安徽龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限企業(yè) 陶龍娟

變電站從傳統(tǒng)變電站發(fā)展到綜合自動(dòng)化變電站，再到數(shù)字變電站和智能變電站，從無人變電站發(fā)展到了遠(yuǎn)方調(diào)控變電站、智能變電站，實(shí)現(xiàn)了全智能化水平。國網(wǎng)企業(yè)在智能電網(wǎng)中，以特高壓為主，具備自動(dòng)化、交互化、信息化等特點(diǎn)的綜合、協(xié)調(diào)、信息化的綜合型智能電力網(wǎng)絡(luò)，作為智能電網(wǎng)中調(diào)度控制一體化的主要組成部分，其智能化程度直接關(guān)系到堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)。

電網(wǎng)調(diào)度中心是供電企業(yè)和調(diào)度機(jī)構(gòu)的重要組成部分，調(diào)度系統(tǒng)的工作內(nèi)容包括主配網(wǎng)調(diào)控、調(diào)度控制以及調(diào)度所管轄的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和突發(fā)事故的處置。隨著電力行業(yè)的迅速發(fā)展，電力行業(yè)的信息化程度和電力行業(yè)的整合，對調(diào)度自動(dòng)化的需求也在與日俱增，隨著計(jì)算機(jī)的工作效率的提高，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)著整個(gè)自動(dòng)控制的進(jìn)程，而各種密碼技術(shù)和防火墻的應(yīng)用，更是讓整個(gè)調(diào)度自動(dòng)化的體系更加的安全[1]。

1 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展概況

目前，調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛且更為穩(wěn)定，全部采用UNIX和國際通用技術(shù)規(guī)范。該系統(tǒng)分為以下幾種：第一種是利用分布式技術(shù)開發(fā)的CAE，通過對用戶/軟件體系和雙組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，將各個(gè)功能部件分散到各個(gè)部分，以減少網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)阻塞。第二種是SPIDER，ABB自主開發(fā)，可供客戶按需要提供系統(tǒng)的需求，SPIDER采用雙重遙信的功能，提高“四遙”數(shù)據(jù)的可靠性和精確度，SPIDER有完善的系統(tǒng)維修保障。第三種是VALMET，VALMET可以用于多種硬件接口，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序等。第四種是由西門子技術(shù)企業(yè)自主研發(fā)的SPECTRUM，采用了基于SUN/IBM服務(wù)器接口的軟件接口，采用了軟件總線的概念，實(shí)現(xiàn)了不同服務(wù)器、不同數(shù)據(jù)流程的信息交換，采用分布式的軟件構(gòu)成和面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，在地市級以上電網(wǎng)、大型工業(yè)客戶中得到較大范圍推廣和應(yīng)用。我國自動(dòng)控制體系在20世紀(jì)五十年代以來得到了飛速發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域都有了長足的發(fā)展，尤其是在技術(shù)原理和應(yīng)用上，作為電網(wǎng)調(diào)度、調(diào)控、事故處理、應(yīng)急演練等重要的技術(shù)支持體系其作用日益突出，應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)大。

2 自動(dòng)化系統(tǒng)在供電企業(yè)應(yīng)用情況

2.1 AVC功能實(shí)際應(yīng)用

基于現(xiàn)場無功均衡原理，AVC系統(tǒng)對電網(wǎng)的無功電壓進(jìn)行了全面的計(jì)算和分析，以確保電力網(wǎng)和電力設(shè)備的安全性。將最優(yōu)的無功電壓控制指令，經(jīng)由已有SCADA的控制信道，發(fā)送至專用于變電所的電容切換或有負(fù)荷切換。該體系密切聯(lián)系生產(chǎn)的具體情況，把電力和電力設(shè)施的安全問題放在第一位，并充分重視了設(shè)備的使用時(shí)間間隔、允許的動(dòng)作次數(shù)、事故閉鎖等。在保證設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)上，使網(wǎng)絡(luò)損耗降到最低，并使電壓在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。

2.1.1 關(guān)鍵環(huán)節(jié)能滿足安全控制要求

一是解決了電容器在投入和切除過程中和變壓器升壓、降壓過程中的振蕩。二是使電容和有載分節(jié)的開關(guān)在一定時(shí)限之內(nèi)按照允許操作的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。三是對電容開關(guān)的斷路進(jìn)行自動(dòng)判別，對故障電容進(jìn)行鎖死，并對其進(jìn)行聲光警報(bào)。四是設(shè)置了在額定負(fù)荷輔助下進(jìn)行的變壓器非限調(diào)狀態(tài)。五是在鎖死的情況下，系統(tǒng)會對SCADA的資料進(jìn)行自動(dòng)判定，并對有關(guān)的裝置進(jìn)行鎖止。六是對變電所內(nèi)部的同步操作的變電所進(jìn)行的同步調(diào)整。

2.1.2 基本功能核實(shí)

自動(dòng)電壓控制（AVC）系統(tǒng)能夠滿足以下基本功能。

一是動(dòng)態(tài)分區(qū)。OPEN3000根據(jù)廠站中的各電氣設(shè)備的運(yùn)行情況和一次接線圖，通過廠站的獨(dú)立個(gè)體進(jìn)行分別控制。

二是靈敏度計(jì)算。OPEN3000可以依據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備的參數(shù)，并分析控制前后的系統(tǒng)電壓變化值，核算出控制范圍內(nèi)對電壓干預(yù)的敏感程度。

三是網(wǎng)損估算。由于網(wǎng)損為系統(tǒng)高級應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立部分。

四是數(shù)據(jù)辨識。AVC系統(tǒng)緊密依靠狀態(tài)估計(jì)的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合SCADA形成的原始拓?fù)潢P(guān)系，對SCADA數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識，即發(fā)現(xiàn)可疑及錯(cuò)誤量測時(shí)，自動(dòng)閉鎖控制系統(tǒng)。

五是設(shè)備控制次數(shù)限制。系統(tǒng)對無功功率的調(diào)控設(shè)置了相關(guān)的限制條件。

六是控制閉鎖。在以下情況下，將對應(yīng)的裝置進(jìn)行鎖定：所述控制裝置提供一種保護(hù)性工作訊號；系統(tǒng)指示發(fā)出的裝置在一定的時(shí)間段里沒有反應(yīng)；重復(fù)對相同的裝置進(jìn)行多次的控制；調(diào)整裝置的數(shù)量超出了指定的數(shù)量；在調(diào)速期間，主變速一次調(diào)整為2擋或更多；在平行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，變壓器的齒輪與預(yù)先設(shè)定的齒輪相適應(yīng)有很大偏差；當(dāng)人工操縱裝置時(shí)；在所轄區(qū)域的變電所通信失效；在控制區(qū)域中，沒有電力超過了設(shè)定值；總線電壓在控制區(qū)超出了設(shè)定值；在SCADA或不能通過的情況下，對整個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行封閉。

七是與省調(diào)AVC協(xié)調(diào)。（1）省級電網(wǎng)僅控制220kV的變電所，而由地方調(diào)處承擔(dān)接到省級電網(wǎng)調(diào)度的業(yè)務(wù)。（2）由地調(diào)部門對各省市下達(dá)的指示進(jìn)行審核，如果不通過，則由系統(tǒng)報(bào)警并進(jìn)行鎖定。（3）在規(guī)定的時(shí)間里，如果沒有收到來自省企業(yè)的命令，則會在收到命令后進(jìn)行鎖定。（4）由地調(diào)員負(fù)責(zé)對現(xiàn)有的控制能力進(jìn)行匯總，并將其發(fā)送至OPEN3000。（5）省企業(yè)能夠?qū)Φ卣{(diào)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控。

八是記錄及統(tǒng)計(jì)。AVC對控制的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行了匯總和存儲，并為使用者在必要的時(shí)候可以進(jìn)行查詢。

2.2 調(diào)度員培訓(xùn)仿真子系統(tǒng)

DTS系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)庫，建立相應(yīng)的電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為調(diào)度員提供必要的電力網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以便控制人員根據(jù)控制系統(tǒng)的故障處理流程，進(jìn)行相應(yīng)的操作，從而保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其主要目標(biāo)是實(shí)訓(xùn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的控制者處理各種突發(fā)事件的能力，并通過故障處理對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析與解決，既可調(diào)控電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行狀況，又可調(diào)控電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行狀況。

2.2.1 DTS滿足要求

一是正確性。系統(tǒng)應(yīng)能夠確保內(nèi)容的正確性。

二是真實(shí)性。該系統(tǒng)和企業(yè)的調(diào)控廳的系統(tǒng)不同之處在于，真正的控制系統(tǒng)是用來監(jiān)視正在運(yùn)轉(zhuǎn)的電力網(wǎng)絡(luò)，而屏幕上顯示的則是真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況。同時(shí)，該程序在實(shí)際工作中常處于空閑工作模式，只有在以下幾種中斷狀況發(fā)生時(shí)，單片機(jī)才被喚醒開始工作。電源電壓掉電；脈沖信號到來；有卡插入；顯示按鈕按下。

2.2.2 DTS系統(tǒng)組成

一是SCADA/EMS仿真系統(tǒng)。該套系統(tǒng)和系統(tǒng)中SCADA系統(tǒng)一致，界面上所看到的數(shù)據(jù)都是從實(shí)時(shí)系統(tǒng)中調(diào)閱過來的。

二是電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)該系統(tǒng)。主要是模擬電網(wǎng)結(jié)構(gòu)：其主要作用是建立調(diào)控實(shí)訓(xùn)方案，對演練過程進(jìn)行儲存與調(diào)控。教員在系統(tǒng)中設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行模式、電源及潮流狀況、電網(wǎng)故障的部位及結(jié)點(diǎn)，通過系統(tǒng)運(yùn)行的不斷變化，在設(shè)定的時(shí)間及相關(guān)設(shè)備上顯示故障信息（例如短路跳閘、帶負(fù)荷拉閘等），并給出負(fù)荷損耗、故障模式變化、保護(hù)信息等相關(guān)信息。在此情形下，教練可以與操作者合作，扮演相應(yīng)的角色，幫助操作者進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)。

2.3 PAS應(yīng)用軟件

安全是電網(wǎng)調(diào)控工作的首要目標(biāo)，為了確保電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定，從調(diào)控角度講，則要對電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析和預(yù)測，從而在電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)故障，從而發(fā)展和運(yùn)用電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的靜態(tài)安全性評估軟件。

2.3.1 PAS網(wǎng)絡(luò)建模

一是明確建模范圍。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：以各種發(fā)電廠為出發(fā)點(diǎn)，將電力經(jīng)由輸電線路輸送至不同的電壓水平的變電站，由該變電站將電壓轉(zhuǎn)換為不同的電平，最后輸送至客戶。省、市、縣等各級電力網(wǎng)絡(luò)是由整個(gè)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的一部分組成的，因此在進(jìn)行建模時(shí)首先要明確分類。

二是節(jié)點(diǎn)入庫。在PAS的資料庫中，每一種裝置的接口都有一個(gè)數(shù)字，如果兩種裝置的接口都是一樣的，那么其就是連接的節(jié)點(diǎn)，而接口的號碼則是會被系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生的。

三是連接關(guān)系驗(yàn)證。驗(yàn)證各個(gè)接口是否正確，系統(tǒng)會給出警告和錯(cuò)誤兩種錯(cuò)誤。警報(bào)類別包含端口虛設(shè)，即此端口未連接；故障類別是原不屬于同一等級的同一變電站的裝置聯(lián)接。

2.3.2 狀態(tài)估計(jì)

一是計(jì)算模式。有以下兩種狀態(tài)估算方法：一是在線操作；二是離線操作。第一種是在系統(tǒng)里進(jìn)行即時(shí)運(yùn)算，第二種是根據(jù)上一次的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。

二是程序控制。PAS的服務(wù)器會根據(jù)設(shè)定的周期，通過設(shè)定的運(yùn)算程式，從即時(shí)資料系統(tǒng)中讀取訊息與資料，而主機(jī)伺服端則會依此指令進(jìn)行處理。同時(shí)，在系統(tǒng)中還設(shè)有一個(gè)可以隨時(shí)啟動(dòng)的按鍵，只要輕輕一按，就會發(fā)出相應(yīng)指令，然后通過系統(tǒng)對當(dāng)前的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。當(dāng)運(yùn)算完成后，如果得到的數(shù)據(jù)結(jié)果準(zhǔn)確無誤，系統(tǒng)就會自動(dòng)關(guān)閉。

三是計(jì)算結(jié)果顯示。其有兩種形式：圖形和列表。通過對各裝置進(jìn)行的狀態(tài)估算，如導(dǎo)線首端功率、變壓器各側(cè)功率、母線電壓等，可以通過接線圖表進(jìn)行分析。此外，還可以通過清單的方式，對各種潮汐、超限、重載信息、預(yù)處理信息、可疑數(shù)據(jù)等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測。

四是量測控制。如果在進(jìn)行運(yùn)算時(shí)發(fā)生了測量誤差，則可以采用遮蓋的方法來防止誤差的產(chǎn)生對運(yùn)算的干擾。如果一個(gè)單一的差錯(cuò)發(fā)生，則可以對這個(gè)單一的差錯(cuò)進(jìn)行遮蓋；如果整個(gè)變電所出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么整個(gè)變電所的遠(yuǎn)程調(diào)控都要被完全覆蓋。在PAS中，屏蔽的測量不參與PAS的運(yùn)算。

2.3.3 調(diào)度員潮流

調(diào)度員趨勢是最基礎(chǔ)的一種先進(jìn)的電網(wǎng)分析程序。該方法可以用于分析目前電網(wǎng)的各種運(yùn)行狀況，也可以用于校驗(yàn)調(diào)度方案的安全與合理。同時(shí)，也可以對其歷史運(yùn)作模式的改變做出相應(yīng)的判斷。在其他先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)分析中，調(diào)度器的功率控制也是最基礎(chǔ)的，其主要功能是保持一個(gè)收斂性能較好地潮流，這是其他先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)分析程序的基礎(chǔ)。

該軟件將調(diào)度員的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和強(qiáng)大的系統(tǒng)性能相結(jié)合，為用戶的應(yīng)用提供了多種應(yīng)用的功能，如實(shí)時(shí)、預(yù)測、歷史等多種類型的資料源、可隨時(shí)更改、可更改的工作模式、較好的收斂及輔助分析、直觀的檢查、調(diào)控、調(diào)整等，為用戶在實(shí)時(shí)的條件下，獲得最佳的實(shí)訓(xùn)和仿真實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。該方法應(yīng)用了可靠的牛頓法則，使其具有良好的收斂性與運(yùn)算速度一致性。

調(diào)度員潮流軟件的主要功能如下：通過簡單的方法獲得實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，可以作為一種初步的潮流計(jì)算方法。采用多種靈活的方法，對預(yù)測的潮流進(jìn)行了仿真。分析了各種重載監(jiān)測、限值檢查、網(wǎng)損分析等潮流計(jì)算結(jié)果。具有較好的實(shí)用功能，如數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)、保存、查詢等。支持多個(gè)使用者的特性，讓使用者在不受干擾的情況下，同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算。通過與其他設(shè)備的連接，為其他設(shè)備提供潮流模式，并能對各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測和調(diào)度，并對所需功率進(jìn)行預(yù)測。

2.3.4 負(fù)荷預(yù)測

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的負(fù)荷預(yù)測是電力建設(shè)和調(diào)度的基礎(chǔ)，是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的控制、運(yùn)行和規(guī)劃的基礎(chǔ)。對電網(wǎng)進(jìn)行精確的負(fù)荷預(yù)測，可以提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。按周期劃分，系統(tǒng)負(fù)荷可分為超短期、短期和中長期負(fù)荷預(yù)測。在應(yīng)急管理和應(yīng)急處置中，超短期負(fù)荷預(yù)測一般需要10～60min，以調(diào)度人員為目標(biāo)，在火電分配、水火電協(xié)調(diào)、機(jī)組經(jīng)濟(jì)組合以及電力交易規(guī)劃等方面，短期負(fù)荷預(yù)測一般都要在1～7天內(nèi)完成，并適用于制定調(diào)度方案的工程師。

負(fù)荷預(yù)測軟件會按照預(yù)定的時(shí)間，從SCADA上實(shí)時(shí)獲取負(fù)荷數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行查詢、分析和評估。在周期運(yùn)行期間，每隔5min就會自動(dòng)進(jìn)行一次超短期負(fù)荷預(yù)測，對未來60min進(jìn)行預(yù)測，而短期負(fù)荷預(yù)測則會在規(guī)定的時(shí)段內(nèi)進(jìn)行第二天的日負(fù)荷預(yù)測；同時(shí)，操作人員也可以在任何時(shí)候啟動(dòng)。在超短期負(fù)荷預(yù)測中，用戶可以設(shè)定無刷新時(shí)段，確保預(yù)測能按實(shí)際需求滾動(dòng)，并通過AGC接入，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。在預(yù)測過程中，考慮了節(jié)假日、氣象、特殊事件等因素，運(yùn)用了多種預(yù)測方法，對負(fù)荷特征進(jìn)行了豐富的分析與修正。預(yù)測結(jié)果隨時(shí)進(jìn)行誤差分析，所有預(yù)測結(jié)果、誤差結(jié)果均以圖表和表格的形式顯示，具有良好的用戶界面。

一是負(fù)荷預(yù)測的數(shù)據(jù)來源。EMS中有三種類型的數(shù)據(jù)，即過去（歷史）、現(xiàn)在（實(shí)時(shí)）和將來（規(guī)劃），其中負(fù)荷預(yù)測是未來數(shù)據(jù)的主要來源。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的負(fù)荷預(yù)測對于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的控制、運(yùn)行和規(guī)劃都具有十分重要的意義，因此電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的負(fù)荷預(yù)測不僅可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行安全，而且可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析軟件主要考慮了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的電壓和頻率特性，而電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的負(fù)荷預(yù)測主要考慮了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的空間和時(shí)間特征。

二是負(fù)荷預(yù)測的科學(xué)算法。在負(fù)荷預(yù)測中，利用相似日、時(shí)間序列、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)類、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)類、人工智能類等多種方法進(jìn)行預(yù)測，在預(yù)測過程中，將工作日、休息日、節(jié)假日區(qū)分開來，并充分考慮了天氣的影響，建立了一個(gè)逐時(shí)的天氣模型。節(jié)點(diǎn)負(fù)荷預(yù)測與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)校正是建立在樹形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的，其可以被多個(gè)應(yīng)用程序所共用，并在將來或預(yù)期中用于數(shù)據(jù)的編制。

3 結(jié)論

近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，帶動(dòng)了區(qū)域的發(fā)展。同時(shí)，我國的社會發(fā)展水平也在不斷提高，對能源的需求也在不斷提高。這對于電力企業(yè)在保證電網(wǎng)結(jié)構(gòu)安全、平穩(wěn)運(yùn)營方面將會有更多的需求，從而促使電力企業(yè)運(yùn)用更多的技術(shù)來提高電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的管理能力。目前，OPEN3000系統(tǒng)現(xiàn)已正式投入使用，在電力網(wǎng)絡(luò)的布局下，如何充分地利用OPEN3000的電力網(wǎng)絡(luò)資源，使其充分發(fā)揮其優(yōu)越性具有較大挑戰(zhàn)。