电力调度自动化系统
丁品
（南京信息工程大学信息与控制学院，08电气4班20081340115）
摘要：电力调度自动化系统在电网的实时监控、故障处理等方面发挥了重要作用，它的应用彻底改变了传统的电网调度方法，是电网调度手段的一次革新，是电网稳定运行的重要保障。本文通过分析电力调度自动化系统的主要功能，针对系统特点及发展趋势进行探讨。 关键词：电力调度自动化系统；数字；市场；智能
Abstract: electric power dispatching automation system in power system real-time monitoring, fault proceing plays an important role, its application has completely changed the traditional dispatching method for power grid dispatching method, is an innovation, is the important guarantee for the stable operation of power network.In this paper, through the analysis of power dispatching automation system the main function, according to the characteristic of the system and development trend are discued.
Key words: electric power dispatching automation system; digital; market; intelligent
1 引言
在电力系统从小到大的发展过程中，电力系统自动化设备在其中扮演了重要的角色，为电力系统的安全运行发挥了极其重要的作用，自动化设备的水平也随着需求变化以及工业控制技术、计算机及网络技术和通信技术的发展有有了质的飞跃。从当初简单的继电器自动装置以及电力调度中心通过电话了解、调度各个发电厂、变电站的设备，发展为现在的在各个发电厂、变电站(子站)采用以计算机技术为主的综合自动化设备监控变电站内的电力设备，子站向电力调度中心(主站)发送遥测、遥信等信息，主站向子站发送遥控、遥调命令。增加防火、防盗以及遥视等功能后，实现了变电站真正的无人值班，产生了巨大的经济效益。从内容上分，可以将电力系统自动化划为电力系统调度自动化、发电厂自动化和变电站自动化等三部分。调度自动化又可分为发电和输电调度自动化(通常称为电力调度自动化)、配电力调度自动化(通常称为配电网自动化或配电自动化)。
2电力调度自动化概述
电力调度自动化系统是从全局的角度对整个电力系统进行监测和控制，它通过远程通信网络收集电网运行的实时信息，对电网的运行状态进行监视和安全性分析、状态估计、负荷
预测、远程调控等，从而保证电网的安全稳定运行，提高电能质量，改善电网运行的经济性。调度自动化系统是整个电网的控制核心，其可靠性对电网安全运行至关重要。如果调度自动化系统发生故障或失效，将使调度中心无法对电网的运行状态作出正确的判断和恰当的处理，无法保证一次系统的安全稳定运行，甚至会引起连锁性事故的发生，导致系统崩溃和大面积停电，造成巨大的经济损失和社会影响。
电力调度自动化系统由调度主站（调度中心）、厂站端、通信三大部分组成，厂站端又包括电厂综合自动化系统和变电站综合自动化系统。狭义上讲，电力调度自动化系统指的是调度主站系统。电力调度的任务：确保电网的安全运行，确保电能质量，确保电网的经济运行并参与企业经营管理。\\
国内的电力电力调度自动化系统主要有南瑞的OPEN-3000电力调度自动化系统、许继的PANS-2000电力调度自动化系统、四方的CSD-2100电网调配管一体化主站系统及东方电子的DF8900电力应用一体化系统等。其中南瑞的OPEN-3000电力调度自动化系统在当前的国内市场中占据了主导地位，代表了当前国内的电力调度自动化系统的发展方向。
3 电力调度自动化系统的发展趋势
3.1数字化
随着信息化的普及和深入，越来越多的目光投向了数字化变电站和数字化电网的研究开发。电网的数字化包括信息数字化、通信数字化、决策数字化和管理数字化4个方面。
3.1.1信息数字化：是指电网信息源的数字化，实现所有信息（包括测量信息、管理信息、控制信息和市场信息等）从模拟信号到数字信号的转换，以及对所有电网设备（包括一次设备、二次保护及自动装置以及采集、监视、控制及自动化设备）的智能化和数字化。电网具有很强的时空特性，需要采集、监视和控制设备的二维及三维时变信息。信息数字化的目标是数据集成、信息共享，主要以数字化变电站为主体。
3.1.2通信数字化：是指数字化变电站与调度自动化主站或集控中心之间通信的数字化。畅通、快速、安全的网络环境和实时、准确、有效运行信息的无阻塞传递是数字化电网监控分析决策的重要前提。
3.1.3决策数字化：电网安全、稳定、经济、优质运行是电网数字化的根本目的，必须具备强大的分析和决策功能，实施经济调度、稳定控制和紧急控制的在线闭环，达到安全、稳定、经济、优质运行的目的。
3.1.4管理数字化：包括设备生产、运行等大量基础数据在内的各种应用系统的建设，实现从电网规划、勘测、设计、管理、运行、维护等各个环节的全流程的信息化。
电力调度自动化的数字化将会给调度的视角带来新的变化，许多新兴技术，如遥视技术、虚拟现实技术、可视化技术、全球定位系统（GPS）技术、遥感技术、地理信息系统（GIS）技术将会在未来调度自动化系统中得到广泛深人的应用。
数字化的目标是利用电网运行数据采集、处理、通信和信息综合利用的框架建立分区、分层和分类的数字化电网调度体系，实现电网监控分析的数据统一和规范化管理以及信息挖掘和信息增值利用，实现电力信息化和可视化、智能化调度，提高决策效率和电力系统的安全、稳定、经济运行水平。
3.2市场化
电力市场化改革也给电力系统运行和控制带来一系列新问题。例如：电网的传输容量逐步逼近极限容量；电网堵塞现象日趋严重；负荷和网络潮流的不可预知性增加；大区电网运行相对保密，相关电网信息和数据不足；厂网分开后的调度权受到限制，以安全性为唯一目标的调度方法转向以安全性和经济性为综合目标的调度方法；市场机制不合理可能降低系统的安全性等。因此，需要未来的调度自动化系统和电力市场的运营系统更加紧密地结合在一起，在传统的EMS和WAMS应用中更多地融入市场的因素，包括研究电力市场环境下电网安全风险分析理论，以及研究市场环境下的传统EMS分析功能，如面向电力市场的发电计划的安全校核功能、概率性的潮流及安全稳定计算分析、在线可用输电能力（ATC）的分析计算等。
3.3智能化
智能调度是未来电网发展的必然趋势。智能调度技术采用调度数据集成技术，有效整合并综合利用电力系统的稳态、动态和暂态运行信息，实现电力系统正常运行的监测与优化、预警和动态预防控制、事故的智能辨识、事故后的故障分析处理和系统恢复，紧急状态下的协调控制，实现调度、运行和管理的智能化、电网调度可视化等高级应用功能，并兼备正常运行操作指导和事故状态的控制恢复，包括电力市场运营、电能质量在内的电网调整的优化和协调。
调度智能化的最终目标是建立一个基于广域同步信息的网络保护和紧急控制一体化的新理论与新技术，协调电力系统元件保护和控制、区域稳定控制系统、紧急控制系统、解列控制系统和恢复控制系统等具有多道安全防线的综合防御体系。
4 电力调度自动化的具体应用
现代电力调度自动化所涉及的应用内容范围很广，其基本内容包括运行监视、经济调度、安全分析和自动控制等。
4.1SCADA应用系统
SCADA是架构在统一支撑平台上的一个具体应用，是EMS系统的最基本应用，主要用于实现完整的、高性能的、实时数据采集和监控功能。SCADA软件具有口令管理、等级设置、工作站功能设定等安全管理手段。任何操作或事件都能记录、存储或打印出来。在任何重要的控制操作执行之前，系统自动检查口令和安全性，所有的操作结果能进行记录、存储和打印。SCADA应用利用系统软件支撑平台提供的服务，主要实现数据采集和处理、控制和调节、事
件和报警处理、网络拓扑着色、趋势记录、事故追忆PDR、事件顺序记录SOE、历史数据回放、报表系统与管理和打印与输出等功能
SCADA系统是电力调度自动化系统中的一个非常重要的一个应用，主要完成“四遥”功能（遥测、遥信、遥控、遥调）。它主要由由放置在各个变电站、发电厂内的监控系统及RTU等分站设备和电调度中心的主站设备组成。主站SCADA系统通过数据通道接收放置在发电厂、变电站(子站)内的RTU(RemoteTerminalUnit)或综合自动化系统采集的当地电气量数据和信息，利用主站系统的SCADA功能，对变电站和发电厂进行监视和控制。变电站内的综合自动化设备，接收来自主站系统的命令，并结合其自身的自动控制功能，对子站的设备进行控制。
根据具体的实际需求，SCADA系统可以分为：电网主站综合自动化系统，电厂综合自动化系统、配网综合自动化系统、变电站综合自动化系统、馈线综合自动化系统及其远动RTU系统等部分。
4.2AGC/AVC应用系统
即自动发电控制和最低电压控制，它们是对电网安全经济运行实现闭环控制的重要功能。在对电网频率调整的同时，实现经济调度控制，直接控制到各调频电厂，并计入线损修正，实现对互联电网联络线净功率频率偏移控制；对于非调频厂，则按日负荷曲线运行；对于有条件的电厂还应实现自动电压和无功功率控制（AVC）。主要有以下功能：
1）实时数据处理，直接读取SCADA所有量测，对每一量测进行严格质量检验，并引入状态估计遥测遥信粗检测对量测质量进行关联分析，对全网完整模型实时拓扑进行校验避免动态分区错误，确保控制数据源安全性。
2）动态控制策略，考虑变压器/容抗器等离散型设备操作次数约束，结合负荷曲线动态变化特性，使控制具有一定预见性，尽量减少动作次数。
3）上下级协调控制，地调AVC可响应省调实时无功指令或满足功率因数考核指标，保证主网电压稳定，减少主网输送无功功率并降低网损。
4）安全策略，实时运行安全策略完备，建立电网异常事件知识库，对保护事件可根据SCADA保护信号自定义报警，确保闭环控制运行稳定可靠。
4.3PAS高级应用软件
高级应用软件PAS系统主要是为对电网安全、经济和稳定的全面监视，提供优化、预防和紧急控制措施的分析和辅助决策手段；提供了全面的网络分析功能和解决方案。主要包括以下功能：
1)网络建模及网络拓扑,对整个网络分析来说显得非常重要，因为正确的网络模型(描述电力系统组件及其连接关系和参数)是保证网络分析各应用软件正确运行的基本条件。
2)状态估计,是EMS信息重建部分最主要的功能模块，其估计的结果是其它EMS分析软件的数据基础。
3)调度员潮流,是基本的网络分析软件，为调度工程师和运行分析工程师提供一种方便的分析工具，调度员可以在假想的条件下研究当前网络可能出现的运行状态，计划工程师可以用它校核计划的安全性，分析工程师可以用它分析近期运行方式的变化。
4)负荷预报,是未来数据的一个主要来源，对于电力系统控制、运行和计划都是非常重要，预测结果的好坏将影响电力系统运行安全性提高和经济性改善。
5)故障计算和分析,是根据电力网络的运行方式和网络组件的参数计算电力网络在系统发生故障的情况下系统故障电流的分布
6)静态安全分析,静态安全分析能够对系统发生预想事故时能否继续安全运行进行评估，为运行调度人员维护电力系统安全可靠运行提供依据，安全分析可以在实时和研究模式下运行。
4.4DTS应用系统
调度员培训仿真系统（DispatcherTrainingSimulator，简称DTS）是一套数字仿真系统，它运用计算机技术，通过建立实际电力系统的数学模型，再现各种调度操作和故障后的系统工况,并将这些信息送到电力系统控制中心的模型内，为调度员提供一个逼真的培训环境，以达到既不影响实际电力系统的运行而又使调度员得到身临其境的实战演练的目的。典型的DTS系统由电网仿真子系统、控制中心EMS仿真子系统和教员控制子系统组成：
1)电网仿真子系统PSM提供对电网的全面模拟，包括一次系统的模拟，又模拟了保护和安全自动装置等的二次系统；还模拟了电力系统的数据采集。
2)控制中心EMS仿真子系统（CCM）能模拟调度端的各种数据采集处理和操作、控制功能。控制中心仿真数据和仿真电网侧数据一致，学员可以使用与EMS一致的用户接口和应用软件功能。
3)教员控制子系统能很方便、快捷地建立教案，包括培训仿真的初始断面，提供对教案的管理工具和简单方便的DTS系统维护界面。
5结束语
现代社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各项指标的要求越来越高，相电力调度自动化应地，电力系统也不断地向自动化提出更高的要求。电力系统自动化技术不断地由低到高，电力调度自动化由局部到整体的发展。电力一次系统的迅速发展是电力调度自动化系统发展的推动力，调度自动化系统正在朝着信息化、、标准化、智能化、数字化、网络化、WEB化、可视化、无线化、市场化、高新化的方向发展。数字化、高新化是自动化系统的基础，WEB化、可视化、无线化、集成化、网络化和标准化是要采取的手段，智能化是最终要实现的目标，市场化是未来市场发展趋势。总之，电网电力调度自动化的应用宗旨就是“功能越来越强大，使用越来越简单”，面向客户“傻瓜化”。
参考文献：
[1]何景斌.管理信息系统在电力调度管理自动化中的应用[J].建材与装饰，2007.
[2]马红.电力调度自动化系统实用化应用[J].现代电子技术2004.
