智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)配自動(dòng)化中應(yīng)用研究

文／張子見 北京國電中興電力建設(shè)工程有限公司 北京 100000

引言：

隨著我國用電量的大幅增加，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的要求也越來越高，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的準(zhǔn)確、高效、安全運(yùn)行提出了更高要求?，F(xiàn)階段，智能控制技術(shù)日趨成熟，發(fā)達(dá)國家在電網(wǎng)調(diào)度方面投入了大量的研究。電力調(diào)度能保證電網(wǎng)正常、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，它是一種現(xiàn)代化管理手段，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行起著基礎(chǔ)性的作用，利用工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度自動(dòng)化已刻不容緩。智能技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用，通過對(duì)關(guān)鍵用電設(shè)備的智能監(jiān)控，有效降低電網(wǎng)運(yùn)行成本，降低損耗，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度自動(dòng)化的經(jīng)濟(jì)性。

1、智能電網(wǎng)及電力調(diào)度自動(dòng)化

1.1 智能電網(wǎng)及電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)

（1）智能電網(wǎng)技術(shù)。智能電網(wǎng)是集自動(dòng)控制技術(shù)、設(shè)備技術(shù)、傳感技術(shù)和測(cè)量技術(shù)于一體的高速雙向綜合通信網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)可靠、經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定、環(huán)保運(yùn)行。智能電網(wǎng)作為我國電力系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，可以在綜合高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)，不斷優(yōu)化和完善現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)。在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中，可以覆蓋電力系統(tǒng)的所有電壓等級(jí)和方方面面，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可以在第一時(shí)間進(jìn)行有效的解決和處理，對(duì)于電力流、信息流和業(yè)務(wù)流的高度集成也具有十分積極的意義。近年來，各國根據(jù)各自的產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平和電網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行了全面的研究，各種先進(jìn)的控制技術(shù)、信息技術(shù)和傳感器技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用。

（2）電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化是為了電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)提出系統(tǒng)功能規(guī)劃和技術(shù)裝備配置方案的一項(xiàng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組成部分。此工作必須以電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，調(diào)度管理體制和調(diào)度職責(zé)分工為依據(jù)，從分析電力系統(tǒng)特點(diǎn)，運(yùn)行需要和基礎(chǔ)條件出發(fā)。提出與調(diào)度關(guān)系相適應(yīng)的總體方案和步驟實(shí)施。電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度自動(dòng)化。結(jié)合上述自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以不斷優(yōu)化完善電網(wǎng)，逐步擴(kuò)大對(duì)各電壓等級(jí)、各環(huán)節(jié)的覆蓋，確保整個(gè)電網(wǎng)的安全。

1.2 智能電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

智能電網(wǎng)具有自愈性、兼容性、交互性、安全性和集成性等優(yōu)點(diǎn)。自愈性是指在電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)生故障或事故后，在不需要人工干預(yù)或很少人工干預(yù)的情況下，自動(dòng)檢測(cè)和分析異常元件，并做出相應(yīng)的保護(hù)或隔離動(dòng)作，從而保證整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。智能電網(wǎng)被稱為電網(wǎng)“2.0”，以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各電壓等級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)，通訊技術(shù)，信息技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。它以充分滿足用戶對(duì)電力的需求和優(yōu)化資源配置，確保電力供應(yīng)的安全性，可靠性和經(jīng)濟(jì)性，滿足環(huán)保約束，保證電能質(zhì)量，適應(yīng)電力市場(chǎng)化發(fā)展為目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶可靠，經(jīng)濟(jì)，清潔，互動(dòng)的電力供應(yīng)和增值服務(wù)。其主要特征包括自愈，激勵(lì)和保護(hù)用戶，抵御攻擊，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化高效運(yùn)行。兼容性是指在我國可再生能源如風(fēng)電、光伏發(fā)電和水電在電力能源結(jié)構(gòu)中的比重不斷提高，風(fēng)電光伏發(fā)電水電和火電都可以并網(wǎng)接入智能電網(wǎng)，能夠支持分布式發(fā)電和微電網(wǎng)運(yùn)行，智能電網(wǎng)可以同時(shí)兼容多種類型的發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備，支持當(dāng)前多樣化電力市場(chǎng)的運(yùn)行?；?dòng)性體現(xiàn)在智能電網(wǎng)能夠與終端用戶進(jìn)行互動(dòng)，更好的為終端用戶提供服務(wù)。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排等環(huán)境效益，還提高電力服務(wù)質(zhì)量。智能電表在智能電網(wǎng)中有著重要應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)不同時(shí)段的用電情況和電費(fèi)情況，還可以通過這種智能裝置預(yù)留高峰電價(jià)和電價(jià)，有利于電價(jià)政策在電力用戶中的落實(shí)，并在此基礎(chǔ)上幫助電力用戶優(yōu)化和調(diào)整自身用電策略，達(dá)到節(jié)約用電、降低用電成本、提高供電服務(wù)質(zhì)量的目的。安全性體現(xiàn)在電網(wǎng)發(fā)生重大故障時(shí)，能保證用戶供電的穩(wěn)定，盡量避免大面積停電，為任何自然災(zāi)害和極端天氣條件下的穩(wěn)定供電和供電安全提供重要保障。集成性表現(xiàn)在其管理效率高，傳統(tǒng)電網(wǎng)缺乏整合，企業(yè)管理效率也較低，但智能電網(wǎng)可以優(yōu)化和完善電力管理流程，將調(diào)度自動(dòng)化與電力市場(chǎng)相結(jié)合，構(gòu)建綜合電力支撐體系，推動(dòng)電力管理向精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。

1.3 智能電網(wǎng)技術(shù)概述

（1）實(shí)施電力調(diào)度調(diào)控。電力調(diào)度是為了保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)外可靠供電，各類電力生產(chǎn)工作有序進(jìn)行而采用的一種有效的管理手段。電力調(diào)控設(shè)備主要包括變壓器，斷路器，電壓互感器，高壓室開關(guān)，主控室的電源及控制盤盤面等。其主要任務(wù)包括：采集數(shù)據(jù)，傳輸信息，數(shù)據(jù)處理，人機(jī)聯(lián)系。

（2）開放式集成化通信系統(tǒng)。智能電網(wǎng)需要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并正確判斷存在的故障，進(jìn)而采取隔離措施。通過建設(shè)開放式集成化通信系統(tǒng)，可以為電力調(diào)度提供準(zhǔn)確參考，為調(diào)度的穩(wěn)定性和安全性提供重要保障。

（3）智能計(jì)量系統(tǒng)和需求側(cè)管理。智能電網(wǎng)要對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理和分析，明確用戶的具體應(yīng)用需求，在此基礎(chǔ)上，可以以服務(wù)為對(duì)象，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，也可以實(shí)施有針對(duì)性的調(diào)整，為用戶提供最方便、最快的服務(wù)。智能電表通信系統(tǒng)在智能電網(wǎng)技術(shù)中占有重要地位，是智能電網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，能夠快速管理用戶的用電需求。

（4）智能調(diào)度技術(shù)及防護(hù)系統(tǒng)。電力要實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化，必須不斷完善調(diào)度控制中心的功能，以廣域同步信息為基礎(chǔ)，構(gòu)建集網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和應(yīng)急控制于一體，協(xié)調(diào)不同安全防線的綜合防御體系，主要包括應(yīng)急控制體系和元件保護(hù)控制體系，能夠及時(shí)響應(yīng)各種指令，有效預(yù)防和解決問題。

2、智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)配自動(dòng)化中應(yīng)用現(xiàn)狀

智能電網(wǎng)技術(shù)涵蓋整個(gè)電網(wǎng)環(huán)境，主要包含了現(xiàn)代通信技術(shù)，傳感測(cè)量技術(shù)，調(diào)度自動(dòng)化控制技術(shù)，電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)以及分布式電源接入技術(shù)。它通過高度集成的高速雙向的通信系統(tǒng)，傳遞電網(wǎng)基本數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。通過互聯(lián)網(wǎng)，光纖，3G等通信手段將通信網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)一起安裝到用戶。能夠?qū)㈦娋W(wǎng)和用戶的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的，動(dòng)態(tài)的傳輸給電網(wǎng)控制中心，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶之間能夠?qū)崟r(shí)相互呼應(yīng)，提高電網(wǎng)供電可靠性，滿足電網(wǎng)需求，提高利用率。數(shù)據(jù)層是電網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心，包括規(guī)劃數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸層通信系統(tǒng)；設(shè)備層是電網(wǎng)的物理層，包括各種通信設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、智能終端設(shè)備、保護(hù)設(shè)備等。

“智能體”通過與環(huán)境的交互來提升自身行為和解決問題能力。機(jī)器學(xué)習(xí)將以這種智能形式化為數(shù)學(xué)公式，轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以操作的算法和軟件。近些年只能硬件的大量普及導(dǎo)致數(shù)據(jù)大幅攀升，高效的運(yùn)籌優(yōu)化技術(shù)得以迅速發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于能源，電力，物流等行業(yè)，隨著我國電力市場(chǎng)化改革的穩(wěn)步推進(jìn)，基于人工智能的分析預(yù)測(cè)技術(shù)和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)籌優(yōu)化技術(shù)，成為提升電力市場(chǎng)運(yùn)行效率的核心因素。

電力用戶側(cè)的智能電網(wǎng)使用基于微處理器的智能固態(tài)表計(jì)來完成用戶與電力公司之間的雙向通信，除了記錄用戶每日電量使用以及電費(fèi)消費(fèi)外，還能向用戶顯示電力公司通達(dá)的不同時(shí)段的用電價(jià)格，電費(fèi)費(fèi)率以及當(dāng)前實(shí)施的費(fèi)率政策。用戶可以通過智能表計(jì)，根據(jù)電力公司制定的費(fèi)率政策來設(shè)定不同時(shí)間段用電消耗。

3、智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)配自動(dòng)化中應(yīng)用

在電網(wǎng)建設(shè)過程中，為了獲取新能源，必須對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行新的變革，這在形式和運(yùn)行上既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。然而，隨著智能電網(wǎng)的應(yīng)用，電網(wǎng)的接受能力得到了很大的提高。對(duì)于優(yōu)質(zhì)的新能源，要及時(shí)接受，實(shí)現(xiàn)更大范圍的資源優(yōu)化，滿足電力用戶的需求，多樣化的配電方式也得到了用戶的好評(píng)。

3.1 自動(dòng)化控制技術(shù)

自動(dòng)化控制技術(shù)是智能電網(wǎng)進(jìn)行自我調(diào)整的相關(guān)技術(shù)，以計(jì)算機(jī)為核心，以傳感測(cè)量技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過對(duì)收集數(shù)據(jù)的分析和診斷，從確定性和概率性的角度，提供相應(yīng)的解決方案，然后通過雙向高通的通信網(wǎng)絡(luò)，來對(duì)電網(wǎng)主要設(shè)備或子網(wǎng)發(fā)送控制命令，使其根據(jù)控制命令進(jìn)行控制。

3.2 采取網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度配置

智能電網(wǎng)的下一步發(fā)展模式是推進(jìn)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)合作，最大限度地利用我國電力資源。目前的電力調(diào)度工作中，智能電網(wǎng)技術(shù)主要利用通信專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。而且，通過監(jiān)控設(shè)備在上述自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用，其運(yùn)行數(shù)據(jù)參數(shù)可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)诫娏ο到y(tǒng)，保證實(shí)時(shí)掌握此類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。如果在上述監(jiān)測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)停電，需要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行智能分析，對(duì)電力調(diào)度設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，輸電線路功率大小的變化可以幫助工作人員及時(shí)排除停電。此外，智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以根據(jù)不同地區(qū)的實(shí)際用電情況調(diào)整配電，提高電網(wǎng)的整體運(yùn)行效率。

3.3 在電力調(diào)度中實(shí)現(xiàn)評(píng)估考核。

智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度中的應(yīng)用可以替代人工方式，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度的自動(dòng)化運(yùn)行和管理。同時(shí)，還可以了解電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀況。利用可視化技術(shù)，可以為電力調(diào)度人員提供實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，主要包括設(shè)備容量及運(yùn)行狀態(tài)、配電狀態(tài)、電網(wǎng)穩(wěn)定性分析等。結(jié)合接收到的電網(wǎng)送電數(shù)據(jù)，對(duì)電網(wǎng)的用電狀況進(jìn)行評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果反饋給電力系統(tǒng)，由電力系統(tǒng)進(jìn)行智能分析后進(jìn)行各項(xiàng)電力調(diào)度工作。該評(píng)價(jià)方法可以為電力調(diào)度人員提供可視化服務(wù)，為調(diào)度工作提供準(zhǔn)確依據(jù)，有效防止人為因素造成的孤島，提高電力調(diào)度管理效率。一旦電力調(diào)度過程中出現(xiàn)突發(fā)情況，評(píng)估機(jī)制將及時(shí)給出預(yù)警。當(dāng)電力調(diào)度系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，參數(shù)系統(tǒng)的變化速度給調(diào)度人員帶來了很大的困難。結(jié)合智能電網(wǎng)的參數(shù)分析功能，降低了調(diào)度員的工作壓力。

結(jié)語：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的用電需求不斷增加，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。因此，我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的電力調(diào)度技術(shù)在現(xiàn)代電網(wǎng)面前已經(jīng)失去了應(yīng)有的作用。智能電網(wǎng)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展中誕生的一項(xiàng)新技術(shù)。它能有效地促進(jìn)電力調(diào)度向自動(dòng)化方向發(fā)展，智能電網(wǎng)和低碳電網(wǎng)的建設(shè)可以為未來電網(wǎng)的發(fā)展提供動(dòng)力。結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)，推進(jìn)智能電網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)和普及是電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。它不僅提高了電網(wǎng)的安全性，而且可以在多方面實(shí)現(xiàn)節(jié)電和實(shí)時(shí)監(jiān)控，符合我國建設(shè)環(huán)境友好型企業(yè)的目標(biāo)，也是構(gòu)建和諧社會(huì)的必然要求。