近年來,隨著我國經濟的不斷發展,對于電能的需求不斷增加,針對這種情況國家加大了對電網的建設規模,這也在很大程度上增加了電網結構的復雜性,并且隨著信息匯集的不斷增加,電網調度的有效開展成為當前最關鍵的工作,這就催生了智能電網調度控制系統。該系統的體系結構、基礎平臺和應用功能按照橫向集成、縱向貫通的一體化思路設計,充分考慮各級調度的業務特點和相互之間的內在聯系,實現一體化運行、一體化維護和一體化使用,能夠滿足各級調度機構及調度各專業的需要,滿足一體化智能電網調度體系和備用調度體系的要求。
1.智能電網調度控制系統的總體結構
智能電網調度控制系統的組織者是國家電網公司總部,研制單位是中電科學院與國網電為科學院,參與智能電網調度控制系統設計的則是各級調度控制中心在進行智能電網調度控制系統的總體技術路線時,設計的基礎是采用安全性較高的軟硬件和計算機集群技術,以確保系統在運行中具有較高可靠性。這一控制系統的建立不僅滿足了現階段特大電網調度統一建模的需求,還解決了多級調度協同大電網智能告警等難題[1]。
2.智能電網調度控制的功能
在智能電網之中,設置智能調度方案以及控制系統功能等,能夠有效強化數據信息的采集與分析,增強決策與控制的能力,具有安全性、準確性以及實用性的功能,能夠給調度人員的智能化決策提供相應的支持,使得工作人員決策管理能力與調控能力得以有效的提高。一般而言,智能電網調度控制系統的功能主要包括:
第一,拉路自動控制功能。實現自動選擇拉路負荷的對象,能夠實現切除目標負荷的最小化。自動搜索出負荷對象的出線開關。進行構成一個能夠遙控的開關,并且通過自動并列而進行操作,能夠有效確保操作的精確。
第二,序列操作功能。按照相關的要求,對一些特殊類型的操作應該進行順序控制,這樣就可以有效的實現有效的實現各種順序操作的有關要求,在實施過程中如果有一個步驟失敗,能夠自動的停止序列操作并進行報警。
3.智能電網調度控制系統的發展現狀
3.1我國智能電網調度控制系統的發展
和其他行業的發展一樣,我國的電網調度事業從開始學習和吸收到自主創新,經歷了一段很長的歷程,在改革開放以后,尤其是在最近幾年發展神速。越來越趨向智能化發展。其發展簡要介紹如下:
(1)國家電力調度中心開啟了智能電網關于調度支持系統的開發研究
國家電力調度中心于2008年2月正式開啟了智能電網關于調度支持系統的開發研究[2],推出了智能化技術支持系統基礎平臺及高級應用功能。系統結構為中心調度、商用數據、系統管理和服務、消息總線及SCADA、實時數據庫、數據的交換與采集、安全防護、人機界面等8組結構,而高級應用功能由調度管理及計劃、實時監控與預警、安全調校等模塊組成。
(2)國家電力科學研究院的大停電防御框架
為了預防電網的大面積停電,中國國家電網電力科學院開發了“時空協調”的大規模停電的防御性系統,此系統將EMS和SCADA集成到動態運行的DSCADA/DEMS中,以集中處理大量的動、靜態信息,利用EEAC算法實現量化分析和欲決策的在線穩定,利用在線準確預算、實時精確匹配的手段達到穩定控制電網調度。
(3)南方電網的綜合防御架構
南方電網公司,為了解決電網中交流電、直流電兩種混合輸電的復雜性,提出綜合協調防御系統架構,通過七個功能子系統和一個廣域綜合信息平臺實現對電網調度的智能控制。這七個功能子系統分別是在線預防控制與輔助決策子系統、安全穩定預警和實時監測子系統、電力交易計劃安全校核子系統、實測數據離線綜合應用研究子系統、超短期安全穩定態勢預測與輔助決策子系統、基于在線數據的電網運行離線研究與輔助決策子系統、安全穩定控制在線協調與優化子系統。
(4)清華大學電網調度實驗室開發的三維協調電網EMS
清華電網調度實驗室研發了一種基于三維的電網EMS,此系統是實時閉環控制系統,可以在時間、空間、目標進行廣泛地協調,達到全局智能調度控制的目的[3]。該系統的核心技術有:綜合分析、預警、決策;有功優化閉環控制;無功電壓優化閉環控制;電網模型重建;基于多智能代理和計算機集群的支撐平臺;基于三維分解協調的體系設計等。
3.2國內外電網智能控制開發發展
國外的智能電網調度控制系統的發展經歷了很長的一段時間,取得了很多先進的經驗和成果。目前,國外科研人員提出AO(調度機器人)概念。即讓機器人通過學習,掌握電力系統的運行規則。如美國華盛頓大學研發了logic-basedsystem和knowledge-basedsystem原理的智能系統,就是通過AO實施故障排查和安全性能評估,對電力系統進行維護。
(1)美國PJM公司的的AC2系統
advancedcontrolcenter,AC2是美國pjm公司開發的一種的先進智能電網調度控制系統,它集成了資產和資源,可以實現同步、模塊化,可延伸的功能。保證了業務的連貫性和可后續操作,大大地提升了系統的安全性能。
(2)美國電力科學研究院智能控制中心
該中心研發的智能電網包括了智能化的控制中心、變電站和一次輸電網。該電網的智能控制中心基于GIS,實現可視化、交互能力加強的優勢,可以進行實時分析評估。
4.智能電網調度控制系統技術的發展展望
4.1可信計算與安全免疫技術
電力二次系統的安全防護體系主要有結構安全、物理安全、本體安全、安全管理等幾方面共同構成。在整個安全防護體系中技術固然重要,但是單純依靠技術是遠遠不夠的,還要有管理的加入,這主要是考慮到現有技術不能完成部分操作,這就需要用安全管理彌補這些缺失此外,隨著網絡技術的發展,網絡攻擊能為也在增強,這就要求應不斷提升安全防護技術,以使安全防護技術體系能夠長久保護智能電網控制體系不受侵害。
4.2短期電力市場的多級多時段優化技術
我國電為市場的發展經歷了幾次大起大落,卻一直達不到歐美電為市場水平。盡管我國智能電網調度控制系統已經加入了能夠支持現階段電為市場所需要的先進模塊,省級以上的調度控制系統也可以滿足電為市場運行需求,但這項技術并沒有得到實際應用,又由于缺乏一定的市場規則,導致這項技術在實際電為市場中的運行受到了一定阻礙。
4.3運行方式自描述及動態解析技術
電網運行方式通常是指導調度運行控制技術的重要依據現階段,電網運行方式主要有年度、月度以及特殊運行方式,這些運行方式具有同一特點就是都要按照紙質蓋章運行控制管理規定,負責電網調度計劃人員要根據此規定合理組織發電、交易以及檢修等計劃,負責電網調度運行的工作人員要根據此規定及時進行調度指揮及操作控制目前的運行方式基本都是給人看并由人執行操作的但隨著電網規模的逐漸擴大,運行方式的約束條件也隨之變得復雜,大量可再生能源的隨機性也在增多,使得紙質運行方式難以適應電網調度需求這就需要使用電子運行方式,在確保人可讀的同時,還要實現機器可讀,之所以有這樣的要求,主要是為實現電網動態識別能為,準確解析運行方式動態效果,保證電網調度安全運行。
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