基于智能电网的电力调度自动化与控制系统分析

高鹏飞

摘 要：随着我国科技及电力企业的快速发展，智能电网的电力调度自动化程度不断增强，并应用控制系统对电网运行实现自动控制，有效提高了电力企业的工作效率和供电的可靠性。因此，本文便对智能电网电力调度自动化与控制系统的软硬件配置、相关设计及改进技术展开分析。

关键词：智能电网;电力调度;自动化;控制系统

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）08-0147-02

0引言

随着信息化技术和人工智能技术的发展与应用，在多个领域中实现了“智能+”的自动化模式。其中，智能电网的电力调度便在现代化进程的推动下进一步完善建设，朝着自动化的方向深入发展，因此，要想进一步提高智能电网调度的自动化水平，还应完善控制系统设计并加强先进技术的应用。

1软硬件配置分析

智能电网的电力调度自动化与控制系统主要是由三大部分构成的，分别为应用层、平台层、操作层。智能电网的电力调度控制系统设计需采用质量高、性能好的软硬件设备及计算机集群技术进行完善，促使该系统各个层面的功能作用可以实现自动化地互通配合，从而有效促进系统运行的可靠性。因此，在设计智能电网电力调度自动化与控制系统时，要先配备好相应的软硬件装置，为该系统的正常运行提供基础保障。

1.1硬件配置

硬件设备的选用上，要根据电力企业的规模及建设需要选用性能好、质量佳、功能多、损耗小的设备，提高装置的利用率。一是两台服务器，确保其均通过以太网和主网连接，其系统可选择Unix系统以及内存大于2GB的CPU，以实现对电力调度相关数据的自动监控和处理。二是配置两台数据服务器对用户数据、电力调度数据、相关资料报表等进行自动存储。三是计算机网络。在外网的设计上，利用路由器将其连接到本地，并设置防火墙，保障硬件设备的安全性。在内网的设计上借助冗余配置方式，这样内外网共同负载分流来确保系统正常运行。四是根据存盘周期、测量点数等选择内存大小合适的磁盘列阵，储存所有的历史数据。

1.2软件配置

一是确保操作系统的安全实用性。如可选择Linux、Unix或Windows等操作系统。二是应用软件。选择功能强且可满足主站端系统运行需要的应用软件，如SCADA软件，并在统一平台的界面和数据库中操作，以加强数据采集、通信并实现共享。三是信息化数据库设计，如可应用Oracle等商业数据库，以便对发电、输电、配电等电力调度过程中产生的海量数据及用户信息进行统一地高效处理和管理，提高系统的自动化智能化水平。

2自动化与控制系统设计分析

智能电网每个层面内部功能的互通性、配合性、协调性常常影响着电网调度系统的运行，因此需要对各层的各个模块加以优化，并完善其自动化与控制系统设计，以提高系统运行的流畅性和可靠性。

2.1应用功能分析

智能电网电力调度自动化与控制系统包含的功能模块较多，各模块可发挥联动作用为客户提供更加便捷的针对性服务，在设计智能电网电力调度自动化控制系统时应完善其应用功能设计。一是调度计划与管理功能。主要包括：预测、检修、发电、考核结算与评估计划以及生产运行、电网评估管理、调度仿真培训、系统管理等功能，可以规范电力调度流程[1]。二是序列操作功能，提高系统操作的有序性，一旦出现步骤错误，便可自动停止操作并发出预警。三是安全校核功能。自动分析和检测电网运行的安全性以及核验发电和检修计划的可行性，可根据电力调度实况以及用户信息等进行权限设置。四是实时自动监控与智能预警功能。设计统一的监控管理平台来监控、分析和评估电网运行状态、电力调度模拟业务等。

2.2自动化与控制技术分析

智能电网电力调度自动化是指综合各种高新技术的应用来对电力调度系统运行过程进行高效的自动化、智能化监控、保护与管理，以提高电力运输与供给的安全可靠性、及时性和经济性。因此，还应利用相关的自动化技术完善系统设计。第一，配置自动化智能化的运行和保护设备装置，完善自动化终端设计，以便对电力调度系统运行时的电压、频率、负荷等数据变化进行实时监控，以及时发现设备运行问题并对其运行动态做出有效调整，降低设备的无功功率。第二，完善相关自动化技术。将计算机网络技术、电子信息技术、远程通信技术、控制技术等高度集成，直接接入Internet网，加强这些技术与电力设备和系统的相结合，从而提高智能电网运行效率，满足电力调度的需求。第三，利用自动化与控制技术构建电力调度系统。例如OPEN-2000能量管理系统便可应用于大中型地调、省调、網调中，其采用分布式、开放式的设计，并利用数据实时采集和监控、自动发电控制技术及DTS、DMIS系统等对电力调度进行高效管理，目前发展较快、应用范围较广。或者SD-6000能量管理系统等，有着功能性极强、自动化技术更先进的优势，如形成电网拓扑结构并与气象卫星云图技术、调度电话自动拨号等相结合。

2.3数据网络安全防护体系设计

首先，结合智能电网电力调度的各个层面的安全防护需求以及基于WEB下的网络安全漏洞等设置信息安全保护等级以及应急恢复系统。其次，根据网络拓扑节点设计相对应的通信容量，通过物理层和网络层设计电力调度数据网。网络拓扑单次计算时间应小于1s。物理层上要注意专用网和公共网分开使用，网络层则可借助防火墙、安全通信、加密认证等技术保障电力调度数据库的安全及通信传输的实时性，进而形成规范统一的数据网络安全防护体系[2]。最后，可在网络传输平台和系统应用层使用可视化技术，发挥其可视化预警、控制、观测、分析等功能及时呈现系统运行状态。如利用基于可视化技术的在线监控软件将系统数据转化成图形信息等，进而及时准确判断电压是否稳定、设备运行参数是否在合理范围内等，实现动态化监管。

2.4自动化与控制系统设计

一方面，完善监测与控制系统。第一，选好适用的传感器如CT、PT等以及变送器，并根据实际控制对象安装好控制指令执行装置，在智能化的发电厂和变电站分别安装RTU（远程终端设备）、IED（智能电子设备）如微处理器等多个终端设备，同时完善各区域的局域网并收集和集中相关的数据。第二，采用开放式的设计建设SCADA主站来自动监控、管理和接收所有数据，以发挥其远程测量、监收信号、设备切换、调整设备设定值等功能实现对系统的自动化远程控制。如测量电压幅值以及传输线路的有功和无功、监控开关状态、打开关闭断路器、调整发电机电压等，同时借助广域网将收集的数据上传到主站上进行统一处理。将处理好后的数据通过HMI人机交互界面展现出来[3]。

另一方面，当利用SCADA系统时便可构建能量管理系统，即EMS系统。为提高智能电网的自动化水平，可采用目前较为完善的EMS系统将其它子系统的功能如网络监测与分析、自动化调度控制、数据采集与监控等高度整合为一体进行统一管理。该系统主要功能有：网络拓扑分析、状态分析、潮流计算，负荷预测等功能。或者可以构建广域监测系统，构建WAMS主站，利用具备便捷、高度集成、上传速率快等功能的PMU装置进行测量电压幅值等，以便提高电源的转换效率并降低功耗，且也可减少设备装置。利用PDC相量数据收集器将PMU集成的数据进行统一处理和管理，最终传至主站。与之配套的可选择结合GPS系统的应用，以实现更加高效的电力调度监控与管理。目前，WAMS的构建是我国智能电网电力调度自动化与控制系统优化中的一项重要内容。此外，还要完善配电管理系统（TMS）、ERP系统、调度员培训仿真系统（DTS）及调度管理信息系统（DMIS）等完善电力调度自动化与控制系统。

3技术改进分析

目前，我国智能电网的电力调度自动化与控制系统的可观测性、可控性、安全预警、抵御严重自然灾害与网络攻击等方面的能力虽不断增强，但仍需进一步完善其相关技术。

3.1可信计算及安全免疫技术

随着信息化网络技术的发展，智能电网调度自动化控制系统的安全性能有待提升。因此，应利用可信计算与安全免疫技术从安全管理、系统结构安全等角度构建有效的安全防护体系来防御网络攻击以及不安全的网络信息等，并将技术与管理紧密结合，实现双向互补，以确保智能电网的安全稳定运行。

3.2运行方式自描述与动态解析技术

以往我国电网主要按照年、月、日等方式运行，电力调度计划人员会依据纸质运行控制管理规定来制定发电、检修等计划，而后电力调度运行人员再实施相应的运行方式，但此过程中容易出现人为操作错误[4]。因此，可推行电子运行方式，利用运行方式自描述与动态解析技术构建人机可读系统，增强智能电网动态自动识别功能来提升运行效果。此外，若是暂时无法实现电子化的调度运行，须确保相关工作人员应严格按照标准运行管理规定进行有序操作，减少失误。

3.3多级多时段优化技术

目前我国电力市场尚有较大的发展空间。由于不同层级和时段的电力调度其自动化控制系统的运行功能将会发生变化，因此，在完善智能电网调度自动化与控制系统的设计时，还需不断完善电力市场的数字信息化技术，并借助多级多时段优化技术来加强对国家、省级、网络等各个层面的智能电网电力调度自动化与控制系统的研究与改进，以满足市场运行及广大用户需求，从而增强电力企业的市场竞争力，实现经济效益最大化。其中省、地、网三级调度AVC应采用闭环控制的方式，以便充分协调无功资源。

3.4系统技术要求

首先，一要扩大系统的信息处理容量，如实现30万～50万信息量等;二要实现稳态、动态、暂态的综合监控;三要使用对象要包含调度计划、运行、保护、规划等方面;四要采用分析型、智能型、闭环控制等调度方式;五要实现EMS、WAMS、DMS、EACCS等系统的广泛应用。其次，建立基于TSD系统的动态信息数据库，采用分布式的设计方式，加强其与计算机系统特别是CPU的结合，从而提高数据处理效率。最后，一是可根据系统监测区域的不同设置相应的通讯速率，例如系统接收数据容量或由用户自定义，如遥控量20000、遥调量5000，遥信量100000等。二是優化系统各项显示指标。如动态数据刷新时间应小于3s、序列操作分辨率小于20ms等、短路电流计算误差值应小于0.01等。

4结语

智能电网电力调度自动化与控制系统的运行直接影响着电力供应，因此为满足社会电力需求，还需进一步优化和完善该系统的设计与建设，创新相关技术，加强安全管理，从而有效提高智能电网运行的经济与社会效益，促进电力企业的发展。

参考文献

[1] 王钰.智能电网中调度自动化控制系统的设计与应用[J].电子技术与软件工程，2016（4）：145.

[2] 王羽，刘旭升，邱实，等.智能电网电力调度自动化系统中数据网安全体系设计与研究[J].电子测试，2018（18）：119+118.

[3] 万强，仇婧，韩一鸣.智能电网电力调度控制中心自动化关键技术分析[J].工程建设与设计，2019（2）：65-66.

[4] 段燕茹.基于智能电网的电力调度自动化与控制系统实现[J].电子设计工程，2020，28（4）：189-193.