智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀與技術(shù)展望

智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀與技術(shù)展望摘要：對(duì)于我國(guó)電網(wǎng)領(lǐng)域而言，智能化電網(wǎng)建設(shè)是其發(fā)展的重要方向，也是其技術(shù)發(fā)展的核心。基于調(diào)度控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等多個(gè)角度予以分析，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)和運(yùn)行成本問(wèn)題都是技術(shù)創(chuàng)新及優(yōu)化中的重要環(huán)節(jié)。此外，我國(guó)智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向普遍集中于多時(shí)段多級(jí)短期電力市場(chǎng)技術(shù)、自描述動(dòng)態(tài)解析技術(shù)及可信計(jì)算與安全免疫技術(shù)成果發(fā)展之中。要求以建立對(duì)于智能化電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀的深刻認(rèn)知為前提，切實(shí)推動(dòng)這一新型技術(shù)的發(fā)展。關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)；特大電網(wǎng)；安全性；經(jīng)濟(jì)性；新能源消納引言首先回顧了中國(guó)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展歷程，然后闡述了智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，接著總結(jié)了智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)取得的主要技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用成效，包括特大電網(wǎng)的可觀測(cè)性大幅提高、特大電網(wǎng)的可控制性得以加強(qiáng)、多調(diào)度中心協(xié)同運(yùn)行和在線安全預(yù)警的能力大大提升、電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和新能源消納的能力持續(xù)提高、電網(wǎng)調(diào)度抵御重大自然災(zāi)害和集團(tuán)式網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力顯著增強(qiáng)等。最后，展望了智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)需要進(jìn)一步研究的關(guān)鍵技術(shù)［1］。1電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀1.1國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)電網(wǎng)事業(yè)也逐漸崛起，并在電網(wǎng)智能化調(diào)度領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了高度發(fā)展。我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀一般展現(xiàn)了如下內(nèi)容:第一，近十年來(lái)，我國(guó)針對(duì)智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)展開(kāi)了深入探索，并構(gòu)建了一個(gè)優(yōu)質(zhì)的平臺(tái)，即智能化技術(shù)支持系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)，并因此推動(dòng)了我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展;第二，電力科學(xué)研究院研制出了可以有效應(yīng)對(duì)停電的系統(tǒng),并借此展開(kāi)對(duì)于電網(wǎng)的有效調(diào)度;第三，南方電網(wǎng)公司在經(jīng)過(guò)多年探索后研制出了電網(wǎng)綜合防御系統(tǒng)，可以有效應(yīng)對(duì)交直流電混合輸電的問(wèn)題，并因此推動(dòng)了我國(guó)用電系統(tǒng)的發(fā)展;第四,清華大學(xué)電網(wǎng)調(diào)度實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出了新型三維協(xié)調(diào)電網(wǎng)EMS,將其作用于三維空間可以發(fā)揮出一定的性能優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于整體電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的全面控制［2］。1.2國(guó)外現(xiàn)狀國(guó)外智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，且成就斐然，積累了十分豐富的經(jīng)驗(yàn)和成果。直至現(xiàn)在，國(guó)外有關(guān)研究人員已經(jīng)提出了調(diào)度機(jī)器人的想法，并將其付諸于實(shí)踐，借助這種方式,可以切實(shí)提升機(jī)器人的電網(wǎng)調(diào)度控制能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)于電力系統(tǒng)的精準(zhǔn)維護(hù)，減少人力投入，讓系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定運(yùn)行。在美國(guó)境內(nèi)，有一家專門進(jìn)行智能電網(wǎng)研究的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)之中的控制中心具有十分突出的時(shí)效性優(yōu)勢(shì),可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)評(píng)估。2技術(shù)展望雖然智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)取得了一系列重大的技術(shù)突破和顯著的應(yīng)用成效，但是，特大電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、大規(guī)模可再生能源的高效消納、市場(chǎng)化改革的步伐加快、快速發(fā)展的IT技術(shù)、不斷惡化的網(wǎng)絡(luò)安全形勢(shì)等，都不斷對(duì)調(diào)度控制業(yè)務(wù)提出新的要求，調(diào)度控制技術(shù)本身也在不斷發(fā)展，因此還有許多技術(shù)需要進(jìn)一步深入研究。2.1平臺(tái)與應(yīng)用的集群化和服務(wù)化技術(shù)雖然D5000平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)是按集群化目標(biāo)設(shè)計(jì)的，在線穩(wěn)定分析（DSA）實(shí)現(xiàn)了數(shù)百、上千個(gè)處理器的大規(guī)模并行計(jì)算，離線穩(wěn)定分析和次日調(diào)度計(jì)劃安全校核也采用了大規(guī)模集群服務(wù)器，網(wǎng)關(guān)服務(wù)器和前置服務(wù)器也采用了任務(wù)動(dòng)態(tài)分擔(dān)的自動(dòng)均衡技術(shù)。然而，還有一些傳統(tǒng)應(yīng)用程序如SCADA/AGC、計(jì)量、水電、計(jì)劃、調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)（OMS）等，仍然是單進(jìn)程運(yùn)行于雙機(jī)或多機(jī)熱備用服務(wù)器，既沒(méi)有發(fā)揮本機(jī)多核的處理能力，也沒(méi)有利用多機(jī)集群的冗余能力。后續(xù)可以考慮首先實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)程的多線程化，然后實(shí)現(xiàn)多機(jī)集群的功能分擔(dān)和負(fù)載均衡，繼而優(yōu)化調(diào)整系統(tǒng)架構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基于集群的并行處理和冗余備用，大幅提高系統(tǒng)可靠性和處理能力［3］。另一方面，雖然D5000平臺(tái)和應(yīng)用功能都是按照SOA設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的，而且專門為應(yīng)用功能提供了標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)總線，大大簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序的服務(wù)化改造。但是仍有不少安全I(xiàn)I區(qū)和安全I(xiàn)II區(qū)的傳統(tǒng)應(yīng)用程序尚未完成服務(wù)化改造，有的改造還很不徹底，造成這些應(yīng)用程序之間難以相互協(xié)同，多級(jí)調(diào)度之間難以縱向貫通。因此，下一步將加快推進(jìn)D5000平臺(tái)上所有應(yīng)用程序的服務(wù)化改造。根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)和接口標(biāo)準(zhǔn)，各類應(yīng)用均可改造為以下三種類型的服務(wù)之一：自動(dòng)提供式服務(wù)（如SCADA等）、訂閱推送式服務(wù)（如事件告警等）和請(qǐng)求響應(yīng)式服務(wù)（如畫面瀏覽等）。2.2變電站模型與電網(wǎng)模型互動(dòng)映射技術(shù)IEC61970定義了電力系統(tǒng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)公用模型，IEC61850定義了變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備的分相詳細(xì)模型［4］。多年來(lái)相關(guān)專家一直試圖實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型之間的相互轉(zhuǎn)換。實(shí)際上，IEC61970描述的是整個(gè)電網(wǎng)模型，主要為電網(wǎng)運(yùn)行控制服務(wù)，而IEC61850描述的是設(shè)備分相模型，主要為變電站設(shè)備運(yùn)行服務(wù)，兩者之間的關(guān)聯(lián)是電網(wǎng)一次設(shè)備，因此直接映射即可，不需轉(zhuǎn)換。但是，如何實(shí)現(xiàn)變電站模型與電網(wǎng)模型的映射與互動(dòng)，還有待進(jìn)一步研究，特別是如何將變電站配置文件（SCD）中的電網(wǎng)模型提煉出來(lái)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和變電站的模型與圖形的“即插即用”、模型與圖形的相互轉(zhuǎn)換以及如何建立相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。2.3實(shí)時(shí)通用服務(wù)協(xié)議在SOA中，主要以文本方式進(jìn)行服務(wù)訪問(wèn)，效率較低，難以支持實(shí)時(shí)服務(wù)；而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用層協(xié)議眾多，包括IEC60870—5—101，IEC60870—5—102,IEC60870-5-103，IEC60870—5—104及TASE.2等，需要統(tǒng)一；變電站的IEC61850系列標(biāo)準(zhǔn)具有自描述特性，定義了變電站詳細(xì)模型和60類典型服務(wù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但也暴露出實(shí)時(shí)效率低、與模型關(guān)聯(lián)太緊、單個(gè)數(shù)據(jù)編碼沒(méi)有面向?qū)ο蟮葐?wèn)題。實(shí)時(shí)通用服務(wù)協(xié)議正是為了解決這些問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的，其基本原理是將從IEC61850繼承并擴(kuò)展的幾十類服務(wù)及報(bào)文結(jié)構(gòu)直接映射到TCP/IP上，采用面向?qū)ο蟮亩M(jìn)制M編碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)和報(bào)文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)自定義，機(jī)制簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高，并能兼容以往各類實(shí)時(shí)通信協(xié)議［5］。3結(jié)束語(yǔ)對(duì)于我國(guó)電網(wǎng)領(lǐng)域而言，智能化電網(wǎng)建設(shè)是其發(fā)展的重要方向,也是其技術(shù)發(fā)展的核心。基于調(diào)度控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等多個(gè)角度予以分析，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)和運(yùn)行成本問(wèn)題都是技術(shù)創(chuàng)新及優(yōu)化中的重要環(huán)節(jié)。此外，我國(guó)智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向普遍集中于多時(shí)段多級(jí)短期電力市場(chǎng)技術(shù)、自描述動(dòng)態(tài)解析技術(shù)及可信計(jì)算與安全免疫技術(shù)成果發(fā)展之中。要求以建立對(duì)于智能化電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀的深刻認(rèn)知為前提，切實(shí)推動(dòng)這一新型技術(shù)的發(fā)展。參考文獻(xiàn)辛耀中，米為民，蔣國(guó)棟，等.基于CIM/E的電網(wǎng)調(diào)度中心應(yīng)用模型信息共享方案[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013,37(8)：1—5.王益民，辛耀中，向力，等.調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，25(21)：5—8.25(21)：5—8.姚建國(guó)，楊勝春，單茂華.面向未來(lái)互聯(lián)電網(wǎng)的調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)架構(gòu)思考[J]