智能电网调度控制系统现状与技术展望

智能电网调度控制系统现状与技术展望摘要：对于我国电网领域而言，智能化电网建设是其发展的重要方向，也是其技术发展的核心。基于调度控制系统和网络架构等多个角度予以分析，发现电网数据和运行成本问题都是技术创新及优化中的重要环节。此外，我国智能电网调度控制系统的未来发展方向普遍集中于多时段多级短期电力市场技术、自描述动态解析技术及可信计算与安全免疫技术成果发展之中。要求以建立对于智能化电网调度控制系统现状的深刻认知为前提，切实推动这一新型技术的发展。关键词：智能电网调度控制系统；特大电网；安全性；经济性；新能源消纳引言首先回顾了中国电网调度自动化系统的发展历程，然后阐述了智能电网调度控制系统的总体结构，接着总结了智能电网调度控制系统取得的主要技术创新与应用成效，包括特大电网的可观测性大幅提高、特大电网的可控制性得以加强、多调度中心协同运行和在线安全预警的能力大大提升、电网运行的经济性和新能源消纳的能力持续提高、电网调度抵御重大自然灾害和集团式网络攻击的能力显著增强等。最后，展望了智能电网调度控制系统需要进一步研究的关键技术［1］。1电网调度控制系统总体结构现状1.1国内现状随着我国经济的不断发展，我国电网事业也逐渐崛起，并在电网智能化调度领域实现了高度发展。我国电网调度控制系统现状一般展现了如下内容:第一，近十年来，我国针对智能电网调度系统展开了深入探索，并构建了一个优质的平台，即智能化技术支持系统基础平台，并因此推动了我国电网建设的发展;第二，电力科学研究院研制出了可以有效应对停电的系统,并借此展开对于电网的有效调度;第三，南方电网公司在经过多年探索后研制出了电网综合防御系统，可以有效应对交直流电混合输电的问题，并因此推动了我国用电系统的发展;第四,清华大学电网调度实验室研发出了新型三维协调电网EMS,将其作用于三维空间可以发挥出一定的性能优势，实现对于整体电网调度系统的全面控制［2］。1.2国外现状国外智能电网调度系统已经经历了很长时间的发展，且成就斐然，积累了十分丰富的经验和成果。直至现在，国外有关研究人员已经提出了调度机器人的想法，并将其付诸于实践，借助这种方式,可以切实提升机器人的电网调度控制能力，实现对于电力系统的精准维护，减少人力投入，让系统得以实现高效稳定运行。在美国境内，有一家专门进行智能电网研究的机构，该机构之中的控制中心具有十分突出的时效性优势,可以实现即时评估。2技术展望虽然智能电网调度控制系统取得了一系列重大的技术突破和显著的应用成效，但是，特大电网的安全经济运行、大规模可再生能源的高效消纳、市场化改革的步伐加快、快速发展的IT技术、不断恶化的网络安全形势等，都不断对调度控制业务提出新的要求，调度控制技术本身也在不断发展，因此还有许多技术需要进一步深入研究。2.1平台与应用的集群化和服务化技术虽然D5000平台的体系结构是按集群化目标设计的，在线稳定分析（DSA）实现了数百、上千个处理器的大规模并行计算，离线稳定分析和次日调度计划安全校核也采用了大规模集群服务器，网关服务器和前置服务器也采用了任务动态分担的自动均衡技术。然而，还有一些传统应用程序如SCADA/AGC、计量、水电、计划、调度运行管理系统（OMS）等，仍然是单进程运行于双机或多机热备用服务器，既没有发挥本机多核的处理能力，也没有利用多机集群的冗余能力。后续可以考虑首先实现传统应用进程的多线程化，然后实现多机集群的功能分担和负载均衡，继而优化调整系统架构，进而实现基于集群的并行处理和冗余备用，大幅提高系统可靠性和处理能力［3］。另一方面，虽然D5000平台和应用功能都是按照SOA设计和开发的，而且专门为应用功能提供了标准化的服务总线，大大简化了应用程序的服务化改造。但是仍有不少安全II区和安全III区的传统应用程序尚未完成服务化改造，有的改造还很不彻底，造成这些应用程序之间难以相互协同，多级调度之间难以纵向贯通。因此，下一步将加快推进D5000平台上所有应用程序的服务化改造。根据业务性质和接口标准，各类应用均可改造为以下三种类型的服务之一：自动提供式服务（如SCADA等）、订阅推送式服务（如事件告警等）和请求响应式服务（如画面浏览等）。2.2变电站模型与电网模型互动映射技术IEC61970定义了电力系统设备和网络结构公用模型，IEC61850定义了变电站一次设备和二次设备的分相详细模型［4］。多年来相关专家一直试图实现这两个标准模型之间的相互转换。实际上，IEC61970描述的是整个电网模型，主要为电网运行控制服务，而IEC61850描述的是设备分相模型，主要为变电站设备运行服务，两者之间的关联是电网一次设备，因此直接映射即可，不需转换。但是，如何实现变电站模型与电网模型的映射与互动，还有待进一步研究，特别是如何将变电站配置文件（SCD）中的电网模型提炼出来实现电网和变电站的模型与图形的“即插即用”、模型与图形的相互转换以及如何建立相应技术标准等。2.3实时通用服务协议在SOA中，主要以文本方式进行服务访问，效率较低，难以支持实时服务；而实时数据通信的应用层协议众多，包括IEC60870—5—101，IEC60870—5—102,IEC60870-5-103，IEC60870—5—104及TASE.2等，需要统一；变电站的IEC61850系列标准具有自描述特性，定义了变电站详细模型和60类典型服务，已经广泛应用，但也暴露出实时效率低、与模型关联太紧、单个数据编码没有面向对象等问题。实时通用服务协议正是为了解决这些问题而开发的，其基本原理是将从IEC61850继承并扩展的几十类服务及报文结构直接映射到TCP/IP上，采用面向对象的二进制M编码技术，实现服务和报文数据结构的动态自定义，机制简单、容易实现、实时性强、可靠性高，并能兼容以往各类实时通信协议［5］。3结束语对于我国电网领域而言，智能化电网建设是其发展的重要方向,也是其技术发展的核心。基于调度控制系统和网络架构等多个角度予以分析，发现电网数据和运行成本问题都是技术创新及优化中的重要环节。此外，我国智能电网调度控制系统的未来发展方向普遍集中于多时段多级短期电力市场技术、自描述动态解析技术及可信计算与安全免疫技术成果发展之中。要求以建立对于智能化电网调度控制系统现状的深刻认知为前提，切实推动这一新型技术的发展。参考文献辛耀中，米为民，蒋国栋，等.基于CIM/E的电网调度中心应用模型信息共享方案[J].电力系统自动化，2013,37(8)：1—5.王益民，辛耀中，向力，等.调度自动化系统及数据网络的安全防护[J].电力系统自动化，2011，25(21)：5—8.25(21)：5—8.姚建国，杨胜春，单茂华.面向未来互联电网的调度技术支持系统架构思考[J]