試析電力系統調度自動化
論文摘要：闡述了我國電網的現狀、電力系統調度運營所包含的內容、所要實現的目標以及電力系統自動化的組成和目前所存在問題的解決方案，并對電力系統調度自動化的未來進行了展望。
論文關鍵詞：電力系統；調度自動化；信息
一、我國電網現狀簡介
電力系統是由發電、輸電、變電、配電和用電設備以及控制、保護和通信設備組成的一個整體。目前我國電網進入了大電網、大電廠、大機組、超高壓輸電、高度自動控制的新時代 。電力系統規模逐漸擴大，各電網中500kV（包括330kV）主網架逐步形成和壯大，220kV電網不斷完善和擴充，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�，F代電網的主要特征：堅強的超高壓等級系統構成主網架的大系統；各個電網之間具有較強的聯系；具有足夠的調峰容量，能夠實現AGC；具有較高的供電可靠性；具有高度自動化的控制系統；具有高度自動化的管理系統；具有高素質的職工隊伍�，F代電網實行統一調度、分級管理、分層控制。
二、電力系統調度與運營包含的內容和要實現的目標
1.電力系統調度的任務
電力系統的調度就是對電力系統中所有的設備及其運行狀態進行監控和調節，是一個指揮者。目前電力調度涵蓋的范圍較大，有自動化系統、繼電保護等等。電力系統調度的任務主要是：盡設備最大能力滿足負荷需要，使整個電網安全可靠連續供電，保證電能質量，經濟合理利用能源，保證發電、供電、用電各方合法利益。
2.調度自動化的必要
電力系統是一個龐大而且復雜的系統，有幾十個到幾百個發電廠、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，互相連接成網進行生產運行。電能的生產輸送過程是瞬間完成的，而且要滿足發電量和用戶用電量的平衡。[3]現在電力系統的發展趨勢是電網日益龐大，運行操作日益復雜，所以當電網發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量的要求日趨嚴格，這就對電力系統運行調度人員和電力系統調度的自動化水平提出了更高的要求。電網調度自動化具有較大的經濟效益，可以提高電網的安全運行水平。當發生事故時調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。地調采用自動化調度系統能減少停電率。當裝備有直接監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濟辦法管理電網，經濟效益更大。因此，電網調度自動化是一項促進電力生產技術進步和有顯著經濟效益的重要工作，是電力系統不可缺少的組成部分。
3.電網調度自動化的組成部分及其功能
電網調度自動化系統，其基本結構包括控制中心主站系統、廠站端（RTU）和信息通道三大部分。根據功能的不同，可以將此系統劃分為信息采集和執行子系統、信息傳輸子系統、信息處理子系統和人機聯系子系統。[4]信息采集和執行子系統的基本功能是在各發電廠、變電所采集各種表征電力系統運行狀態的實時信息，此外還負責接收和執行上級調度控制中心發出的操作、調度或控制命令。信息傳輸子系統為信息采集和執行子系統與調度控制中心提供了信息交換的橋梁，其核心是數據通道，它經調制解調器與RTU及主站前置機相連。信息處理子系統是整個調度自動化系統的核心，以計算機為主要組成部分。該子系統包含大量直接面向電網調度、運行人員的計算機應用軟件，完成從采集到信息的各種處理及分析計算，乃至實現對電力設備的自動控制與操作。人機聯系子系統將傳輸到調度控制中心的各類信息進行加工處理，通過各種顯示設備、打印設備和其他輸出設備，為調度人員提供完整實用的電力系統實時信息。調度人員發出的遙控、遙調指令也通過此系統輸入，傳送給執行機構。
4.電力系統調度自動化的應用現狀
目前我國投運的系統主要有CC-2000、SD-6000、OPEN-2000。這些系統都采用RISC工作站和國際公認的標準：操作系統接口用POSIX，數據庫接口用SQL結構化訪問語言，人機界面用OSF/MOYIF、X-WINDOWS，網絡通信用TCP/IP、X.25。實踐應用表明這些系統基本功能均達到國內外同類系統的水平，且各有特點。
�。�1）CC-2000系統。采用開放式系統結構設計及面向對象的技術，利用事件驅動和封裝的思想為應用軟件提供透明的接口。采用面向對象技術，并引進了一個大對象的概念，以適應封裝性、繼承性以及事件驅動的要求。支撐系統專用性和通用性的有機結合，既適應電力系統的需要，又兼顧其他行業實時應用的要求。按照軟件工程的規律進行開發，實現軟件工程產品化。技術鑒定認為，按照開放式系統設計和采用面向對象等技術，都屬于國際先進或領先范疇�，F結合東北電網，由電科院、電自院、清華大學、東北電力集團公司、北京科東公司在統一協調下，共同在CC-2000支持系統平臺上開發電網應用軟件，從而實現完整的EMS系統。
�。�2）SD-6000系統。由電自院南瑞系統控制公司和淄博電業局聯合開發具有統一平臺的開放式分布式能量管理系統。1994年投運，1996年通過測試和鑒定。該系統集成了超大規模的調度投影屏、調度電話自動撥號、氣象衛星云圖等新技術。該系統特點是:具有開放式和分布式的支撐系統平臺。具有面向對象的人機界面管理系統。其中較突出的是廠站單線圖、電網元件模型、電網拓撲結構、數據庫同期生成技術。EMS支撐軟件與管理系統的商用數據庫采用SQL標準接口，便于用戶自行開發和由第三方開發應用軟件。SD-6000系統有較高的穩定性和可靠性，前置機應用軟件設計合理、實用。
�。�3）OPEN-2000系統。OPEN-2000系統是江蘇省立項的重大科技項目，是由南瑞電網控制公司開發的新一代EMS系統。OPEN-2000系統是南瑞電網控制公司于1998年開發成功的一套集SCADA、AGC、PAS、DTS、DMS、DMIS于一體，適用于網、省調和大中型地調的新一代能量管理系統，是國內外發展速度快、適用面廣、性能完善、成熟性好、可靠性高的能量管理系統，是國內首套將IEC870-6系列TASE.2協議集成于軟件平臺的系統。OPEN-2000系統采用100M平衡負荷的雙網機制，流量更大，可靠性更高。完全基于商用數據庫開發的、具有客戶/服務器模式的全新能量管理系統。
我國調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，但是總體而言，電網調度系統還存在一些需要解決問題。例如：系統計算機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遠動規約的選用問題，CDT和Polling兩類規約在我國得到了廣泛應用，并且這兩類規約遠動裝置并存使用的現狀將持續下去，選用哪一類規約的遠動裝置，原則上應視通道的質量與數量及本電網的調度自動化系統現狀來決定，不宜盲目追求采用Polling遠動；系統的開放性問題，系統應該是開放的，能夠支持不同的硬件平臺，支持平臺采用國際標準開發，所有功能模塊之間的接口標準應統一，支持能過戶應用軟件程序開發，保證能和其他系統互聯和集成一體或者方便實現與其他系統間的接口，系統應能提供開放式環境。此外，現在的電力系統由于還依賴高壓機械開關（油斷路器、六氟化硫斷路器、真空開關等）實現線路、設備、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。“電網控制”目前只能做到部分控制，本質上仍然是一個調度員的決策支持系統。如果電力系統的高壓機械開關一旦被大功率的電子開關取代，則電力系統真正的靈活調節控制便將成為現實。電力系統運行實行統一調度、分級管理。統一調度以分級管理為基礎，分級管理是為了有效地實施統一調度。加強電力系統調度管理，提高調度人員的素質水平，杜絕誤調度、誤操作事故的發生是保證人身、電力系統與設備安全運行的關鍵。電力調度自動化系統在系統運行維護方面還存在如下問題：缺乏相應的技術人員，運行維護水平有待提高，系統運行的安全性和穩定性不能保證，大大影響了系統的效率，影響了系統功能的發揮；缺乏相應的管理制度，系統的運行維護工作無制度可依；重使用、輕管理，不重視專業技術人員的配置和學習培訓，出現問題后過分依賴廠家，影響系統的連續、安全、穩定運行。
三、電力系統調度自動化存在問題的解決方法
1.管理方面
統一思想，加強調度管理，提高認識。必須杜絕人為的一切誤調度、誤操作事故以及不服從調度指令擅自投停運設備。抓好防治誤操作的思想教育工作，增強廣大調度人員的安全意識、責任心和技術素質，最大限度避免誤操作事故的發生。加大獎懲力度，嚴格考核，加強安全監督檢查。認真落實各級安全生產責任制；嚴格執行“兩票三制”制度，嚴把安全關。加強調度專業培訓，提高調度員業務水平。
2.技術方面
積極開發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、對電力系統調度自動化未來發展的展望
隨著計算機技術、通信技術的發展以及電力系統控制技術的不斷進步，在不遠的將來，電力系統調度自動化將會取得飛速的發展。以這些科學技術的進步為依托，能更好地維持供需平衡，保證良好的電能質量。
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