关于智能电网调度运行关键技术研究史悦

关于智能电网调度运行关键技术研究史悦

史悦刘海鹏

（国网天津市电力公司300171）

摘要：智能电网的出现是电力工业中的一场变革，带领着电力工业在各个领域方面进行了改革，所以电力调度通信中心作为电网运行的直接生产单位，其智能化的运行就显得尤为重要。也只有实现智能化才能够安全、稳定、有效地运转，才能够满足智能电网的要求。

关键词：智能电网；调度运行；关键技术

一、智能电网调度概述

（一）智能电网的基本概念

现阶段，世界各国都从各自的出发点对智能电网进行了定义，但是国内外还没有对智能电网明确概念，世界的发展所面临的主要问题就是降低损耗、节约能源，用可再生的绿色能源将化石能源和煤炭能源取代，创造一个新的能源使用体系，采用一系列的先进技术将电网体系的能源开发出来，使之成为用之不竭的源泉。总的来讲，智能电网就是通过先进的控制技术和通信技术，利用新型的能源，将电网运行的经济性、可靠性和稳定性提高上来。

（二）智能电网调度的基本功能

智能电网调度系统能够保证发电和用电的平衡度，使电力系统能够安全稳定地运行，智能电网调度的基本功能如下：实时监测各种设备的运行情况，并且保证电网的频率和电压在额定的范围之内，对出现的问题及时采取措施，避免事故的发生。对电网的运行方式进行安全检测，保证电网的电力和电量平衡。对电网调度中的决策提供依据，为其他的职能部门提供技术方面的支持，为电网的安全稳定运行提供支持。对电网的数据采集、传输提供技术保障，在最大程度上保证系统能够安全稳定地运行。

二、电网调度目的

一般来说，电力系统调度的首要目的是为了确保用电以及供电的平衡，实现一定区域内发电和用电之间的匹配，使区内各个生产单位和居民用户都能享受到充分的电力供应，使电力系统能够安全稳定的持续运行。其具体的基本功能可归纳为如下几点：（1）调度运行，通过及时地监管探测体系中的全部电器设施、变电站、发电工厂，从而电力网络中最小稳压、电流频率、电压大小等指标都处于安全使用范围之内，保证电网处于安全稳定的运行状态；（2）对电网设备的操作进行指挥、调度，当系统中出现问题时，采取针对性的措施，充分发挥好电网生产运行指挥中心的职责作用；（3）调度安排，按照特定范围之内电力网络工作的情况和达到未来要求的预期目标，对发电机组的运行方案、电网运行稳定校准核查提供相对合适的标准，从而能够实现电力网络电力与电量的动态平衡的状态；安全校核做出适当的安排，以满足电网电力以及电量的双重平衡；（4）工作方法，根据一般电网设施由于停电而检测出的数据来看，能够间接反映全部电力网络的工装情况，并且能够测量出相对具有说服力的数据，便于高级电力网络调控部门能够准确进行控制以及管理；（5）对继电进行维护工作，详细测量出电力网络中继电保护与稳定的自动设备，能够作为技术管理设备对整个网络的二次设备进行管理，使其成为电力网络能够有效安全工作的技术基础。

三、智能电网调度运行关键技术分析

（一）合理配置现行电网电压等级

（1）分析各类变电电压组合的短路电流，对配电网短路电流进行限制，简化配电网络中的电压等级，提高配电效率，实现配电网的自动化运行。（2）对变电层次进行进一步的简化，提升低压配电网络的电压等级，提升电能输送功率，在保证电网安全运行的基础上降低线损率，为用户输送更加优质的电能。（3）随着智能电网的日益普及，需要重新对我国的电压等级进行优化调整，实现电网效益的最大化。为了防止电压等级过渡过程中影响电网的可靠性，可以通过装设联络开关的方式，实现新老配电网的并列运行。

（二）输变电设备状态在线监测技术

（1）硬件基础。硬件基础主要为传感设备和监测设备。传感器和监测装置主要安装在变电站端输变电设备的各个部位上，以实现站端输变电设备状态信息的实时监测。（2）通信协议。智能电网通信协议目前常用的为IEC61850数据传输通讯规约。（3）综合状态监测系统。监测系统采取的是开放式架构的评估平台，可实现系统与装置的数据共享。调度运行客户端通过利用站端监测单元可以对电网输变电设备的运行状态进行监控，保证电网系统的安全运行。

（三）用户侧互动模式下调度一体化技术

（1）负荷侧的用户互动技术。受经济技术水平的制约，目前我国的电力市场还处于建设阶段，还存在实时电价缺失的情况，因此应根据当前电网发展情况，通过采取实施峰谷电价、强化用户端需求管理等措施来提高管理水平。当前，一部分地区工商业用户已正式实施峰谷电价，错开了用电高峰期，这样一来，一方面可使电力资源得到合理的分配与使用，另一方面也能为用户节省一定的费用支出此外，可以在峰谷电价的基础上，让用户根据自身的生产需求，自愿进行用电申报，然后将发电机组和用户互动负荷作为决策变量参与到电网调度发电计划的编制工作中。（2）电源侧的用户互动技术。光伏发电并网技术。光伏发电系统主要由以下几部分组成：一是光伏阵列，二是系统控制器，三是逆变器等构件。风力发电并网技术。风力发电机有三种类型，即同步、异步、双馈式，这三种类型的发电机都是借助风能带动风轮机转动，将其转化成动能，再通过传动装置等的作用，将发电机所产生的能量最终转化成电能。

（四）短路电流控制与输电线路测距技术

随着电网结构的不断优化以及互联的加强，短路电流控制越来越受到调度部门的重视，现阶段采用的故障电流限制技术是从系统运行方式、电网结构以及设备性能等方面去解决短路电流控制问题，这种方法虽然起到了应有的作用，但是却有着降低电力系统稳定性的负面效果，以此来调整电网结构，费用也非常高，这势必会增加投资，也难以达到电网高效经济运行的目标。基于故障电流限制器的短路电流控制技术是目前控制短路电流采用的一种新的方法，该技术在应用过程中几乎不会对电网的运行产生影响。目前，长距离、超高压输电线路也越来越多，对线路故障点进行准确定位和快速排查也显得越来越重要，以往通过分析故障录波的方式来找出故障点，这种方式存在一定的缺陷，如测距精度无法得到有效保障，国家规定的测量标准是3%，但是在高阻接地状况下，录波器的该项指标是很难实现的。基于广域网的输电线路测距技术不但能够对线路故障进行快速定位，而且还能克服原理上的缺陷，根据行波原理，利用小波变换技术对线路发生故障时产生的行波信号进行分析，从而准确定位故障点距离。

（五）电网运行方式在线分析技术

在电网调度运行过程中，对于电网运行方式进行科学合理的设计是确保电网能够安全稳定运行最为基础的内容之一。现阶段的SCADA/EMS系统以及WAMS系统能够有效实现对电网运行方式的在线分析，其前置单元相量测量装置PMU能够以数百Hz的速率采集电流、电压信息，通过计算获得测点的功率、相位、功角等信息，并以每秒几十帧的频率向主站发送。PMU通过全球定位系统（GPS）对时，能够保证全网数据的同步性，时标信息与数据同时存储并发送到主站。因此，WAMS能够使调度人员实时监视到电网的动态过程，能够很大程度上降低电网工作人员的实际工作量，有效提升人员的工作效率，同时也提升了电网安全稳定性。

（六）数据服务技术

当前，在智能电网运行数据的获取和处理方面主要存在以下这些问题：进行横向数据交换时比较复杂、前置采集系统冗余，电网运行过程中有一部分冗余数据结构出现异构，数据之间存在比较大的误差，融合难度大，分级调度交换缺乏灵活性。所以，可以选择在SOA数据服务的基础上，采用标准接口和注册中心的方法解决调度自动化系统中出现的问题，实现数据的共享和设计，从而做好电网设备全生命周期管理工作。

（七）电网运行智能决策技术

电网运行智能决策技术主要包括智能电网运行状态自我感知、智能电网运行状态专家系统、智能电网运行风险评估技术三个方面的内容，可以有效提高电网的运行安全性，提高电网在线安全评估水平，可以在多个时间尺度下实现安全稳定约束和预想故障，保证电网调度运行的协调性。

四、结语

智能电网在电力工业掀起了一场变革，目前已成为国际电力工业共同关注的发展新动向，智能电网通过运用先进的控制技术来提高能源的利用效率，实现电网运行的可靠性和经济性，智能电网调度实际上就是要实现高效经济、安全可靠、清洁环保的电网运行要求。当前，对智能电网调度运行的关键技术进行分析，对智能电网调度技术支持系统的建立以及智能电网调度在运行实践中的应用具有一定的指导意义。

参考文献：

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