一、概述

隨著電力系統(tǒng)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)也處在不斷的完善和發(fā)展過程中，主要包括硬件和軟件兩個方面。其中，應(yīng)用軟件扮演著非常重要的角色，調(diào)度自動化系統(tǒng)采集到的各種數(shù)據(jù)必須經(jīng)過應(yīng)用軟件的處理，才能滿足調(diào)度和生產(chǎn)運行部門的各種要求。只有在應(yīng)用軟件的輔助下，調(diào)度部門才能直觀、靈活的監(jiān)視電網(wǎng)的運行情況，才能對電網(wǎng)的經(jīng)濟運行和安全運行進行評估，對可能發(fā)生的事故和異常做出正確的判斷和處理；同時，根據(jù)應(yīng)用軟件提供的不同周期的運行數(shù)據(jù)，運行規(guī)劃部門可以及時對電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)做出調(diào)整，使得電網(wǎng)分布趨于合理。

二、調(diào)度自動化系統(tǒng)基本應(yīng)用及簡介

調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)用軟件根據(jù)功能可以分為基本應(yīng)用和高級應(yīng)用，基本應(yīng)用軟件是各種規(guī)模和檔次的調(diào)度自動化系統(tǒng)都應(yīng)具備的基本功能。通常，這些應(yīng)用軟件都集成在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（一般簡稱為SCADA—Supervisory Control and Data Acquisition）模塊之中，其主要功能如下：

(1)數(shù)據(jù)采集和傳輸，以完成所謂“四遙”功能，即遙測、遙信、遙控、遙調(diào)。

(2)安全監(jiān)視和報警。通過各種直觀的人機界面，向調(diào)度運行人員提供全網(wǎng)各廠、站的各種運行工況，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的條件，對越限和異常情況發(fā)出相應(yīng)的聲光報警。

(3)事故追憶。對事故（或某些預(yù)定義的事件）發(fā)生前后，電網(wǎng)的各種事件進行記錄，例如：事故發(fā)生前后電網(wǎng)各支路負荷變化，開關(guān)開/合狀態(tài)改變等。以便為調(diào)度員處理事故提供依據(jù)。

(4)其他輔助功能，例如：報表生成、曲線繪制以及簡單的數(shù)據(jù)運算等功能等。

三、調(diào)度自動化系統(tǒng)高級應(yīng)用及簡介

以上基本應(yīng)用提供的功能對于現(xiàn)代電網(wǎng)的運行來說，顯然是不足夠的。根據(jù)能源部發(fā)布的《全國電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)規(guī)劃目標和要求》，明確規(guī)定：中、高檔電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的功能中必須包括一系列高級應(yīng)用軟件，其功能主要包括：網(wǎng)絡(luò)拓撲分析、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計、負荷預(yù)測、在線潮流、最優(yōu)潮流、靜態(tài)安全分析、電壓/無功分析控制、暫態(tài)穩(wěn)定分析、自動發(fā)電控制、電網(wǎng)經(jīng)濟運行分析及核算、調(diào)度員培訓仿真系統(tǒng)等。各功能模塊可以分為多個層次和獨立的子系統(tǒng)，之間相互聯(lián)系、共享數(shù)據(jù)，下面對部分主要功能模塊進行簡單的介紹。

(一)網(wǎng)絡(luò)拓撲分析

網(wǎng)絡(luò)拓撲分析和下面的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計模塊同屬于高級應(yīng)用功能中的基礎(chǔ)模塊，主要目的是為其他高級應(yīng)用提供所需的數(shù)據(jù)，同時也是高級應(yīng)用和基本應(yīng)用之間的接口模塊。

網(wǎng)絡(luò)拓撲分析的主要功能是對SCADA系統(tǒng)提供的“遙信”數(shù)據(jù)（即刀閘、開關(guān)位置等）進行分析，從而確定全網(wǎng)的電氣連接狀態(tài)，生成由節(jié)點、支路組成的電力網(wǎng)絡(luò)模型，作為對網(wǎng)絡(luò)進行后續(xù)分析計算的基礎(chǔ)。

(二)電力系統(tǒng)狀態(tài)估計

SCADA收集的原始數(shù)據(jù)不可避免的會有種種缺陷，主要表現(xiàn)在具有誤差和不良數(shù)據(jù)、測量不完全等方面，從而無法準確反映電網(wǎng)的真實狀態(tài)。狀態(tài)估計針對這一問題，以量測誤差的統(tǒng)計規(guī)律為基礎(chǔ)，采用狀態(tài)估計算法，對原始數(shù)據(jù)進行處理，從而得出相對完整和可靠的估計值，使各種誤差和干擾的影響達到最小。最小二乘算法是目前比較成熟和普遍采用的狀態(tài)估計算法，具有速度快、收斂性好的特點。狀態(tài)估計實質(zhì)上是廣義的潮流計算問題，與普通潮流計算類似，也往往采用PQ分解法來提高運算速度。

狀態(tài)估計的計算結(jié)果主要提供給進行電網(wǎng)分析計算的高級應(yīng)用模塊，也可以用于電網(wǎng)安全監(jiān)視。

(三)負荷預(yù)測

從本質(zhì)上來說，負荷是不可預(yù)測的，但從另一方面來看，一定地區(qū)、一定種類的負荷又具有按照一定周期變化的特點，也就是說存在一定的規(guī)律性。如果能夠掌握這種規(guī)律性，在一定程度上進行負荷預(yù)測也就有了依據(jù)。

負荷預(yù)測根據(jù)預(yù)測周期的長度可以分為：長期（大于5年）、中期（1-5年）、短期（數(shù)小時至數(shù)月）、而超短期則指一天內(nèi)以小時或分鐘為單位進行的預(yù)測。中長期負荷預(yù)測對于新機組的安裝建設(shè)、電網(wǎng)增容和改造有著十分重要的意義；而短期和超短期預(yù)測則主要協(xié)助調(diào)度部門保證電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟運行。

無論預(yù)測周期的長短，負荷預(yù)測都是通過分析電網(wǎng)負荷的歷史數(shù)據(jù)來進行的。通過分析，總結(jié)出負荷變化的特點，確定存在干擾的類型和影響程度，從而建立適當?shù)呢摵深A(yù)測模型。如果將負荷預(yù)測模塊直接與電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)連機，直接從SCADA系統(tǒng)獲得所需的歷史負荷數(shù)據(jù)，則稱為在線負荷預(yù)測。

(四)電力系統(tǒng)在線潮流與最優(yōu)潮流

電力系統(tǒng)在線潮流的目標是，得到全網(wǎng)的實時（或指定時間）電力潮流情況，

通過利用狀態(tài)估計和負荷預(yù)測的結(jié)論，它不但能夠得到比SCADA實測數(shù)據(jù)更為準確的潮流分布，而且由于采用負荷預(yù)測的結(jié)果作為數(shù)據(jù)源，它還可以實現(xiàn)一定的潮流預(yù)測功能，為電網(wǎng)安全分析、最優(yōu)潮流等分析功能提供了基礎(chǔ)。

最優(yōu)潮流是根據(jù)當前電網(wǎng)的在線潮流數(shù)據(jù)，用優(yōu)化的方法給出系統(tǒng)中所有可調(diào)節(jié)元件的最優(yōu)狀態(tài)（例如：機組出力，變壓器抽頭位置，電容投切等），以達到全網(wǎng)的最優(yōu)運行。最優(yōu)目標可根據(jù)需要選擇。

(五)靜態(tài)安全和暫態(tài)穩(wěn)定分析

靜態(tài)安全和暫態(tài)穩(wěn)定分析以在線潮流計算的結(jié)果為基礎(chǔ)，分別對靜態(tài)和暫態(tài)條件下的系統(tǒng)安全作出了分析。

對于靜態(tài)安全，內(nèi)容包括：

在不考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，得出電網(wǎng)拓撲變化時，越限節(jié)點和支路的分布，以及越限個數(shù)和越限程度，從而反映出各個元件的開斷對全網(wǎng)安全性影響的程度。開斷元件的選擇可以采用人工選擇或者自動逐個元件選擇的方式。

針對出現(xiàn)越限的不安全運行情況，提供消除或減少系統(tǒng)不安全性的調(diào)度對策，例如：改變運行方式，調(diào)整發(fā)電機出力等。

暫態(tài)穩(wěn)定性分析，主要是根據(jù)用戶的選擇，模擬系統(tǒng)穩(wěn)定運行的狀態(tài)下發(fā)生一定的故障時，分析系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，給出該運行狀態(tài)下此故障的臨界切除時間和發(fā)電機的極限出力。目前，常用的暫態(tài)穩(wěn)定分析主要采用逐步積分法和直接法。

(六)自動發(fā)電控制（AGC）

頻率是反映電能質(zhì)量的最重要的指標，穩(wěn)定電網(wǎng)頻率是電力系統(tǒng)運行的基本任務(wù)。對單一發(fā)電機組而言，一般都已具備了較完善的一次、二次調(diào)頻能力，能夠根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化調(diào)整出力。但從全網(wǎng)的角度來看，這種單一機組的調(diào)節(jié)是被動和無序的，而且很多情況下，調(diào)節(jié)的結(jié)果并不是最經(jīng)濟的；對于互連電網(wǎng)來說，網(wǎng)絡(luò)交換功率，也往往得不到合理的控制。

自動發(fā)電控制的設(shè)計目標是：

結(jié)合機組的一次調(diào)頻能力，在小范圍內(nèi)實現(xiàn)電力系統(tǒng)總負荷與總出力的平衡；

保證電力系統(tǒng)間交換功率在規(guī)定范圍，并維持電力系統(tǒng)頻率為額定值，這要求對各機組進行統(tǒng)一的二次調(diào)頻，也就是負荷頻率控制功能（LFC）。

滿足電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的要求，為實現(xiàn)這一要求，AGC系統(tǒng)需要對系統(tǒng)進行三次調(diào)頻，即經(jīng)濟負荷分配。通過全網(wǎng)機組的能耗微增率曲線和網(wǎng)損微增率，運用等微增率準則并考慮安全約束條件，實現(xiàn)在系統(tǒng)各機組之間的最優(yōu)負荷分配，這一調(diào)整工作就是經(jīng)濟調(diào)度控制（EDC）。

在實際運行中，根據(jù)電力系統(tǒng)的不同情況，AGC的功能也會有所不同，例如，在獨立電網(wǎng)中，無須考慮網(wǎng)間交換功率，則可將二次調(diào)頻集中在實現(xiàn)恒定頻率控制方面。

(七)調(diào)度員培訓仿真系統(tǒng)（DTS）

用以提供一個仿真的電網(wǎng)運行環(huán)境，幫助調(diào)度員熟悉電網(wǎng)的各種特性，學習調(diào)度自動化系統(tǒng)軟件和硬件的操作技能，積累處理各種電網(wǎng)事故的經(jīng)驗。

四、結(jié)束語

通過廣泛的使用各種應(yīng)用軟件和高級應(yīng)用軟件，可以極大的提高調(diào)度自動化系統(tǒng)的效能和自動化水平，真正實現(xiàn)對電網(wǎng)運行的全面控制，保證了電力系統(tǒng)的安全運行和經(jīng)濟運行，同時也為電網(wǎng)和機組的遠景發(fā)展提供了依據(jù)。

[1]王世禎.電網(wǎng)調(diào)度運行技術(shù)[M].沈陽:東北大學出版社,1997.

[2]何仰贊,溫增銀,汪馥英,周慧勤.電力系統(tǒng)分析[M].華中理工大學出版社,1993.