杜軼軒 徐珩

【摘 要】隨著社會的發(fā)展，電力行業(yè)也迎來了工業(yè)化向信息化轉(zhuǎn)變的新挑戰(zhàn)，由此國家電網(wǎng)公司也提出了建設統(tǒng)一的智能電網(wǎng)的要求。智能電網(wǎng)技術(shù)是通過利用數(shù)字技術(shù)提高電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和運行效率，對各類電力資源進行優(yōu)化整合以構(gòu)成智能電網(wǎng)。本文通過對智能電網(wǎng)技術(shù)的分析，闡述了智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應用。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；電力調(diào)度；自動化應用

0.引言

電網(wǎng)是國民經(jīng)濟社會發(fā)展的重大基礎設備，近年來，電網(wǎng)的安全運行環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了巨變。電網(wǎng)的負荷在高速增加，所以電網(wǎng)安全穩(wěn)定工作面臨了嚴峻的挑戰(zhàn)。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，有了更可靠安全的電力供應，以客戶為中心的靈活、高級自動化和分布式智能電網(wǎng)技術(shù)應用非常廣泛。電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的智能電網(wǎng)技術(shù)，進一步提高了電力系統(tǒng)的自動化運行程度，保證了系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、有效地運行。

1.智能電網(wǎng)的分析

1.1智能電網(wǎng)的理念

所謂的智能電網(wǎng)，國際上（如美國電力科學研究所）是這樣定義的：利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電等關(guān)鍵設備的運行進行全面的監(jiān)控，然后把監(jiān)控獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡系統(tǒng)進行收集整理，最后通過對數(shù)據(jù)信息的分析、探討，實現(xiàn)對整個電力系統(tǒng)的優(yōu)化管理。而智能電網(wǎng)技術(shù)作為智能電網(wǎng)的基礎就是通過對數(shù)據(jù)信息的分析，將發(fā)電、輸電、配電以及供電設備與能源用戶的各種電器通過網(wǎng)絡連接在一起，通過智能終端控制對電能的供應進行精準的控制及實時的全面監(jiān)控。

1.2智能電網(wǎng)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性分析

智能電網(wǎng)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是通過VPN（虛擬專用網(wǎng)絡）實現(xiàn)各級調(diào)度中心之間以及調(diào)度中心與相關(guān)發(fā)電廠、變電站之間的互聯(lián)，在專用通道上利用IP路由交 換設備組網(wǎng)，實現(xiàn)在SDH或PDH層面上與系統(tǒng)內(nèi)公用的電力信息包括SCADA/EMS調(diào)度自動化系統(tǒng)（綜合自動化）、電能量計費系統(tǒng)（電能量采集裝置）、繼電保護管理信息系統(tǒng)、動態(tài)預警監(jiān)測系統(tǒng)（功角測量裝置）和安全自動裝置信息等數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務。從而滿足電力生產(chǎn)、電力調(diào)度、繼電保護等信息傳輸?shù)男枰瑓f(xié)調(diào)電力系統(tǒng)發(fā)、送、配、用電等組成部分的聯(lián)合運轉(zhuǎn)，保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定、可靠運行。

智能電網(wǎng)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡架構(gòu)范圍主要包括以下幾個層次：

1.2.1核心層

核心層是電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的主干部分，由位于省調(diào)和地調(diào)的核心路由器組成，利用可靠的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和高性能的網(wǎng)絡設備實現(xiàn)網(wǎng)絡報文的高速轉(zhuǎn)發(fā)，并提供220kV變電站和統(tǒng)調(diào)發(fā)電廠的網(wǎng)絡接入功能。

1.2.2骨干層

骨干層由位于地調(diào)和部分縣調(diào)、監(jiān)控中心（集控站）的路由器組成，負責匯接管轄范圍內(nèi)的所有接入層節(jié)點的信息。接入層主要承擔各調(diào)度點的業(yè)務接入及數(shù)據(jù)匯入骨干層的作用。智能電網(wǎng)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡承載的調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務大致可分為以下幾類：一是實時監(jiān)控業(yè)務。包括EMS（能量管理系統(tǒng)）與 RTU（遠程終端控制系統(tǒng)）或變電所自動化系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)及地/縣級調(diào)度、縣級市/縣級調(diào)度EMS之間交換的實時數(shù)據(jù)。二是運行管理業(yè)務。如發(fā)電、用電及聯(lián)絡線交換計劃、聯(lián)絡線考核、操作票、檢修票等；調(diào)度生產(chǎn)運行報表（日報、月報、季報）；電能量計量計費信息；故障錄波、保護和安全自動裝置有關(guān)的管理數(shù)據(jù)。

1.3智能電網(wǎng)技術(shù)的特點能力分析

1.3.1很強的自動愈合能力

電網(wǎng)的自動愈合能力就是指在對電力系統(tǒng)進行檢測時，出現(xiàn)的各種事故，電網(wǎng)都能在短時間內(nèi)依靠對自身系統(tǒng)的檢測、分析等措施進行解決，預防電網(wǎng)出現(xiàn)大規(guī)模的故障，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。電網(wǎng)的自愈，要時刻監(jiān)控電網(wǎng)的運行情況，對存在的安全隱患及時發(fā)現(xiàn)并快速診斷與解決，進行良好的自我恢復。電網(wǎng)的自愈能力是保障電力系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵，是智能電網(wǎng)技術(shù)研究的主要方向。使得智能電網(wǎng)系統(tǒng)的能力很強，可以對電力系統(tǒng)的運行情況進行安全、穩(wěn)定、全面的監(jiān)控，并對監(jiān)控結(jié)果進行綜合的評估與判斷，并進行自動操作。

1.3.2互動性強

電網(wǎng)的管理對用戶設備和行為進行互動，能夠促進管理的提升?，F(xiàn)在的電力用戶獲取信息量有限，與電網(wǎng)管理部門的互動較少，這樣不利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。而智能電網(wǎng)的運行，可以借助現(xiàn)代通訊技術(shù)及網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，使電力用戶與電力管理部門有效的互動，這樣有利于電力部門得到用電反饋信息，以提出相應的改進措施，為用戶提供更多的增值服務與選擇，大力提升電力系統(tǒng)的安全運行水平。

1.3.3資源管理的優(yōu)化

龐大的電網(wǎng)系統(tǒng)的特點就是高科技和資源密集，所以電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行需要大量的設備作為保障。傳統(tǒng)的電網(wǎng)管理效率非常低，資源嚴重浪費，而現(xiàn)在的智能電網(wǎng)通過運用數(shù)字處理技術(shù)對設備進行信息化管理，提高資源的規(guī)劃和建設力度，優(yōu)化設備的運行維護以及壽命周期環(huán)節(jié)，充分提高了電力設備的利用率，延長了設備的工作使用壽命，使電網(wǎng)的運行更加智能化且經(jīng)濟高效。

1.3.4強大的兼容性

電網(wǎng)的兼容性反應了電力能源的利用率，現(xiàn)在小型的發(fā)電設備發(fā)展迅速，但是不能與大型電網(wǎng)進行很好的兼容，造成了資源的嚴重浪費。智能電網(wǎng)具有雙向測量及能量管理系統(tǒng)，能夠充分的利用資源，可以容納多種不同類型的電源或者是儲能裝置。同時可以與小型的發(fā)電設備在用電高峰期同時向電網(wǎng)輸送電能。

1.3.5電網(wǎng)的集成性

電網(wǎng)的集成性是反應電力企業(yè)管理效率的重要指標，傳統(tǒng)的電網(wǎng)集成性較差，企業(yè)的管理效率也較低，而智能電網(wǎng)通過對電力管理流程的優(yōu)化與電力市場以及調(diào)度自動化的集成，形成全面的電力支持體系，促進了企業(yè)電力管理的規(guī)范化和精細化。

2.智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

智能的關(guān)鍵技術(shù)是基于智能電網(wǎng)技術(shù)的核心，是智能電網(wǎng)技術(shù)的根本。

2.1網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的堅強與靈活

智能電網(wǎng)的基礎就是堅強、靈活的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大，互聯(lián)大電網(wǎng)的形成，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性與脆弱性問題也越來越嚴重，優(yōu)化特高壓和各級電網(wǎng)規(guī)劃是解決問題的關(guān)鍵，只有提高電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的堅強性與靈活性，合理地規(guī)劃電網(wǎng)，才能應對各種自然災害對電網(wǎng)造成的安全影響。

2.2通信系統(tǒng)的開放、標準和集成

智能電網(wǎng)的發(fā)展對網(wǎng)絡安全提出了更高的要求，智能電網(wǎng)需要有監(jiān)控和分析電力系統(tǒng)目前狀況的能力，這些能力具體包括：故障早期識別能力，對發(fā)生故障的響應能力。通信系統(tǒng)檢測范圍將大范圍擴大，全方位覆蓋，為電網(wǎng)的運行以及綜合管理提供強大的支持。

2.3電表管理體系

智能電網(wǎng)在建立具備智能判斷與自身調(diào)節(jié)能力的多種能源統(tǒng)一入網(wǎng)和分布管理的智能化網(wǎng)絡系統(tǒng)時，可以對用戶用電情況進行實時監(jiān)控管理，實現(xiàn)對電能的優(yōu)化配置。所以電網(wǎng)的智能化首先得熟知用戶的用電規(guī)律，對電能的供求做出分析，建立高級的電能測量體系。

電表管理體系由安裝在用戶端的電表和位于電力公司的計量系統(tǒng)連接它們的通信系統(tǒng)組成。這些智能電表可以根據(jù)需要設定計量間隔，并具有雙向通信功能，定時地對用戶電表進行數(shù)據(jù)的讀取。電表管理體系構(gòu)建了智能化的用戶管理體系與服務體系，實現(xiàn)了電力企業(yè)與用戶之間的雙向互動。

3.智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動化化系統(tǒng)中的應用優(yōu)勢

電力調(diào)度是為了保證電網(wǎng)的安全運行、對用戶安全供電，確保各類電力生產(chǎn)工作有序地進行。電力調(diào)度是電網(wǎng)的核心樞紐，是電網(wǎng)安全運行的基礎。隨著電力事業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)電網(wǎng)存在的問題也日漸明顯，隨著自動化系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的發(fā)展，利用智能電網(wǎng)技術(shù)的調(diào)度自動化也在不斷發(fā)展應用，大大提升了電網(wǎng)的智能化運行。具體的應用優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾方面：一是實現(xiàn)了國家電網(wǎng)的一體化運行的整體控制；二是實現(xiàn)了對智能電網(wǎng)運行情況的掌握，提高了電網(wǎng)的運行安全性與穩(wěn)定性，加強了電網(wǎng)的防御能力；三是資源的優(yōu)化管理可以豐富電網(wǎng)的上下協(xié)調(diào)計劃建立手段；四是能夠橫向集成、縱向貫通，信息共享，提升了高效管理的能力；五是能夠?qū)崿F(xiàn)資源端維護、全網(wǎng)共享。

4.智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應用

4.1調(diào)度自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)

針對電力自動化調(diào)度系統(tǒng)的變化，我們采用智能電網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應用?？梢詫W(wǎng)絡不同安全設備實施情況的信息進行收集整理，采用報警系統(tǒng)，在設備出現(xiàn)異常時報告給系統(tǒng)值班人員，然后對這些警告做出分析判斷，進而實現(xiàn)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中電網(wǎng)運行狀態(tài)的監(jiān)控以及監(jiān)控系統(tǒng)在整體安全狀態(tài)上的全面反饋。

4.2對集控站系統(tǒng)進行設計

集控站系統(tǒng)利用智能電網(wǎng)技術(shù)在各應用設計上針對以往的難點進行了技術(shù)攻關(guān)，避免內(nèi)部標準不同而導致的系統(tǒng)接口上的信息轉(zhuǎn)換工作不能順利進行。集控站系統(tǒng)在應用功能、軟件性能、操作方法等方面均有了明顯的提高。標準化的電網(wǎng)集控裝置設計了一個符合標準要求的實時信息系統(tǒng)平臺，所提供的管理系統(tǒng)是一個可以單獨或同時支持集控系統(tǒng)與公共信息的應用系統(tǒng)。

4.3電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的未來設想

未來的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)將在測量體系的基礎上，充分利用智能電網(wǎng)技術(shù)，建立一個龐大的智能電網(wǎng)系統(tǒng)。新時期的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)將發(fā)電、輸電、配電、供電以及用戶用電情況統(tǒng)一到一個完整的系統(tǒng)中去，實現(xiàn)電網(wǎng)雙向供電，構(gòu)建信息交互與信息共享的管理平臺，形成全局性的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為電力系統(tǒng)提供完整的電力服務，及時掌控電能供求需要，合理分配電量，提高投資效益。

5.結(jié)束語

隨著電力事業(yè)的發(fā)展，電力調(diào)度面臨著新的挑戰(zhàn)。采用智能電網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)智能化的電力調(diào)度系統(tǒng)，加強對電網(wǎng)的有效管理，在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)不斷發(fā)展的將來，打造智能的電網(wǎng)服務，加速智能電網(wǎng)的建設，以便提高用戶用電的安全性與可靠性，加大電力公司的投資效益。

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