“數(shù)字南方電網(wǎng)”構(gòu)想
按照這一分級(jí)調(diào)度架構(gòu),“數(shù)字南方電網(wǎng)”構(gòu)架包括基礎(chǔ)支撐平臺(tái)建設(shè)、電網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)和智能化建設(shè)3個(gè)方面,其組成如圖2所示。
2.1 基礎(chǔ)支撐平臺(tái)的建設(shè)
⑴圍繞信息的獲取,需要建立實(shí)時(shí)同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),它是數(shù)字化建設(shè)的基礎(chǔ)。除了需要進(jìn)一步提高底層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性外,還要求建立基于全球定位系統(tǒng)(GPS)的面向整個(gè)南方電網(wǎng)的時(shí)間同步網(wǎng)。
⑵針對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸問(wèn)題,需要建設(shè)基礎(chǔ)通信平臺(tái),它由基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、時(shí)鐘同步系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和其他輔助系統(tǒng)構(gòu)成。其中,基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)為應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供基礎(chǔ)通信通道;數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)在其上提供一個(gè)共享帶寬、自動(dòng)路由的業(yè)務(wù)通道平臺(tái);時(shí)鐘同步系統(tǒng)為同步傳輸網(wǎng)絡(luò)提供頻率同步信號(hào),維系各同步傳輸設(shè)備鏈路對(duì)接;安全系統(tǒng)除了提供生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的可靠運(yùn)行保障手段外,還可以減小、消除外網(wǎng)非法攻擊,使整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行。
基礎(chǔ)通信平臺(tái)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砥脚_(tái),包括覆蓋整個(gè)南方電網(wǎng)的光纖主通信信道和基于電力載波、微波、通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(GPRS)等其他通信技術(shù)的輔助及備用通信信道,通過(guò)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)和容錯(cuò)技術(shù),可以提供一個(gè)可靠的高速物理信道給“數(shù)字南方電網(wǎng)”的調(diào)通中心使用。
⑶為保障數(shù)據(jù)使用的數(shù)字化,需要一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng),讓數(shù)據(jù)的提供者和使用者能夠?qū)?shù)據(jù)有一致的理解,即建設(shè)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)共享平臺(tái),它由通用數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口、公用數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)交換平臺(tái)構(gòu)成。其中,通用數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式與應(yīng)用的無(wú)關(guān)性;公用數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)表示與應(yīng)用的無(wú)關(guān)性;數(shù)據(jù)交換平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)位置的無(wú)關(guān)性。
數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的建設(shè)必須依據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范數(shù)據(jù)的表示方式和交換接口,實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換,以保證數(shù)據(jù)的無(wú)縫共享。可以認(rèn)為,是一個(gè)邏輯的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái),與基礎(chǔ)通信平臺(tái)共同實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)字化。
2.2 南方電網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)
按照“數(shù)字南方電網(wǎng)”的分級(jí)調(diào)度架構(gòu),數(shù)據(jù)的使用也按網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、地調(diào)、區(qū)縣調(diào)分層和分級(jí)進(jìn)行,各層以本級(jí)采集的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合上級(jí)調(diào)度的控制命令和下級(jí)提交的量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行本級(jí)的智能調(diào)度。同時(shí),每級(jí)調(diào)度均需以數(shù)字化形式向上級(jí)報(bào)告本級(jí)的狀態(tài),同時(shí)通過(guò)控制命令調(diào)控下級(jí)的狀態(tài)。
數(shù)字化建設(shè)所涉及的信息分為靜態(tài)信息、動(dòng)態(tài)信息和暫態(tài)信息,可以概括為以下幾類(lèi):
⑴電網(wǎng)各組成部分的物理結(jié)構(gòu)和特性數(shù)據(jù)等靜態(tài)數(shù)據(jù),它們屬于靜態(tài)信息;
⑵電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù),按采樣間隔又可分為暫態(tài)信息(如納秒級(jí)的故障錄波、毫秒級(jí)的保護(hù))和動(dòng)態(tài)信息(如秒級(jí)的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)),一些非關(guān)鍵的計(jì)量信息還可能更長(zhǎng)(如用戶(hù)計(jì)量數(shù)據(jù));
⑶控制策略與運(yùn)行參數(shù)整定數(shù)據(jù);
⑷預(yù)測(cè)和計(jì)劃數(shù)據(jù),其實(shí)時(shí)性要求不太高;
⑸歷史數(shù)據(jù),包括正常運(yùn)行狀態(tài)的保存和故障錄波信息。
基礎(chǔ)支撐平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)獲取和傳輸?shù)臄?shù)字化,并為數(shù)據(jù)使用的數(shù)字化提供了支撐。依托該平臺(tái),南方電網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)的任務(wù)就是在生產(chǎn)管理和運(yùn)行管理中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)使用的數(shù)字化。
生產(chǎn)管理的數(shù)字化主要包括以下內(nèi)容:
⑴設(shè)備的數(shù)字化管理。首先要實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備測(cè)量、保護(hù)、控制、通信的一體化,然后在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備“健康狀況”的數(shù)字化監(jiān)測(cè),從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備檢修、維護(hù)、更新的數(shù)字化管理,達(dá)到真正意義上的狀態(tài)檢修。
⑵營(yíng)銷(xiāo)的數(shù)字化管理。需要對(duì)與生產(chǎn)相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字化管理(如購(gòu)電和輔助服務(wù)合同、日中電力市場(chǎng)、需求側(cè)管理等),更重要的是要將這些數(shù)據(jù)提供給調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)使用,從而使得調(diào)度決策的依據(jù)更為全面和可靠。
運(yùn)行管理的數(shù)字化其建設(shè)可進(jìn)一步劃分為分析決策和決策執(zhí)行2個(gè)層面。
分析決策通常由調(diào)度中心完成,包括:
⑴數(shù)字化輸電調(diào)度系統(tǒng)。需要建立綜合調(diào)度平臺(tái)和運(yùn)行在其上的常規(guī)分析系統(tǒng),由調(diào)度員根據(jù)分析結(jié)果制定調(diào)度決策,并通過(guò)統(tǒng)一的指令下達(dá)系統(tǒng)下發(fā),其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)在分析系統(tǒng)輔助下的調(diào)度員決策系統(tǒng)。
⑵數(shù)字化配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。需要建設(shè)一體化的配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng),將傳統(tǒng)的配電網(wǎng)業(yè)務(wù)和負(fù)荷管理、分布式電源管理納入統(tǒng)一的框架之下。
⑶數(shù)字化輸電線路。要求實(shí)現(xiàn)輸電線路的移動(dòng)巡檢和監(jiān)測(cè),同時(shí)對(duì)線路關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),在實(shí)現(xiàn)輸電線路可視化監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上,利用地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)實(shí)現(xiàn)線路的自動(dòng)化管理。
為了確保調(diào)度決策的準(zhǔn)確、可靠執(zhí)行,需要對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行如下的改造或建設(shè):
⑴數(shù)字化發(fā)電管理。是指針對(duì)主力發(fā)電廠的管理。主力發(fā)電廠一般直接連接到輸電網(wǎng),由輸電調(diào)度進(jìn)行管理,它需要對(duì)現(xiàn)有發(fā)電廠進(jìn)行改造,實(shí)現(xiàn)一次、二次和通信接口的標(biāo)準(zhǔn)化,并在此基礎(chǔ)上將機(jī)組的啟停和調(diào)控納入輸電調(diào)度的自動(dòng)化管理系統(tǒng)中。
⑵數(shù)字化變電站。需要實(shí)現(xiàn)變電站的數(shù)據(jù)采集、保護(hù)、控制、數(shù)據(jù)通信的數(shù)字化。其中,數(shù)據(jù)采集、保護(hù)、控制和站內(nèi)數(shù)據(jù)通信的數(shù)字化應(yīng)參照IEC61850進(jìn)行建設(shè)和改造,而與調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信數(shù)字化則應(yīng)在國(guó)際電工委員會(huì)第57技術(shù)委員會(huì)(IECTC57)標(biāo)準(zhǔn)的框架下選擇合適的方式進(jìn)行。
2.3 南方電網(wǎng)智能化建設(shè)
南方電網(wǎng)將逐步實(shí)現(xiàn)智能系統(tǒng)對(duì)調(diào)度員工作的替代,完成從分析系統(tǒng)輔助下的調(diào)度員決策向調(diào)度員輔助下的智能化決策的轉(zhuǎn)變。同時(shí),將負(fù)荷、實(shí)時(shí)電價(jià)、分布式電源納入智能調(diào)度的直接監(jiān)管之下,使得南方電網(wǎng)具備自動(dòng)恢復(fù)到安全穩(wěn)定狀態(tài)的能力,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自愈功能。主要包括以下建設(shè)內(nèi)容:
⑴智能調(diào)度系統(tǒng)∞](包括輸電調(diào)度和配電調(diào)度)。是南方電網(wǎng)智能化建設(shè)的核心,其通過(guò)一組智能化分析模塊對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的評(píng)估乃至超實(shí)時(shí)的預(yù)估,對(duì)于可能出現(xiàn)的不滿(mǎn)意狀況,啟動(dòng)相應(yīng)的決策模塊制定解決策略,這些策略可以由調(diào)度員確認(rèn)后執(zhí)行,也可以自動(dòng)執(zhí)行。為配合智能決策的執(zhí)行,調(diào)度決策的執(zhí)行系統(tǒng)必須與決策系統(tǒng)擁有一致的行為模式,它們共同構(gòu)成混成自動(dòng)控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)給出的調(diào)度運(yùn)行架構(gòu)中,各部分的職能都非常清晰,使得一些復(fù)雜的控制邏輯能夠納入簡(jiǎn)單的框架之中,可以確保多目標(biāo)綜合趨優(yōu)控制的理想得以實(shí)現(xiàn)。