目前,以信息技术彻底改造现有的电力能源利用体系,最大限度地开发电网体系的能源效率成为当前非常热门的焦点。主要通过一个数字化信息网络系统将电能从开发、输送、存储、转换(发电)、输电、配电、供电、售电、服务以终端用户等多个环节进行智能化精确控制。将能源的利用水平提高到一个新的台阶。降低污染,提高投资和收益比例,这就是智能电网的基本建设思想。电网调度自动化主站的发展也将受到智能电网框架思想的影响,并基于计算机网络技术,向智能化发展。
一、智能电网概念
智能电网是经济和科技发展的必然。近年来,美、欧等不少国家都相继开展了智能电网的有关研究。到目前为止还都处于初级阶段。美国电力科学研究院(EPRI)提出“IntelliGrid”概念,而美国能源部(DOE)则提出了“GridWise”。虽然二者称谓不同,但内涵和目标基本一致。在欧洲,则采用了“SmartGrid”。尽管智能电网在国际上还没有统一的定义,但是总体来说,是使用健全的双路通信、高级的传感器和分布式计算机的电力传输和分配网络,其目的是改善电力的传送和使用的效率、可靠性和安全性。
二、传统和智能电网调度自动化区别
传统电网调度自动化主要由变电站自动化和调度主站自动化组成。自1954年,中国从苏联引进了远方终端装置RTU,东北电网安装了16套遥测装置后,中国进入了变电站自动化系统发展时代。此后国内开始了系列远动产品的研制开发,并在华北,华东和东北三大电网推广应用。变电站自动化走过了集中式、分布式的道路。调度主站系统也是在20世纪60年代中期,随着电子技术的迅速发展,基于计算机的数据采集和监控系统SCADA的研制而开始的。两者构成了传统的电网调度自动化的基本框架,其对客户的服务简单、信息单向,系统内部存在多个信息孤岛,缺乏信息共享。虽然局部的自动化程度在不断提高,但由于信息的不完善和共享能力的薄弱,使得系统中多个自动化系统是割裂的、局部的、孤立的,不能构成一个实时的有机统一整体,所以整个电网的智能化程度较低。而与传统电网调度自动化相比,设想中的智能电网调度自动化系统将进一步拓展对电网全景信息(指完整的、正确的、具有精确时间断面的、标准化的电力流信息和业务流信息等)的获取能力,以坚强、可靠、通畅的实体电网架构和信息交互平台为基础,以服务生产全过程为需求,整合系统各种实时生产和运营信息,通过加强对电网业务流实时动态的分析、诊断和优化,为电网运行和管理人员提供更为全面、完整和精细的电网运营状态图,并给出相应的辅助决策支持,以及控制实施方案和应对预案,最大程度地实现更为精细、准确、及时、绩优的电网运行和管理。智能电网将进一步优化各级电网控制,构建结构扁平化、功能模块化、系统组态化的柔性体系架构,通过集中与分散相结合,灵活变换网络结构、智能重组系统架构、最佳配置系统效能、优化电网服务质量,实现与传统电网截然不同的电网构成理念和体系。由于智能电网自动化可及时获取完整的输电网信息,因此可极大地优化电网全寿命周期管理的技术体系,承载电网企业社会责任,确保电网实现最优技术经济比、最佳可持续发展、最大经济效益、最优环境保护,从而优化社会能源配置,提高能源综合投资及利用效益。
三、目前智能电网自动化研究现状
虽然中国还没有从国家层面制定智能电网的发展战略,但在很多方面的研究成果已经为发展智能电网奠定了一定的基础。尤其在智能电网调度自动化方面主要是建设数字化变电站和提升调度自动化主站系统。
目前数字化变电站主要基于先进的变电站网络通信、非常规互感器、智能终端系统和系统协议IEC61850标准,和以前使用的标准不同之处在于对象模型,它以服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型和数据对象模型建立了装置和变电站的数据模型。IEC61850定义了统一的XML配置语言用于描述这些数据模型。这些工作使得装置和变电站的数据变得透明化,使得数据变得确定化,满足数据读取和互操作的要求。采用面向对象的数据自描述方法定义各类数据对象类型DOType、DAType;多种类型的数据对象组成逻辑节点类型(LNType);多种类型的逻辑节点组成逻辑设备,最后形成装置模板;通过多个装置实例、一次设备实例形成变电站数据;定义了完整地描述这些数据对象的语言代码和方法;定义了完整地描述面向对象的数据服务的方法。与传统的变电站相比,数字化变电站具有的特点是采用新型互感器,通过过程总线实现测量信息的全面共享;间隔层,甚至站控层自动化功能突破智能装置的“边界”,实现自由分布和应用集成;取消传统的“硬接线”,自动化功能之间的逻辑配合关系建立在信息交换的基础上;变电站作为电力自动化系统的信息源和控制终端,通过信息传输为控制中心系统提供更加完整和丰富的信息,例如一次设备监测信息、二次设备监测信息、电网运行状态信息、电网故障信息、计量信息等;变电站自动化系统成为整体电力自动化系统的有机组成部分,通过变电站信息传输可以实现如区域无功优化策略、区域防误策略、区域备自投策略、电网故障分析系统等控制中心功能。
调度自动化主站也将随着技术的进步得到进一步提升,目前主要是采用先进的IEC61970标准,给系统带来新的变化。使得系统可以是不同厂商开发的EMS应用的集成和独立开发的完整EMS系统之间的集成,也可以是EMS系统与有关电力系统运行的其他系统之间的集成,例如发电或配电管理系统。IEC61970使EMS的应用软件组件化和开放化。能即插即用和互联互通,使系统集成和信息共享更加容易。对电力系统中的三个最主要的涉众――最终用户、开发商和行业管理者――都具有重要的意义。这种变化使得系统的开发和应用得到了极大的自由空间,和以往相比可以更加开放地融合其他商家的产品。使得接口和模型更加通用,为以后的系统之间交互提供了很大的自由度。信息流间的壁垒减弱了,信息孤岛将被消除,系统之间可以共享资源,为系统智能化提供了大量可互通的模型结构。
四、智能化调度自动化设想
未来的智能调度自动化系统将是一个庞大的智能化系统,系统将基于高级测量体系AMI将负荷数据和系统联系起来,高级测量体系包括智能电表,通信网络,用户室内外网等。系统将包括基于三维的GIS地理信息子系统,高级智能配网子系统,高级智能输电运行子系统,以及智能机器人巡视子系统等。由于所有的区域性智能调度自动化系统数据能互相传输,互相兼容,所以互动性非常强,消除了信息孤岛。强大的系统间冗余和组合能力使得数据能在全局范围内得到整合。可以从各个区域性系统数据库中调用所需要的电网数据,并形成全局性的电网拓扑能以及为人工智能提供完整统一的电网模型。这样的智能系统结构扁平、多层分布、功能可组及布置灵活。构建信息交互与共享的层次架构,避免无谓的、甚至是有害的海量信息操作。同时,新型的智能化信息交互平台将是坚固的、灵活的、抗攻击的、自防御的。智能化调度自动化系统将发电,输电、配电和用户信息统一到完整的平台上,并实现电网的双向互动供电。从用户端来说,个性化、需求化、灵活的电能需求将可以得到实现;自有、富余、投资性电能可以用于电网补充、调配和应急。从电网侧而言,可以实时掌握电能需求、即时掌控负荷分配、预估系统安全稳定、有效调配电能资源、合理引导用户节电、快速应对突发风险、切实提高投资效益。而且,双向交互式的信息沟通,将会大大提高真实、有效信息的传递,提升智能电网的反应速度和效能;还可以拉近与用户的距离,体验用户需求,铸就良好企业形象,切实履行企业社会责任;促进用户主动关注和参与电网稳定运行,培养用户主动节能。
结语
智能调度自动化将是智能电网运行不可缺少的智能系统,对其研究必须从中国的国情出发,充分利用先进的IT技术和智能化科技,以及最先进的通信技术。必须将自动化系统的数据在模型结构上统一,兼容,实现系统间的双向互动,既能分散运行,又能自由组合。在安全性,保密性的基础上实现数据在系统群中的自由定位。使得智能电网能实现信息交互、需求交互,使得社会效益最大化。
