王智杰 陜西省農(nóng)電管理局
摘要：本文探討了建立面向電力市場的縣級電網(wǎng)綜合控制系統(tǒng)的方案設(shè)想，提出了建立集縣級電力調(diào)度、配電系統(tǒng)及能量結(jié)算系統(tǒng)于一體的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求及支持手段、并提出了系統(tǒng)建設(shè)的具體途徑。
1 概述
傳統(tǒng)的縣級電網(wǎng)自動化的做法是：建立獨(dú)立的電力調(diào)度系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、電能結(jié)算系統(tǒng)，使得各個系統(tǒng)之間的信息共享不能提供充分的保障，同時也造成了設(shè)備的大量冗余。對于縣級電網(wǎng)來說，建立合理的電網(wǎng)控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)備的合理分配和布置，提高系統(tǒng)信息的共享，是縣級電網(wǎng)控制系統(tǒng)必須解決的問題。在這樣的環(huán)境要求下，作者提出了一種面向電力市場的縣級電網(wǎng)綜合控制系統(tǒng)方案。
2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
電力市場的引入給傳統(tǒng)的電力調(diào)度系統(tǒng)帶來功能上和內(nèi)涵上的重大變化。現(xiàn)代電力企業(yè)的電網(wǎng)綜合控制系統(tǒng)是其它非實時系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)倉庫，尤其在面向電力市場的環(huán)境下，需要電網(wǎng)控制系統(tǒng)提供大量的數(shù)據(jù)。
在本系統(tǒng)方案中，將電力調(diào)度、配電自動化、以及電力市場運(yùn)營系統(tǒng)三大系統(tǒng)集于一體，從而達(dá)到設(shè)備、信息共享的目的。
從系統(tǒng)的監(jiān)測功能角度來分類，縣級電網(wǎng)綜合控制系統(tǒng)可分為兩大子系統(tǒng)，即變電所綜合自動化和饋線自動化。這兩個子系統(tǒng)為配電網(wǎng)自動化提供了最基本的原始數(shù)據(jù)，如采集的母線電壓、電流、線路頻率、有功功率、電量脈沖、開關(guān)狀態(tài)、變壓器分接頭位置等信息，成為系統(tǒng)進(jìn)行控制的基本數(shù)據(jù)依據(jù)。配電自動化系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)對象包括來自開閉所、變電所、柱上電子或智能開關(guān)、柱上變壓器以及柜式變電站、智能電能表等設(shè)備的數(shù)據(jù)。
控制中心由多臺計算機(jī)構(gòu)成分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)軟件采用基于客戶/服務(wù)器模型的系統(tǒng)設(shè)計。在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上，采用雙機(jī)互備份的工作模式，提高系統(tǒng)的可靠性。
GIS(地理信息系統(tǒng))是電網(wǎng)綜合控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)之一。將GIS與一些電力設(shè)備屬性數(shù)據(jù)結(jié)合起來，可使電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜团渚W(wǎng)信息更加直觀，動態(tài)分析配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)更為有效，也為迅速查明線路跳閘地點(diǎn)及停電影響范圍，選擇合理的操作順序和路徑提供支持。
當(dāng)電力線路發(fā)生故障后(如斷路器重合失敗)，系統(tǒng)自動確定出故障所在線路以及區(qū)域，從控制中心發(fā)出遙控指令，斷開故障線路兩側(cè)的開關(guān)。隨后發(fā)出無故障區(qū)域恢復(fù)供電的指令，縮短無故障停電區(qū)域的供電恢復(fù)時間。
負(fù)荷控制和電量自動結(jié)算構(gòu)成了電力市場運(yùn)營的主要內(nèi)容。通過調(diào)度系統(tǒng)讀取遠(yuǎn)方用戶的電表電量數(shù)據(jù)，將其送至控制中心。系統(tǒng)可根據(jù)收到的分時電量，實現(xiàn)分時和實時電價計量，并可根據(jù)用戶的用電量、分時電價以及其它因素，確定最優(yōu)運(yùn)行和發(fā)電控制計劃，為電力市場的運(yùn)營提供實時的決策依據(jù)。
3 系統(tǒng)功能支持
現(xiàn)代化技術(shù)手段是保證電網(wǎng)綜合控制系統(tǒng)正常運(yùn)作的基本條件，根據(jù)電網(wǎng)日常生產(chǎn)、運(yùn)行、管理所涉及到的內(nèi)容，縣級電網(wǎng)綜合控制系統(tǒng)應(yīng)具備如下幾種主要的技術(shù)功能支持。
3．1 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)功能
完成電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)視和控制，是現(xiàn)代化電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行和調(diào)度管理必不可少的重要的技術(shù)手段。調(diào)度自動化系統(tǒng)除了應(yīng)電力調(diào)度系統(tǒng)的原有功能基礎(chǔ)上，增加根據(jù)電力市場報價排序和在安全約束下編制調(diào)度計劃功能，達(dá)到整體系統(tǒng)的優(yōu)化。同時，應(yīng)加強(qiáng)負(fù)荷預(yù)報的基本功能，這也是在電力市場環(huán)境下編制調(diào)度計劃的基礎(chǔ)。
為了按照電力市場運(yùn)營規(guī)則進(jìn)行結(jié)算，并進(jìn)行必要的市場運(yùn)營考核監(jiān)督，系統(tǒng)應(yīng)具有提供統(tǒng)一時標(biāo)的系統(tǒng)環(huán)境數(shù)據(jù)的能力，如頻率曲線、實際負(fù)荷曲線、實際出力曲線、控制指令或調(diào)整指令記錄、電壓檢測點(diǎn)的電壓曲線等，以便于和其它系統(tǒng)之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
3．2 配電自動化系統(tǒng)功能
配電自動化可分為4個環(huán)節(jié)，即配電調(diào)度自動化、變電所自動化、饋線自動化以及營業(yè)自動化。在面向電力市場的電網(wǎng)綜合控制系統(tǒng)中，改變最大的就是負(fù)荷管理和負(fù)荷控制系統(tǒng)。
通過配電自動化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)包括故障隔離、故障區(qū)域判斷、配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、實際線損計算等配電高級應(yīng)用，同時也可以實現(xiàn)包括負(fù)荷曲線調(diào)整(如削峰、填谷等)、負(fù)荷監(jiān)控(包括監(jiān)視用電負(fù)荷)、直接和間接優(yōu)化組合控制等最佳負(fù)荷控制。
3．3 電力市場運(yùn)營系統(tǒng)功能
根據(jù)我國近期開放發(fā)電側(cè)電力市場的基本框架和運(yùn)行規(guī)則，電力市場運(yùn)營系統(tǒng)應(yīng)由電量計量系統(tǒng)、合同管理系統(tǒng)、電力交易系統(tǒng)、實時報價系統(tǒng)、電費(fèi)結(jié)算系統(tǒng)等功能組成。
電量計量系統(tǒng)：完成電力市場中交易各方購銷電能量的采集、統(tǒng)計和處理，是電力市場中的電能計量工具。
合同管理系統(tǒng)：完成對參與交易的各方合同(長、中、短期發(fā)、供、用電合同)進(jìn)行管理，包括合同的簽定、修改等管理。
電力交易系統(tǒng)：對未來數(shù)小時內(nèi)的發(fā)、供、用電計劃和電價的臨時調(diào)整或變化，進(jìn)行協(xié)調(diào)，并進(jìn)行相應(yīng)的交易評估，得到滿足有關(guān)各方面需求的發(fā)、供、用電計劃和電價，并用來調(diào)整相應(yīng)的電力、電量考核條件。
實時報價系統(tǒng)：對參與交易的各發(fā)、供、用電企業(yè)未來一段時間內(nèi)的發(fā)供用電計劃和電價進(jìn)行評估，產(chǎn)生滿足各方需求的發(fā)、供、用電計劃和電價，并據(jù)此進(jìn)行電量交易。
電費(fèi)結(jié)算系統(tǒng)：根據(jù)采集的電能量統(tǒng)計數(shù)據(jù)和電力市場實際運(yùn)營和各種結(jié)算條件，對電力市場中的交易各方進(jìn)行電費(fèi)結(jié)算。
4 系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)
開放式系統(tǒng)設(shè)計成為當(dāng)前大型系統(tǒng)設(shè)計的時尚。開放式系統(tǒng)目前的發(fā)展主要是體現(xiàn)在計算機(jī)系統(tǒng)本身和與其聯(lián)系較為密切的層次產(chǎn)品上，而對于在應(yīng)用層的開放性，涉及相對較少。開放式系統(tǒng)不僅僅是一些標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)的組合，更重要的是它提供了一種思想。基于這種思想，才能開發(fā)出真正為用戶可接收的開放式系統(tǒng)。因此，在設(shè)計時，應(yīng)嚴(yán)格遵循已有的國際標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)包括：
數(shù)據(jù)庫接口：SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言；
用戶人機(jī)界面：Windows窗口系統(tǒng)；
通信標(biāo)準(zhǔn)：TCP/IP。
隨著計算機(jī)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的新技術(shù)為面向電力市場的縣級電網(wǎng)綜合控制系統(tǒng)的實現(xiàn)提供技術(shù)保證，這些技術(shù)包括計算機(jī)技術(shù)、軟件環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)、圖象圖形處理技術(shù)、多媒體技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、分布式遠(yuǎn)動技術(shù)、人工智能技術(shù)、Internet技術(shù)等。這些技術(shù)的應(yīng)用，將使面向電力市場的縣級電網(wǎng)綜合控制系統(tǒng)的實現(xiàn)成為可能。
