試析電力系統(tǒng)調度自動化
論文摘要：闡述了我國電網的現(xiàn)狀、電力系統(tǒng)調度運營所包含的內容、所要實現(xiàn)的目標以及電力系統(tǒng)自動化的組成和目前所存在問題的解決方案，并對電力系統(tǒng)調度自動化的未來進行了展望。
論文關鍵詞：電力系統(tǒng)；調度自動化；信息
一、我國電網現(xiàn)狀簡介
電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電設備以及控制、保護和通信設備組成的一個整體。目前我國電網進入了大電網、大電廠、大機組、超高壓輸電、高度自動控制的新時代 。電力系統(tǒng)規(guī)模逐漸擴大，各電網中500kV（包括330kV）主網架逐步形成和壯大，220kV電網不斷完善和擴充，750kV輸電工程（青海官亭—甘肅蘭州東）已投入試運行，晉東南—南陽—荊門1000kV交流特高壓試驗示范工程已啟動�，F(xiàn)代電網的主要特征：堅強的超高壓等級系統(tǒng)構成主網架的大系統(tǒng)；各個電網之間具有較強的聯(lián)系；具有足夠的調峰容量，能夠實現(xiàn)AGC；具有較高的供電可靠性；具有高度自動化的控制系統(tǒng)；具有高度自動化的管理系統(tǒng)；具有高素質的職工隊伍�，F(xiàn)代電網實行統(tǒng)一調度、分級管理、分層控制。
二、電力系統(tǒng)調度與運營包含的內容和要實現(xiàn)的目標
1.電力系統(tǒng)調度的任務
電力系統(tǒng)的調度就是對電力系統(tǒng)中所有的設備及其運行狀態(tài)進行監(jiān)控和調節(jié)，是一個指揮者。目前電力調度涵蓋的范圍較大，有自動化系統(tǒng)、繼電保護等等。電力系統(tǒng)調度的任務主要是：盡設備最大能力滿足負荷需要，使整個電網安全可靠連續(xù)供電，保證電能質量，經濟合理利用能源，保證發(fā)電、供電、用電各方合法利益。
2.調度自動化的必要
電力系統(tǒng)是一個龐大而且復雜的系統(tǒng)，有幾十個到幾百個發(fā)電廠、變電所和成千上萬個電力用戶，通過多種電壓等級的電力線路，互相連接成網進行生產運行。電能的生產輸送過程是瞬間完成的，而且要滿足發(fā)電量和用戶用電量的平衡。[3]現(xiàn)在電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是電網日益龐大，運行操作日益復雜，所以當電網發(fā)生故障后其影響也越來越大。另一方面，用戶對供電可靠性和供電質量的要求日趨嚴格，這就對電力系統(tǒng)運行調度人員和電力系統(tǒng)調度的自動化水平提出了更高的要求。電網調度自動化具有較大的經濟效益，可以提高電網的安全運行水平。當發(fā)生事故時調度員能及時掌握情況，迅速進行處置，防止事故擴大，減少停電損失。地調采用自動化調度系統(tǒng)能減少停電率。當裝備有直接監(jiān)護用戶的自動裝置以后，可壓低尖峰負荷。若采用分時和交換電價自動計量等經濟辦法管理電網，經濟效益更大。因此，電網調度自動化是一項促進電力生產技術進步和有顯著經濟效益的重要工作，是電力系統(tǒng)不可缺少的組成部分。
3.電網調度自動化的組成部分及其功能
電網調度自動化系統(tǒng)，其基本結構包括控制中心主站系統(tǒng)、廠站端（RTU）和信息通道三大部分。根據功能的不同，可以將此系統(tǒng)劃分為信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)和人機聯(lián)系子系統(tǒng)。[4]信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)的基本功能是在各發(fā)電廠、變電所采集各種表征電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時信息，此外還負責接收和執(zhí)行上級調度控制中心發(fā)出的操作、調度或控制命令。信息傳輸子系統(tǒng)為信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)與調度控制中心提供了信息交換的橋梁，其核心是數據通道，它經調制解調器與RTU及主站前置機相連。信息處理子系統(tǒng)是整個調度自動化系統(tǒng)的核心，以計算機為主要組成部分。該子系統(tǒng)包含大量直接面向電網調度、運行人員的計算機應用軟件，完成從采集到信息的各種處理及分析計算，乃至實現(xiàn)對電力設備的自動控制與操作。人機聯(lián)系子系統(tǒng)將傳輸到調度控制中心的各類信息進行加工處理，通過各種顯示設備、打印設備和其他輸出設備，為調度人員提供完整實用的電力系統(tǒng)實時信息。調度人員發(fā)出的遙控、遙調指令也通過此系統(tǒng)輸入，傳送給執(zhí)行機構。
4.電力系統(tǒng)調度自動化的應用現(xiàn)狀
目前我國投運的系統(tǒng)主要有CC-2000、SD-6000、OPEN-2000。這些系統(tǒng)都采用RISC工作站和國際公認的標準：操作系統(tǒng)接口用POSIX，數據庫接口用SQL結構化訪問語言，人機界面用OSF/MOYIF、X-WINDOWS，網絡通信用TCP/IP、X.25。實踐應用表明這些系統(tǒng)基本功能均達到國內外同類系統(tǒng)的水平，且各有特點。
�。�1）CC-2000系統(tǒng)。采用開放式系統(tǒng)結構設計及面向對象的技術，利用事件驅動和封裝的思想為應用軟件提供透明的接口。采用面向對象技術，并引進了一個大對象的概念，以適應封裝性、繼承性以及事件驅動的要求。支撐系統(tǒng)專用性和通用性的有機結合，既適應電力系統(tǒng)的需要，又兼顧其他行業(yè)實時應用的要求。按照軟件工程的規(guī)律進行開發(fā)，實現(xiàn)軟件工程產品化。技術鑒定認為，按照開放式系統(tǒng)設計和采用面向對象等技術，都屬于國際先進或領先范疇�，F(xiàn)結合東北電網，由電科院、電自院、清華大學、東北電力集團公司、北京科東公司在統(tǒng)一協(xié)調下，共同在CC-2000支持系統(tǒng)平臺上開發(fā)電網應用軟件，從而實現(xiàn)完整的EMS系統(tǒng)。
�。�2）SD-6000系統(tǒng)。由電自院南瑞系統(tǒng)控制公司和淄博電業(yè)局聯(lián)合開發(fā)具有統(tǒng)一平臺的開放式分布式能量管理系統(tǒng)。1994年投運，1996年通過測試和鑒定。該系統(tǒng)集成了超大規(guī)模的調度投影屏、調度電話自動撥號、氣象衛(wèi)星云圖等新技術。該系統(tǒng)特點是:具有開放式和分布式的支撐系統(tǒng)平臺。具有面向對象的人機界面管理系統(tǒng)。其中較突出的是廠站單線圖、電網元件模型、電網拓撲結構、數據庫同期生成技術。EMS支撐軟件與管理系統(tǒng)的商用數據庫采用SQL標準接口，便于用戶自行開發(fā)和由第三方開發(fā)應用軟件。SD-6000系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性和可靠性，前置機應用軟件設計合理、實用。
（3）OPEN-2000系統(tǒng)。OPEN-2000系統(tǒng)是江蘇省立項的重大科技項目，是由南瑞電網控制公司開發(fā)的新一代EMS系統(tǒng)。OPEN-2000系統(tǒng)是南瑞電網控制公司于1998年開發(fā)成功的一套集SCADA、AGC、PAS、DTS、DMS、DMIS于一體，適用于網、省調和大中型地調的新一代能量管理系統(tǒng)，是國內外發(fā)展速度快、適用面廣、性能完善、成熟性好、可靠性高的能量管理系統(tǒng)，是國內首套將IEC870-6系列TASE.2協(xié)議集成于軟件平臺的系統(tǒng)。OPEN-2000系統(tǒng)采用100M平衡負荷的雙網機制，流量更大，可靠性更高。完全基于商用數據庫開發(fā)的、具有客戶/服務器模式的全新能量管理系統(tǒng)。
我國調度自動化水平與世界上先進的國家相比，還有一些差距。盡管在近幾年新投入運行的變電所采取了比較新的技術，但是總體而言，電網調度系統(tǒng)還存在一些需要解決問題。例如：系統(tǒng)計算機CPU負載率問題，即便是目前計算機容量和運算速度成倍或成幾十倍提高的情況下，其負載率仍很高；CDT和Polling遠動規(guī)約的選用問題，CDT和Polling兩類規(guī)約在我國得到了廣泛應用，并且這兩類規(guī)約遠動裝置并存使用的現(xiàn)狀將持續(xù)下去，選用哪一類規(guī)約的遠動裝置，原則上應視通道的質量與數量及本電網的調度自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀來決定，不宜盲目追求采用Polling遠動；系統(tǒng)的開放性問題，系統(tǒng)應該是開放的，能夠支持不同的硬件平臺，支持平臺采用國際標準開發(fā)，所有功能模塊之間的接口標準應統(tǒng)一，支持能過戶應用軟件程序開發(fā)，保證能和其他系統(tǒng)互聯(lián)和集成一體或者方便實現(xiàn)與其他系統(tǒng)間的接口，系統(tǒng)應能提供開放式環(huán)境。此外，現(xiàn)在的電力系統(tǒng)由于還依賴高壓機械開關（油斷路器、六氟化硫斷路器、真空開關等）實現(xiàn)線路、設備、負荷的投切，尚不能做到完全可控。這是因為機械的慢過程不可能控制電的快過程引起的�！半娋W控制”目前只能做到部分控制，本質上仍然是一個調度員的決策支持系統(tǒng)。如果電力系統(tǒng)的高壓機械開關一旦被大功率的電子開關取代，則電力系統(tǒng)真正的靈活調節(jié)控制便將成為現(xiàn)實。電力系統(tǒng)運行實行統(tǒng)一調度、分級管理。統(tǒng)一調度以分級管理為基礎，分級管理是為了有效地實施統(tǒng)一調度。加強電力系統(tǒng)調度管理，提高調度人員的素質水平，杜絕誤調度、誤操作事故的發(fā)生是保證人身、電力系統(tǒng)與設備安全運行的關鍵。電力調度自動化系統(tǒng)在系統(tǒng)運行維護方面還存在如下問題：缺乏相應的技術人員，運行維護水平有待提高，系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性不能保證，大大影響了系統(tǒng)的效率，影響了系統(tǒng)功能的發(fā)揮；缺乏相應的管理制度，系統(tǒng)的運行維護工作無制度可依；重使用、輕管理，不重視專業(yè)技術人員的配置和學習培訓，出現(xiàn)問題后過分依賴廠家，影響系統(tǒng)的連續(xù)、安全、穩(wěn)定運行。
三、電力系統(tǒng)調度自動化存在問題的解決方法
1.管理方面
統(tǒng)一思想，加強調度管理，提高認識。必須杜絕人為的一切誤調度、誤操作事故以及不服從調度指令擅自投停運設備。抓好防治誤操作的思想教育工作，增強廣大調度人員的安全意識、責任心和技術素質，最大限度避免誤操作事故的發(fā)生。加大獎懲力度，嚴格考核，加強安全監(jiān)督檢查。認真落實各級安全生產責任制；嚴格執(zhí)行“兩票三制”制度，嚴把安全關。加強調度專業(yè)培訓，提高調度員業(yè)務水平。
2.技術方面
積極開發(fā)更高級實用的裝置和軟件，努力提高自動化水平和保證通信的清晰暢通，避免工作中出現(xiàn)因電話不清楚、自動化畫面顯示不正確而造成的錯誤。
四、對電力系統(tǒng)調度自動化未來發(fā)展的展望
隨著計算機技術、通信技術的發(fā)展以及電力系統(tǒng)控制技術的不斷進步，在不遠的將來，電力系統(tǒng)調度自動化將會取得飛速的發(fā)展。以這些科學技術的進步為依托，能更好地維持供需平衡，保證良好的電能質量。
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