智能电网中电网调度技术运用分析

国网和田供电公司 穆塔里甫.阿不拉 古丽素木.艾合买提托合提

本文以某公司承建县域智能电网自动化调度系统作为分析案例。辖区总面积为1500km2，涉及整个县域范围内的中低压配电网供电区，电压等级涵盖了10（20）kV、0.4kV，包含县区基建项目以及技术改造规划设备改造项目。区域内最大负荷为32.8MW，网供最大负荷为31.52MW。县区内部建有风电站1座，穿境500kV 线路1条，220kV 线路1条，110kV 变电站2座，35kV 变电站7座，公用输电线路共14条。为更好满足县区内部生产生活发展要求，强化县区电网服务水平，使电网负载情况得到及时有效地调节控制，技术人员应针对性引进智能化电网调度技术，实现调度控制的一体化、安全化与便捷化发展。

1 电网调度技术应用开发需求

在针对电网调度技术进行应用与开发前，需要结合当地实际情况针对功能开发需求进行综合分析与判断。

1.1 数据采集

智能电网在运行过程当中，需要基于准确的数据信息进行决策控制与调节，因此对于调度系统当中的数据采集功能提出了一定要求[1]。在系统开发过程当中，应能够基于多渠道实现与RTU 以及自动化系统的互联互通，兼容CDT、Polling 等方式，符合CDT、IEC60870-5-101、DNP3.0等通信规约，支持全双工方式通信，使数据的收发效率得到保障。与此同时，在智能电网调度过程当中，还涉及不同类别以及不同形态的数据内容，其中涵盖了遥测数据、遥信数据以及不断变化的脉冲数据，因此采集模块应能够对不同类别的数据进行接收，同时能够按需进行预处理，使数据信息能够符合系统要求，强化数据应用效果。

1.2 数据处理

首先是对于模拟量数据的处理，在调度系统的搭建过程当中，用户应能够按照实际需求针对调度限值进行实时切换，同时能够针对模拟量极值进行实时监控，并通过前端交互界面针对模拟量数据的波动情况进行全面分析，处理模块还应具备限值判断功能，有效规避越限风险。

其次是对于开关量等状态量数据的处理，系统开发过程中应引进极性处理、事故判断、量值操作等相关功能，管理员应能够通过调度系统实现对遥信状态的有效调节，同时针对告警信号进行及时复位，使智能电网的调度控制体系更加完善。

最后是对于计划值数据进行的处理工作，借助智能电网调度技术，用户能够实现不同周期的数据处理要求，并能够以可视化图表的方式将处理结果进行输出，为电网调度管理与决策工作的开展提供进一步支持。

1.3 事件记录

智能电网运行过程当中，受到工况变化、环境影响、调度进程以及管理员操作等相关因素的影响，可能会出现一系列事件，其中涵盖状态量波动、模拟量越限、信号复位、数据传输、通信故障，等等[2]。因此，为进一步强化智能电网调度系统的运行效率，优化其调度策略，系统还应具备完善的事件记录功能，以毫秒级精度，按照设备类别、工况流程、厂站名称等方式针对事件进行分类记录，同时为相关事件自动匹配索引信息，建立起智能电网历史事件数据库，使其能够成为电网调度与管理工作的重要参考。

1.4 监控报警

电网内部一些设备可能会出现过载或越限等情况，为及时消除电网运行风险以及运行隐患，提升电网运行效率，在调度系统开发的同时，应配备监控报警功能，当电网内部设备运行过程当中关键指标超出阈值要求时，应能够由监控系统发出报警信号，同时将报警信息通过厂站接线图以及报警表进行共享，结合现场实际情况针对报警事件相关信息内容进行归档，使用户以及智能电网维保团队，能够借助监控报警系统所反馈的相关数据与信息针对系统故障进行及时识别、定位与处理，有效减少电网运行故障所造成的影响，保障电网供电的稳定性。

1.5 网络通信

智能电网调度系统在开发与设计过程当中，还应配备外部网络通信功能，实现数据转发、数据接收、系统互联等相关功能要求，同时应保障通信网络的运行安全，避免恶意攻击或安全漏洞对于电网内部通信带来的影响。

2 智能电网调度技术应用方案

为使智能电网内部电网调度技术得到更加合理地应用，全面提升电网调度效率以及运行质量，确保辖区内部居民的正常用电，技术团队应分别基于软件架构，以及硬件架构针对其技术方案进行分析。

2.1 软件架构设计

作为功能实现的基础和前提，软件架构的设计工作对于智能环境下电网系统的调度控制工作具有关键性作用。通常来说，按照设计需求、项目规模以及项目用途，电网调度软件架构当中主要涵盖了三个层级，其中包括操作系统、支撑平台以及功能模块等。

2.1.1 需要针对操作系统进行合理化选型

软件架构当中，操作系统不仅能够为软件的开发提供平台环境，同时能够针对系统内部资源进行合理调配与应用，使软件的运行效率以及负载能力得到显著提升。现阶段，智能电网调度领域当中常见的操作平台包括Unix 系统以及Linux 系统两种，其中Unix 系统较为简洁，系统操作模式较为灵活便捷，功能较为健全，保密性能较好，而Linux 系统则具备较好的开放性与可移植性，同时能够提供更加丰富的功能内容，能够更好地满足电力调度工作当中的软件运行需求。技术人员可综合考量项目特点，以及规划要求对系统进行选型，保障调度软件的正常运行。

2.1.2 需要针对支撑平台进行搭设

智能电网内部调度技术的应用过程当中，支撑平台能够实现数据传输以及权限管理等相关用途，是调度软件架构当中的重要桥梁。平台搭设过程当中，应选用TCP/IP 协议的分布式网络体系作为支持，保障数据传输稳定性以及网络接入的兼容性，同时应当具备标准化的程序接口，能够支持不同形态的数据接入与管理要求。

为保障系统契合智能电网的服务特点，进一步提升数据处理效率，还应当引进CIM 模型针对系统内部数据进行快速变换、校核与利用，使调度系统管理员能够更加高效地对反馈信息以及反馈数据进行识别分析，提升数据浏览与应用便捷性。模型计算公式为：

式中：Xα为被划分区间，n 为分组数，Xα的区间数为N 组，将智能电网运行数据导入系统模型当中，能够进一步明确变量之间的概率情况，进而更好地实现风险评估与分析目标。

此外，支撑平台搭设过程当中，还应当关注到人机交互界面的设计，团队应基于面向对象的技术要求针对交互界面进行开发，结合用户特点和调度工作要求便捷开展图形编辑，以及数据输出等工作，使交互界面能够进一步发挥信息桥梁以及控制平台的相关作用。

2.1.3 需要针对系统功能应用模块进行规划与建设

为满足RTU 数据以及厂站数据的处理要求，实现监管与控制功能的全面集成，技术人员应当结合实际针对SCADA 系统进行开发，同时针对拓扑网络进行构建，并提供完善的计算与编译功能，支持对多态数据以及多来源数据信息的计算工作，使智能电网运行过程当中的电压、周波、电压合格率、极值变化情况、负荷率、功率因素、电流有效值等关键指标得到及时生成与反馈，有效避免了以往电网运行过程当中低效的计算方法以及计算过程，使最终结果能够得到合理运用。

例如，在针对线路某节点电压进行计算的过程中，可遵循以下公式：US=U1+PR-QX/U1，式中：US与U1分别为线路首末节点的电压表现状况，P 为该区段电网线路内部的有功功率，Q 为区段内部电网线路的无功功率。计算过程中可针对同一节点在不同线路当中的表现进行分析与比对，保障计算结果的准确性。

2.2 硬件架构设计

智能电网背景下的电网调度业务流程较为复杂，涉及的内容较为丰富，对于信息处理以及数据运算工作的开展提出了一定要求。因此，技术团队以及开发团队需要借助高性能的硬件设备提供相应支持，同时基于电网系统的基本运行要求与工况特点，还应当保障调度系统硬件架构的稳定性、兼容性以及安全性，因此在设计与规划过程当中，应当做好冗余功能的配置，避免受环境因素以及运行工况要素的影响出现相关问题。另外，在硬件架构设计与规划前，相关技术人员还应当结合现场实际情况,以及电网布设方案针对硬件设备的性能指标进行测试，保障运行工况与硬件设备之间的契合度。

在案例系统硬件架构的设计过程当中，选用了冗余以太网架构，采用多层次网络交换机作为相应支持，其中网络交换速率可结合电网调度工作开展需求实现100M/1000M 自动切换，同时兼容SNMP 网络协议，使交换机运行过程当中的端口信息、流量波动情况等能够得到及时回传，使调度系统的监控功能更加完善。系统架构性能指标如下：平均故障间隔时间≥17000h、运行寿命≥8年、备用节点切换时间≤20s、一次性维护周期≥4000h、遥信遥控准确率100%。

与此同时，采用Unix 服务器作为数据存储节点，并运用通道板、路由器以及终端服务器等实现网络系统间的串行通信，在各厂站以及调度中心配置人机交互系统，使管理员能够结合智能电网运行实际情况进行维护，并接受系统内部自动化调度功能的相关信息反馈，初步实现智能化调度以及自动化调度的设计要求。

3 相关保障与支持措施

作为一项确保电力供应稳定高效的关键策略，在技术开发与应用过程当中，相关开发团队还应当关注到调度系统建设保障性措施的配置与落实情况，使系统搭建过程能够得到更加充分的技术支持。

3.1 一体化建模技术

在县域智能电网的运行与调度工作当中，涉及的电压级别各有不同，对于调度信息的共享传输以及协调工作提出了一定挑战。在以往电网调度工作开展过程中，需要依赖大量的人力进行数据分析，并结合最终结果进行调度决策，工作效率较为低下，可能会对电网的运行造成一定影响。

因此，在智能电网调度业务的规划与设计内部，应针对不同层级与类别的供配电线路进行统一管理，结合辖区内电网分布与服务现状构建网络拓扑模型，分别基于CIM/XML 格式信息数据，对不同电压与工况下的电网线路负载运行情况进行调度与调整，使电网状态能够与区段业务需求相契合，一方面提升了数据信息的应用成效，另一方面还能使智能电网的调度方案得到进一步优化，有效避免了过载风险以及资源浪费。

3.2 馈线保护技术

作为电网系统当中的关键性组件，馈线的运行状况直接影响着整个智能电网的运行效率以及运行安全，因此在调度体系建设以及相关技术应用过程当中，技术团队以及开发团队应当针对馈线保护技术进行积极运用，采用传感器装置针对馈线负载情况，以及温度状态进行实时监控，当智能电网内部馈线出现过压、过载以及高温运行等情况时，能够基于调度中心针对电网负载进行及时优化与合理调配，减少馈线故障的可能性，使输配电设备的运行状况得到进一步优化。

3.3 GIS 分析技术

作为智能电网运行过程当中的另一项关键性要素，电网配置过程当中辖区内的地理信息同样具有关键性作用，因此在调度技术应用以及系统搭建过程中，技术人员还应当针对GIS 分析技术进行合理化应用，使地理信息能够成为电网调度与管理过程中的重要参考与依据，提升电网布局与调度科学性，为强化供电服务质量提供全方位支持。

综上所述，在现阶段城乡智能电网的运行过程当中，依然存在着一定不足与问题。加强电网调度水平成为改善用户用电体验，降低电网运维成本的关键，相关技术团队应明确智能电网背景下电网调度技术的应用要求以及落实进程，同时推动智能电网项目与自动化调度技术之间的相互融合，为促进电网的积极发展做出贡献。