智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警的應(yīng)用

特高壓交直流電網(wǎng)持續(xù)投運(yùn)使得各級(jí)電網(wǎng)的電氣聯(lián)系越來(lái)越緊密。智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警類應(yīng)用為電網(wǎng)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)視、運(yùn)行分析、操作和控制等提供了核心支撐，是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要技術(shù)保障。

近年來(lái)國(guó)家電網(wǎng)公司（國(guó)網(wǎng)）和南方電網(wǎng)公司（南網(wǎng)）系統(tǒng)已在省級(jí)以上調(diào)控中心建成了智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)并向市級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)推進(jìn)部署。實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警作為四大類應(yīng)用中的重要實(shí)時(shí)應(yīng)用，直接影響到調(diào)控業(yè)務(wù)的正常開(kāi)展。目前圍繞實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警類應(yīng)用已形成了國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)各自的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，彼此之間有共通之處，但功能特點(diǎn)各有不同，尚無(wú)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該類應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)范。這不利于總結(jié)實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警類應(yīng)用在各地運(yùn)行實(shí)用化過(guò)程中取得的成果，無(wú)法在行業(yè)范圍內(nèi)形成合力促進(jìn)優(yōu)秀技術(shù)成果的繼承共享和相互推廣，因此繼續(xù)亟需統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以指導(dǎo)業(yè)內(nèi)運(yùn)行、研發(fā)等單位開(kāi)展工作，推進(jìn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化建設(shè)。鑒于此，2015年1月14日國(guó)家能源局下達(dá)了文件將其列入2015年行標(biāo)制修訂計(jì)劃。

國(guó)家電網(wǎng)公司國(guó)家電力調(diào)度控制中心（國(guó)調(diào)中心）、中國(guó)南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心（南網(wǎng)總調(diào)）、國(guó)家電網(wǎng)公司華北分部和其他參編單位為適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和調(diào)度業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，在參考相關(guān)國(guó)標(biāo)、行標(biāo)的基礎(chǔ)上，本著先進(jìn)性、成熟性和適用性的原則，總結(jié)了近年來(lái)該類應(yīng)用研發(fā)和建設(shè)已取得并獲得廣泛應(yīng)用的成果經(jīng)驗(yàn)，首次編制了DL/T 1709.4-2017《智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第4部分：實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警》。本規(guī)范共分為8章，本文依據(jù)規(guī)范的主要章節(jié)對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警類應(yīng)用的關(guān)鍵功能和技術(shù)要求進(jìn)行解讀。

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02 總則

范圍和規(guī)范性引用文件

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警類應(yīng)用的組成及各應(yīng)用的功能要求，明確了其適用于各級(jí)智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警類軟件的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)各環(huán)節(jié)工作。該規(guī)范引用了與實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警應(yīng)用相關(guān)的最新國(guó)標(biāo)、行標(biāo)和國(guó)家文件。

術(shù)語(yǔ)、定義符號(hào)和代號(hào)

由于實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警類應(yīng)用概念較多，為力求在內(nèi)容和形式上與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)保持一致且突出重點(diǎn)，該規(guī)范在參照GB/T 33590.2-2017《智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)》的基礎(chǔ)上，僅對(duì)駕駛艙類應(yīng)用、調(diào)度計(jì)劃類應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)分析、在線安全穩(wěn)定分析、自動(dòng)發(fā)電控制、自動(dòng)電壓控制等關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)進(jìn)行說(shuō)明。

總體原則和接口要求

該規(guī)范將該類應(yīng)用分為電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控與智能告警、電網(wǎng)自動(dòng)控制、電網(wǎng)運(yùn)行分析與決策、輔助監(jiān)測(cè)四類。其功能共同點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的監(jiān)視和故障診斷、實(shí)時(shí)跟蹤運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)并閉環(huán)優(yōu)化控制、提出預(yù)控策略并分析評(píng)價(jià)運(yùn)行的安全和經(jīng)濟(jì)性等。

根據(jù)安全防護(hù)要求，實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警應(yīng)用在I區(qū)通過(guò)防火墻與II區(qū)隔離，通過(guò)單向隔離裝置與III區(qū)隔離，并能向調(diào)度計(jì)劃和調(diào)度管理應(yīng)用輸出所需的各類信息，也可向電網(wǎng)運(yùn)行駕駛艙輸出電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)、故障信息等關(guān)鍵性能指標(biāo)（key performance indicator，KPI）信息并從中獲取其結(jié)果。

03 電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控與智能告警

電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)態(tài)監(jiān)控

穩(wěn)態(tài)監(jiān)控是智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的基本功能，可處理各類模擬量和狀態(tài)量，支持旁路代、對(duì)端代、狀態(tài)估計(jì)代等操作以及多源數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)質(zhì)量碼處理并可對(duì)遙測(cè)遙信采樣查詢。穩(wěn)態(tài)監(jiān)控對(duì)設(shè)備和斷面的狀態(tài)動(dòng)態(tài)拓?fù)渲δ苤苯佑绊戇\(yùn)行人員對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)的判斷，且應(yīng)能靈活配置（見(jiàn)圖1）。穩(wěn)態(tài)監(jiān)控還需支持?jǐn)嗦菲?、隔離開(kāi)關(guān)和分接頭的遠(yuǎn)方控制和調(diào)節(jié)以滿足電網(wǎng)運(yùn)行中遙控的需求。

電網(wǎng)運(yùn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視與分析

動(dòng)態(tài)監(jiān)視與分析是穩(wěn)態(tài)監(jiān)控的重要補(bǔ)充，具備動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)量測(cè)對(duì)比、壞數(shù)據(jù)辨識(shí)、公式定義和提供計(jì)算庫(kù)的能力。該模塊能提供相角測(cè)量歸算、機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，支持相角參考個(gè)性設(shè)置。此外，應(yīng)提供母線平衡、斷面監(jiān)視、量測(cè)及相角差越限告警及屏蔽功能。

主站間PMU實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程調(diào)閱為近年來(lái)實(shí)用化過(guò)程中的新增功能。隨著特高壓交直流互聯(lián)電網(wǎng)特性的日益復(fù)雜，低頻振蕩監(jiān)視、在線擾動(dòng)識(shí)別、機(jī)組一次調(diào)頻及勵(lì)磁系統(tǒng)性能分析監(jiān)視等在運(yùn)行中也逐步實(shí)用化，發(fā)揮著愈來(lái)愈大的作用。

繼電保護(hù)設(shè)備在線監(jiān)視與分析

繼電保護(hù)設(shè)備在線監(jiān)視與分析應(yīng)能實(shí)時(shí)處理保護(hù)設(shè)備狀態(tài)量、模擬量、事件/定值/軟壓板信息、故障錄波等以及異常告警、自檢、動(dòng)作和通信狀態(tài)等信息，從而正確顯示保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及動(dòng)作，確保發(fā)生故障時(shí)給出故障簡(jiǎn)報(bào)并提供給綜合智能告警。當(dāng)前保護(hù)信息已成為綜合智能告警重要的數(shù)據(jù)源之一。該模塊可支持保護(hù)設(shè)備定值等信息的查詢召喚，具備裝置遠(yuǎn)程操作能力及必要的安全機(jī)制，具備一定的智能分析能力。

安全穩(wěn)定控制裝置（系統(tǒng)）在線監(jiān)測(cè)

安穩(wěn)裝置在線監(jiān)測(cè)能提供裝置運(yùn)行方式監(jiān)視，如壓板狀態(tài)、允切狀態(tài)、可切負(fù)荷和機(jī)組量、直流最大可提升和回降量等運(yùn)行方式信息以及通道狀態(tài)、異常告警、裝置動(dòng)作等信息，并能提供安控裝置（系統(tǒng)）的動(dòng)作行為和異常狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)分析及事件告警，具備當(dāng)值策略控制量不足的告警功能，支持召喚定值和策略表描述文件等。安穩(wěn)裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是為應(yīng)對(duì)電網(wǎng)迅速發(fā)展后安自裝置數(shù)量增多、復(fù)雜性增強(qiáng)的局面提出的技術(shù)新舉措。目前在各地的建設(shè)及實(shí)用化進(jìn)展程度不一。

綜合智能分析與告警

綜合智能分析與告警改變了故障時(shí)依靠廠站運(yùn)行人員電話匯報(bào)調(diào)度的傳統(tǒng)模式，可第一時(shí)間分析產(chǎn)生設(shè)備跳閘等系統(tǒng)異常告警，還可結(jié)合保護(hù)信息產(chǎn)生保護(hù)設(shè)備異常告警，可結(jié)合網(wǎng)絡(luò)分析和在線安全穩(wěn)定分析等產(chǎn)生電網(wǎng)運(yùn)行預(yù)警，可結(jié)合水電或新能源檢測(cè)管理系統(tǒng)產(chǎn)生氣象水情預(yù)警，可結(jié)合雷電定位系統(tǒng)產(chǎn)生雷電預(yù)警信息。如圖2中的云彩即為雷電告警示意，左側(cè)為故障相關(guān)穩(wěn)態(tài)、PMU、故障測(cè)距等信息，右側(cè)為結(jié)合地理潮流圖對(duì)故障點(diǎn)定位的可視化展示，下方為故障相關(guān)廠站圖及故錄簡(jiǎn)報(bào)等信息。

綜合智能告警可提供規(guī)范的告警信息格式，支持可靈活配置的告警邏輯庫(kù)和關(guān)聯(lián)推理，并可觸發(fā)高級(jí)應(yīng)用分析計(jì)算。隨著近年來(lái)調(diào)控一體化的推進(jìn)，該功能逐步實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)間告警的實(shí)時(shí)校驗(yàn)和推送并可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)訂閱本調(diào)機(jī)構(gòu)所關(guān)心的告警。告警信息推送支持信息行、變色閃爍、推圖、語(yǔ)音等多種形式以便第一時(shí)間告知運(yùn)行人員。

04 電網(wǎng)自動(dòng)控制

隨著大電網(wǎng)特性的日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工控制模式已不再適用，電網(wǎng)自動(dòng)控制模塊的作用凸顯。

自動(dòng)發(fā)電控制

自動(dòng)發(fā)電控制（automatic generation control，AGC）功能支持分級(jí)控制建模和多區(qū)域多目標(biāo)控制，包括斷面、調(diào)峰約束目標(biāo)，可支持多級(jí)目標(biāo)自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整和單機(jī)/全廠控制方式及梯級(jí)水電廠的多廠控制方式。隨著新能源的快速發(fā)展，風(fēng)電、光伏AGC應(yīng)支持新能源場(chǎng)站作為控制對(duì)象，且AGC在控制模型校驗(yàn)更新時(shí)不應(yīng)影響實(shí)時(shí)控制。

AGC運(yùn)行狀態(tài)包括在線、暫停、離線，其數(shù)據(jù)采集、控制命令周期等可設(shè)。根據(jù)實(shí)際控制需求，其模式包括恒定頻率控制、恒定聯(lián)絡(luò)線功率控制和聯(lián)絡(luò)線和頻率偏差控制，同時(shí)支持接收遙測(cè)區(qū)域控制偏差（area control error，ACE）和ACE濾波，如當(dāng)前華北區(qū)域省級(jí)電網(wǎng)均采用華北網(wǎng)調(diào)計(jì)算下發(fā)的ACE進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。在計(jì)算區(qū)域調(diào)節(jié)功率時(shí)應(yīng)考慮時(shí)鐘誤差和無(wú)意交換電量等校正分量，如圖3所示，它將AGC最核心的計(jì)算過(guò)程和控制邏輯用直觀形式進(jìn)行說(shuō)明，并將中間變量的計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

隨著分布式能源的快速發(fā)展，AGC應(yīng)支持場(chǎng)站群構(gòu)成的虛擬對(duì)象。在運(yùn)行需要時(shí)或測(cè)試時(shí)可采用手動(dòng)模式。它支持區(qū)域及機(jī)組性能指標(biāo)、頻率、交換功率、ACE等合格率計(jì)算并可提供機(jī)組響應(yīng)測(cè)試。為保證機(jī)組運(yùn)行的安全性，指令應(yīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)密驗(yàn)證及校驗(yàn)執(zhí)行，如指令修改權(quán)限不賦予無(wú)關(guān)人員。

自動(dòng)電壓控制

自動(dòng)電壓控制（automatic voltage control，AVC ）支持分級(jí)分區(qū)協(xié)調(diào)和中樞/控制母線建模并可設(shè)定電壓計(jì)劃，可修改不同時(shí)間及方式的目標(biāo)，支持優(yōu)化變量和約束條件的修改校核。其無(wú)功優(yōu)化是在滿足安全約束前提下以網(wǎng)損最小為目標(biāo)給出中樞母線電壓和關(guān)鍵聯(lián)絡(luò)線無(wú)功設(shè)定值、優(yōu)化前后網(wǎng)損和控制變量的對(duì)比結(jié)果以及是否滿足約束條件的情況。AVC能自動(dòng)劃分控制分區(qū)，實(shí)現(xiàn)分區(qū)無(wú)功備用、母線、無(wú)功設(shè)備和主子站工況的監(jiān)視。變電站可選擇分散或集中控制模式。AVC支持連續(xù)或離散調(diào)節(jié)，具備開(kāi)閉環(huán)模式及系統(tǒng)、廠站、設(shè)備級(jí)閉鎖。近年來(lái)伴隨電網(wǎng)耦合的加強(qiáng)，各級(jí)AVC基本實(shí)現(xiàn)了上下級(jí)協(xié)調(diào)以達(dá)到無(wú)功分層分區(qū)平衡，且當(dāng)上下級(jí)主站失聯(lián)時(shí)可自動(dòng)切換至本地模式以確保穩(wěn)定。