吴任博，杨世兵 ，齐　锐 ，高　明，罗　洪

(1.南方电网公司 广州供电局有限公司，广州　510000；2.云南云电同方科技有限公司，昆明　650217)



电网调度技术支持系统发展方向研究

吴任博1，杨世兵2，齐锐1，高明1，罗洪2

(1.南方电网公司 广州供电局有限公司，广州510000；2.云南云电同方科技有限公司，昆明650217)

摘要：在智能电网技术的快速发展下，特大型城市电网对电力调度操作及运行管理要求日益提高、分析计算工作量快速增大，为确保特大型城市电网安全、稳定运行，且适应和支撑特大型城市智能电网的发展，势必需要建设新一代电网调度智能技术支持系统。以中国广州特大型城市电网为研究对象，分析了广州电网现状及发展中所面临的形势，结合智能电网技术、信息技术等技术的快速发展，提出了电网调度技术支持系统发展方向，并对其建设工作进行合理筹划，明确建设内容及技术支持系统建设中的关键技术，以适应 “调控一体化、主配网一体化、市场化支持”的整体业务需求，为新一代电网调度智能技术支持系统发展进行理论探索和实践、积累经验。

关键词：特大型城市电网；智能调度；智能电网；技术发展趋势

随着发展中国家城市化的快速发展，特大型城市电网不断涌现。以中国广州市为例，在广州市社会经济的快速发展下，广州电网规模不断扩大、运行特性日益复杂、负荷屡创新高、日负荷曲线变化快，特大型城市电网特点充分体现。2011年，广州作为特大型城市电网从省级行政区域中剥离出来、单独运营，电力需求将持续增长，对供电可靠率的要求更高，保证主网安全以及重要用户用电的压力增大，电网运行风险日益突出，对电网运行管理提出了更新更高的要求。

广州市作为中国经济发达城市之一，其城市电网的自动化、智能化发展水平在中国的城市中也位居前列。随着广州电网在智能电网的深入建设，势必对配套的电网调度技术支持系统提出更高的自动化、智能化要求，尤其是“电网安全稳定，电力可靠供应，优质电能质量”等方面要求更高。

在电力自动化与信息化的结合中，基于SOA的信息集成架构、数据分析与应用、分布式并行计算等技术得到初步应用，随着大数据与云计算的发展及逐步成熟，也为智能电网下特大型城市电网的智能调度及技术支持系统建设提供了技术支撑。

1特大型城市电网现状

1.1广州电网概况

广州电网是中国南方电网的重要组成部分，属于典型的电源受端电网，集“省、地、县(配)”多级调度为一体，负责直接调度广州电网管辖范围内的集控中心、变电站及发电厂等，调管范围覆盖电力系统“发、输、变、配、用”各个生产环节，有变电站近300座、发电厂近20座，电压等级覆盖10～500 kV，其能源构成包括水、火，以及新能源。

1.2技术支持系统现状

(1)电力调度内部现状

目前，大部分电力调度技术支持系统通过骨干网络相连，主要包括了主网和配网的技术支持系统，分别用于支撑主网和配网的运行监视、控制、管理等业务，各系统由不同专业各自建设，分别发挥着电网运行控制及管理的重大作用。这些系统之间相对孤立、数据共享困难；由于系统建设时的电网规模和技术定位的限制，各系统在实时静态与动态分析、辅助决策、智能告警、检修优化与计划智能编排、图模数管理等方面能力不足，与发达国家相比，存在明显差距。以广州电网为例，由于其职能转变和升级，其自动化系统和运行管理与辅助决策支持系统不能满足电网运行控制与管理的要求、智能化程度很低。

(2)电力调度外部现状

在电力系统运行中，各级调度机构需要与电网公司的多部门进行业务交流，特大型城市电网的调度机构还需要同时处理省、地、县(配)多级调度业务，这就使得调度机构需要与电网公司不同业务系统进行数据交互与业务协同。以广州电网为例，广州中调在业务管理中除了电能量管理系统(EMS)和电网运行管理系统外，还与广州供电局企业级系统(如生产管理信息系统、营销管理信息系统等)进行交互或使用其系统功能，由于管理体系不健全、系统建设不规范、信息模型差异等因素的限制，这些跨业务部门的数据交互和业务协同存在较大困难。

2技术支持系统面临的形势

2.1电网调度运行形势

由于特大型城市电网往往集“省、地、县(配)”多级调度职能为一体，需要完成多级电网的协调，其运行和管理模式将会随着智能电网、电网规模的发展而发生改变。以广州电网为例，电力改革、电网公司的“集团化运作、一体化管理”，以及其他业务发展战略，均要求电网技术支持系统加强对电网运行的一体化管控支撑和辅助决策支持，其所面临的电网调度运行形式包括：

(1)调控一体化

2012年，南网对调控一体化工作提出了明确要求，在调度模式转变后，面对省地配调控一体化，一、二次设备调控一体化等新要求，这就需要电网调度技术支持系统能够适应管理模式的创新，支撑起省、地、县(配)为一体化的电网运行控制与管理业务。

(2)主配一体化

在特大型城市电网中发、输、配、用一体化,主配业务协同特点突出，电网调度技术支持系统的发展，需要满足和支撑主配一体化业务特点的需要。目前，国内外多数大面积停电，其主要原因之一就是主、配网信息不对称，相互间信息共享不及时。通主打通建立主、配网之间信息共享通道及业务协同通道，可提高快速规避风险的能力。

(3)系统运行风险突出

在特大型城市电网中，调度运行工作既要关注大电网安全稳定问题，又要关注110 kV及以下电网供电的可靠性与及电能质量问题；同时，还要考虑新能源接入带来的渗透问题，对电网安全运行的影响。而现有技术支持体系的支撑能力，存在难以解决的固有缺陷，“一动就可能出问题”的特点依然存在，管理规范化水平的提升并不能完全消除风险，并且伴随着系统日益老化、新能源的持续接入，电力系统运行的风险在逐步加大。

(4)电力市场化加速推进

2013年，国务院明确提出“推进大用户直购电和售电侧电力体制改革试点”。调度机构是电力交易结果的执行者，电力市场的建立势必对电力调度工作产生深远影响，在发电计划安排和发电实时调控等多个环节，需充分考虑安全、节能、经济、环保等影响因素。随着电力市场的推进，电力交易的周期会越来越短，这对调度技术支持系统在数据处理、辅助决策和功能适应性方面均提出了更高要求。

2.2技术发展趋势

(1)二次系统一体化融合与发展

在电力二次系统建设中，从全新的高度来定位和审视技术支持系统的作用，将逐步突破广州电网现有的技术支持系统架构，建立专业系统化的、面向服务的电力二次一体化系统。在面向服务技术架构(SOA)的支撑下，电力调度机构内部、调度机构之间、以及调度机构与其他业务部门间的数据共享和业务协同将变得更为快速和有效。

(2)智能电网及智能调度发展与建设

发展智能电网是世界各国电力工业的共同选择，广州电网作为特大型城市电网，随着智能化传感器采集终端、异构数据集成、海量数据存储、高速计算和通信、多维可视化技术等设备或技术的发展，及在电网建设中应用，电网的智能化水平将会逐步提高，与之相应的综合分析、广域控制、智能决策支持等应用将会得到深入的研究与应用到生产过程，并取得可观的建设成效。未来在智能电网的深入建设过程中，像广州电网这样的特大型城市电网需要同时开展与之相配套的智能调度管理模式和技术系统的研究，建立起“自动化与信息化相融合、智能技术得到广泛应用”的智能化体系，以支撑调控一体化和新能源接入的安全管理。

(3)大数据分析与云计算的深入应用

在智能电网发展下，通过以智能传感器和通信网络为基础的电力物联网建设，从而形成海量的电网运行数据。通过将大数据分析与云计算，应用到电网运行与调度管理中，深入分析和挖掘电网运行数据，为电力设备的智能故障诊断、检修计划智能编排提供技术平台支持；也可应用到电力系统事故反演与运行趋势呈现等方面。

3技术支持体系规划

3.1建设工作推进思路

以电网企业发展为总体要求，通过电网企业和电力调度发展的业务战略驱动电网调度技术支持系统规划与建设；通过电网调度技术支持系统应用，固化业务流程、提升管理效率。一方面，研究电网企业发展战略，明确对技术支持系统建设与发展的要求，在电网企业信息化建设的总体框架下，对电网调度技术支持系统建设工作进行合理筹划，明确电网调度技术支持系统建设内容及定位、明确技术支持系统建设中的关键技术；另一方面，研究智能电网技术、大数据分析与云计算技术、通信技术等技术的发展动态，提出这些新技术在电网调度中应用的技术方案，并进行论证。

3.2技术体系规划

以广州电网为例，对特大型城市电网的调度技术支持系统建设与发展进行初步规划，主要包括主配网一体化技术支持系统建设、配套的标准规范体系建设和运维管控体系建设三大领域，其发展蓝图如图1所示。

图1　发展蓝图

主配网一体化技术支持系统，主要研究和建设适应智能电网发展的、满足特大型城市电网运行控制与调度管理的智能化技术支持系统，其核心包括：城市电网驾驶舱、电网运行智能控制系统、电网运行智能管理系统、一体化基础支撑平台、电网数据中心及自动化综合监管系统等；

标准规范体系建设，主要是从调度数据资源管理标准及规范、主配网业务协同管理规范等方面，规范业务数据和业务流程，以及数据的应用流程；

运维管控体系建设，主要从电网调度信息化建设管控机制及流程、调度技术支持系统运维流程等方面进行建设，优化和提升电力调度技术支持系统的运维管控体系。

3.3典型问题技术路线与实现方法

(1)电力设备信息融合

根据特大型城市电网中主、配网运行管理的需要，在其调度机构建设一套能够满足安全稳定计算、保护整定计算、短路电流计算等高级分析软件，及满足检修管理、调度日志管理、定值单管理等管理业务的设备台账及参数。从调度业务视角，实现对设备台账及参数的维护，该设备台账通过电力设备的调度命名，采用模糊匹配技术实现与电网企业设备或资产管理信息系统中的设备台账进行对应。根据不同电网企业中部门职能划分，分发电厂一、二次设备及相关图形信息、输变电一次设备信息、输变电二次设备信息等类别进行存量数据和增量数据的管理。

(2)电网企业跨部门业务协同

以广州电网为例，电网调度与电网其他业务部门之间的业务协同技术路线和实现方法如图2所示。

图2　业务协同逻辑

主要通过运行服务总线实现与现有系统进行数据交互和业务流程编排与再造，支撑业务协同。

(3)电网运行数据分析

以电力设备为主线，通过电力设备的调度命名与唯一编码，实现电网调度自动化信息与管理信息的融合，建立起涵盖主、配网运行信息的全景数据中心；采用分布式文件系统(HDFS)与分布式关系型数据库存储技术相结合，实现电网运行海量数据的存储；采用GIS技术与移动应用技术相结合，实现电网的分层分区展示。

在数据整合与分布式存储的基础上，根据电力调度中各类分析应用场景，设计电网运行数据分析计算框架，提供电网潮流分析、事故反演、动态仿真、设备状态分析等支持。

(4)电力调度中移动应用建设

在国家和电力二次安全防护总体框架下，及电网企业的安全防护要求下，设计和构建电力调度移动应用技术平台。安全方面，设计和实现统一的安全接入与授信访问体系，采用入网许可、设备合法、用户合法和权限合法确认等4重安全认证措施；应用方面，重点满足电力抢修、设备巡检等业务的要求，设计和研发基于移动互联专网的电力快速抢修指挥、厂站信息快速上报等实用功能。

4结语

本文作者以中国广州电网为新确立的典型特大型城市电网，分析广州电网现状及发展中所面临的形势，结合智能电网技术、信息技术等技术的快速发展，提出了电网调度技术支持系统发展方向，并对其建设工作进行合理筹划，明确建设内容及典型问题的技术路线与实现方法。文中提出的技术体系规划、典型问题技术路线与实现方法等已经应用到了广州电网调度技术支持的建设中，得到了论证。

在广州电网调度技术支持的建设中，提出了基于本文研究成果开展深入需求。后续将仍以广州电网为研究对象，主要从新能源接入、主配网运行联合分析、主配网协同的电网安全校核等方面完善电网技术支持系统发展方向的研究工作。

(本文编辑：严加)

Development Trend of Power Grid Dispatching Technical Support System

WU Ren-bo1, YANG Shi-bing2, QI Rui1, GAO Ming2, LUO Hong2

(1. Guangzhou Power Supply Co., Ltd., Guangzhou 510000, China;2. Yunnan Yundian Tongfang Technology Co., Ltd., Kunming 650217, China)

Abstract:With the rapid development of smart grid technology, mega city grid poses higher requirements for power dispatching operation and operation management; consequently analysis and calculation workload increases rapidly. In order to ensure the safe and stable grid operation, and support and adapt to the smart grid development in mega cities, it is essential to build a new-generation power grid dispatching intelligent technology support system. This paper analyzes the present situation and the development of Guangzhou power grid. And in combination with the smart grid technology and the information technology, it proposes the grid dispatching technology support system development trend, and it makes reasonable construction planning, defining the construction contents and the key techniques in the technical support system. This research aims to adapt to the overall business needs: "dispatching-monitoring integration, main gird-distribution grid integration, market support", providing a theoretical exploration and practice and accumulating experience for developing a new-generation grid dispatching intelligent technology support system.

Key words:mega city power grid; intelligent dispatching; smart grid; technology development trend

DOI：10.11973/dlyny201602008

作者简介：吴任博(1983)，男，硕士，工程师，主要研究方向为电力系统自动化。

中图分类号：TM73

文献标志码：B

文章编号：2095-1256(2016)02-0189-04

收稿日期：2015-12-25