徐智慧

智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行面臨關(guān)鍵技術(shù)

徐智慧

文章首先介紹了電網(wǎng)調(diào)度基本功能與國家電力局對(duì)智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)方面的要求，并且從電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)、電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策技術(shù)、電力系統(tǒng)元件在線參數(shù)辨識(shí)技術(shù)三個(gè)方面解析了智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行所面臨的關(guān)鍵技術(shù)，希望能夠?qū)χ悄茈娋W(wǎng)調(diào)度運(yùn)行提供參考與幫助。

智能電網(wǎng)；電網(wǎng)調(diào)度；關(guān)鍵技術(shù)

1　概述

所謂智能電網(wǎng)就是通過現(xiàn)階段較為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)以及電網(wǎng)控制技術(shù)對(duì)電網(wǎng)的調(diào)度以及運(yùn)行等方面進(jìn)行監(jiān)督與控制，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性，提高其經(jīng)濟(jì)效益。雖然智能電網(wǎng)仍然存在局限性，但是它仍然是電力方面的一場(chǎng)變革，拓展了電網(wǎng)在各個(gè)方面的改革與發(fā)展。電力調(diào)度運(yùn)行作為電網(wǎng)的直接生產(chǎn)程序，其智能化是電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的關(guān)鍵所在。

2　智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)

電網(wǎng)調(diào)度的目的在于保證電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的用電量與發(fā)電量的平衡，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。電網(wǎng)調(diào)度的主要功能有調(diào)度計(jì)劃、調(diào)度運(yùn)行、運(yùn)行方式、通信自動(dòng)化、繼電保護(hù)等。而在電網(wǎng)調(diào)度功能的實(shí)現(xiàn)中，智能化發(fā)展是電網(wǎng)調(diào)度功能的發(fā)展趨勢(shì)。我國的智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行也逐漸趨于成熟，但其中仍然不乏一些問題。為了進(jìn)一步規(guī)范電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的智能化，國家電網(wǎng)電力調(diào)度通信中心對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)提出安全可靠、先進(jìn)實(shí)用、開放與可拓展、可管理易維護(hù)等方面的要求。以下將會(huì)主要介紹三種關(guān)鍵技術(shù)。

2.1電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

上世紀(jì)九十年代初期，向量測(cè)量單元被成功研制出來，它是基于全球定位系統(tǒng)而研發(fā)的，為電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供了技術(shù)支持。而廣域網(wǎng)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)（簡(jiǎn)稱WAMS）則是基于向量測(cè)量單元而研發(fā)出的測(cè)量技術(shù)，它能夠從電力系統(tǒng)當(dāng)中獲取大量的同時(shí)段實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)及穩(wěn)態(tài)信息，為電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行與系統(tǒng)控制提供技術(shù)支持。該系統(tǒng)利用了向量測(cè)量單位的三大特點(diǎn)：①進(jìn)行發(fā)電機(jī)功角的直接測(cè)量；②每隔40 ms或不足40 ms時(shí)間向調(diào)度主站進(jìn)行電網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的一次傳送；③通過全球定位系統(tǒng)技術(shù)將數(shù)據(jù)標(biāo)上時(shí)標(biāo)，保證獲取的數(shù)據(jù)屬于同一時(shí)間斷面上的。從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、記錄、擾動(dòng)分析以及低頻振蕩告警等，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。這種技術(shù)彌補(bǔ)了SCADA/EMS系統(tǒng)中采集動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)方面的不足，大大提高了電力系統(tǒng)的預(yù)警、事故分析、調(diào)度、參數(shù)辨識(shí)等能力，對(duì)于復(fù)雜的電力系統(tǒng)方面的難題提供新的手段。對(duì)于電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中出現(xiàn)的輔助服務(wù)通過WAMS也能夠?qū)崿F(xiàn)，彌補(bǔ)SCADA/EMS的不足，具體可以體現(xiàn)在電廠的一次調(diào)頻考核等方面。

2.2電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策技術(shù)

電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)在于在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果提供給調(diào)度運(yùn)行人員，幫助調(diào)度運(yùn)行人員預(yù)決策，從而大大提高調(diào)度運(yùn)行人員對(duì)電網(wǎng)的駕馭能力與控制能力。預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)主要功能包括以下方面：電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、在線狀態(tài)估計(jì)、在線靜態(tài)安全與電壓穩(wěn)定計(jì)算分析、在線熱穩(wěn)定計(jì)算、暫態(tài)功角穩(wěn)定計(jì)算分析、在線暫態(tài)電壓穩(wěn)定計(jì)算分析、在線頻率穩(wěn)定計(jì)算分析、在線低頻振蕩計(jì)算分析、在線熱穩(wěn)定預(yù)防控制輔助決策、在線暫態(tài)功角穩(wěn)定預(yù)防控制輔助決策、在線靜態(tài)電壓穩(wěn)定預(yù)防控制輔助決策、在線暫態(tài)電壓穩(wěn)定預(yù)防控制輔助決策、在線低頻振蕩預(yù)防控制輔助決策、在線頻率穩(wěn)定預(yù)防控制輔助決策、在線暫態(tài)功角穩(wěn)定緊急控制輔助決策等。該系統(tǒng)與基于SCADA/EMS的在線系統(tǒng)有很大不同，不同之處主要體現(xiàn)在以下方面：

①對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的估計(jì)精度有所提高。相比于基于SCADA/EMS的在線系統(tǒng)而言，電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)利用了PMU技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)的特性，不僅將SCADA數(shù)據(jù)的傳輸中出現(xiàn)的錯(cuò)誤糾正過來，而且還利用測(cè)量相角與SCADA數(shù)據(jù)將狀態(tài)估計(jì)混合，提高估計(jì)精度，從而使得電力系統(tǒng)在線穩(wěn)定計(jì)算以及預(yù)決策的精確度得到大幅提高。

②電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)能夠進(jìn)行在線低頻振蕩計(jì)算。隨著電網(wǎng)的逐漸發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)不斷擴(kuò)大其規(guī)模，電網(wǎng)互聯(lián)也越來越廣泛。電網(wǎng)的發(fā)展雖然帶來了很大的便捷，但也使得低頻振蕩情況的發(fā)生愈加頻繁。而電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)能夠運(yùn)用接收的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)通過PRONY算法進(jìn)行在線低頻振蕩計(jì)算。它還能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的電壓頻率、相對(duì)相角以及功率的動(dòng)態(tài)曲線進(jìn)行連續(xù)的追蹤，對(duì)動(dòng)態(tài)曲線的頻譜進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)在0.2～2 Hz的范圍內(nèi)出現(xiàn)了較強(qiáng)的弱阻尼振蕩分量，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)向調(diào)度運(yùn)行人員發(fā)出告警，并在區(qū)域圖上將出現(xiàn)異常的區(qū)域標(biāo)注出來，方便調(diào)度運(yùn)行人員進(jìn)行調(diào)度與控制。

③存儲(chǔ)數(shù)據(jù)方面存在差異。隨著電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)模的擴(kuò)大以及電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，國家電力調(diào)度通信中心對(duì)動(dòng)態(tài)預(yù)警及輔助決策系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)行進(jìn)一步的建立與擴(kuò)展，盡可能減少電網(wǎng)中低頻振蕩現(xiàn)象的出現(xiàn)。而就目前國內(nèi)電網(wǎng)中應(yīng)用的系統(tǒng)而言，能夠有效記錄低頻振蕩數(shù)據(jù)的工具少之又少，也沒有行之有效的方法阻止低頻振蕩現(xiàn)象的發(fā)生。而PMU能夠獲得實(shí)時(shí)同時(shí)數(shù)據(jù)，因此它能夠保證出現(xiàn)低頻振蕩事故時(shí)還能夠有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)記錄，故為了能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，國家電網(wǎng)局對(duì)各省的電網(wǎng)公司關(guān)于電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)的建設(shè)提出要求。動(dòng)態(tài)預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)基于WAMS技術(shù)，能夠進(jìn)行在線穩(wěn)定計(jì)算，大幅提高了電網(wǎng)斷面輸送功率的極限。電網(wǎng)負(fù)荷很少出現(xiàn)大幅度的波動(dòng)，因此通過WAMS獲得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)能夠得到電網(wǎng)負(fù)荷的大致范圍，再通過計(jì)算得出極限發(fā)電機(jī)功率，從而大大提高電網(wǎng)輸送功率的能力。

2.3電力系統(tǒng)元件在線參數(shù)辨識(shí)技術(shù)

對(duì)于電力系統(tǒng)的計(jì)算分析而言，電力系統(tǒng)元件參數(shù)的精確性對(duì)其有著重要的作用。電力系統(tǒng)元件主要包括輸電線、勵(lì)磁系統(tǒng)、原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)以及負(fù)荷、調(diào)速器等。根據(jù)電網(wǎng)事故的數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，電力仿真系統(tǒng)與真實(shí)的電力運(yùn)行情況可能出現(xiàn)一些偏差。因?yàn)榉抡嫦到y(tǒng)是按照一定的計(jì)算方式來的，而真實(shí)的電力系統(tǒng)運(yùn)行存在一定的偶然性。現(xiàn)有的模擬模型和相關(guān)參數(shù)雖然已經(jīng)具有較高的模擬程度，但是仍然不能準(zhǔn)確將電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行反映出來，這對(duì)于電網(wǎng)的運(yùn)行分析可靠性與準(zhǔn)確性都有不良影響，也會(huì)影響到調(diào)度運(yùn)行人員對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)處理與操作。目前進(jìn)行電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算所采用的參數(shù)一般都是經(jīng)典理論參數(shù)，而電網(wǎng)運(yùn)行的溫度、環(huán)境、狀態(tài)等多個(gè)方面都會(huì)改變?cè)?shù)，從而使得電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算偏差較大。根據(jù)參考文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)可以看出，如果發(fā)電機(jī)處于飽和或是滿載的狀態(tài)下，其同步電抗Xd大概是電動(dòng)機(jī)空載狀態(tài)下的四分之三，因此電網(wǎng)靜態(tài)與暫態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行都會(huì)受到較大影響。

3　結(jié)語

雖然智能電網(wǎng)仍然存在局限性，但是它仍然是電力方面的一場(chǎng)變革，拓展了電網(wǎng)在各個(gè)方面的改革與發(fā)展。通過電網(wǎng)調(diào)度基本功能與國家電力局對(duì)智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)方面的要求介紹，簡(jiǎn)單闡明了智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的要求所在；并且從電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)、電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策技術(shù)、電力系統(tǒng)元件在線參數(shù)辨識(shí)技術(shù)三個(gè)方面解析了智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行所面臨的關(guān)鍵技術(shù)。我國智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行仍然處于發(fā)展階段，需要在更多的運(yùn)行中探索并發(fā)展其關(guān)鍵技術(shù)。智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，也是電網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)展，將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

［1］ 王正風(fēng)，高濤. 智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行面臨的關(guān)鍵技術(shù)研究 ［J］. 安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（16）.

國網(wǎng)四川省電力公司資陽供電公司四川資陽641300

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