基于智能电网的电力调度自动化与控制系统实现 贺若彤

发表时间:2020/7/20   来源:《中国电业》2019年第24期   作者:贺若彤
[导读] 电力调度自动化中的峰值约束和各个层级间断面的潮流限制约束问
       摘要:电力调度自动化中的峰值约束和各个层级间断面的潮流限制约束问题极大的降低了系统的运行速度,影响业务的正常运行,导致电力调度的效率下降。为了减缓两种约束给系统带来的弊端,本文提出了一种智能电网的电力调度自动化优化控制模型,以计算机和自动优化技术为核心,包括安全分析、状态估计、在线负荷预测、自动发电控制等功能模块,通过电网双向供电交互式系统调度,使得电力调度达到最优化状态。
        关键词:电力调度;智能电网;自动化控制;自动化设计
        引言
        随着信息技术的不断进步与发展,自动化技术水平不断提升,由于这种技术操作比较简便,并且成本较低,因此得到了广泛的应用与推广。在工程建设过程中,合理使用电力调度自动化技术,能够在很大程度上减少人力、物力、财力的消耗,大大增加企业的经济效益,同时大大提升企业的生产效益。
        1概述
        智能电网又被称为“电网2.0”,是建立在集成、高速双向通信网络基础上的自动控制技术、设备技术、传感技术、测量技术等相互结合的应用,实现电网的可靠、经济、安全、稳定、环保运行。近年来,各国结合自身工业发展水平和电网发展进行了全面的智能电网研究,而各种先进控制技术、信息技术、传感技术等在电网中的应用使智能电网成为当前电网发展的主要方向,发展智能电网已得到全世界各国的认可。虽然说各国学者对智能电网的认识不一,但总体上来说都认为其是先进传感技术、信息技术、决策技术、控制技术等的结合体,是现代新型电网。智能电网中运用先进传感技术、决策分析技术、自动控制技术等实现电网的自愈。通信网络技术在智能电网中的应用又使得电网与用户的双向互动成为可能,智能电网技术越来越成熟。而日益频繁的自然灾害和社会干扰使得电网必须提高自愈和防御能力。而日益紧张的能源要求电网必须减少能耗,运用先进技术对用电设备进行智能化自动控制,最大限度地减少能耗,提高经济效益。
        2智能电网技术在电力调度自动化中的应用现状
        电力调度的目的是为了保证电网的正常、安全、稳定运行,是一种电网的管理手段,在电网运行中起基础性作用。伴随着社会经济的快速发展,电网规模扩大,电力调度任务越来越多,传统的人工调度方法的弊端也开始显露出来,运用工业自动控制技术、通信技术、网络技术等实现电力调度自动化迫在眉睫。而智能技术具有自愈功能、抵御功能、集成管理功能等,在电力调度自动化中的应用有助于全面掌握电网的现状以及未来运行态势,促进电网的安全、稳定运行。通过对关键性用电设备的智能监控有效降低电网的运行成本,减少损耗,实现电力调度自动化的经济性。智能电网技术能实现用户与电网的双向互动,使得电力调度更加灵活。
        当前,各国智能电网技术尚处于高速发展中,智能电网建设还有很长的一段路要走,其在电力调度自动化中的应用首先是数字化电网,将数字技术应用到电网的数据中心、信息综合处理中心、决策分析系统中,运用信息通信技术和电力控制技术实现对整个电网数据流的高效处理。从系统结构上来说,数字化电网分成展现层、应用层、数据层、传输层和设备层,展现层就是实现电网与人的交互和可视化;应用层包括电力设计、电力调度、电网维护、电网运行、生产管理等内容;数据层就是电网的数据中心,包括规划数据、GIS数据、实时数据、模型数据、处理数据等;传输层就是通信系统;设备层就是电网的物理层,包括各类通信设备、监控设备、智能终端设备、保护装置等。
        智能电网技术在电力调度自动化中的应用要实现智能调度,而当前的智能调度业务需求主要有实时监测、调度计划和调度管理。利用智能电网技术实现对电力调度的实时监控,监控电网的运行状况,监控气象情况等,通过这些监控信息正确分析电网的运行状况,进而做出一个客观公正的评价,并对电力故障做出报警。根据智能调度中心的业务需求可以将其结构分成系统级支撑平台和业务平台。

其中,系统级支撑平台包括数据流、硬件层、数据引擎这单个部分,数据流是整个系统得以正常运转的基础,没有数据就没有办法对电网的运行做出客观公正的评价,调度计划和调度管理的需求也就无法实现。业务平台主要提供数据分析、数据调整、调度计划、调度管理、数据辨别、故障分析等功能,与系统级支撑平台相互配合,实现数据的相互调用,从而有效提高系统的集成性,提高电力调度的自动化水平。
        3智能电网电力调度优化模型
        3.1智能电力调度自动化控制优化数学模型方法
        实际的电网电力调度智能控制问题,需要考虑两个方面的因素,一是电力调度的峰值约束,二是电力网络系统中不同层级之间的断面潮流限制约束。基于对电力网络系统的荷载能力的充分预测,达到对机组功率的优化曲线,从而能够实现更大的消纳能力。同时,实现新能源与传统条件下的电力网络调度进行有机的协调。为了能够促进系统运行的最优化以期达到优先的消纳原则,建立相应的电力调度数学模型。
        3.2新能源模式下智能电网控制
        智能电网在电力调度中的自动化控制技术,已经能够成熟的应用于当前的电力系统。下面以在新能源风力发电系统中实现的自动化控制进行实例分析,通过该系统可实现对新能源进行多个时间尺度的协调优化调度,逐层减少预测误差造成的影响,最大程度地保证新能源系统地安全运行。
        为了能够得到更精确的结果,需要对系统模型进行仿真,有的研究者在综合考虑新能源风力发电的新特性、荷载能力、各个层级间的系统调峰特性以及电网的最大输送能力等因素,提出了采用时序仿真的风电年度计划方案,并得到了满意的效果。该方案能够在每个时段连续的优化电网的动态平衡,基于省级年度风电计划的数学优化系统,实现系统的优化运行方式。
        3.3智能计量体系和智能需求侧管理
        建设智能电网的时候,还需要准确、全面的分析有关的信息及其数据,从而使其能够满足用户的使用需求。进行电力调度的时候,需要及时调整服务,对于调度工作的开展进行全方位的监测,从而保证服务质量,为用户提供便利。另外,需要注意的是,然后对服务进行针对性的调整或者远程的检测,为用户提供最便捷的服务。智能电表通信系统是智能电网中的关键组成部分,该系统的应用,可以将用户的需求全面、准确的反映出来,对于不足之处及时进行调整与完善,通过加强管理,从而为用户提供高质量的服务。
        结语
        随着计算机和网络技术的发展,电力系统的自动化控制将会实现新的突破。从基础平台和基础数据建立大数据系统,并对其进行分析和统计,使得电力调度更加智能化和系统化。在发电、输变电、配电以及供电等方面实现双向供电,搭建起一套符合现代化建设需求的交互式系统和全局性的网络系统。
        参考文献
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