电力信息技术在电网运行中的应用研究

刘勇

【摘 要】随着产业信息化的发展，电力信息技术结合了电力电子技术以及信息技术等，能有效提高电网运行的整体效率。电网的安全稳定运行是经济社会高速发展的重要保障。电力信息技术是电力电子技术与信息技术相结合的产物，对提高电网运行效率具有重要意义。本文论述了电力信息技术在发电站、变电站系统，电网调度，信息管理等方面的重要应用。

【关键词】电网运行 电力信息技术 电网调度 信息管理

【中图分类号】TM732【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0298-02

现代信息技术的发展，使得电网运行的信息化程度越来越高，信息技术已经深入到发电、输电、变电、配电、用电和调度各环节等电网运行的各个环节。电力信息技术发展的目标是构架一个完全自动化的供电网络，其中的每一个用户和节点都得到实时监控，并保证从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信息的双向流动。通过广泛的应用分布式智能和宽带通信，以及自动控制系统的集成，保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动。电力信息技术主要体现在发电站、变电站系统，电网调度，信息管理等重要环节。本文论述了电力信息技术在这些环节中的应用。

在发、变电站应用电力信息技术是指，将发电、变电站得所有设备的功能整合优化后，利用电力信息技术和计算机技术，开发统一的信息模型，建立一个综合性的自动化信息系统。这个系统可以对发、变电站所有主要设备的监管、控制，以及对所有通讯信息的集中自动化管理，使继电保护装置能与外界进行良好的信息沟通，在减小工作量和管理复杂度的同时，也提高了发、变电站的整体安全度。

1.发电站、变电站系统的信息化

变电站综合信息化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。变电站综合信息化系统，即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。变电站综合信息化主要包括有集中式、分布集中式、分层式三种设计方案。

集中式结构采用不同的计算机，扩展器外围接口电路集中采集变电站的模拟量、开关量和数字量信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和一些自动控制功能。分布式结构将变电器综合自动化系统的功能分散给多台计算机完成。分布式结构便于系统扩展和功能维护，局部故障不影响其他模块的正常运行。分层式结构在系统结构上将变电站信号控制系统分成三层即变电站层，单元层和设备层。其中设备层主要是变电站内的变压器、断路器、隔离开关、电流电压互感器等设备。单元层主要是测量和控制部件，它们负责单元的测量和监视断路器状态和记录事件等。通过局域网连接各主机使其可以相互交换信息，并完成实时显示、制表打印、开关操作等功能。分层式结构的主要优点在于该方法实现了完全的软件控制，简化了变电站二次部分的配置，缩小了控制室面积。

采用分层式和分散式结构的结构从可靠性角度，经济角度要优于集中式系统，是现代数字化变电站二次接线系统设计的首选方案。采用了数字化技术的二次系统接线方案，可以实现自动化的电压和功率的调节，自动选线，自动事故判别和记录，自动报警等功能，大大提高了变电效率和管理水平。

2.电网调度的信息化

电网调度信息化通信系统是把现场系统远程测控装置（RTU）采的数据、电话语音信号和视频图象信号通过光纤传送到电力调度中心，调度计算机对采集数据进行实时分析，可以使调度员随时掌握供电系统运行情况，主要包括自动化调度系统（EMS） 和自动化配电管理系统（DMS）。电网自动化调度（EMS） 随着技术的不断进步正逐步向自动发电控制、状态估计安全分析、调度员潮流等方向发展，专家系统、模糊控制、神经网络等新技术正逐步应用到电网调度中。配电管理系统（DMS） 的应用发展也很快，传统上以单项自动化林立为特征的“多岛自动化”，如SCADA系统、负荷控制系统、配电管理系统、电量计费系统、环网故障识别和恢复供电系统等正在走向系统集成。用于离线输电、变电、配电、用电管理的地理信息系统（GIS），现已可提供在线服务，并与全球卫星定位系统（GPS） 相结合发展了流动作业管理系统（MCMS） ，有效地承担了正常运行中计划检修、停电管理中的排除故障以及用户报装中的业扩施工等任务。

1）SCADA 和EMS 等得到广泛应用

近年来，随着科研和生产水平的上升，我国自主研发了多种高水平、高质量的数据采集与监控系统（SCADA）与自动化调度系统（EMS），并且成功将其推广到全国各地的电网调度中心，大幅加快了我国电网调度信息化的步伐。地理信息系统（GIS）、调度生产管理信息系统（DMIS）等高新技术也逐渐开始被运用在电网调度中。

2）DTS 的使用

电网规模的不断扩大，电网调度信息化的不断发展，对员工素质的要求也越来越高，调度员培育模拟系统（DTS）也顺应需求发展出来。这个系统主要是通过模拟电网运行过程以及事故的发生，在实际上岗前提升调度员的操作和处理事故的能力，以及如何利用现有的系统和数据信息推断并消除事故隐患，保证整个电路系统的良好运行。

3）国家电力调度数据网络的建设

随着电网调度信息化的不断加深，对基础设施和集合网络平台的需求也就越来越大，建设一个全国性的电力调度数据网络（SPDnet）因此被提上了议程。这个网络以IP 技术为基础，采用了二级结构的构建方式。高级网络是SPDnet 骨干网，连接了各省级以上的调度中心，作为总框架；低级网络是SPDnet 省网，作为整个网络的子网，负责一省内部的电网调度。两级网络相对独立，网域之间通过路由器接入进行信息交流传递。这个数据网络的建成会使得电网调度信息化系统的应用范围更加广泛，管理控制更加方面，数据传输更加快捷，为今后的发展奠定更扎实的基础。

电网调度发展的必然趋势就是实现智能调度。它通过使用集成调度数据并采用各种高端技术手段对其进行整合和分析，得到实时的电网系统运行状态，从而自动地检测系统运行，优化调度手段，运营电力市场，控制电能质量，消除事故隐患，及时发出预警，快速事故处理，生成合理的管理方案。采用智能调度能有效预防大面积的连锁故障，提高调度人员的掌控能力，提高网络运行的效果和效率，保障电网的安全优质地运行。

3.电力管理系统的信息化

将现代计算机技术，信息技术运用到电力系统的生产管理中，利用计算机硬件、软件、网络通信设备以及其他办公设备，进行信息的收集、传输、加工、储存、更新和维护，以提高效益和效率为目的，支持企业战略竞优的集成化的人机系统，称作电网信息系统。电网自动化信息管理系统应主要包括采集与处理、分析、集成、显示、信息安全5 个功能。

随着电网规模的不断扩大，要实现这些功能，仅靠传统的工作方式几乎是不可能实现的。计算机技术、网络技术在电力系统中的应用，给电力系统的信息管理的提供了良好的技术基础。设计一个电网信息管理系统，统一组织和管理不同部门间不同格式的信息，解决企业间以及各部门间的信息共享问题，保证电网信息一致、完整、安全、方便，使部门间网络化的信息查询、浏览、创建和更新成为现实。信息系统由操作层向管理层延伸，从单机、单项目向网络化、整体型和综合型应用发展，建立电网全局运行信息一体化的平台，通过Web 最大限度地共享信息资源。不同人员可以自由共享和传递与电网运行有关的所有数据，以提高电网信息的采集、加工、处理、传递的速度和准确性，完善电网信息管理—这项最基础性工作，促使电力企业加快推进信息化建设，通过信息化来积聚未来的竞争优势。

通过电力信息技术建立的统一的管理信息系统，优势首先在于规范了数据格式，使得部门跟部门、分局跟分局之间可以进行良好的沟通。其次一个最大的优点就是融合了互联网技术。在互联网的基础下，让每个部门每个片区的管理者都能实时地知道整条线路、整个电网的运行情况，再一次做出行为判断，完美解决了企业跟部门间的信息共享问题，提高了数据传递的速度，降低了由于层层传递导致的信息失真，从而在宏观方面提高了电网运行的安全度，减少在沟通协调方面浪费的成本。互联网技术的支持使得整个系统的建立和完善都只需要较小的投资，而获得显著收效。不过在利用互联网技术的过程中，一定要加强网络及系统的安全性，防止网络受到恶意攻击而出现漏洞，否则带来的影响或者损失也是随着网络规模成几何倍数增长的。然后，利用这个集成系统，可以提高整个电网信息的集中度。各部门企业将收集的信息和数据通过系统传给中央主机，中央主机统一计算分析后将结果又从系统反馈给各个单位。这样，有效减轻了上级管理机构与下级管理机构信息不对等的状况，防止了各单位由于信息的局限性导致判断失误或者为了自身利益的最大化产生责任推诿的现象。管理人员也能通过整体数据的分析得出线路运营的真实情况，更好地做出统一管理和调控。紧急情况下，下属单位也能清楚的了解事故发生的状况以及周边可以利用的资源，及时做出正确的反应，增强了整体网络的反应程度。

结论

电力行业的快速发展，使电网的安全运行已经进入到了信息化时代，电力信息技术在电网运行方面发挥的作用也越大越来，日后电网的管理控制也会日趋全国化。电力企业应顺应这个潮流，利用国家的基础设施和政策支持，大力强化自身信息技术的运用，并且利用网络技术，尽早融入整个电网信息系统中去，赢在起点，获得先机。

参考文献

[1] 林江民.电力信息技术在电网运行中的应用分析[J].科技风，2010（19）

[2]颜伟，文旭，余娟，李一铭，赵霞.智能电网环境下电力市场面临的机遇与挑战[J].电力系统保护与控制，2010（24）

[3]黄文，王磊，朱小兰.电力信息技术在电网运行中的应用[J].大家，2011（19）

[4]吴俊勇.国内外智能电网的发展战略[J].变频器世界，2011（9）

[5]陈晓峰.浅析数字化变电站与常规变电站的不同以及自身存在不足[J].数字技术与应用，2010（11）