【正文】 第 5章 電力調(diào)度信息化與智能化 主要內(nèi)容n 電 力 調(diào) 度信息化 發(fā) 展概述n EMS系 統(tǒng)n 基于 電 網(wǎng) 綜 合數(shù)據(jù)挖掘的 輔 助決策支持系 統(tǒng)n 電 力 ERP與 SG186n 智能 調(diào) 度 n 電 網(wǎng) 調(diào) 度肩 負(fù) 著 電 網(wǎng)的管理任 務(wù) ，在各種 現(xiàn) 代化手段的支持下， 日夜 監(jiān)視 指 揮 著 電 網(wǎng)的運(yùn)行，使之無(wú) 論 在正常情況和事故的情況下，都能符合 安全、 經(jīng)濟(jì) 及高 質(zhì) 量 供 電 的要求。n 具體任 務(wù) 包括：隨著 電 力系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu)日 趨擴(kuò) 大和復(fù) 雜 ， 為 保 證電力系 統(tǒng) 運(yùn)行的安全性和 經(jīng)濟(jì) 性，要求 調(diào) 度運(yùn)行人員 能 夠 迅速，準(zhǔn)確，全面地掌握 電 力系 統(tǒng) 的 實(shí)際運(yùn)行狀 態(tài) ， 預(yù)測(cè) 和分析 電 力系 統(tǒng) 的運(yùn)行 趨勢(shì) ， 對(duì)電 力系 統(tǒng) 運(yùn)行中 發(fā) 生的各種 問題 作出正確的 處理 。 我國(guó) 電 網(wǎng) 調(diào) 度分 為 五 級(jí) :國(guó) 調(diào) 、網(wǎng) 調(diào) 、省 調(diào) 、地 調(diào)和 縣調(diào) ，各 級(jí)調(diào) 度的任 務(wù) 有所不同。 電力調(diào)度 信息化發(fā)展概述 電力調(diào)度 信息化發(fā)展概述n 從 20世 紀(jì) 30年代開始， 電 力系 統(tǒng) 開始建立 調(diào) 度中心，當(dāng) 時(shí) 的 電 力 調(diào) 度是 由 調(diào) 度 員 面 對(duì) 一個(gè)固定的系 統(tǒng) 模 擬盤 ，用 電話 方式 聯(lián) 系下達(dá) 調(diào) 度指令 ，由 現(xiàn)場(chǎng) 操作 員 來(lái)完成操作。n 調(diào) 度中心的 調(diào) 度 員 無(wú)法及 時(shí) 和全面地了解 電 網(wǎng)的 實(shí)時(shí)變 化情況，在事故狀況下 調(diào) 度 員 只能憑經(jīng)驗(yàn)處 理 問題 。n 到 20世 紀(jì) 6070年代， 電 力系 統(tǒng) 的自 動(dòng) 化控制技術(shù)經(jīng)歷 了由 模 擬 到數(shù)字的重大 轉(zhuǎn)變 。n 電 力系 統(tǒng) 的各廠站運(yùn)行狀 態(tài) 數(shù)據(jù)全部由 遠(yuǎn) 程 終 端（ RTU） 經(jīng) 通 訊 通道 傳 送到 調(diào) 度中心。 調(diào) 度中心采用 計(jì) 算機(jī) 實(shí)現(xiàn) 了 調(diào) 度控制和管理 。整個(gè) 電 網(wǎng)運(yùn)行狀 態(tài) 的數(shù)據(jù)采集、自 動(dòng)發(fā)電 控制、網(wǎng) 絡(luò) 分析等功能全都由 計(jì) 算機(jī)自 動(dòng) 完成。 電力調(diào)度 信息化發(fā)展概述調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)涵 調(diào) 度自 動(dòng) 化系 統(tǒng) 的內(nèi)涵是n 電 網(wǎng)運(yùn)行和控制 的信息化 (智能化 )；n 電 網(wǎng)企 業(yè)經(jīng)營(yíng) 和管理 的信息化 (智能化 )。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的外延 現(xiàn) 在的 調(diào) 度自 動(dòng) 化系 統(tǒng) 已 經(jīng) 涵蓋 電 網(wǎng) 調(diào) 度中心的大多數(shù) 計(jì) 算機(jī)系 統(tǒng) 。包括 :n 數(shù)據(jù)采集和 監(jiān)視 (SCADA)n 能量管理 (energy management system,EMS)n 電 力系 統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) (WAMSP)n 電 能 計(jì) 量 (TMR)n 電 力市 場(chǎng) 交易 (TMS)n 調(diào) 度 員 培 訓(xùn) (DTS)n 雷 電監(jiān)測(cè) ， 電 網(wǎng)運(yùn)行 環(huán) 境 監(jiān)測(cè) 等系 統(tǒng)n 故障 信息 管理n 繼電 保 護(hù) 和故障 錄 波 信息 系 統(tǒng) (二次 設(shè)備 在 線監(jiān)視 與分析 )n 調(diào) 度 信息 管理 (DMIS)n 電 網(wǎng) 企 業(yè) 管理信息 系 統(tǒng) 電網(wǎng)監(jiān)視與控制的核心系統(tǒng) 電 網(wǎng)的安全 穩(wěn) 定除了需要有合理的 電 網(wǎng) 結(jié) 構(gòu)及電 源分布， 還 需要有 科學(xué)的 監(jiān)視 、分析、 調(diào) 度及控制手段 。n SCADA/EMS是及 時(shí) 了解 電 網(wǎng)的運(yùn)行狀 態(tài) 并 進(jìn) 行科學(xué)分析的基 礎(chǔ) 平臺(tái)；n 自 動(dòng)發(fā)電 控制 (AGC)和自 動(dòng)電壓 控制 (AVC)等是進(jìn) 行 電 網(wǎng) 頻 率和 電壓 控制的先 進(jìn) 的控制手段 。n SCADA/EMS/AGC/AVC構(gòu)成了 電 網(wǎng) 監(jiān)視 與控制的核心 。EMS系統(tǒng)n 能量管理系 統(tǒng) （ EMSEnergyManagementSystem）， 是以 計(jì) 算機(jī) 為 基 礎(chǔ) 的 現(xiàn) 代 電 力系 統(tǒng) 的 綜 合自動(dòng) 化系 統(tǒng) ,主要 針對(duì)發(fā)電 和 輸電 系 統(tǒng) ,用于 大區(qū) 級(jí)電 網(wǎng)和省 級(jí)電 網(wǎng)的 調(diào) 度中心 。 EMS的 應(yīng) 用 發(fā) 展是智能 電 網(wǎng) 發(fā) 展的核心 。n EMS是以 計(jì) 算機(jī)技 術(shù)為 基 礎(chǔ) 的 現(xiàn) 代 電 力 綜 合自動(dòng) 化系 統(tǒng) ，主要用于 大區(qū) 級(jí)電 網(wǎng)和省、市 級(jí)電 網(wǎng)調(diào) 度中心 ，主要 為 電 網(wǎng) 調(diào) 度管理人 員 提供 電 網(wǎng)各種 實(shí)時(shí) 的信息 （包括 頻 率、 發(fā)電 機(jī)功率、 線 路功率、母 線電壓 等），并 對(duì) 電 網(wǎng) 進(jìn) 行 調(diào) 度決策管理和控制 ， 保 證電 網(wǎng)安全運(yùn)行 ， 提高 電 網(wǎng) 質(zhì) 量和改善 電 網(wǎng)運(yùn)行的 經(jīng)濟(jì) 性 。能量管理系統(tǒng)的發(fā)展n 從 SCADA(數(shù)據(jù)采集和 監(jiān)視 控制 )系 統(tǒng) 的出 現(xiàn)到向能量管理系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 ,SCADA系 統(tǒng)給電網(wǎng) 調(diào) 度人 員 掌握 電 網(wǎng) 實(shí)時(shí) 運(yùn)行工況及 處 理事故以極大的幫助 ,但 不能告知 電 網(wǎng) 發(fā) 生 擾動(dòng) (開關(guān)操作 ,事故跳 閘 )時(shí) 的后果 。 為 保 證電 網(wǎng)的安全運(yùn)行 ,將 電 網(wǎng) 調(diào) 度自 動(dòng) 化系 統(tǒng) 從 單純的 對(duì)電 網(wǎng)運(yùn)行的安全 監(jiān)視 功能提高到 對(duì) 電 網(wǎng)運(yùn)行作安全 預(yù)測(cè) 的要求 (分析 )。能量管理系統(tǒng)的發(fā)展n 要 實(shí)現(xiàn)對(duì)電 網(wǎng)運(yùn)行安全 預(yù)測(cè) ,需 對(duì)電 網(wǎng) 實(shí)時(shí) 運(yùn)行不斷 進(jìn) 行 潮流 計(jì) 算 、 功角及 電壓穩(wěn) 定性 計(jì) 算 ,分析 電 網(wǎng)在 發(fā) 生故障 時(shí)穩(wěn) 定破壞的可能性。 SCADA/AGC發(fā) 展到能量管理系 統(tǒng) (EMS),電 網(wǎng) 調(diào) 度也由 單純 依靠調(diào) 度人 員 的 經(jīng)驗(yàn) 來(lái)保 證電 網(wǎng)安全運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn) 型 調(diào) 度提高到 對(duì)電 網(wǎng)運(yùn)行 進(jìn) 行 分析計(jì) 算 ,以保 證電 網(wǎng)安全運(yùn)行的 分析型 調(diào) 度 ,這 是 電 網(wǎng) 調(diào) 度自 動(dòng) 化技 術(shù)發(fā) 展中的第二次 飛躍 。 能量管理系統(tǒng)的發(fā)展目前各主流 EMS產(chǎn) 品均于 20世 紀(jì) 90年代左右開 發(fā) 完成 ,受限于當(dāng) 時(shí) 的 計(jì) 算機(jī)技 術(shù) 以及 電力控制理 論 水平 ,其功能主要是幫助 調(diào) 度人員監(jiān)視 和分析 電 網(wǎng)的運(yùn)行狀況 ,而 對(duì)電 網(wǎng)運(yùn)行方式 調(diào) 整和控制仍主要靠 調(diào) 度 員 來(lái)完成 ,遠(yuǎn) 未做到真正意 義 上的 實(shí)時(shí) 自 閉環(huán)調(diào) 控 .能量管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)n 能量管理系 統(tǒng)總 體 結(jié) 構(gòu)如 圖 ，它主要由六個(gè)部分 組 成： 計(jì) 算機(jī)、操作系 統(tǒng) 、支持系 統(tǒng) 、 數(shù)據(jù)收集、能量管理（ 發(fā)電 控制和 發(fā)電計(jì) 劃 ）和網(wǎng) 絡(luò) 分析 。能量管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)EMS一般分 為 3級(jí) :數(shù)據(jù)收集 級(jí) 、能量管理 級(jí) 和網(wǎng) 絡(luò) 分析 級(jí) 。數(shù)據(jù)收集級(jí) (SCADA)n SCADA（ SupervisoryControlAndDataAcquisition）系 統(tǒng) ，即數(shù)據(jù)采集與 監(jiān)視 控制系 統(tǒng) 。 SCADA系 統(tǒng) 是以計(jì) 算機(jī) 為 基 礎(chǔ) 的生 產(chǎn)過(guò) 程控制與 調(diào) 度自 動(dòng) 化系 統(tǒng) 。它可以 對(duì)現(xiàn)場(chǎng) 的運(yùn)行 設(shè)備進(jìn) 行 監(jiān)視 和控制，以 實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)采集、 設(shè)備 控制、 測(cè) 量、參數(shù) 調(diào)節(jié) 以及各 類 信號(hào) 報(bào)警等各 項(xiàng) 功能。n SCADA系 統(tǒng) 作 為 能量管理系 統(tǒng) （ EMS系 統(tǒng) ）的一個(gè)最主要的子系 統(tǒng) ,主要 完成數(shù)據(jù)的收集、 處 理解 釋 、存儲(chǔ) 和 顯 示 ,并把 這 些 實(shí)時(shí) 信息 傳遞給 其它 應(yīng) 用模 塊 。數(shù)據(jù)收集級(jí) (SCADA)數(shù)據(jù)收集是 EMS與 電 力系 統(tǒng)聯(lián) 系的 總 接口 ,它向能量管理 級(jí) 和網(wǎng) 絡(luò) 分析 級(jí) 提供 實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù) 。n EMS通 過(guò) 它向 電 力系 統(tǒng) 發(fā) 送控制信號(hào) 。n 網(wǎng) 絡(luò) 分析 可以向它 返回量 測(cè)質(zhì) 量信息 。能量管理級(jí) (調(diào)度決策 )能量管理 級(jí) 利用 電 力系 統(tǒng)總 體信息 (頻 率、時(shí) 差、機(jī) 組 功率、 聯(lián)絡(luò)線 功率等 )進(jìn) 行 調(diào)度決策 ,主要功能有 :n 負(fù) 荷 預(yù)測(cè) 和 發(fā)電計(jì) 劃 。n 實(shí)現(xiàn) AGC(自 動(dòng)發(fā)電 控制 )功能。提高控制 質(zhì) 量和改善運(yùn)行的 經(jīng)濟(jì) 性 ,負(fù)荷預(yù)測(cè)n 負(fù) 荷 預(yù)測(cè) 是指從 歷 史 負(fù) 荷數(shù)據(jù)及其相關(guān)因素 等 資料出 發(fā) ,運(yùn)用一定方法去 合理推 測(cè) 將來(lái)一定 時(shí) 段的負(fù) 荷需求情況 ,它是保 證 系 統(tǒng) 安全 穩(wěn) 定運(yùn)行與 電能 質(zhì) 量的基 礎(chǔ) ,在 電 力系 統(tǒng) 中具有獨(dú)特的重要性。n 從 時(shí)間 框架看 ,可分 為 長(zhǎng) 期、中期、短期、超短期以及 節(jié) 日 預(yù)測(cè) ,其中 短期 負(fù) 荷 預(yù)測(cè) 是 負(fù) 荷 預(yù)測(cè) 的重要 組 成部份 ,它 對(duì) 于 電 廠的 發(fā)電計(jì) 劃、 競(jìng) 價(jià)上網(wǎng)、 電 能量交易合同、運(yùn)行及 調(diào) 度方式等起著重要的作用。n 提高短期 負(fù) 荷 預(yù)測(cè) 水平有助于 經(jīng)濟(jì) 地安排 發(fā)電 機(jī)組 啟停 ,合理制定 檢 修 計(jì) 劃 ,維 持 電 網(wǎng)安全運(yùn)行 ,降低 發(fā)電 成本 ,提高 電 能量市 場(chǎng) 交易水平 ,從而提高系 統(tǒng) 的安全、 經(jīng)濟(jì) 與社會(huì)效益 ,因此有必要 對(duì) 短期 負(fù) 荷 預(yù)測(cè)進(jìn) 行深入研究。負(fù)荷預(yù)測(cè)n 日 負(fù) 荷 預(yù)報(bào) 和周 負(fù) 荷 預(yù)報(bào)為 短期 負(fù) 荷 預(yù)報(bào) ，分別 用于安排日 調(diào) 度 計(jì) 劃和周 調(diào) 度 計(jì) 劃，包括確定機(jī) 組 起停、水火 電協(xié)調(diào) 、 聯(lián)絡(luò)線 交 換 功率、 負(fù) 荷經(jīng)濟(jì) 分配、水 庫(kù)調(diào) 度和 設(shè)備檢 修等；n 月至年的 負(fù) 荷 預(yù)報(bào)為 中期 負(fù) 荷 預(yù)報(bào) ，主要是確定水 庫(kù) 運(yùn)行方式和 設(shè)備 大修 計(jì) 劃等；在 電 源 規(guī) 劃和網(wǎng) 絡(luò)發(fā) 展 時(shí) ，需要數(shù)年至數(shù)十年的 長(zhǎng) 期 負(fù) 荷 預(yù)報(bào) 。n 影響 負(fù) 荷大小的各種因素有 溫度 、 濕度、雨、霧 、 電視節(jié) 目、政治活 動(dòng) 等。n 負(fù) 荷 預(yù)報(bào) 的 關(guān) 鍵 是提高準(zhǔn)確度 。n 負(fù) 荷 預(yù)報(bào) 的方法有多種，包括 線 性回 歸 、 時(shí)間 序列、卡 爾 漫 濾 波、人工神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 、 專 家系 統(tǒng) 方法等。AGC(自動(dòng)發(fā)電控制 )n 自 動(dòng)發(fā)電 控制（ AutomaticGenerationControl， 簡(jiǎn) 稱 AGC）技 術(shù) 是 維 持 電 力系統(tǒng) 發(fā)電 與 負(fù) 荷 實(shí)時(shí) 平衡 ，保 證電 力系 統(tǒng)頻 率 質(zhì) 量和安全運(yùn)行的重要技 術(shù) 手段。n 自 動(dòng)發(fā)電 控制功能模 塊 通 過(guò) 控制 調(diào) 度區(qū)域內(nèi) 發(fā)電 機(jī) 組 的有功功率使 發(fā)電 自 動(dòng) 跟蹤 負(fù)荷 變 化 ,維 持系 統(tǒng)頻 率 為額 定 值 ,實(shí)現(xiàn)負(fù) 荷頻 率控制。AGC(自動(dòng)發(fā)電控制 )n 電 力系 統(tǒng) 調(diào) 度機(jī)構(gòu)主站控制系 統(tǒng)發(fā) 出的指令 由網(wǎng) 絡(luò) 通信工作站或 遠(yuǎn) 程 終 端通信工作站通 過(guò) 通信網(wǎng) 絡(luò) 送至 電 廠控制系 統(tǒng) 或機(jī) 組控制器， 對(duì)發(fā)電 機(jī) 組 功率 進(jìn) 行控制 。n 同 時(shí) ， 電 廠和 發(fā)電 機(jī) 組 的有關(guān)信息由 電 廠的網(wǎng) 絡(luò) 通信工作站或 RTU經(jīng) 通信網(wǎng)上 傳至主站控制系 統(tǒng) ， 供主站控制系 統(tǒng) 作分析和 計(jì) 算 。作為控制軟件的關(guān)鍵部分之一的 AGC，實(shí)際上已經(jīng)包含在 EMS中網(wǎng)絡(luò)分析級(jí) (計(jì)算和分析 )n 網(wǎng) 絡(luò) 分析 級(jí) 利用 電 力系 統(tǒng) 全面信息 (母 線電壓 和角度 )進(jìn) 行分析與決策 ,提高運(yùn)行的安全性 ,使 EMS的決策能做到安全性與 經(jīng)濟(jì) 性的 統(tǒng) 一。n 網(wǎng) 絡(luò) 分析 級(jí) 從 SCADA級(jí) 取 實(shí)時(shí) 量 測(cè)值 和開關(guān)狀態(tài) 信息 。網(wǎng) 絡(luò) 分析 級(jí) 從能量管理 級(jí) 取 負(fù) 荷 預(yù)測(cè)值 和 發(fā)電計(jì) 劃 值 。n 主要功能有 :網(wǎng) 絡(luò)結(jié)線 分析、母 線負(fù) 荷 預(yù)測(cè) 、潮流 計(jì) 算、網(wǎng) 損 修正 計(jì) 算， 無(wú)功 優(yōu) 化，狀 態(tài) 估 計(jì)等。n 向 SCADA級(jí) 送 量 測(cè)質(zhì) 量信息 。向能量管理 級(jí) 送 網(wǎng)絡(luò) 修正系數(shù)和機(jī) 組 安全限制 值 。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鰊 電 力系 統(tǒng) 各種分析 計(jì) 算功能的基 礎(chǔ) 是網(wǎng) 絡(luò) 拓?fù)浞治?，它一方面提?電 網(wǎng)的運(yùn)行狀況 如 電 網(wǎng)是否 發(fā) 生合 環(huán) 、解 環(huán) 、并列、解列等 。另一方面，給 出潮流 計(jì) 算、狀 態(tài) 估 計(jì) 等分析所需要的數(shù) 值模型 。n 電 力系 統(tǒng) 中的網(wǎng) 絡(luò) 拓?fù)浞治龅闹饕δ苁菍?物理模型 轉(zhuǎn) 化 為 數(shù)學(xué)模型 。n 其工作的核心是當(dāng) 電 網(wǎng) 發(fā) 生 變 化 時(shí) ，如何快速地 實(shí)現(xiàn) 拓?fù)洌员慵?時(shí)給 出拓?fù)浞治?。潮流分析與計(jì)算 用以確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況n 電 力系 統(tǒng) 潮流 計(jì) 算是研究 電 力系 統(tǒng) 穩(wěn)態(tài) 運(yùn)行 情況的一種 計(jì) 算， 根據(jù) 給 定的運(yùn)行條件及系 統(tǒng) 接 線 情況 ,確定整個(gè) 電 力系 統(tǒng) 各部分的運(yùn)行狀 態(tài) ：各母 線 的 電壓 ，各元件中流過(guò) 的功率，系 統(tǒng) 的功率 損 耗等等。 潮流 計(jì)算的主要目的是：用以確定系 統(tǒng) 的 穩(wěn)態(tài) 運(yùn)行情況。n 在 電 力系 統(tǒng)規(guī) 劃的 設(shè)計(jì) 和 現(xiàn) 有 電 力系 統(tǒng) 運(yùn)行方式的研究中，可以利用潮流 計(jì) 算來(lái) 進(jìn)行 定量分析 ,可靠性和 經(jīng)濟(jì) 性。n 在 線 潮流 計(jì) 算是 網(wǎng) 絡(luò) 分析 級(jí) 的基 礎(chǔ)組 成部分，其 計(jì) 算 結(jié) 果反映了 通 過(guò)給 定網(wǎng) 絡(luò)結(jié) 構(gòu)及運(yùn)行條件來(lái)確定 整個(gè)網(wǎng) 絡(luò) 的運(yùn)行狀 態(tài) (主要是各 節(jié) 點(diǎn) 電壓 幅 值 和相角、網(wǎng) 絡(luò) 中功率分布及功率 損 耗等 )， 是運(yùn)行方式合理性、可靠性及經(jīng)濟(jì) 性定量分析的重要依據(jù) 。n 由于開關(guān)位置直接決定網(wǎng) 絡(luò) 的配 電 網(wǎng) 絡(luò) 的連 通性，在配 電 網(wǎng)潮流 計(jì) 算的網(wǎng) 絡(luò) 拓?fù)湎?統(tǒng)中， 當(dāng)斷路器或 聯(lián)絡(luò) 開關(guān)的狀 態(tài)發(fā) 生 變 化 時(shí)，網(wǎng) 絡(luò) 拓?fù)?緊 接著 變 化， 電 網(wǎng)的潮流因此 發(fā)生 變 化 。潮流分析與計(jì)算 用以確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況潮流分析與計(jì)算 電力系