試析電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

試析電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

　　論文摘要：闡述了我國電網(wǎng)的現(xiàn)狀、電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)營所包含的內(nèi)容、所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)以及電力系統(tǒng)自動(dòng)化的組成和目前所存在問題的解決方案，并對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的未來進(jìn)行了展望。

　　論文關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；調(diào)度自動(dòng)化；信息
　　
　　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(hù)和通信設(shè)備組成的一個(gè)整體。目前我國電網(wǎng)進(jìn)入了大電網(wǎng)、大電廠、大機(jī)組、超高壓輸電、高度自動(dòng)控制的新時(shí)代 。電力系統(tǒng)規(guī)模逐漸擴(kuò)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(kuò)充，750kV輸電工程（青海官亭—甘肅蘭州東）已投入試運(yùn)行，晉東南—南陽—荊門1000kV交流特高壓試驗(yàn)示范工程已啟動(dòng)�，F(xiàn)代電網(wǎng)的主要特征：堅(jiān)強(qiáng)的超高壓等級(jí)系統(tǒng)構(gòu)成主網(wǎng)架的大系統(tǒng)；各個(gè)電網(wǎng)之間具有較強(qiáng)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(dòng)化的控制系統(tǒng)；具有高度自動(dòng)化的管理系統(tǒng)；具有高素質(zhì)的職工隊(duì)伍�，F(xiàn)代電網(wǎng)實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理、分層控制。

　　二、電力系統(tǒng)調(diào)度與運(yùn)營包含的內(nèi)容和要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)

　　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(duì)電力系統(tǒng)中所有的設(shè)備及其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)，是一個(gè)指揮者。目前電力調(diào)度涵蓋的范圍較大，有自動(dòng)化系統(tǒng)、繼電保護(hù)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(fù)荷需要，使整個(gè)電網(wǎng)安全可靠連續(xù)供電，保證電能質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)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(dòng)化的必要
　　電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大而且復(fù)雜的系統(tǒng)，有幾十個(gè)到幾百個(gè)發(fā)電廠、變電所和成千上萬個(gè)電力用戶，通過多種電壓等級(jí)的電力線路，互相連接成網(wǎng)進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)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(shì)是電網(wǎng)日益龐大，運(yùn)行操作日益復(fù)雜，所以當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障后其影響也越來越大。另一方面，用戶對(duì)供電可靠性和供電質(zhì)量的要求日趨嚴(yán)格，這就對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度人員和電力系統(tǒng)調(diào)度的自動(dòng)化水平提出了更高的要求。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化具有較大的經(jīng)濟(jì)效益，可以提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)調(diào)度員能及時(shí)掌握情況，迅速進(jìn)行處置，防止事故擴(kuò)大，減少停電損失。地調(diào)采用自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)能減少停電率。當(dāng)裝備有直接監(jiān)護(hù)用戶的自動(dòng)裝置以后，可壓低尖峰負(fù)荷。若采用分時(shí)和交換電價(jià)自動(dòng)計(jì)量等經(jīng)濟(jì)辦法管理電網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)效益更大。因此，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化是一項(xiàng)促進(jìn)電力生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和有顯著經(jīng)濟(jì)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(dòng)化的組成部分及其功能
　　電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)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(jī)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(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息，此外還負(fù)責(zé)接收和執(zhí)行上級(jí)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(jī)相連。信息處理子系統(tǒng)是整個(gè)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的核心，以計(jì)算機(jī)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(yùn)行人員的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，完成從采集到信息的各種處理及分析計(jì)算，乃至實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的自動(dòng)控制與操作。人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)將傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心的各類信息進(jìn)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(shí)用的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)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(jī)構(gòu)。
　　4.電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的應(yīng)用現(xiàn)狀
　　目前我國投運(yùn)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(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)：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(jī)界面用OSF/MOYIF、X-WINDOWS，網(wǎng)絡(luò)通信用TCP/IP、X.25。實(shí)踐應(yīng)用表明這些系統(tǒng)基本功能均達(dá)到國內(nèi)外同類系統(tǒng)的水平，且各有特點(diǎn)。
　�。�1）CC-2000系統(tǒng)。采用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，利用事件驅(qū)動(dòng)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(jìn)了一個(gè)大對(duì)象的概念，以適應(yīng)封裝性、繼承性以及事件驅(qū)動(dòng)的要求。支撐系統(tǒng)專用性和通用性的有機(jī)結(jié)合，既適應(yīng)電力系統(tǒng)的需要，又兼顧其他行業(yè)實(shí)時(shí)應(yīng)用的要求。按照軟件工程的規(guī)律進(jìn)行開發(fā)，實(shí)現(xiàn)軟件工程產(chǎn)品化。技術(shù)鑒定認(rèn)為，按照開放式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和采用面向?qū)ο蟮燃夹g(shù)，都屬于國際先進(jìn)或領(lǐng)先范疇�，F(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(tuán)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(tái)上開發(fā)電網(wǎng)應(yīng)用軟件，從而實(shí)現(xiàn)完整的EMS系統(tǒng)。
　�。�2）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(tái)的開放式分布式能量管理系統(tǒng)。1994年投運(yùn)，1996年通過測(cè)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(dòng)撥號(hào)、氣象衛(wèi)星云圖等新技術(shù)。該系統(tǒng)特點(diǎn)是:具有開放式和分布式的支撐系統(tǒng)平臺(tái)。具有面向?qū)ο蟮娜藱C(jī)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?fù)浣Y(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(biāo)準(zhǔn)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(jī)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)合理、實(shí)用。

　　（3）OPEN-2000系統(tǒng)。OPEN-2000系統(tǒng)是江蘇省立項(xiàng)的重大科技項(xiàng)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(tái)的系統(tǒng)。OPEN-2000系統(tǒng)采用100M平衡負(fù)荷的雙網(wǎng)機(jī)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)。
　　我國調(diào)度自動(dòng)化水平與世界上先進(jìn)的國家相比，還有一些差距。盡管在近幾年新投入運(yùn)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(jì)算機(jī)CPU負(fù)載率問題，即便是目前計(jì)算機(jī)容量和運(yùn)算速度成倍或成幾十倍提高的情況下，其負(fù)載率仍很高；CDT和Polling遠(yuǎn)動(dòng)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(yuǎn)動(dòng)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(yuǎn)動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀來決定，不宜盲目追求采用Polling遠(yuǎn)動(dòng)；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(tái)，支持平臺(tái)采用國際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，所有功能模塊之間的接口標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(jī)械開關(guān)（油斷路器、六氟化硫斷路器、真空開關(guān)等）實(shí)現(xiàn)線路、設(shè)備、負(fù)荷的投切，尚不能做到完全可控。這是因?yàn)闄C(jī)械的慢過程不可能控制電的快過程引起的�！半娋W(wǎng)控制”目前只能做到部分控制，本質(zhì)上仍然是一個(gè)調(diào)度員的決策支持系統(tǒng)。如果電力系統(tǒng)的高壓機(jī)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(shí)。電力系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理。統(tǒng)一調(diào)度以分級(jí)管理為基礎(chǔ)，分級(jí)管理是為了有效地實(shí)施統(tǒng)一調(diào)度。加強(qiáng)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(yùn)行的關(guān)鍵。電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)方面還存在如下問題：缺乏相應(yīng)的技術(shù)人員，運(yùn)行維護(hù)水平有待提高，系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)行維護(hù)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(xí)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(yùn)行。

　　三、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化存在問題的解決方法

　　1.管理方面
　　統(tǒng)一思想，加強(qiáng)調(diào)度管理，提高認(rèn)識(shí)。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(yùn)設(shè)備。抓好防治誤操作的思想教育工作，增強(qiáng)廣大調(diào)度人員的安全意識(shí)、責(zé)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(jiǎng)懲力度，嚴(yán)格考核，加強(qiáng)安全監(jiān)督檢查。認(rèn)真落實(shí)各級(jí)安全生產(chǎn)責(zé)任制；嚴(yán)格執(zhí)行“兩票三制”制度，嚴(yán)把安全關(guān)。加強(qiáng)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(jí)實(shí)用的裝置和軟件，努力提高自動(dòng)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(dòng)化畫面顯示不正確而造成的錯(cuò)誤。

　　四、對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化未來發(fā)展的展望

　　隨著計(jì)算機(jī)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(jìn)步，在不遠(yuǎn)的將來，電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化將會(huì)取得飛速的發(fā)展。以這些科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步為依托，能更好地維持供需平衡，保證良好的電能質(zhì)量。

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