电力系统电网调度自动化研究

曹国红（国网达州供电公司，四川　达州　635000）

电力系统电网调度自动化研究

曹国红
（国网达州供电公司，四川达州635000）

电网调度自动化是指利用网络技术、通信技术、电子技术等各种高新技术，以实现电力系统中电网的安全运行以及事故状态下的监测、控制与保护的自动化和智能化。近年来，随着我国智能电网的建设，电网调度自动化技术在电力系统中得到了广泛的普及与应用，对保证电力系统的安全、可靠与经济运行都发挥出了重要的作用。本文结合工作实际，从实施电网调度自动化的意义出发，并着重就电网调度自动化在电力系统中的应用与发展进行了研究与探索。

电力系统；电网调度；自动化；研究

电网是电力系统中联系发电与用电设施的总称，并主要由输电线路、配电线路、变电站、配电所等多个部分所组成。随着近年来我国电力系统的迅速发展，电网的规模正逐渐扩大，其电压等级也不断提高。基于这样庞大的电力网络，必须采用调度自动化技术，以实现对电网运行状态的实时监控与经济调度，实现对电网运行故障的及时分析与处理，进而保障整个电力系统的经济、安全运行。

一、实施电网调度自动化的意义

（一）提高供电质量

电网调度自动化能利用各种终端系统，实现对电网运行过程中电压、频率、负荷、潮流等数据变化的实时监控，并通过对电网中各类设备运行的动态调整，从而使无功功率趋向于平衡，并保证主设备的位置状况及各种指标能符合标准规定，从而有效提升供电质量与供电安全。

（二）提高供电可靠性

由于导致电网故障和异常情况发生的因素非常复杂，且发生过程非常迅速，如果不能及时预测、判断和处理各类电网故障，不仅可能危害到人身及设备的安全，甚至会引发电网的大面积崩溃瓦解，造成大面积停电事故，给国民经济带来巨大的损失。

通过电网调度自动化技术的应用，一方面能对复杂的电力网络及设备进行实时的状态监控，当故障发生后能及时对故障原因、故障发生地点进行判断及分析，从而使运行人员能及时的处理故障；另一方面，调度自动化技术还能通过馈线自动化的故障隔离，以及故障区域的供电恢复，以极大的减少停电时间和停电范围，这都有效保证了供电的可靠性。

（三）提高了供电的经济性

在对电网进行安全监控的基础上，通过电网调度自动化技术，还能进行电网的拓扑分析、状态估计、潮流计算以及负荷预测等多种功能，以实现电网运行的经济调度，从而达到降低供电损耗，节省能源，多发电和多供电的目的，有效提高供电的经济性。

二、电网调度自动化的功能及应用

（一）电网调度自动化的分层控制应用

随着近年来我国电力网络的逐步扩大，在全国范围内已形成了东北电网、华北电网、西北电网、华中电网、华东电网以及南方电网这六个跨省市的大型区域电网。而基于这样庞大的电力网络，为保障大型电力网络之间的能量交换，必须实现自动化的分级控制与管理。目前，我国电网的自动化分层控制主要分为5级，分别为国家电网调度自动化系统、大区电网调度自动化系统、省级电网调度自动化系统、地市级电网调度自动化系统、县级电网调度自动化系统，如图1所示。

如图1所示，我国电网通过实施分层自动化管理，各层次之间的调度自动化系统通过数据信息的分层采集、逐级上传，以保证整个电力网络的经济、安全和可靠运行。以国家电网调度自动化系统和大区电网调度自动化系统为例，其主要功能和特点有：

1国家电网调度自动化系统。在该级系统中通过通信技术与网络技术，与大区电网调度系统之间相连接，以协调和控制大区电网的潮流分布与运行方式，并且实时监控与管理全国电网的运行状况。其功能主要包括：

一是收集和整理大区域电网和相关省网的数据信息，实时监控全国电网和大区重点电网的运行工况，并进行数据统计分析和相关报表生成；二是进行全国电网的潮流分析、短路电流分析、稳定电流分析以及电网的经济分析等，并通过数据通信技术和计算机技术，以校核数据传输的正确性，并对所收集信息进行处理，提出全国电网长期安全经济运行的对策。

2大区电网调度自动化系统。在该级系统中根据统一调度和分级管理的原则，对东北电网、华北电网、西北电网等各大区电网的安全运行、用电计划负责，以提高供电的质量和安全、经济运行的水平。其功能主要包括：

一是进行各大区电网的数据采集、经济调度、实时监控与安全分析等多项功能；二是进行大区电网的负荷预测、经济调度分配以及自动发电控制等功能，并进行省级电网和地市级电网的供电量和受点量的计划编制与分析；三是进行大区电网的潮流分析、短路电流分析、稳定电流分析以及电网的经济分析等，并对数据进行上传或下传。

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（二）电网调度自动化的具体功能应用

根据各级电网的具体情况，可以采取不同功能、不同档次及不同规格的电网调度自动化系统。目前，最为基本的是监视控制与数据采集系统（SCADA），其功能主要包括了数据采集、信息显示、远方控制、远程监控、数据计算等；而另外一些系统则是在SCADA的功能基础上，在额外添加了部分功能，例如自动发电控制（AGC）、经济调度（EDC）等等。

目前，电网调度自动化中功能最为完善的一种系统被称为能量管理系统（EMS），它能够将SCADA系统、AGC系统、EDC系统的功能融为一体，以实现电网的网络分析、数据采集、数据监控以及自动发电控制等多种分散的功能进行有机的结合，并进行统一化的管理，为我国电力系统电网调度自动化水平的提升与发展创造出了有力的条件。EMS调度自动化系统的主要应用功能，集中在以下几个方面：

1网络拓扑分析

网络拓扑分析也被称为网络接线分析，它是根据电网一次接线图以及开关闭合状态，来确定电网节点与支路之间的连通关系。利用网络接线分析，不仅能给出系统中各子系统的拓扑结构，而且还能对网络元件进行跟踪着色，用直观、形象的方式来表现出各网络元件的运行状态以及网络各节点间的连通性。由于网络拓扑分析是其它应用功能的基础，要求其分析软件必须反应快速，运行安全可靠。

2状态估计

利用SCADA系统进行全电网实施数据收集和汇总时，其数据汇总得到的SCADA数据库往往存在以下缺陷：一是部分设备的运行参数无法测量，导致所收集数据的不全面；二是数据采集和转换环节容易存在误差，导致数据不精确；三是因滤波或干扰编码等，造成所收集数据错误；四是因各种误差的存在，导致数据计算分析的不准确。

正是由于SCADA实时数据库所存在以上缺点，近年来广泛采用了EMS系统的状态估计功能，以提高数据收集的质量与可靠性。状态估计作为一种计算程序，它不仅能够根据最佳估计准则以及网络方程，并通过网络拓扑分析结构，对所收集进行计算，从而得出与系统真实状态最接近的数值；而且还能对错误数据进行有效的辨识与检测，以及时删除或改正错误数据，从而提高了所收集数据的准确度与可靠性。

3潮流计算

潮流计算是保证电网稳态运行的重要计算功能，它能根据整个电网的运行条件、网络拓扑分析结果以及相关设备的运行参数，对各母线电压、各电力元件功率以及整个电网功率损耗等运行状态数据进行求解。电力系统运行调度人员，则可以根据潮流计算结果，对当前电网供电方案、运行方式进行对比分析，从而制定出最合理、经济的电网运行方案。

4负荷预测

EMS系统主要负责对电网过去、现在及未来三类数据信息的收集与分析，其中未来数据信息就主要来源于电网的负荷预测。负荷预测主要可分为系统负荷预测以及母线负荷预测这两类，它作为EMS系统的主要功能模块，对于整个电网的经济运行以及安全控制都是非常重要的。近年来，我国各省、市、地区的电力管理部门都非常重视电网的负荷预测，并通过不断提高负荷预测的精度，以提高电网运行的安全性与经济性。

三、对电网调度自动化技术的发展展望

我国电力系统电网调度自动化技术的研究与应用工作，最初起始于20世纪70年代。经过多年以来的发展与应用，相关技术的应用已逐步实现了实用化与商业化。目前，我国已有38个省市的电网调度中心建立了较为完善的SCADA系统或者EMS系统。

自2009年开始，国家电网公司提出了建设智能电网的发展战略，要求电网应当以坚强网架为基础，以电网调度自动化系统为技术支撑平台，以实现电网的信息化、自动化与互动化特征，这也进一步推动了我国电网调度自动化技术的发展与应用。可以预见电网调度自动化技术在未来的发展趋势是：

一是能更加适应坚强智能电网的发展需要，并不断开发出与之相适应的分析功能与决策功能，能够更好的辅助调度人员实时监控与智能控制；二是电网调度自动化技术在未来将更加标准化、开放化，以不断适应新技术的发展需要，并能更好的满足各级电网调度中心的信息数据交互和融合的需要。

结语

本文从实施电网调度自动化的意义出发，并着重就电网调度自动化在电力系统中的应用与发展进行了研究与探索。随着电力系统电网调度自动化技术的应用与发展，它不仅已成为了各省、市地区电网调度工作的重要技术工具与分析手段，而且明显提升了电网的调度运行水平，对保障整个电力系统的经济、安全运行都起到了非常重要的作用。

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