试析电力系统调度自动化
论文摘要：阐述了我国电网的现状、电力系统调度运营所包含的内容、所要实现的目标以及电力系统自动化的组成和目前所存在问题的解决方案，并对电力系统调度自动化的未来进行了展望。
论文关键词：电力系统；调度自动化；信息
一、我国电网现状简介
电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电设备以及控制、保护和通信设备组成的一个整体。目前我国电网进入了大电网、大电厂、大机组、超高压输电、高度自动控制的新时代 。电力系统规模逐渐扩大，各电网中500kV（包括330kV）主网架逐步形成和壮大，220kV电网不断完善和扩充，750kV输电工程（青海官亭—甘肃兰州东）已投入试运行，晋东南—南阳—荆门1000kV交流特高压试验示范工程已启动。现代电网的主要特征：坚强的超高压等级系统构成主网架的大系统；各个电网之间具有较强的联系；具有足够的调峰容量，能够实现AGC；具有较高的供电可靠性；具有高度自动化的控制系统；具有高度自动化的管理系统；具有高素质的职工队伍。现代电网实行统一调度、分级管理、分层控制。
二、电力系统调度与运营包含的内容和要实现的目标
1.电力系统调度的任务
电力系统的调度就是对电力系统中所有的设备及其运行状态进行监控和调节，是一个指挥者。目前电力调度涵盖的范围较大，有自动化系统、继电保护等等。电力系统调度的任务主要是：尽设备最大能力满足负荷需要，使整个电网安全可靠连续供电，保证电能质量，经济合理利用能源，保证发电、供电、用电各方合法利益。
2.调度自动化的必要
电力系统是一个庞大而且复杂的系统，有几十个到几百个发电厂、变电所和成千上万个电力用户，通过多种电压等级的电力线路，互相连接成网进行生产运行。电能的生产输送过程是瞬间完成的，而且要满足发电量和用户用电量的平衡。[3]现在电力系统的发展趋势是电网日益庞大，运行操作日益复杂，所以当电网发生故障后其影响也越来越大。另一方面，用户对供电可靠性和供电质量的要求日趋严格，这就对电力系统运行调度人员和电力系统调度的自动化水平提出了更高的要求。电网调度自动化具有较大的经济效益，可以提高电网的安全运行水平。当发生事故时调度员能及时掌握情况，迅速进行处置，防止事故扩大，减少停电损失。地调采用自动化调度系统能减少停电率。当装备有直接监护用户的自动装置以后，可压低尖峰负荷。若采用分时和交换电价自动计量等经济办法管理电网，经济效益更大。因此，电网调度自动化是一项促进电力生产技术进步和有显著经济效益的重要工作，是电力系统不可缺少的组成部分。
3.电网调度自动化的组成部分及其功能
电网调度自动化系统，其基本结构包括控制中心主站系统、厂站端（RTU）和信息通道三大部分。根据功能的不同，可以将此系统划分为信息采集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理子系统和人机联系子系统。[4]信息采集和执行子系统的基本功能是在各发电厂、变电所采集各种表征电力系统运行状态的实时信息，此外还负责接收和执行上级调度控制中心发出的操作、调度或控制命令。信息传输子系统为信息采集和执行子系统与调度控制中心提供了信息交换的桥梁，其核心是数据通道，它经调制解调器与RTU及主站前置机相连。信息处理子系统是整个调度自动化系统的核心，以计算机为主要组成部分。该子系统包含大量直接面向电网调度、运行人员的计算机应用软件，完成从采集到信息的各种处理及分析计算，乃至实现对电力设备的自动控制与操作。人机联系子系统将传输到调度控制中心的各类信息进行加工处理，通过各种显示设备、打印设备和其他输出设备，为调度人员提供完整实用的电力系统实时信息。调度人员发出的遥控、遥调指令也通过此系统输入，传送给执行机构。
4.电力系统调度自动化的应用现状
目前我国投运的系统主要有CC-2000、SD-6000、OPEN-2000。这些系统都采用RISC工作站和国际公认的标准：操作系统接口用POSIX，数据库接口用SQL结构化访问语言，人机界面用OSF/MOYIF、X-WINDOWS，网络通信用TCP/IP、X.25。实践应用表明这些系统基本功能均达到国内外同类系统的水平，且各有特点。
（1）CC-2000系统。采用开放式系统结构设计及面向对象的技术，利用事件驱动和封装的思想为应用软件提供透明的接口。采用面向对象技术，并引进了一个大对象的概念，以适应封装性、继承性以及事件驱动的要求。支撑系统专用性和通用性的有机结合，既适应电力系统的需要，又兼顾其他行业实时应用的要求。按照软件工程的规律进行开发，实现软件工程产品化。技术鉴定认为，按照开放式系统设计和采用面向对象等技术，都属于国际先进或领先范畴。现结合东北电网，由电科院、电自院、清华大学、东北电力集团公司、北京科东公司在统一协调下，共同在CC-2000支持系统平台上开发电网应用软件，从而实现完整的EMS系统。
（2）SD-6000系统。由电自院南瑞系统控制公司和淄博电业局联合开发具有统一平台的开放式分布式能量管理系统。1994年投运，1996年通过测试和鉴定。该系统集成了超大规模的调度投影屏、调度电话自动拨号、气象卫星云图等新技术。该系统特点是:具有开放式和分布式的支撑系统平台。具有面向对象的人机界面管理系统。其中较突出的是厂站单线图、电网元件模型、电网拓扑结构、数据库同期生成技术。EMS支撑软件与管理系统的商用数据库采用SQL标准接口，便于用户自行开发和由第三方开发应用软件。SD-6000系统有较高的稳定性和可靠性，前置机应用软件设计合理、实用。
（3）OPEN-2000系统。OPEN-2000系统是江苏省立项的重大科技项目，是由南瑞电网控制公司开发的新一代EMS系统。OPEN-2000系统是南瑞电网控制公司于1998年开发成功的一套集SCADA、AGC、PAS、DTS、DMS、DMIS于一体，适用于网、省调和大中型地调的新一代能量管理系统，是国内外发展速度快、适用面广、性能完善、成熟性好、可靠性高的能量管理系统，是国内首套将IEC870-6系列TASE.2协议集成于软件平台的系统。OPEN-2000系统采用100M平衡负荷的双网机制，流量更大，可靠性更高。完全基于商用数据库开发的、具有客户/服务器模式的全新能量管理系统。
我国调度自动化水平与世界上先进的国家相比，还有一些差距。尽管在近几年新投入运行的变电所采取了比较新的技术，但是总体而言，电网调度系统还存在一些需要解决问题。例如：系统计算机CPU负载率问题，即便是目前计算机容量和运算速度成倍或成几十倍提高的情况下，其负载率仍很高；CDT和Polling远动规约的选用问题，CDT和Polling两类规约在我国得到了广泛应用，并且这两类规约远动装置并存使用的现状将持续下去，选用哪一类规约的远动装置，原则上应视通道的质量与数量及本电网的调度自动化系统现状来决定，不宜盲目追求采用Polling远动；系统的开放性问题，系统应该是开放的，能够支持不同的硬件平台，支持平台采用国际标准开发，所有功能模块之间的接口标准应统一，支持能过户应用软件程序开发，保证能和其他系统互联和集成一体或者方便实现与其他系统间的接口，系统应能提供开放式环境。此外，现在的电力系统由于还依赖高压机械开关（油断路器、六氟化硫断路器、真空开关等）实现线路、设备、负荷的投切，尚不能做到完全可控。这是因为机械的慢过程不可能控制电的快过程引起的。“电网控制”目前只能做到部分控制，本质上仍然是一个调度员的决策支持系统。如果电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代，则电力系统真正的灵活调节控制便将成为现实。电力系统运行实行统一调度、分级管理。统一调度以分级管理为基础，分级管理是为了有效地实施统一调度。加强电力系统调度管理，提高调度人员的素质水平，杜绝误调度、误操作事故的发生是保证人身、电力系统与设备安全运行的关键。电力调度自动化系统在系统运行维护方面还存在如下问题：缺乏相应的技术人员，运行维护水平有待提高，系统运行的安全性和稳定性不能保证，大大影响了系统的效率，影响了系统功能的发挥；缺乏相应的管理制度，系统的运行维护工作无制度可依；重使用、轻管理，不重视专业技术人员的配置和学习培训，出现问题后过分依赖厂家，影响系统的连续、安全、稳定运行。
三、电力系统调度自动化存在问题的解决方法
1.管理方面
统一思想，加强调度管理，提高认识。必须杜绝人为的一切误调度、误操作事故以及不服从调度指令擅自投停运设备。抓好防治误操作的思想教育工作，增强广大调度人员的安全意识、责任心和技术素质，最大限度避免误操作事故的发生。加大奖惩力度，严格考核，加强安全监督检查。认真落实各级安全生产责任制；严格执行“两票三制”制度，严把安全关。加强调度专业培训，提高调度员业务水平。
2.技术方面
积极开发更高级实用的装置和软件，努力提高自动化水平和保证通信的清晰畅通，避免工作中出现因电话不清楚、自动化画面显示不正确而造成的错误。
四、对电力系统调度自动化未来发展的展望
随着计算机技术、通信技术的发展以及电力系统控制技术的不断进步，在不远的将来，电力系统调度自动化将会取得飞速的发展。以这些科学技术的进步为依托，能更好地维持供需平衡，保证良好的电能质量。
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