技术扩展手段［1-2］。电力系统的实时监测警示、决策分析技术主要应用于在线监测电力网络信息数据变化，动态计算分析其监测数据，对电网运行状态进行在线预估，测算其再现热稳定、暂态电压稳定，并为电网调度人员提供相对精准的分析结果，同时为调度人员做出下一步决策提供可靠的信息来源，以此增强电网调度人员的电网控制调度能力。

2 智能电网调度运行的关键技术

2.1 控制技术

智能电网调度运行中最重要的技术是控制技术，控制技术直接决定智能电网调度运行质量。现阶段，电网调度运行存在严重的控制技术问题，控制技术还不能与电力系统运行过程形成全面对接，电力系统在实际运行过程中可能无法全面获取控制点相应的数据信息，从而表现出较弱的控制灵敏性。特别是在电网调度过程中发现某一控制点异常，但是可能无法按照电网调度指令进行自动调控，大大降低了电网调度安全运行能力。智能电网调度人员应不定期检查电力系统运行情况，及时发现各种电力运行隐患，更加深入、具体地研究原有电力调度技术，应用更加先进的科学技术，提高电网调度整体控制水平。

2.2 网络技术

智能电网调度运行的核心技术是网络技术，通过网络技术可以在电力系统各运行环节实现实时信息交互，为电网调度人员提供重要的信息保障。当前网络信息技术正在不断更新升级，各种新的网络技术与电力系统都存在一定的技术缺口，导致电网调度运行可能出现不稳定状态，降低电力系统信息的准确性，导致电网调度出现较高的失控频率。电网调度人员应根据电力系统运行参数，经过反复多次测试研究，找出影响电网调度稳定性的主要技术因素，在此基础上改进相关技术，保证电力系统安全、平稳运行。

2.3 监测技术

由于智能电网调度运行中可能会出现各种异常、偏差问题，因此需要对电力系统运行进行全面监测，利用必要的监测技术根据实际运行情况及时发出预警提示。现阶段，电力系统的整体预警功能较差，预警反应灵敏度较低，一旦电网调度问题处于调控边缘时，电力监测系统可能无法检测到这一异常信息，在很大程度上不利于电网的安全调度运行。电网调度人员需要针对这一技术问题，给出相应的定点改进措施，实现监测技术的辅助扩展，从而有效改善各监测点的检测灵敏度，及时发现电网调度运行存在的隐患问题，有效控制电网调度安全运行。

2.4 实时交互技术

电网调度运行系统中的模型交互，采用双向实时互动模式，模型一方触发数据变化，就会被另一方接收并感知，同时完成相应的指示动作。电力系统运行调度中心通常接收上级调度中心下发的缓冲网等值模型以及下级调度中心的电网模型，并为上级调度中心提供本地电网模型，同时为下级控制中心提供缓冲网等值模型。由于电网控制中心的信息数据交互、导出等功能通常是人为控制的，不是完全的信息自动交互，没有实现电力控制中心上、下级相互间的信息实时、自动交互［3］。信息实时自动同步传输和导出是实现双向实时互动模式的基本必要条件，由于本地电网模型维护为离线状态，电网维护完成后再同步电网数据，与电网运行系统进行实时同步。电网调度中心的模型一旦与实时运行系统实现技术衔接，对方能立刻实时感知、接收到信息模型的变化情况，同时触发控制调度模型做出下一步动作。电网调度人员需要导出调度控制模型，并将其嵌入模型维护流程中，即可实时、在线同步导出调度控制模型。调度维护完成后，同步导入信息模型导出模块，在导入模型信息的同时，同步自动导出更新的模型数据和图形，并将其存放在指定路径下，实现电网调度的自动实时同步传输。分布式一体化信息模型的传输功能由特定管理软件完成，电网上级调度系统利用本地服务器功能，为下级调控系统安装调控终端，电网调控系统在指定路径下导出模型，调控终端动态监测导出模型的指定路径，一旦检测该路径出现信息变化，立即推送变化信息给服务器，从而触发本地服务器的校验、计算、分析等信息交互动作，也为电网调度人员进行电网调控提供信息依据。实时交互技术通过自动同步传输、导出信息数据，在很大程度上实现电网调度控制的信息实时交互过程。

2.5 拆分合并技术

智能电网调度运行中的拆分技术，对电网调度模型建设起着重要作用。拆分技术是利用层次逻辑关系、模型拓扑关系，提取符合规则的子模型文件，实时筛选和电网调控模型对应的格式、图形等数据。拆分技术常常被应用于缓冲网等值模型、模型合并、模型订阅等模块。电网调控模型拆分技术是按照一定规律对电力设备进行拆分，如模型合并是按照边界设备拆分，电力设备应为双端设备，并定义该组设备的拓扑联结方向。例如，根据电厂最高电压等级方向拆分，根据电压等级，从电网调控模型中找到满足要求的子模型。按电压等级拆分具体有3种情况，电网调度提取模型中所有大于或等于某个电压等级条件的电网站点，提取模型中小于某个电压等级条件的电网站点，提取模型中小于某个电压等级同时又大于某个电压等级条件的电网站点。除电压等级拆分技术之外，缓冲网等值模型、模型合并技术都相对比较成熟，实际应用面非常广泛［4］。而基于文件的模型合并则是利用文件解析、模型拼接以及调度边界拆分等技术方法，整合电网调度中心各模型，使其组成一个完整的电网调度模型，电网调度一体化模型的核心技术是模型合并技术。本地调控系统中的下级调控系统的外网等值模型，又称为全局模型，模型合并以文件方式存在，缓冲网等值模型是常用外网等值模型最优建模方式，电网上级调控系统利用合并技术，动态获取下级调控系统的电力运行状况，利用该实时信息为下级调控系统测算出相应的缓冲网等值模型，从而实现在线合并内外网模型，形成等值电网站点、缓冲电网站点的电网模型，适当提升电网调度软件的精密性，外网等值信息通常涉及外网等值文件、缓冲站点文件图形、外网等值模型格式文件。外网等值模型形式主要包括下级调控系统边界缓冲站点动态等值数据、下级调控缓冲动态等值数据，前者与本地模型合并使用，后者则需要将外网等值模型导入后择优选择相应的外网等值模型［5］。

2.6 实时数据技术

实时数据技术分为网络通信方式和文件格式传递方式，网络通信方式是现阶段的主要实时数据同步方法，通过序号定位、发送周期一致，达到系统信息同步的目的。文件格式传递方式又分为召唤传递和定时传递两种信息传递方式，通常以定时传递传递手段为主，辅助文件召唤传递方式。为确保电网各区域实时数据同步传递，一般规定数据传递周期相同，时间周期为分钟级，数据生成时间以正分时刻，允许误差不超过秒，同时电网各区域内要定期备份一定时间段的历史文件，为文件召唤传递提供数据[6-8]。电网调度控制系统根据文件时标形成全网信息断面，确保电网各区域实时数据同步，一旦发现某区域缺少匹配文件，立刻触发文件自动匹配传递，如果文件自动匹配再次失败，则应自动对应该时刻最近的文件。同时，该数据传递技术应确保调控系统中的电力设备名称与文件中的电力设备名称一致。

3 结 论

随着科学技术的不断更新换代，电力工业中的智能电网调度技术已成为电力行业共同关注的重点。电力调度人员应不断将更加科学的技术应用到智能电网系统中，主要围绕智能电网运行管理方式、运行成本等方面，利用自动控制技术、网络信息技术、数据信号处理技术等逐步提高电网运行的经济效益及安全可靠性[9]。智能电网调度运行的关键技术是确保调度控制系统能安全稳定运行的基础，分析探讨调度运行关键技术，有助于建立智能电网调度技术支持模型，为智能电网调度运行实践应用提供技术支持。