智能電網(wǎng)調(diào)度運行面臨的關(guān)鍵技術(shù)研究

王振丹，馬小鵬，代崇輝

（1.國網(wǎng)平?jīng)龉╇姽?，甘肅 平?jīng)?744000；2.國網(wǎng)甘肅省超高壓公司，甘肅 平?jīng)?744000）

引言

近年來，隨著我國越來越重視能源的可持續(xù)發(fā)展，提升了電力輸送產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐，在電力輸送產(chǎn)業(yè)中電網(wǎng)是決定電力輸送效果的關(guān)鍵因素，想要使其發(fā)展更好地符合可持續(xù)發(fā)展要求，需要積極創(chuàng)新其技術(shù)。現(xiàn)階段主要的技術(shù)創(chuàng)新方向就是信息化技術(shù)，而最顯著的成果就是智能電網(wǎng)，這種電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對電能輸送情況的有效控制。但是在發(fā)展智能電網(wǎng)的過程中仍然有相應(yīng)的技術(shù)問題存在，為了進一步提升智能電網(wǎng)調(diào)度運行效率，需要與現(xiàn)階段的實際情況相結(jié)合開展技術(shù)創(chuàng)新。

1 智能電網(wǎng)的相關(guān)概述

1.1 智能電網(wǎng)的定義

智能電網(wǎng)是現(xiàn)階段電網(wǎng)最為先進的使用形式，其能夠?qū)﹄娔苓\行狀況進行自動監(jiān)視和控制，能夠保證輸電網(wǎng)絡(luò)擁有非常高的完整性和通暢性。智能電網(wǎng)以雙向性高速的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)使用的高效化和自動化，在發(fā)展智能電網(wǎng)的過程中主要使用的技術(shù)為控制技術(shù)、測量技術(shù)、感應(yīng)技術(shù)和傳感技術(shù)等[1]。

1.2 智能電網(wǎng)的必要性和重要作用

隨著我國自動化技術(shù)和信息化技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致各種關(guān)于民生方向的行業(yè)都在向自動化和信息化方向靠攏；在我國發(fā)展社會經(jīng)濟的過程中，國家不斷提升對環(huán)境治理的要求，電網(wǎng)就是其中的重要方面；社會各界正在不斷提升對電能的需求，同時也提升了對電能輸送質(zhì)量和效率的要求，這些都體現(xiàn)了研究智能電網(wǎng)的必要性。利用智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)資源的優(yōu)化配置，更加充分、合理地利用清潔能源，不但能夠降低污染排放量，還能夠節(jié)約能源；能夠使用戶的需求得到更好的滿足，能夠在運輸?shù)倪^程中減少電能的損失量。

2 智能電網(wǎng)調(diào)度運行的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 實時監(jiān)測和解決技術(shù)

近年來，電力企業(yè)在電力調(diào)度和運行系統(tǒng)方面取得了很大的進步，例如在檢測電力發(fā)電機方面，能夠?qū)崟r的檢測電網(wǎng)的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)清晰的展示現(xiàn)場的實際情況。工作人員能夠?qū)討B(tài)數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，結(jié)合系統(tǒng)定位可以完成目標(biāo)設(shè)置，通過這種動態(tài)運行模式，能夠及時了解電網(wǎng)運行調(diào)度存在的問題，能夠有效預(yù)防各種問題的發(fā)生，從而保證電網(wǎng)安全高效的運行。通過實時監(jiān)測和解決技術(shù)的利用，能夠使傳統(tǒng)的電腦運行模式得到優(yōu)化，結(jié)合時間進度完成數(shù)據(jù)的更新轉(zhuǎn)換，及時了解各發(fā)電機組的運行狀態(tài)，幫助工作人員對電力運行模式的調(diào)頻性進行更加充分的利用，還能夠使電力運行模式的使用效率得到提升。在運行電網(wǎng)時，借助預(yù)警系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)完成監(jiān)測工作，不但可以使工作人員的工作量降低，還能夠促進電網(wǎng)使用性能和智能化水平的提升[2]。以實時動態(tài)監(jiān)測為前提，國內(nèi)已經(jīng)完成監(jiān)測預(yù)警和輔助決策系統(tǒng)的建立，其主要存在以下功能：計算暫態(tài)和靜態(tài)電壓、實時監(jiān)測動態(tài)數(shù)據(jù)、計算熱功率和熱穩(wěn)定、分析靜態(tài)安全等。

2.2 距離測量和短路控制技術(shù)

隨著我國不斷創(chuàng)新信息化技術(shù)，也在不斷優(yōu)化電力企業(yè)結(jié)構(gòu)，并且取得了非常明顯的技術(shù)成果。在運行電網(wǎng)的過程中，工作人員必須充分重視控制短路電流的工作。若是有短路現(xiàn)象在電網(wǎng)運行中出現(xiàn)，將會影響電力設(shè)備和電纜結(jié)構(gòu)，會影響電力系統(tǒng)的正常運行，所以應(yīng)該借助技術(shù)措施積極預(yù)防短路問題，為正常運行電網(wǎng)提供保障，實現(xiàn)電網(wǎng)運行效率的提升。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中故障電流限制器也是一次偉大創(chuàng)新，這種設(shè)備擁有非常低的操作要求，并且不會對電網(wǎng)正常運行產(chǎn)生影響，能夠使電網(wǎng)的便利性和安全性得到提升。隨著人們擁有越來越高的生活水平，在人們生活中電力運用范圍和數(shù)量不斷提升。為了使社會的用電需求得到有效滿足，必須對電力的長距離傳輸能力進行提升。在這個過程中，不但需要保證電力傳輸安全，還需要準確地排查和定位電路傳輸線路故障。在傳統(tǒng)電網(wǎng)查找故障時，需要非常繁瑣的故障處理流程。在不斷擴展電網(wǎng)業(yè)務(wù)的同時，也在不斷增加線路范圍，導(dǎo)致相關(guān)問題擁有了越來越高的解決成本，提升了解決問題的難度，所以必須快速鎖定問題發(fā)生的具體位置，能夠使工作人員的效率得到有效提升。在故障預(yù)測中合理利用廣域網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對故障具體走向和地點的預(yù)測，能夠使后期維修的成本和難度得到有效降低，保證電力傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2.3 電力系統(tǒng)元件在線參數(shù)識別技術(shù)

電力系統(tǒng)計算分析在很大程度上會受到其元件參數(shù)是否精確的影響。電力系統(tǒng)元件的參數(shù)和模型包括勵磁系統(tǒng)、調(diào)速器、發(fā)電機、原動機、輸電線以及負荷。1996年8月10日美國西部電網(wǎng)大停電，系統(tǒng)中有解列、震蕩的情況存在，并有30 000 MW負荷消耗，但是在事后重現(xiàn)電網(wǎng)動態(tài)數(shù)據(jù)庫時卻得到系統(tǒng)穩(wěn)定的結(jié)果。由此可知如果電力系統(tǒng)的運行情況無法通過現(xiàn)有的參數(shù)和模型得到準確反映，將對電力系統(tǒng)安全性分析的可靠性和準確性產(chǎn)生嚴重影響，進而對電力系統(tǒng)調(diào)度和人員操作產(chǎn)生不良影響。

現(xiàn)階段大多是使用經(jīng)典的理論參數(shù)作為穩(wěn)定計算所使用的數(shù)據(jù)，但是在運行狀態(tài)、溫度、環(huán)境等因素的影響下都可能改變電力系統(tǒng)元件參數(shù)，尤其是能夠在較大程度上影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定的發(fā)電機同步電抗。相關(guān)的研究表明，與空載狀態(tài)的發(fā)電機相比，處于飽和以及滿足狀態(tài)的發(fā)電機僅擁有約3/4同步電抗，將會在較大程度上影響機組的暫態(tài)穩(wěn)定運行和靜態(tài)穩(wěn)定運行。借助電網(wǎng)動態(tài)預(yù)警和輔助決策系統(tǒng)PMU進行數(shù)據(jù)采集，能夠準確辨識輸電線路的在線參數(shù)、負荷建模、勵磁系統(tǒng)的在線參數(shù)、發(fā)電機在線參數(shù)。

2.4 電網(wǎng)經(jīng)濟運行技術(shù)

在建設(shè)智能電網(wǎng)的過程中也應(yīng)該充分考慮電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。首先，應(yīng)該明確電網(wǎng)系統(tǒng)元件經(jīng)濟運行點。想要提升電力系統(tǒng)輸變電元件運行的經(jīng)濟性，必須完成這些元件經(jīng)濟運行點的確定。在分析經(jīng)濟運行點的過程中，不但需要考慮設(shè)備的物理經(jīng)濟運行點，還需要考慮投資和運行電網(wǎng)的經(jīng)濟運行點和，所以需要有機統(tǒng)一異步電動機、輸電線路及變壓器的經(jīng)濟運行指標(biāo)，也就是在對這些元件進行選擇時應(yīng)該結(jié)合經(jīng)濟負載系數(shù)進行。其次，在線與輔助分析網(wǎng)損。電網(wǎng)的實際網(wǎng)損無法通過離線網(wǎng)損計算得出準確的結(jié)果，這是由于電網(wǎng)會經(jīng)常改變運行狀態(tài)，例如建設(shè)電源、建設(shè)電網(wǎng)、檢修電氣設(shè)備都可能影響網(wǎng)損。與WAMS系統(tǒng)或EMS系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)相結(jié)合，能夠利用在線分析的方式計算實時網(wǎng)損，利用這種方式能夠明確導(dǎo)致網(wǎng)損的主要因素，對制定有針對性的控制措施有利，能夠使智能電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性得到有效提升。

2.5 電力部門一體化技術(shù)

現(xiàn)階段，一體化智能管理技術(shù)在很多電力公司得到了運用，這種技術(shù)能夠使電網(wǎng)調(diào)度工作的智能化程度得到有效提升，還可以與實際工作相結(jié)合完成數(shù)據(jù)模型的建立。另外，一體化智能管理技術(shù)包含可視化展示技術(shù)，在操作過程中工作人員通過對技術(shù)進行合理利用，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的可視化，從而更加全面、直觀的反映調(diào)度范圍、目標(biāo)以及內(nèi)容[3]。工作人員在對參考數(shù)據(jù)充分了解后，能夠增進其對智能電網(wǎng)整體調(diào)度工作的了解，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)管的智能化，能夠保證電網(wǎng)調(diào)度問題得到及時發(fā)現(xiàn)和解決，及時明確故障的性質(zhì)和原因，并提出有效地解決措施。同時，這種技術(shù)還具有處理電網(wǎng)調(diào)度信息的功能，能夠為正常運行電網(wǎng)調(diào)度提供有效保障，提升數(shù)據(jù)的精準性，同時還能夠完成數(shù)據(jù)的實時更新，方便工作人員對運行電網(wǎng)調(diào)度的情況進行及時了解。

2.6 FCL的短路電流控制技術(shù)

在不斷創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的社會背景下，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)明顯擁有了越來越廣的應(yīng)用范圍，在一定程度上強化了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，人們開始對控制短路電流越來越重視。在運行電力系統(tǒng)時，如果存在短路電流故障，將會對安全運行電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響。這需要工作人員與電網(wǎng)設(shè)備、系統(tǒng)運行、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的實際情況相結(jié)合來分析和處理問題，保證電力系統(tǒng)整體穩(wěn)定性。與現(xiàn)階段運行電力系統(tǒng)的實際情況相結(jié)合，大多都是通過故障電流限制器來控制短路電流，從而有效處理短流電路，提升運行電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。否則在發(fā)生短路電流故障后，會提升故障電流控制器的電阻，會威脅電力系統(tǒng)運行安全，甚至?xí)\行電網(wǎng)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響。

3 運用智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)應(yīng)注意的問題

近年來，我國出臺了很多法律規(guī)范了智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的使用范圍，要求相關(guān)人員以安全為前提，靈活運用各種技術(shù)，從而安全、高效的開展電網(wǎng)調(diào)度。在技術(shù)開發(fā)方面應(yīng)該與電網(wǎng)特點緊密結(jié)合，從而使技術(shù)流程變得更加規(guī)范，更加智能化和信息化地完成信息收集。第一，在電網(wǎng)調(diào)度的利用過程中，必須安全地開展各種工作，為正常運行電網(wǎng)提供保障。第二，應(yīng)該加強科學(xué)技術(shù)的利用，從而更加深入、準確地分析數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，對自身存在問題的環(huán)節(jié)進行不斷優(yōu)化，以技術(shù)創(chuàng)新推動電網(wǎng)運行質(zhì)量和效率的提升。第三，應(yīng)該遵循擴展和開放的原則，在平臺中不斷完成信息收集，并且不斷地加強技術(shù)開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新，為電網(wǎng)運行構(gòu)建更好的環(huán)境。第四，應(yīng)該合理開展維護和管理電網(wǎng)的工作，以有效滿足消費者需求為前提，不斷優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。在電網(wǎng)調(diào)度中互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)屬于核心技術(shù)和基礎(chǔ)保障，所以在電網(wǎng)調(diào)度過程中，應(yīng)該不斷加強網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用程度和范圍，使相關(guān)技術(shù)擁有更高的安全性和科學(xué)性，使工作人員擁有更高的工作質(zhì)量和工作效率，使電網(wǎng)環(huán)境變得更加安全。

4 結(jié)語

在電力行業(yè)中智能電網(wǎng)能夠起到有效地促進作用，本文深入的分析了智能電網(wǎng)調(diào)度運行需要的關(guān)鍵技術(shù)，證明相關(guān)技術(shù)能夠使電網(wǎng)運行的質(zhì)量和效率得到有效提升，但是在實際應(yīng)用的過程中仍然有一定的問題存在，需要相關(guān)工作人員樹立創(chuàng)新意識，不斷完成相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新。