随着电力市场化改革的不断推进、全球气候变化的日益加剧、环保要求日趋严格和国家能源战略的最新调整, 许多国家和政府根据本国能源资源和电力系统的发展特点, 逐步形成了智能电网为核心内容的电力系统发展规划。智能电网, 就是电网的智能化, 它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上, 通过先进的传感和测量技术、智能设备制造技术、通信技术、信息处理技术以及决策支持系统技术的应用, 实现电网的安全、可靠、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。
电网统一调度是实现电能可靠交易的必要条件, 是实现电力系统的生产、管理、运行效益最优的基本保障。电能的特性决定了必须设置足够的发电备用才能保证系统安全、可靠、连续供电。
智能电网是电力工业的一场巨大变革, 将引起电力工业在各个领域的革新。作为电网运行的直接生产单位——电力调度中心面临的变革最为紧迫。为此, 国家电网电力调度中心构建了《智能电网调度技术支持系统建设框架》, 指导各网省公司建设智能电网技术支持系统。
1 智能电网的概述
截至目前为止, 智能电网还没有统一的概念, 从美国、欧洲以及国内的研究来看, 智能电网是以物理电网为基础 (中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础) , 将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的, 实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。当前电网与智能电网的区别如表1所示。
根据我国智能电网规划, 以及欧美对智能电网的研究和实践, 智能电网应该具备以下特征和性能[1～3]:坚强、自愈、清洁、经济、交互、优质。
2 电网调度自动化系统的发展
电网调度自动化系统的发展历史可以归纳为两个阶段[4]:经验型调度阶段和分析型调度阶段。电网调度自动化系统的功能由初期的数据采集与监控 (SCADA) 逐步发展为能量管理系统 (EMS) 。现在的EMS系统大多集成了网络拓扑、潮流计算、状态估计、静态安全分析等高级应用软件 (PAS) , 在功能上有了较大的改进和扩展, 并逐步得到广泛的应用。由于受到技术理论约束等方面的原因, 目前的调度系统在自动化和智能化程度方面仍然不高, 没有从综合决策的角度把这些应用有机的结合起来。如何在现有技术和理论的基础上, 对SCADA/EMS传统的功能进一步拓展和扩充, 为电网调度提供更为全面和智能化的决策支持, 是今后电网调度系统发展的新方向。
在新的形势下, 传统的电网调度自动化系统面临一系列的问题, 主要表现在: (1) 电力市场的逐步实施和不断深化给调度人员造成巨大压力。 (2) 大规模间歇性电源的接入使电网调度控制更加困难。 (3) 建设坚强智能电网需要功能强大、更加智能化的调度系统。
电力系统智能调度是指调度自动化系统能够自动跟踪电网状态的变化, 帮助调度人员了解和掌握电力系统的实时运行状态, 提供针对电网当前状态的分析决策方案, 保证电网运行的安全稳定性, 提高电网运行的经济性。具体来说就是当电网正常运行时, 能够不断进行安全性和经济性的评估, 并给出综合评估报告当系统发生故障时, 智能调度系统根据故障报警信息进行故障诊断, 判断出故障设备和故障类型并对故障涉及的开关和保护的动作情况进行评估在诊断出故障设备后, 给出故障的恢复策略当电网有操作任务时, 系统可以根据操作任务智能开具操作票。
近年来信息理论、计算机技术和人工智能技术的发展为智能型调度的研究提供了技术支持。把信息技术、人工智能技术应用到调度自动化系统, 通过对电力系统采集的数据信息进一步集成, 发现信息中隐含的有用知识, 并结合人工智能技术为调度人员提供全面的决策支持, 帮助调度人员进行系统运行状态的分析与决策, 实现电网调度的智能化, 是当前调度自动化系统研究的热点问题。
调度的智能化是智能电网的核心体现, 智能调度是建设我国坚强智能电网的关键内容, 是智能电网运行控制的神经中枢。为适应智能电网的需求, 调度系统应该具备更为全面而准确的数据采集系统, 具有强大的智能安全预警功能, 在调度决策中注重系统安全与经济的协调在系统故障时, 能够快速的诊断故障和提供故障恢复决策能够利用可视化技术, 将电网的实时运行情况全面而直观地提供给调度员。
3 一种智能调度系统的工作流程
图1为一种智能调度系统的工作流程图。在智能调度系统运行过程中采用状态和事件作为软件的驱动事件, 根据电力系统运行状态的变化, 自动确定需要执行动作的以及它们应该以怎样的次序执行动作, 通过多个软件模块间的协调工作最终制定综合决策方案, 其具体的实现过程为[5～7]: (1) 系统初始化, 接收来自SCADA系统的遥信、遥测信息, 以及故障信息系统的故障信息等。 (2) 根据接收的数据资源首先需要判断是否存在故障报警信息, 若没有故障报警, 则电力系统处于正常状态。 (3) 如果判定出系统正处于不安全状态, 即警戒状态, 系统存在安全隐患。此时, 调度员主要关注的是系统安全问题, 需要通过预防控制模块, 给出针对当前运行状态的调节措施。通过预防控制, 使系统尽快恢复到安全正常运行状态。 (4) 在智能调度系统运行过程中, 一旦收到来自数据资源层报警信息, 则系统进入故障状态, 并立即启动故障诊断程序, 由于故障处理具有最高的优先级, 其他稳态分析程序将终止运行。根据故障诊断模块给出诊断结果, 故障恢复模块制定出恢复策略供调度员参考, 调度人员结合自身经验做出故障恢复决策, 保证系统的安全稳定。
在智能调度系统运行过程中, 对电网运行状态的分析结果和相应的调整措施, 都是以综合决策报告的形式提交给调度人员供其参考, 调度员根据自身的经验知识, 最终制定电网的运行操作。
4 结语
为了应对全球资源环境压力, 适应电力市场化改革的需求, 确保电力系统更加安全、可靠、经济、高效运行, 国内外电力行业都不约而同的将智能电网为未来电力系统的发展方向, 实现对传统电网的升级换代。为适应未来智能网的建设需求, 调度系统必然经历传统型调度向智能型调度的转变。
在智能电网建设过程中, 调度环节应该在已有调度技术的基础上, 重点解决大电网安全稳定运行问题, 实现资源大范围优化配置研究风电场及分布式电源的有效接入和控制技术, 实现节能减排开展智能调度技术支持系统、备用调度、应急指挥控制中心建设和调度通信数据网建设, 在各级调度中心逐步建成智能调度决策支持系统建设实时监控与预警、安全校核、调度计划和调度管理等应用功能, 全面提升大电网调度驾驭能力、资源优化配置能力和灵活高效调度能力。
智能电网是未来电力系统的发展趋势, 智能调度作为智能电网建设的重要环节, 是电网调度自动化系统发展的新方向。
摘要：智能电网是未来电力系统的发展趋势, 智能调度作为智能电网建设的重要环节, 是电网调度自动化系统发展的新方向。
关键词：智能电网,调度
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