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未來電網調度控制系統應用功能的新特征

2018-03-13 14:58:56 電力系統自動化  點擊量: 評論 (0)
隨著特高壓交直流互聯電網的建設、新能源的發展,以及電力市場改革的深化,中國電網運行特性發生了深刻的變化,進而對電網調度控制能力提出了

分析運行特性,全局防控運行風險.應用功能的著眼點不再局限于本地電網,外部電網的任何變動只要對本地電網有影響都能捕捉到,從而實現大電網的一體化調控運行.在新能源廣泛接入、大電網互聯和市場放開環境下,電網運行特征呈現更多的開放性、不確定性和普遍關聯性,以大數據為基礎的人工智能將作為現有應用功能的重要補充,在調控系統中發揮重要的支撐作用.

調控系統需要對不同時間尺度的交易結果進行安全校核,保證市場化運作情況下電網的安全穩定運行.現貨市場的交易結果對電網調度的影響非常大,未來調控系統需要完善現貨市場技術支撐功能,并實現與多級調度計劃聯動協同.

1.2 應用功能的快速性

面向電網全模型和全數據的應用功能計算量將會大幅增加,對調控系統的運行速度產生極大影響.為了滿足系統實時運行的要求,應用功能在數據獲取、分析計算和電網響應等方面均面臨更高的快速性挑戰.

1.2.1 獲取快

當前調控中心通過規約以點對點的方式獲取本地電網的運行數據,通過轉發方式獲取其他電網的數據,數據獲取速度受限.快速獲取電網模型和運行數據是保證應用功能在線運行的基本前提.電網統一模型一旦發生任何更新,應用功能都要能快速感知、獲取最新的模型.未來調控系統對全網進行統一分析決策,需要無差別地快速獲取本地及其他區域的全電網運行數據,實現電網實時信息的廣域同步感知和同景展示,支持全網分析決策.大數據挖掘分析功能需快速獲取分布存儲在不同地點的多種類型的海量歷史數據,提高用戶體驗.

1.2.2 計算快

當前調控系統的網絡分析和在線穩定分析等應用功能的計算范圍以調度管轄范圍為主,很少考慮新能源出力的不確定性,計算速度基本滿足了在線應用要求.

電力系統分析的計算量通常以電網節點數的平方為比例增長,因此一體化大電網的網絡分析和在線穩定分析,與以往針對局部電網的分析相比,計算量將會成百上千倍地增加,嚴重影響了計算速度.新能源出力不確定性則是調度計劃編制和在線穩定分析重點關心的內容,考慮不確定性的計算量遠超常規的分析計算,它們的計算速度成為在線應用成功與否的決定性因素.因此,只有采取各種有效措施,成指數倍地提高計算速度,各項應用功能才有可能在大電網一體化分析決策中發揮作用.

1.2.3 響應快

當前在電網發生故障后按照一定的預案和控制要求去處理事故,對一些跨區域故障還需要多個調度機構分頭處理,延緩了故障處置速度,并有可能造成嚴重的連鎖故障.

未來調控系統對多個變電站(發電廠)、多級調控中心同時開展基于大數據的故障診斷,變電站(發電廠)不再是簡單上傳原始動作信息,而是上送經過數據挖掘分析后的故障診斷結果,提高主子站廣域故障診斷和統一處理速度,并根據需要上送帶時標的量測數據.對于涉及多個區域的嚴重故障,根據未來電網調控系統提供的診斷結果和應對措施,多個調控中心同時采取控制手段,大幅提高故障處置速度.電網及外部環境任何的變化預兆都能第一時間反映給調控人員,通過大電網一體化在線安全風險評估、預警和協調控制,實現對電網運行的快速響應,將人工觸發計算提升到場景自動響應.調控系統通過對運行風險的預想、預判和預控,將電網被動調度提升為主動調度,從根本上實現電網安全防控的快速響應.

1.3 應用功能的準確性

電網調控系統已經成為大電網調度須臾不可或缺的主要技術手段,應用功能的準確性將直接關系到電網運行的安全與否,未來調控系統需要進一步提升應用功能在信息、決策和控制等方面的準確性.

1.3.1 信息準

確保模型信息和數據信息準確,更多地要靠管理工作到位,但技術手段也可以發揮一定的作用.當前建模方法受調控中心調管范圍限制,模型準確性不能得到充分保證.通過全網統一建模省去了拼接或等值中間環節,提高了未來電網調控系統一次模型和二次模型的準確性,為全局分析計算應用提供一致、準確、可靠的電網模型.除了PMU 數據外,當前調控中心采集的穩態量測數據不帶時標,數據在不同調控中心之間的轉發降低了數據的實時性,事實上影響了數據的準確性.未來調控系統通過全網數據直接采集,避免大量數據的頻繁轉發,消除量測延時對實時數據斷面的影響,為電網在線分析決策提供準確的運行斷面.

當前新能源出力預測準確度偏低的狀況影響了新能源消納.通過全方位采集外部氣象環境數據,并利用大數據技術挖掘新能源出力與各項因素的關聯性,不斷提高新能源預測的準確性,有助于在保證電網運行安全性和經濟性的前提下,提高新能源消納水平.

1.3.2 決策準

當前調控系統根據調度管轄的電網模型和數據進行分析計算,在此基礎上對計算結果進行上下級協調.決策結果的準確性受到當地電網模型和數據的制約,不同調控中心的決策結果可能相互影響,甚至存在矛盾的現象.未來調控系統在全網模型和數據一致的基礎上,根據安全、經濟、環保等不同運行目標進行統一分析計算,既可以應對全網性的分析決策要求,也可在全網模型和數據的基礎上應對局部性需求,分析決策結果的準確性得到充分保證,面向全網的決策結果自然適應于各個調控中心.

1.3.3 控制準

當前電網調控系統按調度機構獨立建設和運行,系統相對比較簡單,分析決策和控制執行功能集中在一起,客觀上保證了操作控制的準確性.決策準需要面向全網進行復雜的分析計算,而控制準只需要針對當地電網執行簡單可靠的操作指令.未來調控系統根據決策和控制的不同特點,將這兩個功能有效解耦,實時性強的控制類功能面向當地,分析決策優化類功能面向全網,在克服以往調控系統決策不夠精準的同時,繼續保持了控制準的特點.

未來調控系統支持分區電網實時響應全網分析決策指令,實現設備的就地控制,保證本地控制功能的準確性、響應快速性和操作安全性.采用運行風險分析及前瞻預警,將事前主動防控和事后緊急控制有機結合,以進一步提高控制的準確性.

2 支撐全、快、準應用功能的核心技術要素

兼具全局、快速和準確特征的應用功能需要調控系統平臺提供強有力的支撐,大量先進成熟的計算機信息通信技術對此提供了技術保障.應用功能的全局化帶來了計算量的激增,過程快速和結果準確是應用功能在線應用的根本保證.為了達到這一目標,需要尋求新的解決思路.數據透明訪問技術可以改變傳統數據采集方式,提高數據獲取的實時性和便捷性.分析決策中心能夠集中計算資源,為各級調控中心提供統一的計算服務,保證結果的一致性,而并行計算則可大幅提高分析決策中心的計算速度.大數據和人工智能已在多個行業得到成功應用,它們同樣可以為未來電網調控系統一些新的業務應用提供又快又準的解決方案.

2.1 數據透明訪問

通過多級轉發數據的方法,難以保證數據的實時性.電力系統通用服務協議[11]采用面向對象和面向服務的方法,建立了靈活、高效、通用的數據通信機制,適應于調度控制中心、發電廠(場)、變電站內部及相互間的數據交換.將連接在調度數據網上的所有廠站和調控中心的數據資源網絡化,構建各業務通用的服務化表達規則.只要權限允許,任何用戶都可以通過訪問服務自由獲取網絡上的數據,實現任意數據的透明訪問.數據透明訪問突破了主子站通信完全依賴規點對點傳輸的瓶頸,建立了跨業務的通用實時數據傳輸機制,將極大地提高數據訪問的實時性和便捷性.數據透明訪問需要開放大量網絡訪問權限,加大了網絡安全運行風險,需要建立以安全認證、授權管理為基礎,以安全監控、安全審計為輔助的立體安全防御體系,滿足未來調控系統一體化集中安全管控的要求.

2.2 分析決策中心

未來調控系統應用功能具備全、快、準特征,要求每個調控中心利用相同的全網模型和數據進行分析決策,不同調控中心之間針對同一問題的計算結果一致.這樣,可以將原本分散于各個調控中心的計算資源集中到一起,建設統一的分析決策中心,分析決策中心面向所有調控中心提供統一的分析服務,在降低建設成本的同時大幅提高系統的計算服務能力[12].不同于以往每個調控中心獨立建設調控系統的全部功能,未來調控系統采取監視控制分布、分析決策集中的應用部署模式.根據應用功能特點,數據采集和設備控制等只依賴本地局部電網的應用功能繼續部署在當地監控系統,將網絡分析、調度計劃和穩定分析等與全網緊密相關的應用功能統一部署在分析決策中心(見圖1).

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圖1未來電網調控系統應用部署模式

在不同地方部署兩個或更多功能相同的分析決策中心并同時對外提供服務,可以提高系統的可靠性.通過中心之間的雙活或多活技術,分析決策中心的模型、數據時刻保持同步,正常情況下分析決策中心可以就近或按照負載均衡策略對外提供分析決策服務,任意一個分析決策中心故障可由其他分析決策中心快速接管

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責任編輯:售電衡衡

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