地区智能电网调度控制系统研究

彭自友，钟苏帆，潘大恩，王权林

(广东电网有限责任公司梅州供电局，广东 梅州 514000)

1 引言

智能电网建设过程中强调从“分级管理、分层控制”出发，设计系统性、层次型、智能化调控管理架构。尤其是在调度控制过程中，必须按照南方电网公司出台的相关标准，满足调度计划、调度管理、安全校核、监控预警等需求，达到有力调控、高效监管，从而提升智能电网的智能化、精益化水平。现阶段我国智能电网调度控制系统还存在诸多不足，智能化、精益化水平低于同期先进国家，地区电网的系统应用层面还不能适应电力需求的不断增加、运行方式的不断复杂，电能质量和可靠性要求的不断提高等要求，不能适应调监控一体化的发展进程，亟待进一步深化研究和拓展。

2 地区智能电网控制系统设计要求

2.1 基本要求

现阶段地区电网架构简单，规模小、无高压直流系统，配网供电线路长、电网拓扑相较省级电网变化快，其设备检修计划周期较短，往往需要借助智能控制实现高效监测、灵活调配和智能管控。

智能电网调度控制系统是实现该功能的前提，利用调度控制系统可以达到经济、优质、环保需求，通过EMS、SCADA、信息集成等将电力数据、管理指标全面融合，按照市场环境和用户需求实施动态调控，其基本要求见表1。

表1 智能电网调度控制的基本要求

上述系统可在自愈、兼容、交互、集成、协调等基础上达到电力运行的调节和优化，以提升电网安全效益和经济效益。

2.2 发展现状

智能电网调度控制起源于21世纪中后期，主要针对电网运行中的有功、无功、潮流、电能等开展相应补偿和调整。在保证电网安全稳定运行前提下，通过 AVC 应用的部署，自动控制变电站主变档位的升降、电容器的投切，减少人工操作次数，提高工作效率，提高电压和功率因数合格率，并尽可能降低系统因不必要的无功潮流引起的有功损耗。

我国智能电网调度控制系统研究起步较晚，但发展非常迅速，已经升级到D5000架构，实现了基于CTM/E、CIM/G标准的规模化共享和整合，达到了智能电网资源的全面协调，能够有效处理电网运行过程中的潮流问题、功率问题、电能质量问题等。现阶段，我国智能电网调度控制系统在传统SCADA基础上融入广域测量、MES能量管控，形成了契合智能电网动态柔性、可重组性、系统自愈、自恢复需求的高精尖调控体系。尤其是在面向服务架构的智能电网调度控制系统中，利用SOA理念构建软件即服务(softwareasaservice)和平台即服务(platformasaservice)两大应用架构，为我国电力调度提供了新思路和新方向，实现了我国智能电网调度控制系统的全面优化。

3 系统设计的总体思路

智能电网调度控制系统设计过程中应根据电网调度指标，在空间、业务等多层面基础上实现可靠分析和智能评估，保证灵活协调电网运行过程中的各项问题，达到电力调度的智能化、标准化、规范化、高效化，即：

(1)系统结构。我国大多地区电网规模较小、结构简单、供电半径过长等，一旦出现问题很容易造成大范围、长时间断电，需在运行控制和安全保护基础上增强智能控制强度；

(2)运维管理。地区电网设备计划检修周期短，运维管理工作量大，在周期和业务量上存在严重冲突，必须利用智能控制实现实时监测和预警，提升数据分析和信息共享基础上的协同管控成效；

(3)调度服务。地调调度员不参与电力市场调控和电网频率的调节，更多侧重于计划停送电的执行、异常信号的监控、电压的调节，利用智能控制系统中的调度功能模块可以直接为其提供有效信息，保证核心业务顺利开展。

为此，某省某地区智能电网调度系统设计时按照“统一领导、统一设计、统一标准、统一组织、共同实施”的原则，实现电网调度的科学统筹，在系统结构、运行控制、安全管理三方面形成了有效调整，如表2所示。

表2 某省某地区智能控制系统设计思路

4 系统设计的总体架构

4.1 系统架构

某地区智能电网调度控制系统主要包括电网运行监视与告警、电网调度计划、电网调度管理、安全校核四个模块，在国家电网、省级电网及区域电网基础上形成三级一体化系统架构，其具体见图1。

图1 某省某地区智能电网调度控制系统架构

4.2 结构单元

(1)监控预警功能模块。该模块设计时应在输电设备数据、用户用电数据等基础上形成实时监测预警，利用稳态监控、动态监控、智能评估等快速确定电网的运行状态，分析网络结构、电网潮流、静态安全、输电能力、外网等值等是否在标准范围内。一旦超过阈值，应在智能告警基础上配合就地保护，快速完成电压、电流、潮流等控制，从而全面提升智能电网运行的安全效益和经济效益。

(2)调度计划功能模块。该模块主要完成负荷分析、检修计划制定、考核计算等。设计过程中应包括短期负荷分析、动态负荷分析、检修计划等，依照合同指标及电能采集数据完成预评估分析和最终评估考核，完成相应结算。

(3)调度管理功能模块。调度管理工作应在调度专业管理、生产运行管理、内部综合管理和电网综合分析评估基础上有效开展，即利用调度专业门户网站、生产信息智能管理软件基础上形成管理系统，将工作计划、生产调控等，实现基于智能数据模型的动态调控和运行评估，以保证调度管理措施的可靠性、针对性和高效性。

(4)安全校核功能模块。该模块设计过程中应根据潮流分析、灵敏度分析、静态分析、短路电流等确定静态安全指标；根据暂态分析、动态分析、电压分析等确定稳定性指标。并在分析结果基础上开展裕度校正，利用智能电网运行管理过程中的各项装置，达到校核统筹、科学调控，以保证智能电网的经济性、安全性和稳定性。

4.3 关键技术

根据上述功能单元，智能电网调度控制系统中应把握好以下核心技术，即：

(1)合理运用信息和支撑关键技术，利用SCADA平台和智能数据采集装置(如载波电表、敏感元件等)全面采集用电装置的各项信息，做好数据整合、统计分析和实时交互，为后续调度控制奠定可靠数据基础。

(2)要在大电网运行监控、安全预警和智能决策关键技术基础上做好安全管理的优化和调整，利用历史数据、实时监测结果等，快速评估和查找智能电网运行过程中的各项风险，制定紧急事故应急预案。

(3)运用OMS调度管理技术将采集到的信息实时共享，打破部门之间的壁垒，形成综合信息管理和智能高效监督体系。尤其是要利用好数据共享平台，实现业务之间自上而下的分解，保证OMS调度管理过程中各项工作能够实时交互，有序安排，高效完成。

(4)数据同步技术，实现主备调度自动化系统间模型图形参数及数据的实时同步，即令主系统将已维护并确认后的模型、参数和图形以增量方式立即传输至备用调度系统。实现“源端维护、双端共享”。

(5)通过告警直传与远程调阅优化海量数据。对随着调控一体化的推进而出现的海量运行数据，通过告警直传保证数据准确性，再经过规范化处理，生成标准的告警条文过滤干扰信号，同时通过调度员远程浏览查看站端实时数据，避免信号漏监视，实现“设备异常监视准、故障信号分析全、监视数据采集少”。

(6)安全防误功能。通过拓扑防误校核、开关遥信与遥测双确认校核等，从操作前防范、操作中校核、操作后验证等方面进行全过程防控。

5 基于地区电网运行特点的关核心功能模块

5.1 SCADA 功能模块(D5000)

SCADA 功能模块(监视控制与数据采集)可以实时监测电网的信号状态和运行数据，并可遥控和遥调调管范围内的所有厂站设备，其界面主要包括告警信号智能化展示、常用监视信息集中展示、远程遥控等，如图2所示。

图2 某省某地区智能电网调度控制系统SCADA功能模块

(1)告警信号智能化展示。由实时告警窗对告警信号进行分类，包括事故信号、异常信号、越限信号、告知信号等。并通过多样化方式告警，如语音、文字、推图、弹窗、警铃报警等，其具体见图3。

图3 告警信号智能化展示程序

(2) 常用监视信息的集中展示。按照地区电网运行中的关键参数及故障情况，某省地区电网常用监视项主要包括主变设备过载、电压越限、关键线路负荷、长期/临时断面、遥测不刷新站点、通道异常等，可直接根据功能模块中上述数据生成的可视化图表确定关键项异常状况，开展对应管控。

(3) 远程遥控。设计过程中系统可实现厂站设备遥测量、开关和刀闸设备状态量的实时显示，并根据上述数据判断地方电网运行状态，配合调度信息实现开关、刀闸等一次性设备的远方遥控、线路自动重合闸、远方备自投功能软压板的自动遥调等。

5.2 调度计划管理模块(OMS)

OMS 是调度运行管理的基础应用系统，能够实现调度业务办公电子化，为整个系统的生产业务范围进行工业流程化以及操作规范化的服务与管理，并保证网、省、地三级调度机构调度计划的统一性与一致性，其运行流程如图4所示。

图4 调度计划管理的开展

OMS一般需具备调度日常生产管理、操作票自动生成、生产日报自动生成与报送、生产信息综合检索与查询、基础信息传递与共享、检修计划刚性管理等功能，即：

(1)值班日志管理系统主要包括排班管理、值班日志管理、值班日志查询、值班人员管理、交接班管理、交接班查询管理等功能。

(2)操作票管理系统主要包括拟票管理、审票管理、预发令管理、操作单位回复管理、执行管理、监视管理、典型票管理、操作票查询等管理等功能。同时，设备状态、潮流分布等多种校核手段能够贯穿于开票、审核、发令、执行的全流程。

(3)调度运行管理包括检修计划管理、临时检修管理、中长期方式变更等。

5.3 调度员培训仿真系统(DTS)

现阶段调度员培训仿真系统可以在模型构建、虚拟仿真、数据分析等基础上实现快速模拟和检测，确定调度员培训状况和多级联合演习质量，从而为地区电网调度管理工作提供有效参考。上述功能在某省地区电网智能控制系统中已经初步实现，但仍需进一步完善，详见图5。

图5 调度员培训仿真界面

5.4 迎峰度夏管理模块

迎峰度夏管理模块设计的过程中需涵盖：

(1) 负荷监视功能，对重点设备(主变、线路)等进行实时监测，当设备负荷到达设定的告警时候提前发出告警，提醒调控员提前介入并为调度员潮流调控提供辅助决策。

(2) 负荷预测功能，通过对历史曲线的拟合预测次日最高负荷。要求对历史数据的数据存储具备缓存机制，具备对历史数据进行进一步的统计、分析和累计等处理，如数据化或图形化展示各时段相应数据的峰谷平负荷、最大/最小值及发生时间、平均值等典型数据。

6 总结

随着智能电网调度控制研究的不断深入，调度控制系统必将越来越智能、可靠、高效。在上述系统设计过程中，相关单位必须严格依照南方电网制定的调度控制指标，利用SCADA、EMS、OMS等平台软件，做好面向服务的智能电网调度控制系统架构优化，实现电网运行监视与告警、电网调度计划、电网调度管理、安全校核功能的全面拓展，以保证智能电网调度控制与智能电网发展相协调。