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關于智能電網調度自動化技術 2020-11-12 15:33:57



一、智能電網概念

      智能電網是經濟和科技發展的必然。近年來,美、歐等不少國家都相繼開展了智能電網的有關研究。到目前為止還都處于初級階段。美國電力科學研究院(EPRI)提出“IntelliGrid”概念,而美國能源部(DOE)則提出了“GridWise”。雖然二者稱謂不同,但內涵和目標基本一致。在歐洲,則采用了“SmartGrid”。盡管智能電網在國際上還沒有統一的定義,但是總體來說,是使用健全的雙路通信、高級的傳感器和分布式計算機的電力傳輸和分配網絡,其目的是改善電力的傳送和使用的效率、可靠性和安全性。

二、傳統電網與智能電網調度自動化的區別

      傳統電網調度自動化主要由變電站自動化和調度主站自動化組成。自1954年,中國從蘇聯引進了遠方終端裝置RTU,東北電網安裝了16套遙測裝置后,中國進入了變電站自動化系統發展時代。此后國內開始了系列遠動產品的研制開發,并在華北,華東和東北三大電網推廣應用。變電站自動化走過了集中式、分布式的道路。調度主站系統也是在20世紀60年代中期,隨著電子技術的迅速發展,基于計算機的數據采集和監控系統SCADA的研制而開始的。兩者構成了傳統的電網調度自動化的基本框架,其對客戶的服務簡單、信息單向,系統內部存在多個信息孤島,缺乏信息共享。雖然局部的自動化程度在不斷提高,但由于信息的不完善和共享能力的薄弱,使得系統中多個自動化系統是割裂的、局部的、孤立的,不能構成一個實時的有機統一整體,所以整個電網的智能化程度較低。而與傳統電網調度自動化相比,設想中的智能電網調度自動化系統將進一步拓展對電網全景信息(指完整的、正確的、具有精確時間斷面的、標準化的電力流信息和業務流信息等)的獲取能力,以堅強、可靠、通暢的實體電網架構和信息交互平臺為基礎,以服務生產全過程為需求,整合系統各種實時生產和運營信息,通過加強對電網業務流實時動態的分析、診斷和優化,為電網運行和管理人員提供更為全面、完整和精細的電網運營狀態圖,并給出相應的輔助決策支持,以及控制實施方案和應對預案,最大程度地實現更為精細、準確、及時、績優的電網運行和管理。智能電網將進一步優化各級電網控制,構建結構扁平化、功能模塊化、系統組態化的柔性體系架構,通過集中與分散相結合,靈活變換網絡結構、智能重組系統架構、最佳配置系統效能、優化電網服務質量,實現與傳統電網截然不同的電網構成理念和體系。由于智能電網自動化可及時獲取完整的輸電網信息,因此可極大地優化電網全壽命周期管理的技術體系,承載電網企業社會責任,確保電網實現最優技術經濟比、最佳可持續發展、最大經濟效益、最優環境保護,從而優化社會能源配置,提高能源綜合投資及利用效益。

三、目前智能電網自動化研究現狀

     雖然中國還沒有從國家層面制定智能電網的發展戰略,但在很多方面的研究成果已經為發展智能電網奠定了一定的基礎。尤其在智能電網調度自動化方面主要是建設數字化變電站和提升調度自動化主站系統。

     目前數字化變電站主要基于先進的變電站網絡通信、非常規互感器、智能終端系統和系統協議IEC61850標準,和以前使用的標準不同之處在于對象模型,它以服務器模型、邏輯設備模型、邏輯節點模型和數據對象模型建立了裝置和變電站的數據模型。IEC61850定義了統一的XML配置語言用于描述這些數據模型。這些工作使得裝置和變電站的數據變得透明化,使得數據變得確定化,滿足數據讀取和互操作的要求。采用面向對象的數據自描述方法定義各類數據對象類型DOType、DAType;多種類型的數據對象組成邏輯節點類型(LNType);多種類型的邏輯節點組成邏輯設備,最后形成裝置模板;通過多個裝置實例、一次設備實例形成變電站數據;定義了完整地描述這些數據對象的語言代碼和方法;定義了完整地描述面向對象的數據服務的方法。與傳統的變電站相比,數字化變電站具有的特點是采用新型互感器,通過過程總線實現測量信息的全面共享;間隔層,甚至站控層自動化功能突破智能裝置的“邊界”,實現自由分布和應用集成;取消傳統的“硬接線”,自動化功能之間的邏輯配合關系建立在信息交換的基礎上;變電站作為電力自動化系統的信息源和控制終端,通過信息傳輸為控制中心系統提供更加完整和豐富的信息,例如一次設備監測信息、二次設備監測信息、電網運行狀態信息、電網故障信息、計量信息等;變電站自動化系統成為整體電力自動化系統的有機組成部分,通過變電站信息傳輸可以實現如區域無功優化策略、區域防誤策略、區域備自投策略、電網故障分析系統等控制中心功能。

      調度自動化主站也將隨著技術的進步得到進一步提升,目前主要是采用先進的IEC61970標準,給系統帶來新的變化。使得系統可以是不同廠商開發的EMS應用的集成和獨立開發的完整EMS系統之間的集成,也可以是EMS系統與有關電力系統運行的其他系統之間的集成,例如發電或配電管理系統。IEC61970使EMS的應用軟件組件化和開放化。能即插即用和互聯互通,使系統集成和信息共享更加容易。對電力系統中的三個最主要的涉眾――最終用戶、開發商和行業管理者――都具有重要的意義。這種變化使得系統的開發和應用得到了極大的自由空間,和以往相比可以更加開放地融合其他商家的產品。使得接口和模型更加通用,為以后的系統之間交互提供了很大的自由度。信息流間的壁壘減弱了,信息孤島將被消除,系統之間可以共享資源,為系統智能化提供了大量可互通的模型結構。

四、智能化調度自動化設想

      未來的智能調度自動化系統將是一個龐大的智能化系統,系統將基于高級測量體系AMI將負荷數據和系統聯系起來,高級測量體系包括智能電表,通信網絡,用戶室內外網等。系統將包括基于三維的GIS地理信息子系統,高級智能配網子系統,高級智能輸電運行子系統,以及智能機器人巡視子系統等。由于所有的區域性智能調度自動化系統數據能互相傳輸,互相兼容,所以互動性非常強,消除了信息孤島。強大的系統間冗余和組合能力使得數據能在全局范圍內得到整合??梢詮母鱾€區域性系統數據庫中調用所需要的電網數據,并形成全局性的電網拓撲能以及為人工智能提供完整統一的電網模型。這樣的智能系統結構扁平、多層分布、功能可組及布置靈活。構建信息交互與共享的層次架構,避免無謂的、甚至是有害的海量信息操作。同時,新型的智能化信息交互平臺將是堅固的、靈活的、抗攻擊的、自防御的。智能化調度自動化系統將發電,輸電、配電和用戶信息統一到完整的平臺上,并實現電網的雙向互動供電。從用戶端來說,個性化、需求化、靈活的電能需求將可以得到實現;自有、富余、投資性電能可以用于電網補充、調配和應急。從電網側而言,可以實時掌握電能需求、即時掌控負荷分配、預估系統安全穩定、有效調配電能資源、合理引導用戶節電、快速應對突發風險、切實提高投資效益。而且,雙向交互式的信息溝通,將會大大提高真實、有效信息的傳遞,提升智能電網的反應速度和效能;還可以拉近與用戶的距離,體驗用戶需求,鑄就良好企業形象,切實履行企業社會責任;促進用戶主動關注和參與電網穩定運行,培養用戶主動節能。

      如今,以信息技術徹底改造現有的電力能源利用體系,最大限度地開發電網體系的能源效率已成為當前非常熱門的焦點。通過一個數字化信息網絡系統,將電能從開發、輸送、存儲、轉換(發電)、輸電、配電、供電、售電、服務以終端用戶等多個環節進行智能化精確控制。將能源的利用水平提高到一個新的臺階。降低污染,提高投資和收益比例,這就是智能電網的基本建設思想。而電網調度自動化主站的發展也將受到智能電網框架思想的影響,并基于計算機網絡技術,向智能化發展。

     ( 來源:千家網   日期:2020-11-12 )



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