智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)深化應用能力提升探討

鹿 優(yōu)，徐 偉，劉 勇

（1.國網(wǎng)技術學院，山東 泰安 271000；2.國網(wǎng)山東省電力公司，山東 濟南 250001）

智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)深化應用能力提升探討

鹿 優(yōu)1，徐 偉1，劉 勇2

（1.國網(wǎng)技術學院，山東 泰安 271000；2.國網(wǎng)山東省電力公司，山東 濟南 250001）

以智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的深化應用為研究背景，分析特大電網(wǎng)調(diào)度控制的重點和難點問題以及組織層面的應對舉措，并提出在新形勢下調(diào)度自動化運維人員專業(yè)能力的提升方式。分析智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的總體架構及特點、關鍵技術及作用，旨在找準能力缺口，提煉能力核心。從多維度視角擬定能力成長路線，提出統(tǒng)籌資源舉措，共同支撐調(diào)度自動化運維人員專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)的提升，推動智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的深化應用。

特大電網(wǎng)；智能電網(wǎng)；調(diào)度控制系統(tǒng)

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

智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)是目前電網(wǎng)調(diào)控運行的主要手段和硬件核心，有效解決了特大電網(wǎng)［1］調(diào)控的一系列難題，具備的開放性使各項功能能夠以業(yè)務需求為導向，實現(xiàn)持續(xù)的延伸、開發(fā)、完善和集成。智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)在各級調(diào)控中心的部署推廣和深化應用，標志著調(diào)度自動化專業(yè)生產(chǎn)技能的新一輪迭代，為適應新形勢、落實新要求，增強運維人員的勝任能力，從能力需求角度切入，分析電網(wǎng)發(fā)展和組織發(fā)展，探索和擬定能力提升的方式。

1 能力需求分析

1.1 電網(wǎng)層面分析

按照國際特大電網(wǎng)運行組織（VLPGO）的界定，發(fā)電裝機超過6 000 kW或用電負荷超過5 000萬kW的電網(wǎng)即為特大電網(wǎng)。當前，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，我國電網(wǎng)裝機規(guī)模已超過歐洲電網(wǎng)和美國電網(wǎng)，成為世界上年發(fā)電量最大、電壓等級最高、風電裝機最多、裝機規(guī)模最大的特大電網(wǎng)。特大電網(wǎng)覆蓋多個區(qū)域，運行主要面臨四方面問題：一是安全穩(wěn)定運行；二是可再生能源消納；三是容災能力；四是調(diào)控方式。

安全穩(wěn)定運行方面。國際上的特大電網(wǎng)運行控制通常由多個調(diào)度機構共同完成，然而多起大停電事故造成巨大損失，也暴露了電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)缺乏全網(wǎng)故障信息共享、在線跟蹤分析、調(diào)度協(xié)調(diào)控制等短板。我國電網(wǎng)由國家電網(wǎng)所屬的華中、華東、華北、西北、東北電網(wǎng)和南方電網(wǎng)組成，電網(wǎng)聯(lián)接方式由原來相對獨立的弱聯(lián)接逐漸向區(qū)域互聯(lián)、全國互聯(lián)的強聯(lián)接過渡，龐大的互聯(lián)電網(wǎng)需要統(tǒng)一的協(xié)調(diào)控制和優(yōu)化調(diào)度。

可再生能源消納方面。當前，我國風電裝機容量和發(fā)電量位居世界首位，然而風能的隨機性和間斷性影響了風電預報的準確性，原有的發(fā)電調(diào)度以局部平衡為基礎，將難以適應特大電網(wǎng)的大容量特高壓遠距離輸電、節(jié)能減排、廣域可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)等要求。有效消納大規(guī)?？稍偕茉?，實現(xiàn)特大電網(wǎng)的大范圍經(jīng)濟調(diào)度和節(jié)能低碳調(diào)度，亟待解決。

容災能力方面。南方雪災、汶川地震對電網(wǎng)設施造成的重大損壞，令人心有余悸。臺風、雷電、霧霾、山火等自然災害，網(wǎng)絡攻擊、恐怖襲擊等人為破壞都會嚴重威脅電網(wǎng)安全運行?；谶吔绶雷o的安全體系已不能提供足夠的安全保障，急需建立和完善縱深安全防護體系，以增強特大電網(wǎng)的容災能力。

調(diào)控方式方面。原有部署在國調(diào)、網(wǎng)調(diào)、省調(diào)的多個自動化業(yè)務系統(tǒng)彼此獨立，各系統(tǒng)的服務器、傳輸總線、數(shù)據(jù)庫、圖形界面均標準不一、互不兼容、難以協(xié)同，無法實現(xiàn)多級調(diào)控的協(xié)調(diào)和優(yōu)化、縱深安全防護。

1.2 組織層面分析

為適應電網(wǎng)發(fā)展實際，以集約化、扁平化、專業(yè)化為方向，國家電網(wǎng)公司全面開展了“三集五大”體系建設，調(diào)整了調(diào)度體系功能結構，整合了調(diào)度運行與設備運行相關業(yè)務，創(chuàng)新了管理方式、變革了組織架構、優(yōu)化了業(yè)務流程，構建了新型的電網(wǎng)運行體系。目前已建設完成的“三集五大”體系正處于優(yōu)化提升階段。

在組織層面，為達到集中統(tǒng)一、權責明晰、工作協(xié)同、規(guī)范高效，通過“大運行”體系建設，壓縮了調(diào)度管理層級，分別實現(xiàn)了國調(diào)與分調(diào)、地調(diào)與縣調(diào)的業(yè)務一體化運作，實現(xiàn)了省調(diào)管理的同質(zhì)化和建設的標準化，提升了廣域資源優(yōu)化配置和特大電網(wǎng)調(diào)控運行的能力。

為滿足特大電網(wǎng)調(diào)度需求，國家電網(wǎng)公司組織了國內(nèi)科研、高校、產(chǎn)業(yè)、電網(wǎng)運行等上百家單位聯(lián)合開發(fā)了智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)［2］，研究并在遠程瀏覽實時圖形、特大電網(wǎng)統(tǒng)一建模、分布式實時數(shù)據(jù)庫等關鍵技術［3］方面取得突破，解決了組織管理困難和全網(wǎng)聯(lián)合在線安全預警、大電網(wǎng)智能告警及多級調(diào)度協(xié)同控制等眾多技術難點。

智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)已率先部署在國家電網(wǎng)全部省級以上調(diào)度中心和部分地市調(diào)度中心，應用范圍逐步向地調(diào)、縣調(diào)、配調(diào)以及變電站、發(fā)電廠輻射延伸。新系統(tǒng)的推廣應用也推動了技術標準、工作流程、崗位能力的創(chuàng)新，對調(diào)度自動化運維人員的專業(yè)能力提出更高要求。強化調(diào)控隊伍建設，規(guī)范崗位人員配置，提升從業(yè)人員的專業(yè)能力，是“大運行”體系建設的重點工作之一，也是確保電網(wǎng)堅強、運行穩(wěn)定的根本。

1.3 能力提升方式

智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)要最大限度發(fā)揮對特大電網(wǎng)調(diào)控的支柱作用，運維人員的應用能力是一個重要影響因素。

結合關于電網(wǎng)發(fā)展和組織發(fā)展的需求分析，要進一步分析智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的設計、構架和功能，提煉創(chuàng)新點、關鍵點、增長點，找準能力差距，結合分析結論梳理核心能力，定位能力提升的目標，劃分能力維度、從知識、技能、態(tài)度三方面提取能力項，根據(jù)運維人員能力水平標定能力成長的起點，擬定能力成長的路線，確保具有較強的針對性、可行性和實用性。

2 核心能力分析

2.1 智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)總體架構及特點

智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)在總體架構上具有 “橫向集成、縱向貫通”［4］的特點，如圖1所示。系統(tǒng)繼承了原有調(diào)度自動化系統(tǒng)的技術優(yōu)勢，以具有較高安全程度的軟硬件為基礎，通過面向服務［5］的體系結構強化系統(tǒng)的互聯(lián)能力，通過多核計算機集群技術［6］提升系統(tǒng)的處理能力以及運行的可靠性，全面統(tǒng)籌調(diào)控相關的10余套互相獨立的應用系統(tǒng)，構建了一個一體化支撐基礎平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化、互聯(lián)共享和橫向集成，歸納形成了實時監(jiān)控與預警、調(diào)度計劃、安全校核、調(diào)度管理四大類應用［7］，從根本上改善了先前一個調(diào)度中心內(nèi)部的多套系統(tǒng)并存的局面，實現(xiàn)了調(diào)控管理集約化。在各級調(diào)度協(xié)調(diào)方面，以高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡為支撐［8］，全網(wǎng)共享實時數(shù)據(jù)、實時畫面和應用功能，縱向?qū)崿F(xiàn)國調(diào)、網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、地調(diào)、縣調(diào)的業(yè)務協(xié)調(diào)控制。智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)實現(xiàn)了特大電網(wǎng)多級調(diào)度一體化運作并建立了備用調(diào)度體系，滿足了特大電網(wǎng)調(diào)度控制業(yè)務需求。

圖1 智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)總體架構

2.2 關鍵技術及作用

智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的研發(fā)、應用和推廣，集中解決了一批電網(wǎng)調(diào)控的重點和難點問題，在關鍵技術上取得進展和突破，為特大電網(wǎng)調(diào)度控制提供有力支撐，主要表現(xiàn)在系統(tǒng)結構、運行控制、電網(wǎng)觀測、協(xié)同預警、經(jīng)濟運行、安全防御6個方面。

系統(tǒng)結構方面。為提高系統(tǒng)標準化、安全性和開放性［9］，建立了適應特大電網(wǎng)調(diào)度控制的“橫向集成、縱向貫通”一體化支撐平臺。

運行控制方面。為解決特大電網(wǎng)故障聯(lián)合處置和多級調(diào)度協(xié)調(diào)控制的難題，研發(fā)了多級調(diào)度協(xié)同的特大電網(wǎng)實時監(jiān)控、綜合智能告警和安全控制技術，實現(xiàn)500 kV及以上電網(wǎng)故障的全網(wǎng)聯(lián)動實時告警［10］，實現(xiàn)了國家電網(wǎng)一體化的整體運行控制。

電網(wǎng)觀測方面。為提升特大電網(wǎng)的可觀測性，解決特大電網(wǎng)多個控制中心實時工況共享的難點，以特大電網(wǎng)多級調(diào)度的調(diào)度業(yè)務協(xié)同和全網(wǎng)實時數(shù)據(jù)共享需求為導向，研發(fā)了大電網(wǎng)統(tǒng)一建模、高效遠程瀏覽圖形界面和分布式實時數(shù)據(jù)庫［11］等關鍵技術，形成多項行業(yè)、國家和國際標準。

表1 核心能力項分解

協(xié)同預警方面。為提高在線安全預警和各調(diào)度中心之間協(xié)同運行能力，解決多重連鎖故障預警處置［12］的大難點，研發(fā)了以事件觸發(fā)的特大電網(wǎng)多級互動調(diào)度、即時工況的在線動態(tài)安全預警技術［13］，增強了安全狀態(tài)評估的及時性。

經(jīng)濟運行方面。為提高新能源消納能力并增強電網(wǎng)運行經(jīng)濟性，解決節(jié)能發(fā)電調(diào)度、間歇性大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電的有效消納等重點難點，在兼顧安全的前提下，統(tǒng)籌考慮了新能源消納的經(jīng)濟發(fā)電計劃模型，研究了包含節(jié)能、經(jīng)濟等多個要素的調(diào)度模式，開發(fā)了多時段發(fā)電計劃優(yōu)化決策軟件，實現(xiàn)了精細化安全校核和發(fā)電計劃優(yōu)化決策。

安全防御方面。為強化調(diào)度體系抵御集團式網(wǎng)絡攻擊和重大自然災害的能力，提高電網(wǎng)主動、全面的安全防御能力，按照國家等級保護四級結構化安全要求，構建了省級以上分組分布式備調(diào)體系［14］和電力二次系統(tǒng)縱深安全防護體系［13］。

2.3 能力分類提取

由上述分析可知，智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的創(chuàng)新和關鍵主要通過橫向集成四大類應用的統(tǒng)一平臺、縱向貫通各級調(diào)度的體系構架、多層級調(diào)度計劃的統(tǒng)一決策與安全校核、包含特高壓的大電網(wǎng)在線穩(wěn)定分析、特大電網(wǎng)綜合告警與智能分析等多個方面體現(xiàn)。調(diào)度自動化系統(tǒng)向著智能化更新?lián)Q代，帶來新知識、新技術、新技能的迭代，可以從中提取和發(fā)掘運維人員所需的能力素質(zhì)，有針對性的彌補能力缺口。

智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)繼承了原有主流調(diào)度自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢技術，各級調(diào)度自動化運維人員原有專業(yè)能力仍然有效，并且可以作為向所需核心能力遷移的基礎。核心能力項可以集中歸納為“智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)應用及操作”，包含系統(tǒng)體系架構、基礎平臺、實時監(jiān)控與預警類應用、調(diào)度計劃類應用、安全校核類應用、調(diào)度管理類應用共6個能力中項，每個能力中項根據(jù)功能包含若干能力子項，具體能力項分解如表1所示。

3 能力成長路線

3.1 目標定位

為了確保新形勢下調(diào)度自動化運維的工作質(zhì)量，提高運維人員的專業(yè)技能、職業(yè)素質(zhì)和績效水平，深化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的推廣和應用。以核心知識和關鍵技能為重點，以“知識必備，技能夠用”為指導思想，擬定“重點突出，廣泛覆蓋”的能力成長路線。融合智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)“橫向集成、縱向貫通”的思想，將各級調(diào)度中心自動化運維專業(yè)人員的能力水平納入能力成長路線中，符合各級調(diào)度自動化運維人員的能力需求，保證針對性的同時，兼顧普適性，實現(xiàn)崗位勝任能力強化和專業(yè)技能水平提升。目標主要有依次遞進的三方面。

第一，了解智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)總體架構，掌握設備工作原理與系統(tǒng)配置，熟知自動化運維專業(yè)的工作內(nèi)容、業(yè)務流程和工作方法，能夠在他人指導下完成智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的基本操作，具備基本的崗位履職能力。

第二，能夠獨立完成智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)啟停操作、圖形和數(shù)據(jù)庫錄入、主站廠站的常見異常判斷和處理等工作，并能夠配合進行四遙信息調(diào)試驗收，熟練完成巡視和值班等日常工作。能夠熟練表達操作流程。

第三，理解智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)關鍵技術、體系創(chuàng)新，能夠熟練完成智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)SCADA運行維護、高級應用軟件運行維護、日常巡視與檢查、系統(tǒng)常見故障處理、系統(tǒng)主站廠站聯(lián)合調(diào)試等專業(yè)技能操作。能夠提煉工作要點、總結操作流程，有效指導他人運用該項能力完成工作。具有技術改進和運用創(chuàng)新的能力。

3.2 起點劃分

根據(jù)“大運行”體系建設工作方案，智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)全面部署在國家電網(wǎng)各級調(diào)度中心，且由各省級電科院作為技術支撐機構，所以，各調(diào)度分中心、省調(diào)自動化專業(yè)人員，各省級電科院自動化專業(yè)人員，各地調(diào)、縣調(diào)自動化專業(yè)人員均面臨能力缺口，應根據(jù)能力成長路線完成能力提升目標。

按照“大運行”體系各級調(diào)度功能定位，將能力成長起點劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個層級，且高層級能力具有對低層級能力的兼容和涵蓋，由低向高遷移獲取。Ⅰ級能力為地調(diào)、縣調(diào)自動化專業(yè)人員能力成長起點，Ⅱ級能力為省調(diào)及省級電科院自動化專業(yè)人員能力成長起點，Ⅲ級能力為網(wǎng)調(diào)自動化專業(yè)人員能力成長起點。

3.3 維度劃分

將能力按照知識、技能、態(tài)度3個層面分為：基本知識、專業(yè)知識、相關知識、基本技能、專業(yè)技能、相關技能和職業(yè)素養(yǎng)共7個維度。專業(yè)技能是能力成長路線的主體以及勝任能力的核心，主要包含：系統(tǒng)應用及操作、系統(tǒng)維護、系統(tǒng)安裝及調(diào)試、系統(tǒng)異常處理、智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)應用及操作?；A知識為專業(yè)知識提供理論支撐；專業(yè)知識按照一定方式組成專業(yè)技能，通常作為能力成長路線的起點；相關知識主要支撐部分專業(yè)技能；基本技能體現(xiàn)人員的基本從業(yè)素質(zhì)，是專業(yè)技能的基礎；相關技能主要涉及工作組織能力；職業(yè)素養(yǎng)是態(tài)度類能力的彰顯。

3.4 路線擬定

以上述劃分的能力維度為橫坐標，以各維度包含的能力項為縱坐標，形成能力平面，以箭頭標示能力項之間的承繼關系，最終通過箭頭線段連接形成一個跨越多個能力維度的能力類，即這一組能力的成長路線。具體的能力成長路線如圖2所示，總體而言，共形成智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)9個能力類，包括：能量管理系統(tǒng)應用（20個能力項）、調(diào)度管理信息系統(tǒng)應用 （4個能力項）、電能計量系統(tǒng)及應用（6個能力項）、數(shù)據(jù)網(wǎng)及操作（5個能力項）、二次系統(tǒng)安全防護（3個能力項）、時鐘同步系統(tǒng)及操作（1個能力項）、UPS及操作（3個能力項）、運行監(jiān)視系統(tǒng)及操作（4個能力項）、主站廠站操作（7個能力項）。各能力類均從專業(yè)知識、相關知識、基本技能維度為起點，到某項專業(yè)技能為終點。此外，能力成長路線還包含基礎知識（5個能力項）、相關技能（1個能力項）、職業(yè)素養(yǎng)（6個能力項），整體總共65個能力項。

能力成長路線將新形勢下調(diào)度自動化運維人員的所需能力顯性化，并明確了方向，幫助運維人員建立了崗位能力的整體概念，為提升智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的應用能力做好支撐，助力系統(tǒng)的深化應用和持續(xù)迭代。

3.5 資源統(tǒng)籌

智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)屬于基于集成解決方案的復雜產(chǎn)品系統(tǒng)［15］，不但在研發(fā)階段需要統(tǒng)籌科研、高校、產(chǎn)業(yè)、電網(wǎng)運行等各層面參與，而且在推廣和深度應用的過程中也需要前期介入的機構提供支撐服務。中國電科院、國網(wǎng)經(jīng)研院、國網(wǎng)能源院發(fā)揮科研單位技術和人才優(yōu)勢，為國調(diào)、分調(diào)各項業(yè)務提供常態(tài)技術支撐，同時委托分部所在地的省級科研單位為分調(diào)提供技術、業(yè)務支撐；各省級電科院為省、地調(diào)提供各項業(yè)務常態(tài)技術支撐；國網(wǎng)、省級、地級信通公司建立專項技術服務機制，為相應調(diào)度機構提供通信業(yè)務支撐。各類支撐服務的提供方擁有更為全面的技術信息，是自動化運維人員能力提升的潛在資源。通過E-learning平臺、移動互聯(lián)網(wǎng)平臺等媒介，建立雙向互動關聯(lián)機制，研發(fā)方為使用方提供技術支持和人員培養(yǎng)，使用方為研發(fā)方提供應用反饋，共同做好系統(tǒng)的深化應用和持續(xù)提升。

圖2 智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)深化應用能力成長路線

4 結語

在電網(wǎng)互聯(lián)日益增強的背景下，面對特大電網(wǎng)調(diào)控運行的諸多難點，提高特大電網(wǎng)調(diào)控能力、重大故障處置能力、廣域資源優(yōu)化配置能力，為從根本上保障特大電網(wǎng)運行的經(jīng)濟環(huán)保和安全穩(wěn)定。國家電網(wǎng)公司策劃并組織研發(fā)了以“橫向集成，縱向貫通”為特點的智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)，在關鍵技術上取得重大突破，完成了調(diào)度自動化系統(tǒng)以智能化為目標的升級換代，目前已進入深化應用階段。為保證調(diào)度自動化運維人員專業(yè)能力適應新系統(tǒng)、緊跟新形勢、符合新要求，研究分析了新系統(tǒng)的技術特點，挖掘了核心能力，依據(jù)自動化運維人員的能力層級劃分了能力提升起點，提出了具有較強針對性的能力成長路線，全面支持了調(diào)度自動化從業(yè)人員能力水平提升，做好系統(tǒng)的深化應用和專業(yè)人才儲備。

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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 優(yōu)（1984），高級工程師，電網(wǎng)調(diào)度自動化維護員技師，高級企業(yè)培訓師，主要從事培訓管理和項目開發(fā)工作；徐 偉（1968），高級工程師，高級講師，從事電網(wǎng)運行培訓工作；劉 勇（1982），工程師，從事電力自動化專業(yè)管理工作。