淺談電力系統(tǒng)調(diào)度自動化

　　一、我國電網(wǎng)現(xiàn)狀簡介

　　電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電設(shè)備以及控制、保護和通信設(shè)備組成的一個整體。目前我國電網(wǎng)進入了大電網(wǎng)、大電廠、大機組、超高壓輸電、高度自動控制的新時代 。電力系統(tǒng)規(guī)模逐漸擴大，各電網(wǎng)中500kV(包括330kV)主網(wǎng)架逐步形成和壯大，220kV電網(wǎng)不斷完善和擴充，750kV輸電工程(青海官亭—甘肅蘭州東)已投入試運行，晉東南—南陽—荊門1000kV交流特高壓試驗示范工程已啟動。現(xiàn)代電網(wǎng)的主要特征：堅強的超高壓等級系統(tǒng)構(gòu)成主網(wǎng)架的大系統(tǒng);各個電網(wǎng)之間具有較強的聯(lián)系;具有足夠的調(diào)峰容量，能夠?qū)崿F(xiàn)AGC;具有較高的供電可靠性;具有高度自動化的控制系統(tǒng);具有高度自動化的管理系統(tǒng);具有高素質(zhì)的職工隊伍。現(xiàn)代電網(wǎng)實行統(tǒng)一調(diào)度、分級管理、分層控制。

　　二、電力系統(tǒng)調(diào)度與運營包含的內(nèi)容和要實現(xiàn)的目標

　　1.電力系統(tǒng)調(diào)度的任務(wù)

　　電力系統(tǒng)的調(diào)度就是對電力系統(tǒng)中所有的設(shè)備及其運行狀態(tài)進行監(jiān)控和調(diào)節(jié)，是一個指揮者。目前電力調(diào)度涵蓋的范圍較大，有自動化系統(tǒng)、繼電保護等等。電力系統(tǒng)調(diào)度的任務(wù)主要是：盡設(shè)備最大能力滿足負荷需要，使整個電網(wǎng)安全可靠連續(xù)供電，保證電能質(zhì)量，經(jīng)濟合理利用能源，保證發(fā)電、供電、用電各方合法利益。

　　2.調(diào)度自動化的必要

　　電力系統(tǒng)是一個龐大而且復(fù)雜的系統(tǒng)，有幾十個到幾百個發(fā)電廠、變電所和成千上萬個電力用戶，通過多種電壓等級的電力線路，互相連接成網(wǎng)進行生產(chǎn)運行。電能的生產(chǎn)輸送過程是瞬間完成的，而且要滿足發(fā)電量和用戶用電量的平衡。[3]現(xiàn)在電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是電網(wǎng)日益龐大，運行操作日益復(fù)雜，所以當電網(wǎng)發(fā)生故障后其影響也越來越大。另一方面，用戶對供電可靠性和供電質(zhì)量的要求日趨嚴格，這就對電力系統(tǒng)運行調(diào)度人員和電力系統(tǒng)調(diào)度的自動化水平提出了更高的要求。電網(wǎng)調(diào)度自動化具有較大的經(jīng)濟效益，可以提高電網(wǎng)的安全運行水平。當發(fā)生事故時調(diào)度員能及時掌握情況，迅速進行處置，防止事故擴大，減少停電損失。地調(diào)采用自動化調(diào)度系統(tǒng)能減少停電率。當裝備有直接監(jiān)護用戶的自動裝置以后，可壓低尖峰負荷。若采用分時和交換電價自動計量等經(jīng)濟辦法管理電網(wǎng)，經(jīng)濟效益更大。因此，電網(wǎng)調(diào)度自動化是一項促進電力生產(chǎn)技術(shù)進步和有顯著經(jīng)濟效益的重要工作，是電力系統(tǒng)不可缺少的組成部分。

　　3.電網(wǎng)調(diào)度自動化的組成部分及其功能

　　電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)包括控制中心主站系統(tǒng)、廠站端(RTU)和信息通道三大部分。根據(jù)功能的不同，可以將此系統(tǒng)劃分為信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)和人機聯(lián)系子系統(tǒng)。[4]信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)的基本功能是在各發(fā)電廠、變電所采集各種表征電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時信息，此外還負責接收和執(zhí)行上級調(diào)度控制中心發(fā)出的操作、調(diào)度或控制命令。信息傳輸子系統(tǒng)為信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)與調(diào)度控制中心提供了信息交換的橋梁，其核心是數(shù)據(jù)通道，它經(jīng)調(diào)制解調(diào)器與RTU及主站前置機相連。信息處理子系統(tǒng)是整個調(diào)度自動化系統(tǒng)的核心，以計算機為主要組成部分。該子系統(tǒng)包含大量直接面向電網(wǎng)調(diào)度、運行人員的計算機應(yīng)用軟件，完成從采集到信息的各種處理及分析計算，乃至實現(xiàn)對電力設(shè)備的自動控制與操作。人機聯(lián)系子系統(tǒng)將傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心的各類信息進行加工處理，通過各種顯示設(shè)備、打印設(shè)備和其他輸出設(shè)備，為調(diào)度人員提供完整實用的電力系統(tǒng)實時信息。調(diào)度人員發(fā)出的遙控、遙調(diào)指令也通過此系統(tǒng)輸入，傳送給執(zhí)行機構(gòu)。

　　4.電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　目前我國投運的系統(tǒng)主要有CC-2000、SD-6000、OPEN-2000。這些系統(tǒng)都采用RISC工作站和國際公認的標準：操作系統(tǒng)接口用POSIX，數(shù)據(jù)庫接口用SQL結(jié)構(gòu)化訪問語言，人機界面用OSF/MOYIF、X-WINDOWS，網(wǎng)絡(luò)通信用TCP/IP、X.25。實踐應(yīng)用表明這些系統(tǒng)基本功能均達到國內(nèi)外同類系統(tǒng)的水平，且各有特點。

　　(1)SD-6000系統(tǒng)。由電自院南瑞系統(tǒng)控制公司和淄博電業(yè)局聯(lián)合開發(fā)具有統(tǒng)一平臺的開放式分布式能量管理系統(tǒng)。1994年投運，1996年通過測試和鑒定。該系統(tǒng)集成了超大規(guī)模的調(diào)度投影屏、調(diào)度電話自動撥號、氣象衛(wèi)星云圖等新技術(shù)。該系統(tǒng)特點是:具有開放式和分布式的支撐系統(tǒng)平臺。具有面向?qū)ο蟮娜藱C界面管理系統(tǒng)。其中較突出的是廠站單線圖、電網(wǎng)元件模型、電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫同期生成技術(shù)。EMS支撐軟件與管理系統(tǒng)的商用數(shù)據(jù)庫采用SQL標準接口，便于用戶自行開發(fā)和由第三方開發(fā)應(yīng)用軟件。SD-6000系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性和可靠性，前置機應(yīng)用軟件設(shè)計合理、實用。

　　(2)OPEN-2000系統(tǒng)。OPEN-2000系統(tǒng)是江蘇省立項的重大科技項目，是由南瑞電網(wǎng)控制公司開發(fā)的新一代EMS系統(tǒng)。OPEN-2000系統(tǒng)是南瑞電網(wǎng)控制公司于1998年開發(fā)成功的一套集SCADA、AGC、PAS、DTS、DMS、DMIS于一體，適用于網(wǎng)、省調(diào)和大中型地調(diào)的新一代能量管理系統(tǒng)，是國內(nèi)外發(fā)展速度快、適用面廣、性能完善、成熟性好、可靠性高的能量管理系統(tǒng)，是國內(nèi)首套將IEC870-6系列TASE.2協(xié)議集成于軟件平臺的系統(tǒng)。OPEN-2000系統(tǒng)采用100M平衡負荷的雙網(wǎng)機制，流量更大，可靠性更高。完全基于商用數(shù)據(jù)庫開發(fā)的、具有客戶/服務(wù)器模式的全新能量管理系統(tǒng)。

　　(3)CC-2000系統(tǒng)。采用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，利用事件驅(qū)動和封裝的思想為應(yīng)用軟件提供透明的接口。采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，并引進了一個大對象的概念，以適應(yīng)封裝性、繼承性以及事件驅(qū)動的要求。支撐系統(tǒng)專用性和通用性的有機結(jié)合，既適應(yīng)電力系統(tǒng)的需要，又兼顧其他行業(yè)實時應(yīng)用的要求。按照軟件工程的規(guī)律進行開發(fā)，實現(xiàn)軟件工程產(chǎn)品化。技術(shù)鑒定認為，按照開放式系統(tǒng)設(shè)計和采用面向?qū)ο蟮燃夹g(shù)，都屬于國際先進或領(lǐng)先范疇。現(xiàn)結(jié)合東北電網(wǎng)，由電科院、電自院、清華大學(xué)、東北電力集團公司、北京科東公司在統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，共同在CC-2000支持系統(tǒng)平臺上開發(fā)電網(wǎng)應(yīng)用軟件，從而實現(xiàn)完整的EMS系統(tǒng)。

　　我國調(diào)度自動化水平與世界上先進的國家相比，還有一些差距。盡管在近幾年新投入運行的變電所采取了比較新的技術(shù)，但是總體而言，電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)還存在一些需要解決問題。例如：系統(tǒng)計算機CPU負載率問題，即便是目前計算機容量和運算速度成倍或成幾十倍提高的情況下，其負載率仍很高;CDT和Polling遠動規(guī)約的選用問題，CDT和Polling兩類規(guī)約在我國得到了廣泛應(yīng)用，并且這兩類規(guī)約遠動裝置并存使用的現(xiàn)狀將持續(xù)下去，選用哪一類規(guī)約的遠動裝置，原則上應(yīng)視通道的質(zhì)量與數(shù)量及本電網(wǎng)的調(diào)度自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀來決定，不宜盲目追求采用Polling遠動;系統(tǒng)的開放性問題，系統(tǒng)應(yīng)該是開放的，能夠支持不同的硬件平臺，支持平臺采用國際標準開發(fā)，所有功能模塊之間的接口標準應(yīng)統(tǒng)一，支持能過戶應(yīng)用軟件程序開發(fā)，保證能和其他系統(tǒng)互聯(lián)和集成一體或者方便實現(xiàn)與其他系統(tǒng)間的接口，系統(tǒng)應(yīng)能提供開放式環(huán)境。此外，現(xiàn)在的電力系統(tǒng)由于還依賴高壓機械開關(guān)(油斷路器、六氟化硫斷路器、真空開關(guān)等)實現(xiàn)線路、設(shè)備、負荷的投切，尚不能做到完全可控。這是因為機械的慢過程不可能控制電的快過程引起的。“電網(wǎng)控制”目前只能做到部分控制，本質(zhì)上仍然是一個調(diào)度員的決策支持系統(tǒng)。如果電力系統(tǒng)的高壓機械開關(guān)一旦被大功率的電子開關(guān)取代，則電力系統(tǒng)真正的靈活調(diào)節(jié)控制便將成為現(xiàn)實。電力系統(tǒng)運行實行統(tǒng)一調(diào)度、分級管理。統(tǒng)一調(diào)度以分級管理為基礎(chǔ)，分級管理是為了有效地實施統(tǒng)一調(diào)度。加強電力系統(tǒng)調(diào)度管理，提高調(diào)度人員的素質(zhì)水平，杜絕誤調(diào)度、誤操作事故的發(fā)生是保證人身、電力系統(tǒng)與設(shè)備安全運行的關(guān)鍵。電力調(diào)度自動化系統(tǒng)在系統(tǒng)運行維護方面還存在如下問題：缺乏相應(yīng)的技術(shù)人員，運行維護水平有待提高，系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性不能保證，大大影響了系統(tǒng)的效率，影響了系統(tǒng)功能的發(fā)揮;缺乏相應(yīng)的管理制度，系統(tǒng)的運行維護工作無制度可依;重使用、輕管理，不重視專業(yè)技術(shù)人員的配置和學(xué)習培訓(xùn)，出現(xiàn)問題后過分依賴廠家，影響系統(tǒng)的連續(xù)、安全、穩(wěn)定運行。

　　三、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化存在問題的解決方法

　　1.管理方面

　　統(tǒng)一思想，加強調(diào)度管理，提高認識。必須杜絕人為的一切誤調(diào)度、誤操作事故以及不服從調(diào)度指令擅自投停運設(shè)備。抓好防治誤操作的思想教育工作，增強廣大調(diào)度人員的安全意識、責任心和技術(shù)素質(zhì)，最大限度避免誤操作事故的發(fā)生。加大獎懲力度，嚴格考核，加強安全監(jiān)督檢查。認真落實各級安全生產(chǎn)責任制;嚴格執(zhí)行“兩票三制”制度，嚴把安全關(guān)。加強調(diào)度專業(yè)培訓(xùn)，提高調(diào)度員業(yè)務(wù)水平。

　　2.技術(shù)方面

　　積極開發(fā)更高級實用的裝置和軟件，努力提高自動化水平和保證通信的清晰暢通，避免工作中出現(xiàn)因電話不清楚、自動化畫面顯示不正確而造成的錯誤。

　　四、對電力系統(tǒng)調(diào)度自動化未來發(fā)展的展望

　　隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展以及電力系統(tǒng)控制技術(shù)的不斷進步，在不遠的將來，電力系統(tǒng)調(diào)度自動化將會取得飛速的發(fā)展。以這些科學(xué)技術(shù)的進步為依托，能更好地維持供需平衡，保證良好的電能質(zhì)量。