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關于電力系統調度自動化技術的應用與發展
一、電力系統自動化和電力系統調度自動化
電力系統自動化是指應用各種具有自動檢測、決策和控制功能的裝置、通過信號系統和數據傳輸系統對電力系統各元件、局部系統或全系統進行就地或遠方的自動監視、調節和控制,以保證電力系統安全經濟地運行和具有合格的電量質量。電力系統自動化已經成為電力系統最核心內容。而電力系統調度自動化是電力系統自動化的一部分,分為發電和輸電調度自動化(通常稱電網調度自動化)和配電網調度自動化(通常稱配網自動化)。
二、電力系統遠動
電力系統遠動就是在電力系統調度中心對電力系統實施的實時遠方監視與控制。遠動系統包括控制站、被控站和遠動通道。狹義遠動系統只包括兩端遠動設備和遠動通道;而廣義的遠動系統包括控制站的人機設備和被控站的過程設備在內。電力系統的安全監控功能由各級調度共同承擔,而自動發電控制與經濟調度則由大區網調或省調負責,網調和省調還應具有安全分析和校正控制等功能。
三 、電力系統調度自動化的功能
(一)電力系統監視與控制
通過電力系統監視與控制為自動發電控制、經濟調度、安全分析等高層次功能提供實時數據。其中監視主要是對電力系統運行信息的采集、處理、顯示、告警和打印,以及對電力系統異常或事故的自動識別,向調度員反映電力系統實時運行狀態和電氣參數。而控制主要是指通過人機聯系設備執行對斷路器、隔離開關、靜電電容器組、變壓器分接頭等設備進行遠方操作的開環控制。
(二)電力系統安全分析
電力系統安全分析主要內容是利用實時數據對電力系統發生一條線路、或一臺發電機、變壓器跳閘的假想事故進行在線模擬計算,以便隨時發現每一種假想事故是否可以造成設備過負荷、以及頻率和電壓超出允許范圍等不安全情況,是一系列以單一設備故障為目標而進行的在線潮流計算。
(三)電力系統經濟調度
電力系統經濟調度是在滿足安全、電能質量和備用容量要求的前提下,基于系統有功功率平衡的約束條件和考慮網絡損失的影響,以最低的發電(運行)成本或燃料費用,達到機組間發電負荷經濟分配且保證對用戶可靠供電的一種調度方法。在調度過程中按照電力系統安全可靠運行的約束條件,在給定的電力系統運行方式中,在保證系統頻率質量的條件下,以全系統的運行成本最低為原則,將系統的有功負荷分配到各可控的發電機組。經濟調度一般只按靜態優化來考慮,不計算其動態過程。
四、電力系統調度自動化技術在國外的應用
國外的電力系統調度自動化系統均是采用了RISc工作者,UNIX操作系統和國際公認的標準,主要有以下幾種:
(一)西門子SPECTRUM系統。該系統是由德國西門子公司基于32比特SUN點的SPACE或IBMMRS6000工作站硬件平臺,引入軟總線概念,服務器之間及內部各進程與實用程序問的信息交換實現標準化開發的。采用了分布式組件、面向對象等技術,廣泛應用于配電公司、城市電力公司和工業用戶。
(二)CAE系統。該系統采用64比特ALPHAI作站、客戶I服務器體系結構和雙以太網構成的EMS硬件平臺,選用分布式應用環境開發研制的,集DAC、SYS、uI、APP、COM于一體。該系統功能分布于各節點,能有效地減少網絡數據流,防止通信瓶頸問題。
(三)VALMET系統。該系統適用于多種硬件平臺,可連接SUN、IBM、PHA工作站。該系統包括實時數據、歷史數據和應用軟件三個服務器。
(四)SPIDER系統。該系統是由ABB公司開發的,采用分布式數據庫和模塊化結構,可根據用戶實際需求配置系統。它具有雙位的遙信處理功能,使狀態信號穩定性好,并有一套完整的維護工具。
五、電力系統調度自動化技術的基本特征
電力系統調度自動化技術應具有以下基本特征:
(一)該技術應該能夠及時并準確地采集、檢測和處理電,網中各元件、局部或整個系統運行的實時信息;
(二)能根據電網的實際運行狀態和系統各元件的技術、經濟等指標要求,為調度人員做出準確的調節和控制的決策提供依據;
(三)能實現整個電力系統的綜合協調,使電力系統安全、可靠、經濟地運行,并提供優質的供電;
(四)電力系統自動化技術能提高工作效率,降低電力系統事故發生概率,延長設備使用壽命,能夠保障電力系統的安全、可靠、經濟地運行,尤其是能避免整個電力系統的崩潰和大面積停電等連鎖性事故發生。
六、電力系統調度自動化技術的發展趨勢
隨著計算機技術、通信技術、數據庫技術等技術的快速發展,電 力系統調動自動化技術應朝著模塊化、面向對象、開放化、只能化合可視化等方面發展。
(一)模塊化與分布式。電力系統調度自動化系統軟件設計的重要思想就是模塊化和分布式。組件技術是一種標準實施的基礎,能夠實現真正的分布式體系結構,基于平臺層解決數據交換的異構問題,是一種重要的電力系統調度自動化技術。
(二)面向對象技術。電力系統調度自動化的目的就是為了能夠及時準確地獲得電力系統運行的實時信息。面向對象技術是一種能很好的解決這個問題的技術先進且能很好地遵循ClM的技術,但它的實現有一定的難度。
(三)電力系統調度綜合自動化。全面建立調度數據庫系統,提高電力系統調度自動化的綜合管理水平,使電力系統運行達到最優化,避免電力系統崩潰或大面積停電事故,提高電力系統的安全性和可靠性;建立并完善電氣事故處理體系,使事故停電時間降到最短,降低各種不必要的影響。
(四)無人化值守管理模式。建立無人值班綜合監控系統,能夠對電力系統的運行狀態進行實時監控、安全性分析、狀態估計、負荷預測及遠程調控等,當系統出現故障時自動報警,以便調度人員及時處理事故,從而保證電力系統安全、可靠、經濟運行,實現無人值守調度管理方式,減少值守人員,提高工作效率。
(五)智能化。智能化調度是未來電力系統發展的必然趨勢。智能調度技術采用調度數據集成技術,能夠及時、有效地獲取電力系統運行的實時信息,實現電網正常運行的實時監測和優化、預警和預防智能化控制、故障的智能判辨、故障的智能分析、故障的智能恢復等,最大限度實現全面、精細、及時、最優的電力系統運行與管理,以達到電力系統的調度、運行和管理的智能化。
七、結束語
本文首先簡要地敘述了電力系統調度自動化系統的重要性及電力系統設計人員掌握相關技術的必要性。根據幾種電力系統調動自動化系統的應用,概述了電力系統調度自動化技術在國內外的應用狀況。從電力系統調度自動化技術的基本特征出發,對幾種電力系統調度自動化技術進行了簡要的探討。最后,對今后電力系統調度自動化技術的發展趨勢進行了展望。
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