智能电网调度控制系统新型应用架构设计

王晨 郑旭锦

（国网天津市电力公司宝坻供电分公司 天津市 301800）

伴随着我国社会经济的飞速发展，对电力使用需求越来越大，电力系统的安全稳定运行是我国经济社会发展的重要前提。电能具有一定的物理特性，不能够大量储存，而且在传输过程中容易受输电线路的影响造成电力工业的特殊性，其生产、输送、分配与使用都需在同一时间内完成。而现如今随着智能电网调度控制系统的提出和应用为电网的安全稳定运行提供了可能。

1 智能电网调度控制系统数据流向

现如今数字化、智能化已经渗透到人们生活的方方面面，智能电网也应运而生。电力系统的安全是国家安全的重要组成部分，因此需要有一个统一的电网、统一的调度通信方式，就能够保证电网的安全运行，我国的电力系统在500 千伏以上，是一个统一的电网，城市中所用的电力是500 千伏电力逐渐让电压等级通过变电下来，整个的电网是否有一个很好的通信方式来保证电网的合理运行，也就是目前智能电网所需考虑的问题。

电网调度控制系统是整个电网系统的神经中枢，控制着电网运行的潮流控制、电力平衡、电压平衡和频率控制等一系列保障电网安全运行的重要指标，是电网安全战地前线。如遇台风、山洪等自然灾害，电网必然会受到影响出现问题，此时电网调度控制系统能够全部承担，确保电网安全稳定运行。现如今随着电力系统的逐渐扩大，电力系统调度等级也出现了变更，当前省调、网调和国调的数据逐级汇集，从省调发送至网调，再从网调发送至国调，形成全网实时数据，逐级汇集的主要目的是为了实现全网分析，电网调度数据流向图如图1 所示。

图1

如果电网发生故障，智能电网调度控制系统能够第一时间对电网故障进行处理，确保电网正常运行，但调度控制系统在实际运行中仍然存在一些缺陷，比如需要有足够的能源支持，将能源再转化为电能，与此同时就会对电气设备的质量提出更高的要求，但是随着近年来社会经济发展步伐不断加快，我国能源出现了紧缺的现象，而此时智能电网调度控制系统要想充分发挥出其作用就必须要考虑新能源的使用，目前人们对于电力使用需求日益增长，能源问题成为了考虑的重点。此外电网出现故障的因素有很多，尤其是遇到恶劣的自然天气，这种不确定因素使得电网出现故障，对智能电网调度控制系统的运行带来了一定影响。而且在运行过程中如果短路电流得不到及时控制，就会对电网调度产生影响，与此同时也会大大增加电网调度的管理成本[1]。除此之外对电网运行性能的量化评价不够，无法实现多目标的调整控制。

2 智能电网调度控制系统新型应用架构设计

2.1 分解协调模型

2.1.1 分解协调的内涵

在过去的相关研究中认为要将电网调度数据逐级汇集到最高一级的调度机构才能形成全网分析，而如果电网规模较大时这样的逐级汇集法就会导致汇集点的计算压力过大，不能满足分析要求。比如当电网模型达到上万个节点时，就会增加数值问题，此外伴随着新能源电源开始逐渐接入电网，使得电网调度数据的逐级汇集变得更加困难。而分解协调能够实现电网调度数据在不逐级汇集的情况下进行全网分析计算，通过分解协调将一个大电网分成多个小电网，针对这些小电网进行逐一计算，再将最后的计算结果结合在一起，实现全网集中计算，通过分解协调的方法可大大减轻调度机构的计算压力，避免了计算数值出现的问题。

2.1.2 潮流计算

分解协调模型要基于电网的潮流计算，在电力系统的稳定分析中指的是电力系统的潮流分析计算，是电力系统三大计算中最基础最重要的计算。在电力系统中各个节点的电压和各条支路上的功率的稳态分布被称为潮流。为了电力系统更好的规划运行，目标就是安全经济和优质，想要达到安全经济和优质就要分析和评价潮流，潮流的经济性如何、安全性如何、质量如何需要进一步评价，尤其是一个复杂的、大规模的电力系统对其进行潮流分析更是尤为重要[2]。在电力系统中计算最多的就是潮流，它是服务于规划和运行。

潮流分析方法主要分为人工和计算机，现如今对于简单的电力系统可通过人工分析，分析潮流的特性和内在规律；对于复杂的大规模的电力系统潮流计算都要依靠计算机。潮流分析与电路原理分析的区别在于已知条件出现了变化，主要以复功率为特征，其次建模的物理基础也出现了变化，再次是模型的改变，变成了非线性方程组，然后要确定算法（通常是数值算法）进行编程，再通过计算机求解。在求解过后要开始研究结果的规律和特殊性，因此潮流分布特征可服务于方法研究，可以获得更符合物理对象的有效算法。

在潮流计算中最主要的是电压降落的计算，如果一条远距离的输电线路在输电过程中电压降落到不可接受的程度是不被允许的，所以在潮流分析中首要计算的是电压降落。电压降落通常发生在天网上，以图2 为例，已知U2、S2

图2

在实际电力系统中电压的角度不会拉开太大距离，或者在一条线路上电压的降落不会太显著，如果电压降落特别显著则证明系统设计有问题。

2.2 架构设计（基于SOA)

2.2.1 智能电网调度体系与架构

电网调度控制系统作为整个电网的支杆，对电力系统的安全稳定运行具有至关重要的作用，伴随着人们对电力使用需求不断增加，电力系统逐渐扩大，对其安全稳定运行也提出了更高的要求。目前电网调度控制系统能够实现一体化协调控制，形成了一体化的智能调度体系。比如在电网调度中的新能源功率预测系统，能够预测风电厂和光伏电站短期和超短期的上网发电功率，与人工预测相比新能源功率预测系统基于发电功率历史数据，结合更加详实精确的数值天气预报信息，建立了精准的预测模型，可以得出更加准确的功率预测结果，正常情况下未来24 小时的预测精度超过85%，未来4 小时的精度预测超过90%，便于电网调度运行人员提前做好发电计划的安排，更加合理的对电网进行调度，减少新能源发电的随机性和波动性给电网运行带来的影响。电网调度控制系统是电网运行的决策者和指挥者，是电网不可或缺的组成部分，在保障电网安全稳定运行和电力平稳供应方面发挥着举足轻重的作用[3]。近年来在电力行业中逐渐开展智能电网调度控制系统的研发建设，基本架构主要包括调度管理、监测预警和调度计划等单元，在监测预警方面主要针对电力系统的运行进行监控和评估，在发生故障时能够提前预警。在调度管理上主要是针对调度机构的日常管理和资源维护。在调度计划上针对不同的调度模式需求，实现计划制定分布。

2.2.2 基于SOA 的新型应用架构设计

SOA 的中文名称是面向服务架构，它不是一项技术，也不是一项语言，它是一种如何设计项目，让开发时更加有效率。准确来说SOA 是一种思想，专门访问数据库的服务，所谓的面向服务架构就是有一个专门提供服务的单元，其他所有单元都调用这个服务。SOA 能够将一个业务功能分解成一个个的独立单元，再将这些小单元组合成一个大的逻辑单元，实现系统的体系化。在电力调度过程中所涉及的单元较多，比如省调、变电站、以及各个部门等等。这些个体有不同的职能，但是个体单元无法为整个调度过程提供全部服务，此时就处于较为分布的态势，如果访问量较大，系统的任务压力就会增加，SOA 可以构建出一套松耦合的软件系统，使系统能够灵活运用，基于SOA 的智能电网调度控制系统架构设计按照基本的生产单元划分为省调、地调、中调、和网调，同时整合各生产单元的信息系统，比如大型发电厂、中小型发电厂、可再生能源等等信息系统。

传统的电网调度控制系统应用架构需要数据逐级集中，而且上级调度机构的硬件要求较高，不能满足系统的计算分析要求，不具备安全性和经济性，系统的分析计算不完全依靠于网络。而基于SOA 智能电网调度控制系统新型应用架构弥补了传统应用架构的缺陷，在成本与性能上具有一定优势。

2.3 效果分析

综上所述可得出智能电网调度控制系统新型应用架构设计相比传统的架构应用来讲具有更多的优势，弥补了传统应用架构存在的不足，基于分解协调和SOA 有几项明显的优势，首先是系统的计算分析不再需要电网调度数据的逐级汇集，大大减轻了系统的计算负担，通过建模的方式防止了电力规模过大产生的计算问题[4]。其次具有良好的经济型和安全性。但从目前来看要想实施分解协调计算就必须要调度数据网提供可靠的通信通道，传统的应用架构优势在于不需要依靠通信网络，主要基于本地的实时数据，而新型应用架构完全依靠于通信网络，如果通信通道出现中断如何满足应用要求还需进一步研究。

3 结束语

智能电网调度控制系统是电力系统的主干，是确保电网稳定安全运行的前提，近年来由于电力系统的不断扩大，电力企业逐渐开展了智能电网调度控制系统的研究建设，从传统的应用架构发展到新型的应用架构。本文对电网调度控制系统的重要性及数据流向开展了详细说明，并对新型应用架构设计进行了分析，基于分解协调和SOA 弥补了传统应用架构所存在的不足，但在通信通道方面仍然存在问题需待进一步研究。