智能電網(wǎng)調(diào)度的自動化和可視化研究

江前義　劉林青

摘要：我國電網(wǎng)發(fā)展速度不斷加快，電網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)信息背景中向智能化方向發(fā)展，電力調(diào)度操作呈現(xiàn)自動化特點(diǎn)和可視化特點(diǎn)，深入研究智能電網(wǎng)的特點(diǎn)，有利于彰顯智能電網(wǎng)的應(yīng)用優(yōu)勢，同時(shí)，還能優(yōu)化電力調(diào)度效果，這對電力企業(yè)的持續(xù)發(fā)展有促進(jìn)意義。針對智能電網(wǎng)進(jìn)行簡要介紹，然后對其進(jìn)行了自動化分析，最后探究了可視化技術(shù)的具體應(yīng)用，希望我國智能電網(wǎng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);電力調(diào)度;自動化;電網(wǎng)

前言

近年來，我國的社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，電力工業(yè)的發(fā)展速度相當(dāng)快，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行以及維護(hù)中，其復(fù)雜程度也愈來愈復(fù)雜，在電網(wǎng)中出現(xiàn)事故所造成的危害程度以及所波及的范圍也相當(dāng)大，所以為了確保電力系統(tǒng)的可靠、安全以及經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，開發(fā)了電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)。電網(wǎng)調(diào)度的自動化系統(tǒng)在該方面所取得的作用是不可小覷的，且該系統(tǒng)已經(jīng)成為了電力系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的重要角色之一。所以，在我國目前的電力工業(yè)發(fā)展的速度飛快前進(jìn)的情況下，面對系統(tǒng)的高新發(fā)展，需要對電網(wǎng)調(diào)度的自動化以及可視化的研究進(jìn)一步取得成效，這對于我國眼下的電力工業(yè)的發(fā)展而言是相當(dāng)重要且急切需要的。

1智能電網(wǎng)調(diào)度的自動化和可視化要點(diǎn)概述

1.1高級配電運(yùn)行技術(shù)

運(yùn)用這一技術(shù)，我們可以實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌控，有效預(yù)判電網(wǎng)的運(yùn)行態(tài)勢。使電網(wǎng)具備安全自愈方面的性能，能夠?qū)崿F(xiàn)自我預(yù)防和復(fù)原工作。這樣電網(wǎng)的運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和效率的進(jìn)一步優(yōu)化，還能有效地對其分布的能源做到有效支持，實(shí)現(xiàn)以供需互動為特征的雙向服務(wù)模式，對其高級處理系統(tǒng)進(jìn)行有效的完善。

1.2高級量測體系

這一技術(shù)是指通過通信網(wǎng)絡(luò)，把位于用戶端的智能電表和供電側(cè)的計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合管理，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷數(shù)據(jù)和系統(tǒng)間的互通，還能實(shí)現(xiàn)向室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的擴(kuò)展，這樣使供需間的電力和信息做到雙向互通。讓用戶在用電信息方面實(shí)現(xiàn)共享。這一技術(shù)的作用主要用于對用戶用電信息的網(wǎng)絡(luò)處理系統(tǒng)進(jìn)行搜集、測量、儲存與分析運(yùn)用。

1.3高級資產(chǎn)管理

這一技術(shù)將大批量的高級傳感器安裝于系統(tǒng)當(dāng)中。它可以有效提供系統(tǒng)的參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行情況，并運(yùn)用相關(guān)的程序，對于搜集到的那些實(shí)時(shí)訊息和資源管理、仿真和模擬進(jìn)行集成，這樣可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。使電網(wǎng)的效率得到提高。此外它還要同前面所說的技術(shù)想集成，通過有效的訊息和控制技術(shù)，有效的做到對資產(chǎn)的規(guī)劃、建設(shè)及運(yùn)維等工作，使系統(tǒng)運(yùn)營更加穩(wěn)定。

1.4高級輸電運(yùn)行

運(yùn)用這一技術(shù)，我們可以有效實(shí)現(xiàn)對輸電線路的在線監(jiān)控、評估預(yù)測和剖析決策等工作，使輸電系統(tǒng)的運(yùn)行更加優(yōu)質(zhì)，資產(chǎn)管理更加可靠，有效地提高輸電線路的綜合防災(zāi)性能和智能電網(wǎng)的安全性能，尤其是可以有效地減少智能電網(wǎng)發(fā)生停運(yùn)的可能性。

2智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)

2.1電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)構(gòu)成

在智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的過程當(dāng)中，電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)是非常重要的，就目前而言，電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的組成主要包含三大部分：①主站系統(tǒng);②數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);③廠站自動化系統(tǒng)。在智能電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)起著核心功能的作用，不僅可以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)電網(wǎng)的監(jiān)控，確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性，還可以通過電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)給予的實(shí)時(shí)警告信息，在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確地檢測出系統(tǒng)的故障，并及時(shí)對故障進(jìn)行處理。電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)以全局為主體，通過對所有故障信息的把控，對電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)判與分析。

2.2電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的功能分析

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的可靠性非常高，作為一種有效的技術(shù)手段，電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)對電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性起著重要的作用。①電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸層可以起到保護(hù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全、外傳數(shù)據(jù)的作用，對生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及企業(yè)辦公系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度，使兩者之間實(shí)現(xiàn)有效的隔離，主要隔離方式包括專用網(wǎng)關(guān)、防火墻等等。②電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的應(yīng)用層面可以備份重要的軟硬件設(shè)備，對于一些重要的數(shù)據(jù)，還能實(shí)現(xiàn)熱備份與冷備份，以免被病毒破壞。

3電力調(diào)度可視化的實(shí)現(xiàn)

3.1可視化預(yù)警功能應(yīng)用

可視化電網(wǎng)預(yù)警，預(yù)警分析的結(jié)果可以通過各種可視化小部件進(jìn)行顯示。動態(tài)穩(wěn)定阻尼裕度、低頻振蕩實(shí)時(shí)告警、預(yù)想故障暫時(shí)預(yù)警、預(yù)想故障電壓預(yù)警、預(yù)想故障熱穩(wěn)預(yù)警、潮流越限程度、電壓越限裕度等均屬于可視化指標(biāo)。另外，還可以從系統(tǒng)中薄弱電力設(shè)備以及故障的嚴(yán)重程度來來對預(yù)警分析結(jié)果進(jìn)行觀察。

3.2可視化分析功能

為了使調(diào)度工作人員能夠更好的了解、掌握全網(wǎng)電壓情況，可采用電壓排序;為了對調(diào)度員能夠快速調(diào)整設(shè)備重載或越限等情況給予輔助，可采用靈敏度排序。但是應(yīng)注意避免人機(jī)界面不友好及分析目標(biāo)過多的情況，該情況的產(chǎn)生會給工作人員及時(shí)排除、處理系統(tǒng)存在問題帶來困擾。

3.3可視化觀測功能

直觀顯示電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)可通過可視化計(jì)算方法來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)能夠按照靈活設(shè)置電網(wǎng)分區(qū)單獨(dú)進(jìn)行重載設(shè)備分析、電壓合格率分析、析、電網(wǎng)安全性分析等，可對電網(wǎng)分區(qū)進(jìn)行靈活設(shè)置，且要有效監(jiān)控分區(qū)間的斷面信息，這就是電網(wǎng)分區(qū)運(yùn)行的可視化。

3.4可視化控制功能

對于自動電壓控制、自動發(fā)電控制的應(yīng)用分析結(jié)果，可以將各種直觀的可視化界面進(jìn)行設(shè)置，這樣做事為了方便分析人員對電網(wǎng)直觀的控制與監(jiān)視，為智能化調(diào)度打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)減輕調(diào)度運(yùn)行工作人員的工作壓力，有助于調(diào)度人員對電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行態(tài)勢的全面掌握。

4智能電網(wǎng)調(diào)度自動化的運(yùn)用前景

針對智能電網(wǎng)的發(fā)展，雖然相關(guān)部門對國內(nèi)智能電網(wǎng)缺乏規(guī)劃與引導(dǎo)，但是事實(shí)上很多學(xué)者與專家己經(jīng)對智能電網(wǎng)進(jìn)行了一系列有效的實(shí)驗(yàn)與研究，并且得出了很多可靠的成果，為國家電網(wǎng)智能化與自動化提供設(shè)計(jì)思想與資料。智能電網(wǎng)的研究方向主要是：自動化主站與變電站。現(xiàn)行的變電站設(shè)施己經(jīng)完成了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的通信與傳輸，尤其是終端系統(tǒng)與協(xié)議。和傳統(tǒng)的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)不同的是，這種數(shù)字化變電站以邏輯節(jié)點(diǎn)、服務(wù)器、相關(guān)設(shè)備為模型，整合數(shù)據(jù)，建立了變電站模型。

當(dāng)前應(yīng)用最廣的協(xié)議是IEC61850，它的優(yōu)點(diǎn)是統(tǒng)一配備編程，讓變電站編程與各種裝置透明化，在模型數(shù)據(jù)更加精確的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)更多的功能，具體如：交互性操作、數(shù)據(jù)讀寫等。它的設(shè)計(jì)流程是利用各項(xiàng)數(shù)據(jù)完成邏輯節(jié)點(diǎn)的構(gòu)成，當(dāng)邏輯結(jié)構(gòu)形成后，生成虛擬的邏輯設(shè)施，以結(jié)束設(shè)計(jì)。和傳統(tǒng)的變電站不同的是，智能電網(wǎng)變電站有數(shù)據(jù)共享的功能，集成應(yīng)用與自動化分布取消，變電站信息變得更加全面化、透明化。電網(wǎng)變電站是終端與信息源控制的平臺，在通信傳輸向中心系統(tǒng)轉(zhuǎn)化的過程中，它能在維護(hù)中心系統(tǒng)的同時(shí)，對相關(guān)數(shù)據(jù)以及動作進(jìn)行參考，以此提高系統(tǒng)流動性。

當(dāng)前電網(wǎng)需要檢測的信息相對較多，具體有一次與二次信息監(jiān)測、運(yùn)行信息和電網(wǎng)故障等，在對這些信息進(jìn)行監(jiān)測的同時(shí)，讓操作人員快速掌握電網(wǎng)狀態(tài)，并且對其進(jìn)行處理。近年來，隨著自動化技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，自動化調(diào)度更加精確化，尤其是智能電網(wǎng)使用的61970協(xié)議，它讓主站運(yùn)行變得更加可靠、高效。隨著61970的運(yùn)用，它讓EMS開始變得更加簡單，還能進(jìn)行各種EMS通信。在主站自動化的背景下，它能資源快速得到共享，在減小系統(tǒng)中潛藏的孤立信息后，為智能電網(wǎng)調(diào)度自動化提供模型結(jié)構(gòu)。

結(jié)束語

對于未來的電網(wǎng)發(fā)展趨勢，應(yīng)利用先進(jìn)信息、通信和控制技術(shù)，覆蓋所有電壓等級的發(fā)輸變配用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)的資源優(yōu)化，大幅度提升電網(wǎng)的服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流、信息流、電力流的一體化融合，滿足我國經(jīng)濟(jì)社會全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展要求。只有這樣才能建設(shè)安全的電力體系，提高電力生產(chǎn)效率，創(chuàng)造更多效益，為電力企業(yè)的發(fā)展帶來更多的保障。

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