地区电网智能调度控制系统实践与展望

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杜 刚 ，等 地 区 电 网 智 能 调 度 控 制 系 统 实 践 与 展 望
异性等深层次问题，都 对 调 度 控 制 系 统 的 技 术 支 持 提出了新的要求。 １．１ 支 持 地 县 调 广 域 互 联 与 安 全 运 行
县调的就地采集需求使传统的服务器集中采集 拓展至地县分布式采集［６－８］，调度控制系统网 络 从 局 域 走 向 广 域 ，由 此 带 来 了 新 的 问 题 ：一 是 目 前 地 县 之 间需具备专网互联 的 网 络 要 求，限 制 了 通 信 网 络 建 设薄弱地区的一体 化 建 设，也 未 能 有 效 利 用 调 度 数 据网资源；二是地县 主 干 网 连 接 存 在 双 环 形 网 和 双 星形网结构，也有地区采用混合网络结构［９］，各 子 系 统物理上网络成环，实 际 运 行 中 也 存 在 用 户 桥 接 工 作 站 等 使 用 不 当 引 起 的 网 络 成 环 风 险 ，因 此 ，需 要 在 设计上充分考虑网 络 的 冗 余 性 与 可 靠 性，抑 制 各 种 运行状态下的网络风暴。 １．２ 支 持 地 县 一 体 化 应 用 需 求 差 异 性
流程化处理方法，实 现 了 调 控 一 体 化 运 行 模 式 下 电 网 运 行 和 设 备 监 控 信 息 的 相 互 融 合 、统 一 建 模 、关 联 推 理 、流 程 化 的 智 能 联 动 处 理 和 闭 环 操 作 控 制 ，提 高 了处理效率 。 ［４］
３）研 发 了 适 用 于 地 县 级 调 度 机 构 的 电 网 智 能 分 析 与 辅 助 决 策 系 列 软 件 ，包 括 供 电 风 险 分 析 、综 合 故 障 分 析 和 智 能 告 警 、停 电 范 围 分 析 等 ，提 升 了 地 县 级 调 度 智 能 化 水 平 ［５］。
２ 关 键 技 术
近年 来，智 能 电 网 调 度 控 制 系 统 已 成 功 应 用 于 ５０多个地区 电 网，在 广 域 分 布 式 地 县 一 体 化、调 控 集约化运行、智能化 应 用 等 方 面 进 行 了 大 量 的 研 究 和实践，并进一步 开 展 了 地 县、调 控、主 配 等 领 域 的 深化应用，形成了 地 区 电 网 调 度 领 域 先 进、可 靠、实 用的技术支持体系。 ２．１ 广 域 分 布 式 网 络 架 构
４）研发了基于 一 体 化 支 撑 平 台 的 全 流 程、多 方 位 安 全 校 核 的 智 能 操 作 票 应 用 软 件 ，将 设 备 状 态 、潮 流分布、流 程 权 限 等 多 种 校 核 手 段 贯 穿 于 开 票、审 核、发令、执行的全 流 程，完 善 了 调 度 操 作 票 的 安 全 校验机制。
地区电网在调度与监控高度融合并拓展至县级 业 务 后 ，面 临 数 据 量 增 加 、监 控 风 险 增 大 的 问 题 。 现 有 系 统 从 两 个 方 面 加 以 解 决 ：一 是 规 范 信 息 分 类 ，结 合责任分区技术解决了大量信号的实时监视问题； 二是根据监控运行 需 求 对 信 号 进 行 优 化，以 减 少 监 视信号建模与信息上送 。 ［１０］ 但 优 化 与 规 范 分 类 后， 系统仍需对主要监 视 信 号 进 行 建 模，随 着 电 网 规 模 增大，系统还将面 临 大 量 的 信 号 监 视 问 题，因 此，需 要深入分析调控一 体 化 信 号 与 设 备 监 视 需 求，从 数 据源端进行思考，解 决 调 度 控 制 系 统 大 数 据 处 理 的 技术瓶颈。 地 区 电 网 调 控 运 行 有 别 于 省 级 调 控 业 务 ，日 常 运 行 中 存 在 远 程 控 制 操 作 多 、有 开 关 远 程 控 制 需 求 、县 调 运 行 水 平 相 对 薄 弱 的 现 状 ，在 遥 控 与 防 误校核方面需要有更加安全的技术手段来确保设备 可靠地远方操作。 １．４ 支 持 地 县 （配 ）调 度 的 智 能 化 分 析 决 策
地县一体化建设模式是县调共享地调数据采集 与监控（ＳＣＡＤＡ）、高 级 应 用 软 件 （ＰＡＳ）等 应 用 功 能，通过标 准 化 建 设 平 衡 地 县 应 用 水 平，但 在 建 设 中 ，县 调 的 规 模 小 、信 息 少 、管 理 弱 、基 础 差 等 特 点 未 能得到完全兼顾。县调工作站与主干网连接的网络 带宽常较 低 （１０ Ｍｂｉｔ／ｓ或 更 低 ），需 要 调 度 控 制 系 统可支撑低网络带 宽 下 的 系 统 运 行；县 调 监 视 范 围 小、信息少，需要有 区 别 于 地 调 需 求 的 画 面、告 警 等 定制化功能设计。一体化建设实现了地县标准化建 设 、同 质 化 管 理 ，但 在 一 定 程 度 上 对 县 调 个 性 化 需 求 的考虑较少，系统设 计 在 提 高 系 统 安 全 和 可 靠 性 前 提 下 ，需 要 充 分 考 虑 地 县 配 置 的 灵 活 性 和 方 便 性 。 １．３ 支 持 调 控 数 据 激 增 与 控 制 安 全 要 求
关 键 词 ：智 能 电 网 调 度 控 制 系 统 ；地 县 一 体 化 ；调 控 一 体 化 ；地 区 电 网
０ 引 言
地县级调度是保障地区电网安全运行的责任主 体，调度控制系统则 是 电 网 调 度 机 构 进 行 电 网 运 行 控制和调度生产管理的重要技术支撑手段 。 ［１］ 为 解 决国内地县级调度控制系统长期存在的建设标准不 统一、系统种类繁 多、信 息 和 接 口 定 义 不 规 范、系 统 升级和维护困难、业 务 条 块 分 割、整 体 功 能 偏 弱、自 动化程度不高、需 要 人 工 干 预 执 行 的 环 节 较 多 等 诸 多 问 题 ，国 家 电 网 公 司 于 ２０１０ 年 组 织 研 发 完 成 了 新 一代地区电网智能调度控制系统。系统采用面向服 务的体系架构，实 现 了 调 控 中 心 系 统 的 “横 向 集 成、 纵向贯通”［２－３］，在统一支撑平台基础上实现 了 调 度、 设 备 监 控 、配 电 网 、电 能 量 与 调 度 管 理 系 统 的 一 体 化 集成。该系统已成 功 应 用 于 北 京 城 区、河 北 衡 水 等 地调试点。与国外 相 比，中 国 的 地 区 电 网 智 能 调 度 控制系统具有以下优势和特点。
收 稿 日 期 ：２０１４－１０－０８；修 回 日 期 ：２０１４－１１－１１。 国 家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 （８６３ 计 划 ）资 助 项 目 （２０１１ＡＡ０５Ａ１１８）；国 家 电 网 公 司 科 技 项 目 “大 运 行 模 式 下 面向设备监控业务 应 用 关 键 技 术 研 究 与 应 用”；国 网 江 苏 省 电力公司科 技 项 目 “基 于 云 技 术 的 区 域 调 控 技 术 支 撑 体 系 研 究 ”。
５）提 出 了 省 地 县 （配 ）调 度 之 间 的 协 同 分 析 和 控 制 方 法 ，研 发 了 省 地 一 体 的 拉 限 电 辅 助 决 策 、省 地 协 同的合环操作风险 分 析 应 用 软 件，优 化 了 拉 限 电 目 标 ，提 高 了 合 环 计 算 的 准 确 性 和 操 作 的 安 全 性 。
现阶 段，智 能 电 网 调 度 控 制 系 统 在 地 区 电 网 已 经进入全面推广阶段。本文基于地区电网智能调度 控制系统建设中涉及的深层次问题进行了针对性的 实 践 总 结 ，并 对 未 来 的 技 术 发 展 提 出 了 设 想 与 建 议 。
１ 需 求 分 析
地区电网调控中心目前已初步建成横向上调 度 、监 控 和 配 电 网 业 务 相 融 合 ，纵 向 上 省 地 县 （配 ）协 同分析和控制的 技 术 体 系。 但 随 着 调 控、地 县 一 体 化建设的全面开展，开 始 逐 步 涉 及 地 县 系 统 互 联 的 网 络 安 全 运 行 、调 控 数 据 快 速 增 长 、地 县 应 用 需 求 差
第 ３９ 卷 第 １ 期 ２０１５ 年 １ 月 １０ 日 ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１４１００８０１５
Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．１Ｊａｎ．１０，２０１５
地区电网智能调度控制系统实践与展望
杜 刚１，孟 勇 亮１，彭 晖１，赵 家 庆２，戴 则 梅１，翟 明 玉１
（１．国电南瑞科技股份有限公司，江苏省南京市 ２１１１０６；２．国网苏州供电公司，江苏省苏州市 ２１５００４）
目前 调 度 自 动 化 来自百度文库 统 正 由 传 统 的 经 验 型、分 析 型向智能型转变，常 规 地 区 调 控 人 员 对 于 实 时 监 控
要求高，地区电网前 期 智 能 化 探 索 工 作 多 集 中 在 告 警 智 能 化 方 向［８］，对 于 故 障 诊 断 与 故 障 恢 复 技 术 支 持 较 少 。 因 此 ，需 要 研 究 解 决 以 下 问 题 ：一 是 现 有 地 县应用对电网运行 风 险 和 事 故 的 在 线 监 视、分 析 和 辅助决策处理支持 较 弱，缺 乏 综 合 告 警 和 流 程 化 的 闭环处理机制；二是 规 模 较 小 的 地 县 调 度 已 初 步 具 备配电网自动化基 础，也 在 进 行 调 配 一 体 化 建 设 探 索，但现有调度智能 化 分 析 决 策 主 要 面 向 主 网 调 度 应 用 ，需 研 究 主 配 一 体 化 的 故 障 处 理 与 决 策 技 术 。
地县广域网络互联既是地县一体化建设的基 础，也是传统调 度 自 动 化 系 统 较 少 涉 及 的 方 面。 地 县一体化系统连接 地 县 每 个 区 域 的 后 台 主 干 网，各 区域有两个级联 交 换 机，实 现 双 网 冗 余。 系 统 网 络 架构支持双环形网 和 双 星 形 网 （所 有 县 调 与 地 调 和 灾 备 县 调 连 接 ）两 种 典 型 结 构 ，也 可 以 采 用 混 合 网 络 结构，如整体环形加 局 部 星 形 或 双 主 干 网 中 一 条 是 环形、另一条是 星 形。 在 网 络 建 设 中 环 形 网 投 资 更 省 （见 图 １），一 地 四 县 情 况 下 ，环 形 网 只 需 建 设１０ 条 通 信 线 路 ，而 星 形 网 需 要 １４ 条 。 地 县 一 体 化 系 统 通 过高效的网络拓扑 分 析 方 法 对 网 络 进 行 抽 象，屏 蔽 了大部分平台模块和应用模块间网络架构的差异， 克服了网络成环必须解决的路径解析及解析效率问 题 。 从 物 理 上 看 ，各 子 系 统 的 交 换 机 之 间 网 络 成 环 ， 但在逻辑 上，有 部 分 通 路 处 于 阻 塞 （ｂｌｏｃｋｅｄ）状 态， 以有效避免网络 风 暴。 在 设 计 上，它 充 分 考 虑 到 了 网 络 的 冗 余 和 可 靠 性 ，在 三 点 故 障 时 ，也 可 以 保 证 一 体化系统的网络畅 通，进 而 保 障 复 杂 条 件 下 地 县 一 体化调度控制系统的稳定可靠运行。 针对部分地县 间 网 络 带 宽 窄 的 客 观 情 况，系 统 从数据传送的全过 程 进 行 分 析，采 用 多 种 策 略 改 善 地县通信资源占 用 率。 在 数 据 服 务 端 方 面，数 据 变 化通过订阅和推送方式取代客户端读取数据进行更 新和同步，有效降低 了 因 客 户 端 同 步 变 化 所 带 来 的 通信流量；在传输 环 节，采 用 了 数 据 压 缩 技 术，压 缩 方式主要应用在传输大 块 数 据 （如 超 过 １ ＭＢ）的 场 景之下，在１ ＭＢ 的 传 输 数 据 上 实 现 了 ８ 倍 的 压 缩 比；在数据接收端，利 用 本 地 化 数 据，对 固 定 或 长 期
１）提 出 了 适 用 于 地 县 级 调 度 机 构 的 智 能 电 网 调 度控制系统总体框 架 并 制 定 了 系 列 规 范，为 地 区 电 网 实 现 调 控 一 体 化 、地 县 一 体 化 、调 配 一 体 化 运 行 提 供了技术支撑。
２）实现了电网 故 障 的 告 警、分 析 和 恢 复 控 制 的
摘要：基于地县调度机构的业务需求，深 入 分 析 了 地 区 电 网 智 能 调 度 控 制 系 统 建 设 中 遇 到 的 网 络 安全要求高、调控数据增长快、地县需求差异大、缺乏事故 处 理 全 流 程 辅 助 决 策 等 深 层 次 问 题。 针 对需求与存在的问题，从支持地县广域网络安全互联、适应地 县 通 信 网 络 带 宽 窄、满 足 地 县 不 同 运 行 人 员 按 需 定 制 的 实 时 监 视 需 求 、增 强 调 度 控 制 系 统 支 持 调 控 大 数 据 量 处 理 能 力 、提 高 地 县 设 备 控 制 安 全 综 合 防 误 能 力 、满 足 电 网 事 故 处 理 全 过 程 的 调 度 辅 助 决 策 等 方 面 ，总 结 了 地 区 电 网 调 度 控 制 系统的技术实践。最后针对地区电网智能调度控制系统在逐步推广过程中需要关注的技术发展问 题提出了展望。