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中图分类号:TP311.52 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)10-0045-02
1 概述
调度日志系统是电网调度管理的重要软件构成,是电力系统运行管理系统的重要部分。在电网运行过程中,调度日志系统会对电网的运行状况和调度工作进行记录,这些数据信息为运行管理人员、设备保护管理人员以及检修人员提供了强有力的数据支持,调度日志系统的科学性对调度工作的进行有着直接的影响。最初的调度管理工具只是用计算机软件工具记录的方式替换了调度人员的人工记录方式,在一定程度上提高了工作效率和日志的准确性,但随着电网的智能化和规模的扩大,需要记录的日志信息量日益庞大,这种工作方式的弊端也逐渐显现。首先,这种日志记录方式缺乏严谨性,信息组织结构不严密,调度的各项工作是联系在一起的,假如根据内容将一项工作分类,则在记录工作时则需不断反复查看各类内容,在调取工作记录时,需要在不同的类目中筛选所需的工作记录,造成数据的反复检索;另外,由于在日志记录工程中缺乏整体性的概念,导致工作内容存在不合理的字段分割,数据内容精细化程度不高,对以后数据的查询、调取和分析都造成影响。[1]构建面向事件的智能电网调度日志系统是提升传统调度日志系统的有效手段,本文对原始的调度日志系统的问题进行了讨论,对面向事件的调度日志管理系统的结构进行了介绍,整个系统在功能上取得了进一步的完善。
2 传统的电网调度日志系统存在的问题
原始的电网调度日志系统已经初具规模,但还存在一些问题。
(1)记录数据关联性不强。原始的调度日志系统,所存储的数据按内容单独分类,调度记录、一次二次设备操作记录、工作许可、运行设备隐患以及稳定限额调整值等数据是各自录入的,相互之间缺乏关联性。1)电网中一次设备和二次设备运行状态的改变往往是由于一次设备和二次设备的事故、隐患以及检修工作引起的,进而导致设备运行参数的改变,因此,设备隐患、一次设备和二次设备的操作记录、工作许可以及稳定限额调整值等信息之间是相互联系,不能完全独立的。2)电网中需要更换的设备之间存在关联时,当一个设备的运行状态发生改变时就会造成其他设备的记录随之而改变,而这种设备之间存在耦合关系的现象是分普遍的。因此,在电网的调度日志系统对这些耦合事件应按照方便调度人员进行录入和查询的方式进行归档记录,这样更加方便调度人员全面掌控电网的运行情况。[2]
(2)数据记录的规范性不强。常规的调度日志系统缺乏规范化的设备名称、设备状态管理,调度员往往按照自己的工作习惯对工作进行记录,虽然由于长期的合作关系,调度员之间往往通过沟通和协调也可以把一些问题解决,然而对于数据查询和统计来讲仍然存在很大问题,尤其是一旦发生人员调动,很多数据的解读就会陷入困境,严重影响调度日志系统的产寻功能。
(3)数据录入校验不到位。原始的调度日志系统缺乏数据录入的校验环节,而电网规模愈发庞大,数据量迅速增加,仅仅依靠调度人员的人工操作来确保录入数据的准确性是不现实的。因此,系统应按照规则,实现数据的自动校核,尽量确保录入数据的准确率。
3 面向对象的调度日志系统的总体架构
进行面向对象的调度日志系统建设可以对原始的日志系统存在的问题进行很好的解决。在调度日志系统设计时应对调度工作的特点进行充分考虑。在确保日志管理功能的同时,还要考虑数据共享的问题,满足系统智能化的要求,提高系统的数据处理能力。电网一次设备和二次设备运行状态的改变、电网继电保护整定值的改变、事故报警处理、发电计划调整、设备隐患、设备日常运维等工作记录是电网调度运行中的主要事件。这些信息呈现了电网的整体运行状况,这些事件往往以时间为轨迹顺序记录。电网管理人员根据这些数据对电网的运行情况进行分析,制定运维计划。[3]调度信息总体架构如图1所示。
为实现调度系统的基本业务功能,系统软件的设计采用了浏览器/服务器和数据层/服务层/应用层三层结构两种方式。浏览器/服务器结构主要进行日志信息的互联网,提供日系信息查询和统计服务,数据层/服务层/应用层三层结构中数据层是存储数据的数据层,服务处提供数据读写接口功能,应用层提供用户日志记录管理功能。
4 人工智能技术在调度日志系统的应用
人工智能是利用计算机技术模拟人的智能技术,目前的应用主要是通过对学科的深入研究,将复杂的问题简化,最终达到部分功能智能化的目的。在电网调度运行工程中,调度人员按照操作规程和电网实时运行状况进行相应的调度工作。适当的引入人工智能技术,系统利用数据中的数学模型算法,按照调度规则自主为调度人员提供调度信息,从而有效的替代了人工查询,节省了人力,大大减轻了工作人员的劳动强度。比如当调度人员需要记录开关分合闸操作时,可以选择输入开关所在单位的名称、标号,系统会根据要求调用数据库中历史数据,供操作人员查阅记录。
在软件应用上,面向对象的设计理念,把事件的属性和方法归纳成类和对象,程序设计的效率得到有效提升,系统的_发和维护工作更加方便。程序的设计由分散的过程调取转变为研究对象的信息交流。面向事件的调度日志系统借鉴了相同的设计思路。模仿和重现是面向对象的主要特点,联想和搜索是其事件处理的主要方式,深度和优先搜索在日志系统中得到应用。事件的数据架构如图2所示,其中图(a)是调度日志中各个对象之间的关系,事件和调度工作之间是一对多对应的。图(b)是对这种一对多关系的描述。调度日志中记录了电网设备的运行变化,通过对日志系统数据的调取研究可以全面掌握电网设备的运行状态,从而发现运行不正常的设备。通过调度操作和事件的从属关系,可以从日志记录中找到相关的运维和事故情况记录,从而将日志记录信息有机的组合起来,形成一个整体,智能的系统数据分析和处理,使调度人员的效率和工作效果都得到有效提高。[4]
在调度过程中,主要设备工作状态的改变往往会引起多个辅助设备的工作状态的改变,因此首先要查询和主设备相关联的辅助设备,然后根据主设备的动作变化对辅助设备进行相应的操作,设备之间的关系可以从相应的数据库中调取。
5 调度日志系统的主要功能
(1)以事件为核心管理调度事件。电网调度日志系统记录的事件是相互关联的工作记录,这些记录的类别的划分是按照工作性进行的。以输电线路停止检修为例,线路停止运行前要经过上级调度的许可,线路从运行状态进入检修状态后,要对线路的稳定限额进行调整,相关内容要在工作许可、稳定限额调整记录以及调度操作记录中记录。上级调度人员在收到任务后,需要首先创建调度事件,然后根据事件的实际进展对各项内容进行记录。在调度员交接班时,需和下一班的人员交接事件,确保事件的利完成,任务完成以后,可以将事件进行归档。设备从停止到恢复运行是一个完整的过程,在事件完成以前不需要对事件进行归档。根据事件的生命周期的长短对事件进行划分,可以减少需要用户重点关注的事件数量。
(2)以事件为核心管理交接班工作。在调度人员进行交接班操作时,可以将需要交接的事项建立交班记录,接班人员在检查完交班记录,确认无误后签字,并进行后续的日志记录。系统可以根据需要进行交接事件的选择,并在交接记录中显示更新内容,从而提高交接班的效率,同时避免了工作的疏漏。
(3)以事件为核心查询当前工作。调度日志系统,在对历史时间进行记录归档的同时,也提供实时的事件发展状况和系统运行状态,这是调度日志系统的一项重要功能,实时查询的内容主要包括正在进行中的许可工作、系统存在的缺陷、异常状态下的系统设备、准备运行的设备以及系统稳定限额的调整等,从而帮助调度人员全面掌握电网的实时运行状态。
(4)以事件为核心日志信息。不同的用户关注的调度日志信息的内容重点是不同的,为方便用户读取,调度日志系统应根据用户需求,将日志内容按照不同的方式展现出来,并授权用户在网络中进行读取。
(5)以事件为核心提供基础数据支撑。调度日志系统的运行需要多种基础数据的支撑,这些数据为调度工作的顺利进行提供了重要的知识保障。与此同时,这些数据还可以为电力系统的其他智能软件系统提供数据共享业务,与其他辅助系统共同维护电网的安全可靠运行。
面向对象的调度日志系统在查询相关记录时不需要在不同类别的事件中反复切换,设备的操作记录和状态记录以及设备的实时状态可以在同一记录中获得,系统为用户提供了标准化的数据库,可以对录入数据进行自动校验,在功能上得到进一步的完善。
6 结语
调度日志的管理采用以事件为主线的方式,将调度日志系统和调度人员的工作习惯进行了统一,有效的提高了工作人员的的工作效率,同时也将电网和设备的运行状态更好的呈现在调度人员的面前,同时也为系统中的其他功能系统提供了规范的基础数据支撑,从而为电网的安全可靠运行提供了强有力的支撑。
参考文献
[1]王文林,洪天祈.智能型地区电网调度运行管理系统的研究与应用.电力信息化,2005,3(6):67-69.
[2]林峰,倪斌,贺成利.一种用于统一OMS与PMS设备库的BMS结构设计.电力系统自动化,2008,32(19):50-53.
关键词:智能电网 调度 智能化 问题 措施
中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)07(a)-0038-02
由于我国社会经济的迅猛发展,对我国电网建设的规模与覆盖范围越来越大,与此同时,自动化技术的全面应用,对电网建设和运行的智能化水平有着巨大的提升。但是就目前我国电网调度智能化状况来看,其中依旧存在许多不健全的方面,使其我国电网调度智能化水平仍然不高。针对于电网调度智能化方法的优化是当前电网运行质量与效率最为关注的核心问题。所以,应加大对电网调度智能化的关键技术的重视程度,从多角度对问题进行剖析,是当前电网工作者最应重视的课题。
1 电网调度智能化的主要内容
1.1 智能电网
由于网络科技的快速发展,自动化技术已经普遍应用到各个领域当中,通过利用自动化技术对电网进行实时数据检测与管控,在这一交融碰撞中,智能电网在社会中的应用被受关注,现如今我国电网也走进了网络化的进程中,电网运行借助网络数据平台、自动化技术、现代通信技术等科技,使其具有更高的安全性、规范性,与传统的电网相比而言带来的作用更大。自动化技术与计算机软件的有效结合对电网运行情况进行实时监控,这样用户对自己的用电度数以及产生的电费一目了然,并提倡用户要合理对于电力的进行使用,节约电能。智能电网的应用优化了电力资源的结构,减小了对电力的浪费情况,并且还会准确地测量出电力所带的安全[患,及时提供出有效的防范方法,或是对于电力资源的重新整合,会极大地减少因为电力产生的事故对社会、群众带来的损失。
1.2 电网调度智能化
在智能的电网建设与发展以后,电网调度智能化也顺势而生,就字面的含义理解,就可以看出电网调度智能化是对电网运行情况进行分析之后,为增加运行的可靠性与安全性,对其进行的安全科学的调度,对于电能的资源配置进行优化保障数据在传送中的高效性,有效地提高电网的应用效率。比如:在某个乡镇上铺设电网一定要依据实际的区域电网,运用三道防线技术,来实现电网的智能调度,极大地提升了电网的运行水平,并且对于常见的电力事故的发生明显的有减少。
2 电网调度智能化的主要问题。
2.1 断路器跳闸事故与设备事故
当断路器发生跳闸问题后,在运行时值班的工作人员要及时地向管理人员阐述具体的事故发生的原因,例如:天气情况、设备问题、事故发生时间等,在跳闸之后的15 min以后,值班人员一定要将实际具体的设备情况进行上报,调度人员提供了参考条件,来做出正确的调度指令。如果设备发生异常情况,值班人员要及时地向调度员报告异常情况发生电压的变化、设备的频率等,同时,值班者应坚守岗位,随时等待调度员下达调度命令。
2.2 基础数据方面
就基础数据角度来看,调度智能化的合理实施是需要基于电网数据的准确性和有效性作为坚实的基础,但是目前我国电网的数据还不够健全,需要有关工作者对电网的实际运行特点进行结合,在对其统筹分析,从而对电网的基础数据进行革新与完善,以此促进电网调度智能化的顺利实施。
2.3 三道防线方面
基于三道防线方面来看,传统的三道防线对于电网的运行情况不能实时进行精准的控制,在对于电网系统正常作业的保护过程中存在着一定的弊端,在电网系统运行的安全性上不能够满足其需要。与此同时,实时预警等方面的功能存在的主要问题有导向不明确、缺乏标准化的推广、系统业务不清晰等,这些对于电网调度智能化运用的效果具有严重影响。
3 电网调度智能化的关键技术
(1)基于整体来看,电网调度智能化关键技术的充分利用,对于完善调度智能化问题方面具有重要意义。电网调度智能化的关键技术主要包含有应用软件、基础数据建设、应用支撑平台这3个方面,通过利用电网调度智能化关键技术的充分运用,对于实现电网运行系统的整体调度目标具有一定的推进作用。
(2)对于应用支撑平台技术,以自动化的结构作为应用支撑平台技术的基础。在当今社会发展的驱使下,传统的智能化电网系统运行已经不能满足当代人的需求了,因此,在建设电网调度智能化过程中,应该全面构建以系统为集成化目标的指挥平台的前提下,以此来保证电网调度能够满足电网对于信息共享、数据采集等方面的需求,进而促进电网调度智能化的运用于建设。
(3)以基础数据建设技术来看,此种技术的充分利用是对电网调度过程中存在的不足进行有效解决,可以最大程度地确保基础数据的可靠性与精准性,以此促进电网系统运行的稳定性,并且为后期的目标创新及实施奠定了重要基础,促进我国电网调度智能化建设顺利实施。
4 对关键技术问题进行妥善的解决
4.1 保护装置的配置、掌握运行方式
在电网运行时,调度人员要保护装置的投退,将这个过程做好必须要掌握相关的保护知识,只有在熟悉、掌握保护装置的知识后,才会找出发生事故原因,准确判断事故的范围,这样才能及时发现问题并且解决问题,确保运行方式的安全性。调度员在进行交接班制度中,双方应该阅览当日的电网运行状况的记录,接班后的调度员对当天的电网运行情况要全面了解,并且依据当天的天气情况提前做好防范,以便及时对事故进行处理。
4.2 基础数据建设
(1)远动协议的修改,通过对变化与召唤这两种方式将变电站中遥测数据送至控制中心,但是由于上送时间比较长,因此,利用对远动协议的修改来更改系统测量值,进而满足分析的需要。
(2)监控系统在对测量设置时标以后对于主站系统需要从数据储存、前置采集等方面进行完善,构建出一个统一时标测量的监控系统,从而提高状态估计精度以及基础数据准确性等,为调度智能化电网的建设提供前提条件。
4.3 应用软件
以支撑平台与基础数据的创新完善,来推动运用软件的升级,形成一个较为高效的新一代应用软件,当前可以从三道防线、管控预警、状态估计围绕这3点展开。首先是基于时标量测的快速状态对变电站量测的改造建设进行估计;其次基于自适应三道防线依据电网的故障情况与实施数据的处理及建设;最后构建健全的实时管控预警系统,以此来增大电网的运行稳定状态。
5 结语
由于电网的规模逐渐扩大,电网的智能化作为当今电网规划中的重中之重。我国的电网运行情况存在的问题有很多,比如:电能输送、正负电荷分布不均匀等这都是需要从电网调度智能化开始着手的,对于电网进行整体管理,建设健全的电网运行体系,进而使电网资源得到更优秀的配置。对于比较特殊的国家、地区还是需要针对于实际情况进行探究分析,在将电网调度智能化的关键技术应用其中,进而确保电网智能化的充分运行,为社会、人们带来极大的便利,使人们处于一个较为舒适的环境中。
参考文献
[1] 李木华,刘振.大电网调度智能化的若干关键技术分析[J].同行,2016(8):55.
[2] 杨胜春,汤必强,姚建国,等.基于态势感知的电网自动智能调度架构及关键技术[J].电网技术,2014(1):33-39.
【关键词】智能电网;关键技术;建议
1引言
智能电网,即电网的智能化,也被形象地称为“电网2.0”,是在集成、高速、双向通信网络基础上,通过先进的分布式数据传输、计算和控制技术,实现电网的可靠、经济、高效、环境友好和使用安全目标的电力传输网络。电力能源是国家的支柱能源,在国民经济建设中发挥着重要作用。随着我国经济社会的飞速发展,传统的电力网络及控制体系已经难以适应当前现实,智能电网已经成为我国电网建设的主流方向。
2智能配电网概述
对整个智能电网而言,智能配电网是关键的组成部分,智能配电网是指对先进控制技术、测量传感技术、信息通信技术以及计算机网络技术等进行有效融合,通过配电网高级自动化技术的运用,使这些先进技术在智能化的配电终端和开关设备上得以实现,并充分利用各种可视化软件的高级应用功能以及电网架构双向通信网络的物理支持,对再生能源的分布式发电单元进行及时有效控制,以不断激发电力用户参与电网互动的积极性,从而在配电网运行时对其进行高效监测、控制与保护。不断优化配电网性能,提高其可靠性与安全性,确保我国电力的稳定供应,同时不断完善相应的附加服务。
3智能电网建设的关键技术
3.1电网分析决策共性技术
电网的数字化进程将带来海量的数据源,为电网的科学分析决策提供了数据基础。前三个专题通过一系列标准规范、广义的数据采集、信息集成和共享技术的研究,为电网的科学分析决策奠定了坚实的基础。除此以外,还需要对电网的科学分析决策技术进行研究。本公司重点研究输电网降耗数据挖掘技术、可视化数据展现技术、智能预警和智能调度决策技术、配电网分析决策技术等。充分利用多元数据的潜在价值,揭示海量数据背后所蕴含的知识,一方面实现对整个电网生产流程的精细化管理和标准化建设,另一方面提高电网调度的智能化和科学决策水平,为构建坚强电网,提高电力系统运行的安全性和经济。
3.2分布式发电与智能微网技术
在我国能源结构中,煤炭、石油和天然气等不可再生资源占据比例很大,社会的发展不能只依靠这些不可再生资源,这也是可持续发展战略的要求。为解决该问题,可在合理的控制方式下对微网实行并网运行,在两种运行模式之间实现无缝转换,使得主电不再是电网供电的唯一途径。在电网并入DG后可有效激活电网的工作性能,而微网系统主要以DG作为物理基础。
3.3电网信息辨识及重构技术
研究信息准确性辨识技术,研究基于PMU量测的线路在线参数辨识技术;研究信息完整性辨识技术,一方面解决由于通信问题和采集数据不完备引起的信息不完整的问题,另一方面研究量测数据时滞处理技术,通过动态、静态和暂态信息的整合和互为补充以增强信息完备性;研究信息精简性辨识技术,对错误和杂乱的信息进行充分的辨识;研究对过去、现在和未来三类数据的重构技术和外部模型和信息的接入重构技术。
3.4配电网自愈控制
由于配电网自愈控制十分复杂,只有充分运用先进的数学和控制理论才能确保智能配电网自愈控制的实现,应建立配电网自动判别算法,以提高系统故障扰动区、异常脆弱区、正常运行区以及检修维护区的各项评价指标,如电能质量评价指标、性能稳定指标、用户服务评价指标、兼容评价指标、经济评价指标等。对存在的安全隐患进行评估并预测后果,可确保配电网运行更加可靠,具有更强的自愈控制能力,使得供电系统更加灵活互动、清洁环保、安全可靠,收到较好的经济效益。另外,为确保系统的自动检测和识别功能,应在配电终端设备设置故障检测,以满足电磁兼容性和户外工作环境的要求,除此以外,还应提供不间断电源以更好的支持通信方式和通信协议。配电网系统的拓扑结构灵活性强且可靠性高,配电终端设备和开关设备都具有遥控功能。
3.5智能变电站
智能配电具体包括配电自动化系统、配电SCADA系统、配电GIS系统、配电工作管理系统、停电管理系统以及配网管理高级应用系统等等。智能电表应具有双向通信计量、接通或开断等功能,能够为用户提供实时电价和用电等信息,并实现室内用电装置的负荷控制。供电企业在实时采集、有效监测、全面分析用户用电量及相关数据的基础上,对电力能源使用实行统一管理,科学安排发电计划,引导用户合理用电,最终实现馈线自动化、变电站自动化、配电调度、配电工作管理以及配电网络分析等功能。另外,可再生能源的研发以及大规模并网也会给智能电网建设带来一定影响。智能电网技术还应包括输送纳入调度甚至参与系统调节,电力电子、超导、大容量储能等先进的设备是提高输配电系统性能的重要技术支持。当前,我国智能电网仍处于初期研究阶段,需要相关部门及企业加大研发与建设力度,针对智能电网的特点及关键技术进行深入研究,为促进特高压电网的建设和电力体制改革的不断深化、国民经济建设做出积极的贡献。
4智能电网建设的发展策略
4.1提高智能电网的技术创新
智能电网需要采用很多先进的技术来建设,但是需要根据我国目前在该方面的技术水平和电网发展的情况作为建设的依据。近些年来,发达国家大力发展智能电网,为我国智能电网的建设提供了大力经验,但是很多这些技术并不适用于我国的智能电网建设。所以,我国继续加大对智能电网建设技术的研究,创造适合我国电网建设的新技术。加大智能电网创新力度,不仅能够进一步促进我国电力行业的发展,而且还能够提升我国电力行业的国际地位。虽然近些年来我国对电力行业的垄断控制不断减小,但是我国智能电网技术严重滞后,需要我们结合我国发展现状来进行技术创新和开发核心技术。此外,我国在智能电网领域的高素质人才比较缺乏,这严重制约智能电网的发展,因此,我国需要重视人才的培养和引进,努力推动我国智能电网的发展。
4.2结合我国的实际制定智能电网目标
一般来说,智能电网的建设是一项涉及到多方面技术的复杂工程,需要考虑多方面因素,比如电网建设的地域因素和地区不同发展阶段对电力的需求等因素。所以,对一个地区的智能电网建设需要分阶段的开展,根据经济水平的大小来制定不同阶段的建设目标,这样不仅能够避免能源的浪费,而且可以使智能电网的建设与经济水平发展相协调。由此看来,智能电网的建设需要考虑众多因素,比如,电力用户的需求和电力分布等,从尽量将智能电网的建设科学化、规范化。
4.3智能电网技术标准的制定需要有前瞻性
具有一套完整的智能电网建设技术规范,不仅可以降低工程成本,还可以减少事故隐患的发生。我国对于智能电网建设的技术规范起步比较晚,各方面还不太成熟,需要进一步完善。一般来说,智能电网建设的技术规范需要经过大量的实验来严重其合理性。在不断地实验过程中,来发现问题,解决问题,从而使智能电网的建设标准体系不断完善。此外,在不断完善智能电网建设的技术标准外,还有进一步发展电网设备的制造工艺技术,这样可以保证智能电网具有良好的工作状态。智能电网的建设整合了电力行业、通信技术、信息技术等行业,在大力发展智能电网建设的同时,也要逐步发展相关技术的研究,从而更好的促进智能电网的建设。
5结束语
由此可见,智能供电系统的逐渐完善和改革将带领我国走进一个智能的电气时代,它自身所具备的种种优势和潜能也是其蓬勃发展的源泉。在新的时代背景下,大力改进智能供电系统中存在的不足,使其真正的实现智能监督并及时的解决电网输送过程中出现的问题,正是每个国人所期盼的。
作者:朱同信 单位:国网湖北省电力公司武汉市东西湖区供电公司
参考文献
[1]帅军庆.瞄准世界前沿建设智能电网[J].国家电网,2014(2):55~57.
关键词:智能电网 电网调度技术 调度运行 实时监测 应用
中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)02(a)-0194-02
进入21世纪后,我国电力及相关行业进行了一系列的探索,对未来电网的发展模式进行了积极的思考,智能电网应运而生。电网调度技术是智能电网的关键环节,它能够对智能电网运行进行合理的管理、调度及控制,确保电力系统处于最优运行中,因此近年来受到人们越来越多的关注和重视。
1 我国智能电网的研究现状
我国对智能电网的研究起步较早,但是前期进展比较缓慢。1999年,清华大学首次提出“数字电力系统”的概念,对下一代电网的特征进行了描述;2005年,国家电网公司实施“SG186”工程,同年中国南方电网公司开展了“数字南方电网规划”研究;2007年,华东电网公司正式启动智能电网可行性研究项目;2008年,国家电网公司提出“全覆盖、全采集、全预付费”的建设目标,旨在为下一代电网的集成通信系统提供强大的信息网络平台;2009年,国家电网正式公布“坚强智能电网”计划,提出将在2020年前建成统一的坚强智能电网。
智能电网的智能主要体现在以下方面:自适应和自愈,实现自动优化调整和故障自我恢复;采用先进的传感测量技术,实现对电网的准确感知;实时分析和决策,实现从数据、信息到智能化决策的提升;可对观测对象进行有效控制。
2 智能电网中电网调度技术的主要功能分析
从电网调度的角度看,智能电网是多层次、多对象和多尺度的复杂统一体,这对电网调度技术的功能提出了更高的要求。
2.1 海量信息的处理
随着智能电网规模的快速扩充和智能电网互联的增强,电网调度需要实现一、二次系统的同步建模、采集与分析,需要对智能电网、市场和电量信息进行综合处理,需要扩展到静态、动态和暂态三位一体的信息处理与分析。
2.2 调度运行的实施
电网调度部门需要对系统中的变电站、发电厂及各种电气设备的运行情况进行监测和调节,确保智能电网的电压、电流、频率和功率等在规定的范围内;需要对要操作的设备进行安全校验,检查操作后是否造成失压、断面过载、设备过载或安稳动作等,通过操作票系统自动核对设备状态并进行程序化操作和控制,确保调度操作指令的正确性;需要对系统中出现的异常情况进行在线安全分析和决策处理,避免发生重大事故,确保系统的平稳运行。
2.3 调度计划的制定
按照智能电网运行及负荷预测的结果,电网调度对发电机组的开机方式进行安排,实现对智能电网运行方式安排的潮流计算进行安全校核,从而满足智能电网的电量平衡和电力平衡。
2.4 综合功能的实现
随着智能电网的推进,电力系统的动态行为更为复杂,此时作为承担电网静态监测、分析和控制功能的电网调度已经不能完全满足智能电网发展和安全运行的要求。例如,在智能电网受到扰动的动态过程中,尤其是发生低频振荡等长周期动态过程时,电网调度通常无法做出反应。此时,需要将电网调度的功能从传统的监视、分析和控制进一步延伸到广域保护和安全协调防御。
3 电网调度技术在智能电网应用中的要点
3.1 实时动态监测技术
将广域网动态测量技术应用于智能电网中,可以在同一时间参考轴下获得大规模的智能电网实时动态信息和稳态信息,此技术具有如下特点:利用全球定位系统为每个数据打上时标,获取同一时间断面上的数据,从而实现智能电网的动态数据监测、记录、电网扰动分析和电网低频振荡告警等;对发电机功角进行直接测量;每隔一段时间(一般是40 ms)向调度主站传送一次智能电网动态数据。
在使用广域网动态测量技术的基础上,还可以实现一些辅助功能,如对电厂进行一次调频考核。传统电网调度由于频率测量不精准、缺乏时标和信息传输的延时性,致使网省调无法有效获取发电机组当地的频率,因此我国一次调频的指标都是相对于某一负荷中心或网省调位置的频率为基准值进行的,显然此种方式不能对发电机组的一次调频性能进行准确反映。而使用广域网动态测量技术,则可以准确获得发电机组当地频率,从而对发电机组的一次调频性能进行准确反映,提高电厂一次调频考核的准确度。
3.2 在线预警和安全防御技术
在线预警和安全防御技术,能够实现智能电网安全稳定的实施预警,能够实现在线智能辅助决策和预防控制,能够对智能电网的多重故障、电厂的同时故障和相继故障等进行处理,能够实现协调控制和防御;能够实现智能电网安全稳定的追加控制,以此弥补区域和就地紧急控制的缺陷。在这方面使用较好的,有江苏电网安全稳定实时预警及协调防御系统、广东广域动态信息监测分析保护控制系统,它们在投入运行后,能够确保特高压输电线路投运及大区电网互联后的电网安全稳定运行,提高战时电网抗打击能力,从而进一步提升构建避免大面积停电的坚强防御体系。
3.3 电网运行方式的智能决策技术
作为确保智能电网平稳运行的基础,电网运行方式的安排至关重要,而电网运行方式的智能决策技术可以在负荷预测的基础上,对智能电网输变电设备的发电计划和检修计划进行合理安排。
在智能电网运行时,人们通常考虑的是N-1故障下的安全稳定性,即智能电网在受到单一扰动后,保护、开关和重合闸正确动作,不采取稳定控制措施,必须确保智能电网的稳定运行,而其他元件不超过规定的事故过负荷能力,不发生联锁跳闸。对于智能电网运行过程中碰到的N-3、N-4等设备检修情况下的安全稳定问题,智能电网调度运行部门的技术人员需要花费大量的时间去进行离线计算,而且离线稳定计算的结果还不能完全满足智能电网实际运行的需要,因此这就需要利用电网运行方式的智能决策技术,对智能电网运行方式进行在线计算,从而大大降低电网调度运行部门技术人员的工作量。
3.4 短路电流控制技术
传统电网的故障电流限制技术,主要是从电网运行方式、电网结构和电气设备性能等方面着手,此种技术虽然可以对故障点的短路电流进行控制,但是也会影响到电网的正常运行,甚至会降低电网运行的稳定性和安全性。例如,改变电网运行方式会降低电网运行的稳定性,使用高阻抗电气设备会增强网损,改变电网结构的成本较高。
利用故障电流限制器来对短路电流进行控制,能够弥补以上缺陷。当智能电网稳定运行时,故障电流限制器呈现低阻抗甚至是零阻抗;当智能电网发生故障时,故障电流限制器的阻抗迅速增加,并且不会对智能电网的运行方式产生影响。
4 结语
随着智能电网的不断推进,电网调度技术也处于不断发展之中,这需要我们的工作人员进行更深层次的研究和探索。在智能电网建设过程中,电网调度技术应重点解决大电网安全稳定性问题,着力研究分布式发电如风力发电和光伏接入和控制技术以及对系统运行的影响,建设节能发电调度技术支持系统、备用调度系统、风电功率预测系统、电网调度智能操作一体化信息平台,从而全面提升科技创新能力、资源优化配置能力和大电网调度驾驭能力。电网调度技术在智能电网中的应用,是确保智能电网经济、安全和稳定运行的必然要求。
参考文献
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【关键词】广义智能 智能调度 调度控制
当前,国外智能电网方面的研究机构和政府部门,都纷纷提出各自的智能电网建设思路和策略。
1 智能电网调度控制系统的结构和工作原理
1.1 智能电力调度系统结构如下
电力调度系统设备的监视系统+主控中心+各变电所监控设备+处理视频图像的后台处理中心等。主要包括主变压器、断路器、电压互感器、电流互感器、高压室开关、主控室的电源盘及控制盘盘面等。
1.2 智能电网调度控制系统工作原理
在各供变电所,安装视频摄像头,视频服务器,控制解码器,以及摄像头网络云控制中心。此时主控中心管理人员就下达指令,安排故障处理,来确保电力供应的安全运行水平。
2 智能电网调度控制系统的现状
2.1 我国智能电网调度控制系统的发展
和其他行业的发展一样,我国的电网调度事业从开始学习和吸收到自主创新,经历了一段很长的历程,在改革开放以后,尤其是在最近几年发展神速。越来越趋向智能化发展。其发展简要介绍如下:
2.1.1 国家电力调度中心开启了智能电网关于调度支持系统的开发研究
国家电力调度中心于2008年2月正式开启了智能电网关于调度支持系统的开发研究,推出了智能化技术支持系统基础平台及高级应用功能。系统结构为中心调度、商用数据、系统管理和服务、消息总线及SCADA、实时数据库、数据的交换与采集、安全防护、人机界面等8组结构,而高级应用功能由调度管理及计划、实时监控与预警、安全调校等模块组成。
2.1.2 国家电力科学研究院的大停电防御框架
为了预防电网的大面积停电,中国国家电网电力科学院开发了“时空协调”的大规模停电的防御性系统,此系统将EMS和SCADA集成到动态运行的 DSCADA/DEMS中,以集中处理大量的动、静态信息,利用EEAC算法实现量化分析和欲决策的在线稳定,利用在线准确预算、实时精确匹配的手段达到稳定控制电网调度。
2.1.3 南方电网的综合防御架构
南方电网公司,为了解决电网中交流电、直流电两种混合输电的复杂性,提出综合协调防御系统架构,通过七个功能子系统和一个广域综合信息平台实现对电网调度的智能控制。
这七个功能子系统分别是在线预防控制与辅助决策子系统、安全稳定预警和实时监测子系统、电力交易计划安全校核子系统、实测数据离线综合应用研究子系统、超短期安全稳定态势预测与辅助决策子系统、基于在线数据的电网运行离线研究与辅助决策子系统、安全稳定控制在线协调与优化子系统。
2.1.4 清华大学电网调度实验室开发的三维协调电网EMS
清华电网调度实验室研发了一种基于三维的电网EMS,此系统是实时闭环控制系统,可以在三个维度上(时间、空间、目标)进行广泛地协调,达到全局智能调度控制的目的。该系统的核心技术有:综合分析、预警、决策;有功优化闭环控制;无功电压优化闭环控制;电网模型重建;基于多智能和计算机集群的支撑平台;基于三维分解协调的体系设计等。
2.2 国内外电网智能控制开发发展
国外的智能电网调度控制系统的发展经历了很长的一段时间,取得了很多先进的经验和成果。目前,国外科研人员提出了AO(调度机器人)概念。即让机器人通过学习,掌握电力系统的运行规则。如美国华盛顿大学研发了logic-based system和knowledge-based system原理的智能系统,就是通过AO实施故障排查和安全性能评估,对电力系统进行维护。
2.2.1 首先先介绍美国PJM公司的的AC2系统
advance dcontrol center,AC2是美国pjm公司开发的一种的先进智能电网调度控制系统,它集成了资产和资源,可以实现同步、模块化,可延伸的功能。保证了业务的连贯性和可后续操作,大大地提升了系统的安全性能。
2.2.2 美国电力科学研究院智能控制中心
该中心研发的智能电网包括了智能化的控制中心、变电站和一次输电网。该电网的智能控制中心基于GIS,实现可视化、交互能力加强的优势,可以进行实时分析评估。
3 智能电网调度控制系统开发需求
3.1 安全稳定是智能电网调度控制系统的核心
智能调度的要求主要是电网运行的安全稳定性。系统要能保证、保障电网可以安全、有序、稳定地运行。其中包括了监视庞大而复杂的电网系统各级、各方面项目的稳定运行,提供对电网各项设施及措施的分析、计算、评估及报警功能、对调度人员进行考核和培养等功能。
3.2 智能调度系统设计思路
在智能调度系统的规划设计过程中,要充分考虑系统的实用性、智能化、可持续发展等因素。
3.3 对于智能调度的技术要求
首先要考虑到维护成本。在兼容行业标准和业务的连续性上动脑筋,在用户界面、操作系统上入手,以达到高水准的互操作性和高频的软件模块应用,其运行架构的各平台兼容性和可扩展性要强,要同时具备高度的安全性。
3.4 关于智能调度的研究模式
目前关于智能调度的研究模式主要有两种:
(1)吸收和利用模式,吸收和吸取国外先进技术,研发取得进展后再由电网公司投入使用;
(2)自主研发模式。根据我国电网实际情况自主研究发展。因为使用国外先进核心技术,永远会受制于人。
4 智能电网调度控制系统展望
调度中心的智能化是智能调度的基本体现,要从数据流及业务的需求方面对智能调度中心的层次结构加以设计分析。智能调度中心的关键技术主要包括信息及计算机关键技术、数据及模型关键技术和电力系统高级应用关键技术。其层次结构分别由各种高级应用功能和系统级支撑平台所组成。这些技术的使用个推广将大大地促进我国电力部门给国家提供安全、高效的电力能源。
5 结语
随着智能电网日益发展,正引发新一波的电力调度控制系统的革新。面对新技术,新知识,我们不能固步自封,要迎难而上,加大力度研究智能调度控制系统,为我国建设发展提供有力的能源支持。
参考文献
[1]黄凤梅.结合实践着重探讨智能电网高度自动化技术[J].建材与装饰(上旬),2011(6):65-66.
[2]孙茜.智能化在电网调度自动化中的可行性研究[J].科学与财富,2012(12):97-98.