智能电网调度支持系统的探讨

骆韬锐

（四川电力公司电网规划中心，四川 成都 610000）

前言

近年来，随着国民经济的发展，电网建设的规模不断增加，其结构体系也日趋复杂,这给电网安全运行带来了诸多困难，目前随着电力市场化改革的推进,以及对节能降耗、环境保护的重视,作为电网的指挥中心,在承担传统的调度任务的同时,也增加了许多与电力交易、节能环保相关的工作,其在运行中承担的角色和任务变得更加复杂和繁重,传统的经验型、分析型调度模式已经不能适应新的要求。

1.智能调度支持系统与传统调度系统的区别。传统调度系统只需要处理一次系统的信息,是电网稳态水平上的监控分析,各应用系统相对独立,数据库结构、数据格式、图形格式各不相同,系统间通过既定的访问接口进行数据交互和共享,纵向数据转发环节较多、时延明显,各系统的数据分析结果在系统间几乎没有交互。

智能调度系统则面向调度全专业,需要实现一、二次系统的同步建模、采集与分析,是扩展到静态、动态、暂态只位一体的信息处理与分析、是分布式一体化的标准系统平台，可实现全网调度范围内的统一协调控制,实现多级调度主、备系统间实时与非实时数据的横向集成与纵向共享。智能调度支持系统具备辅助调度员值班的辅助决策功能,涵盖调度中心的各专业,通过智能化的手段服务于坚强的智能输电网,它是智能电网建设的关键内容,是智能电网的神经中枢,是维系电力生产过程的基础,是保障智能电网运行和发展的重要手段。

2.智能调度支持系统的结构体系

2.1.设计原则

一体化的电网模型技术是智能调度的关键技术之一,总体设计遵循：

2.1.1.系统平台标准化

采用统一的平台规范标准以及接口规范标准,通过标准化实现平台的高度开放性。基础平台在图形、模型、数据库、消息、服务、系统管理等方面提供标准化的应用接口,为各种应用提供统一的支撑。

2.1.2.系统功能集成化

以面向服务的体系结构,按照应用和数据集成的理念,构造统一支撑的数据平台和应用服务总线,实现数据整合和应用功能整合。

2.1.3.系统应用智能化

实现电网运行可视化全景监视、综合智能告警与前瞻预警、协调控制和主动安全防御线从年月方式分析向日前和在线分析推进,实现运行风险的预防预控。

主调和备调将采用完全相同的系统体系架构,实现相同的功能,实现主备调的一体化运行。横向上,系统通过统一的基础平台实现四类应用的一体化运行、以及与SG186的有效协调,实现主、备调间各应用功能的协调运行和系统维护与数据的同步；纵向上,通过基础平台实现上下级调度技术支持系统间的一体化运行和模型、数据、画面的源端维护与系统共享,通过调度数据网双平面,实现厂站和调度中心之间数据采集和交换的可靠运行。

2.2.功能应用

智能调度支持系统按功能分为实时监控与预警、调度计划、安全校核和调度管理四类应用。这种分类方式突破了传统安全分区的约束,完全按照业务特性,四类应用建立在统一的基础平台之上,平台为各类应用提供统一的模型、数据、CASE、网络通信、人机界面、系统管理等服务,所有的数据交互均是通过基础平台进行。四类应用之间的数据逻辑关系（见图1）。

图1 智能调度支持系统内部的数据逻辑关系

在图1中,实时监控与预警类应用向其他三类应用提供电网实时数据、保存的历史数据和断面数据等。从调度计划类应用获取发电计划和交换计划从安全校核类应用获取校核断面的越限信息、重载信息、灵敏度信息等校核结果;从调度管理应用获取设备原始参数和限额信息等。

调度计划类应用将预测数据、发电计划、交换计划、检修计划等数据提供给实时监控预警类应用、安全校核类应用和调度管理类应用。调度计划类应用从实时监控与预警类应用获取历史负荷信息、水文信息；从调度管理类应用获取限额信息、检修申请等信息,用于需求预测和检修计划编制;从实时监控与预警类应用获取电网拓扑潮流等实时运行信息;通过调用安全校核类应用提供的校核服务,对调度计划进行多角度的安全分析与评估,并将通过校核的调度计划送到实时监控与预警类应用,用于电网运行控制。

安全校核类应用主要是将越限信息、重载信息、灵敏度信息、稳定信息等校核结果提供给其他各类应用。从调度计划类应用获取母线负荷预测、发电计划、交换计划、检修计划等 从实时监控与预警类应用获取实时数据、历史数据并实时研究、分析评估。

调度管理类应用将电力系统设备原始参数、设备限额信息、检修申请等提供给其他各类应用。从实时监控与预警类应用获取实时数据和历史数据从调度计划类应用获取预测结果、发电计划、交换计划、检修计划等。

2.3.系统的硬件配置

系统的硬件配置(见图2).按照网段划分为数据采集与交换、数据、人机和应用四类。数据采集与交换处于内外网边界,主要完成内外部的信息交换按照数据特性,数据存储和应用相对独立,Ⅰ、Ⅱ区进行统一的基于SAN的数据存储,遵循安全防护的要求,Ⅰ、Ⅱ区配置另外一套SAN;根据不同应用的业务特性来配置相应的应用服务器群;人机工作站按照安全区统一配置,既可节省硬件投资,又能实现界面统一,实现最大化的资源共享。

图2 智能电网调度技术支持系统硬件配置

3.建议与展望

目前电网智能调度支持系统的建设还处于初级阶段,在智能电网建设的过程中需要结合地方电网的特点,适应智能电网发展的要求,加强统一协调规划,强化基础支撑建设,有步骤的开展以下工作。

3.1.积极推进厂站侧数字化进程

在IEC6180标准的指导下,推动数字化变电站建设;实现发电厂的数字化生产,如汽机/锅炉的效率管理、发电机的调频/调压管理等,依靠智能控制方法,减少人工参与,实现实时在线的定值修改、策略搜索、在线自动控制等功能;借鉴国外在综合自动化方面的经验,积极发展配电自动化。

3.2.加强调度侧高级应用系统的集成和标准化建设

统一调度侧各控制系统的功能、接口、数据库等,实现输电元件的测量、保护、控制、通信一体化,实现对输电元件的数字化监测以及分散式的智能决策;采用电网稳态、动态、暂态二位一体安全防御及全过程发电控制系统,将分散的EMS、电网广域动态监测系统、在线稳定分析预警系统高度集成。调度人员无需在不同系统和平台间频繁切换,实现对电网综合运行情况的全景监视,并获取辅助决策支持。

3.3.加强系统元件数学模型研究。

精确且物理意义明确的数学模型,可以更好地指导数字化过程中的数据采集、状态监测、安全控制,尤其是一些传统难点（如负荷模型）或新型元件（如风电机组、柔性交流输电系统设备等）的数学模型分析。

3.4.优化协调全局范围内的自动控制措施

如"三道防线"间的协调、有功、无功控制间的协调、频率、电压控制间的协调等,研究如何让风力发电实现"即插即用"。

3.5.积极与公共服务系统配合

将对系统安全稳定影响较大的外部信息（如天气、地质等）数字化,并集成到相应的决策分析系统中,实现电力系统的经济节能运行,避免自然灾害导致的大停电事故。

4.结语

随着智能电网建设的不断深入，今后在电力建设中智能电网将倍受关注，只有在掌握智能电网的性能的前提下，才能更好的发挥调度工作。

[1]杨善林.智能决策方法与智能决策支持系统[M].北京科学出版社，2005.

[2]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2010.

[3]Understanding the smart grid[R].Research Reports International RRI 00026,2007.