智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀與技術(shù)展望

陳菁偉

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司，浙江 杭州 310007）

0 引 言

在大數(shù)據(jù)時(shí)代下，智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能逐漸豐富。傳統(tǒng)的調(diào)度控制系統(tǒng)主要任務(wù)是電力數(shù)據(jù)。但是，傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)工作內(nèi)容無(wú)法滿足當(dāng)前的電網(wǎng)發(fā)展需求，需要更大的發(fā)展前景。近年來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度事業(yè)取得了快速發(fā)展，促使電網(wǎng)調(diào)度呈現(xiàn)出自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)，也 是當(dāng)前電力企業(yè)的重點(diǎn)工作內(nèi)容。

1 智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的發(fā)展，它在全國(guó)各地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。在滿足地區(qū)發(fā)展電力需求的同時(shí)，電力調(diào)度不僅具有較高的安全性和穩(wěn)定性，而且擁有良好的靈活性、可靠性，資源的應(yīng)用效率也會(huì)得到提高。如今，智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)控制、地區(qū)性技術(shù)分配以及電力引流等技術(shù)。圖1為智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)總體框架，由中國(guó)電力科學(xué)研究院和重點(diǎn)科學(xué)院負(fù)責(zé)技術(shù)研發(fā)，具體線路則有各級(jí)調(diào)度控制中心負(fù)責(zé)，相關(guān)工作由國(guó)家電網(wǎng)總公司組織開(kāi)展。

2 智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)創(chuàng)新技術(shù)和應(yīng)用效果

當(dāng)前，國(guó)家的智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了更新?lián)Q點(diǎn)，布置形成了縱橫交錯(cuò)、全面撒網(wǎng)的格局，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分析和在線分析，在事故處理、數(shù)據(jù)匯總等方面的能力也得到了根本提高。

圖1 智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)總體框架

2.1 提高了多級(jí)電網(wǎng)的可測(cè)性

在智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展后，國(guó)家電網(wǎng)同時(shí)制定了多種方案和各項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)了實(shí)時(shí)收取收據(jù)、快速分享信息、瀏覽高清畫面等技術(shù)，為多級(jí)電網(wǎng)控制系統(tǒng)提供了便捷高效的運(yùn)作方式，同時(shí)提高了多級(jí)電網(wǎng)的可測(cè)性。最重要的是，多級(jí)電網(wǎng)在創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以更加快速、高效、準(zhǔn)確地獲取到具體的地理定位和高清畫面，使電網(wǎng)區(qū)域信息聯(lián)合，形成一個(gè)集中、多元的網(wǎng)絡(luò)整體。

2.2 加強(qiáng)了多級(jí)電網(wǎng)的可控性

與傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)相比，智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的監(jiān)控能力得到了大幅度提高，在技術(shù)創(chuàng)新后可以監(jiān)控多級(jí)電網(wǎng)。遇到電網(wǎng)故障時(shí)，它也會(huì)采取相應(yīng)的處理措施并發(fā)出危險(xiǎn)警告。不僅如此，還加入了安全運(yùn)行、信息加密、數(shù)據(jù)處理等遠(yuǎn)程控制功能，可以對(duì)非法登錄、非法傳輸、非法訪問(wèn)等內(nèi)容進(jìn)行控制。尤其是在電網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)電網(wǎng)調(diào)度，提高多級(jí)電網(wǎng)的可控性。

2.3 提高了系統(tǒng)故障預(yù)警能力

電網(wǎng)故障具有突發(fā)性和不可測(cè)性，部分故障一旦發(fā)生，就是大面積、大幅度的波及范圍。因此，提高系統(tǒng)故障預(yù)警能力一直都是智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。如今，創(chuàng)新后的智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)已經(jīng)具有了多級(jí)調(diào)度共同協(xié)助的流程，大區(qū)域數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享，小區(qū)域數(shù)據(jù)分布計(jì)算。智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的智能運(yùn)行，提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性，也提升了各種干擾信號(hào)的處理能力，尤其是短路電流或者故障運(yùn)行的在線監(jiān)測(cè)能力和數(shù)據(jù)分析能力。這種控制系統(tǒng)的故障預(yù)警能力可以使電網(wǎng)真正實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。

2.4 降低了國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)行成本

除了上述內(nèi)容之外，智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，將多種模式結(jié)合在一起，不僅保證了電網(wǎng)安全，也讓電網(wǎng)運(yùn)行方法更具經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約了大量成本，有效解決了能源稀缺問(wèn)題。從實(shí)際情況來(lái)看，多種目標(biāo)、多種時(shí)段相結(jié)合的安全約束機(jī)組組合技術(shù)，有效解決了電網(wǎng)跨區(qū)域調(diào)度協(xié)調(diào)難點(diǎn)。

2.5 調(diào)度控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

以國(guó)網(wǎng)浙江電力公司為例，該公司開(kāi)展了智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)創(chuàng)新技術(shù)研究工作，并且進(jìn)行了示范應(yīng)用。新時(shí)期，為了保證電力運(yùn)行安全可靠，借助智能電網(wǎng)的綜合優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)優(yōu)選多種優(yōu)化調(diào)度策略，合理安排停電計(jì)劃，調(diào)整運(yùn)行方式，在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)多時(shí)段運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷互補(bǔ)[1]。

3 智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展和未來(lái)前景

3.1 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)

在設(shè)計(jì)智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)非常重要。要對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)接線模式進(jìn)行梳理，要?dú)w納總結(jié)不同供電場(chǎng)合和可靠性要求，最終根據(jù)具體場(chǎng)合、要求確定需要采取的接線模式，保證電網(wǎng)得到充分優(yōu)化[2]。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)度結(jié)合配電網(wǎng)現(xiàn)有供電能力，可以將目標(biāo)進(jìn)行更加細(xì)致的劃分。一般情況下分為中長(zhǎng)期、短期、超短期3個(gè)目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上形成中長(zhǎng)期、短期、超短期的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)度手段。不同的子目標(biāo)下，關(guān)注的內(nèi)容不同，如中長(zhǎng)期優(yōu)化目標(biāo)重點(diǎn)關(guān)注的是月度線損點(diǎn)電量、用戶停電時(shí)戶數(shù)以及開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)等。短期優(yōu)化目標(biāo)重點(diǎn)關(guān)注的是日線損電量、電壓質(zhì)量以及開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)，而超短期針對(duì)失電負(fù)荷和電壓質(zhì)量等。在網(wǎng)絡(luò)調(diào)度優(yōu)化技術(shù)的協(xié)調(diào)配合下，可以滿足中長(zhǎng)期、短期、超短期不同尺度下預(yù)定的總體控制目標(biāo)。不僅如此，在不同類型的電網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)也可以根據(jù)具體的曲線特性進(jìn)行時(shí)間解耦，將分布式電源、微電網(wǎng)、多樣性負(fù)荷中的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄷r(shí)間、多斷面的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問(wèn)題，高效解決了調(diào)度技術(shù)。

3.2 負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度技術(shù)

負(fù)荷調(diào)度模塊的主要任務(wù)在于根據(jù)過(guò)往負(fù)荷數(shù)據(jù)完成中長(zhǎng)期、短期、超短期的負(fù)荷預(yù)測(cè)工作。優(yōu)化后，這一模塊的預(yù)測(cè)將更加準(zhǔn)確，并且縮小負(fù)荷操作范圍。在實(shí)際優(yōu)化調(diào)度過(guò)程中，需要參考負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果、負(fù)荷控制以及調(diào)節(jié)機(jī)制等，對(duì)負(fù)荷側(cè)可調(diào)資源進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。根據(jù)這一預(yù)測(cè)結(jié)果，結(jié)合負(fù)荷預(yù)測(cè)可以對(duì)中長(zhǎng)期、短期、超短期的負(fù)荷調(diào)度進(jìn)行合理控制，明確不同尺度下具體的優(yōu)化調(diào)度方案。中長(zhǎng)期、短期可以降低最大負(fù)荷和峰谷差值，超短期負(fù)荷調(diào)度目標(biāo)也會(huì)縮小到可控制操作的范圍[3]。

3.3 分布式電源優(yōu)化調(diào)度

在智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)過(guò)程中，分布式電源調(diào)度技術(shù)發(fā)揮著重要作用。通過(guò)對(duì)分布式電源調(diào)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以讓配電網(wǎng)區(qū)域中的分布式電源、分布式儲(chǔ)能得到高質(zhì)量控制和能量管理。分布式電源優(yōu)化調(diào)度技術(shù)主要分為兩種時(shí)間尺度——短期日前調(diào)度控制和實(shí)時(shí)修正控制，需要根據(jù)具體的運(yùn)行場(chǎng)景制定不同的策略。前者主要的控制策略是結(jié)合分布式電源未來(lái)24 h的出力預(yù)測(cè)、負(fù)荷預(yù)測(cè)等曲線制定，同時(shí)可以根據(jù)可調(diào)負(fù)荷裕度，在不同時(shí)間段內(nèi)選出最合適的運(yùn)行場(chǎng)景，進(jìn)而制定出合理的配電源處理計(jì)劃和儲(chǔ)能充放電計(jì)劃。后者是根據(jù)綜合能量超短期預(yù)測(cè)、系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況以及儲(chǔ)能狀態(tài)，對(duì)日前調(diào)度控制策略等內(nèi)容進(jìn)行滾動(dòng)修正，保證分布式電源可以高效完成可再生能源消納。

4 結(jié) 論

綜上所述，智能化電力設(shè)備的應(yīng)用范圍在逐漸擴(kuò)大。這種情況下，配電網(wǎng)系統(tǒng)要進(jìn)行智能化管理和應(yīng)用，智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)必須得到全面完善。智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新后，不僅減少了電力員工的工作量，提高了工作效率和運(yùn)行質(zhì)量，降低了運(yùn)行成本，也大大提升了國(guó)家電網(wǎng)的綜合實(shí)力。