浅聊智能电网技术在电力调度自动化系统中的应用

张继冬

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要： 本文深入探讨了智能电网技术在电力调度自动化系统中的广泛应用。通过详细阐述智能电网技术的概念、特点及其构成要素，分析了当前电力调度自动化系统的现状与需求。重点研究了智能电网技术在电力调度自动化系统中的具体应用，包括智能监测与预警、优化调度、自愈控制等方面，并结合实际案例进行了说明。最后，对智能电网技术在电力调度自动化系统中的应用前景进行了展望，指出了未来的发展方向和研究重点。

一、引言

二、智能电网技术概述

（一）智能电网技术的概念

（二）智能电网技术的特点

1. 自愈能力：智能电网能够实时监测电力系统的运行状态，及时发现并自动修复故障，保障电力供应的连续性和稳定性。

2. 兼容性强：智能电网可以兼容各种类型的发电方式和储能设备，实现对可再生能源的高效利用和大规模接入。

3. 互动性好：智能电网支持用户与电力系统之间的双向互动，用户可以根据自己的需求主动参与电力调度，提高能源利用效率。

4. 智能化程度高：智能电网采用先进的人工智能、大数据分析等技术，对电力系统的运行数据进行深度挖掘和分析，实现智能化的决策和管理。

（三）智能电网技术的构成要素

1. 高级量测体系（AMI）：通过智能电表等设备实现对电力用户用电信息的实时采集和监测，为电力系统的运行管理提供数据支持。

2. 高速通信网络：构建覆盖电力系统各个环节的高速通信网络，实现信息的快速传输和共享。

3. 智能控制技术：包括分布式能源管理、智能变电站控制、电力电子技术等，用于实现对电力系统的智能化控制和优化调度。

4. 可视化技术：利用可视化界面将电力系统的运行状态直观地展示给调度人员，便于及时掌握系统运行情况并做出决策。

三、电力调度自动化系统现状与需求分析

（一）电力调度自动化系统现状

（二）电力调度自动化系统需求分析

1. 强大的数据处理和分析能力：能够实时处理海量的电力系统运行数据，并通过数据分析挖掘出有价值的信息，为调度决策提供支持。

2. 高度的智能化和自动化水平：实现电力系统的智能监测、预警、故障诊断和自愈控制，提高电力系统的运行可靠性和稳定性。

3. 良好的兼容性和扩展性：能够兼容各种类型的电力设备和通信协议，方便与其他系统进行集成和扩展。

4. 支持新能源的接入和优化调度：具备对可再生能源的预测、评估和优化调度能力，实现新能源的高效利用和电力系统的低碳环保运行。

四、智能电网技术在电力调度自动化系统中的应用

（一）智能监测与预警

1. 设备状态监测
   智能电网技术通过在电力设备上安装各种传感器，如温度传感器、湿度传感器、振动传感器等，实时采集设备的运行状态信息。这些信息通过高速通信网络传输到调度中心，经过数据分析处理后，可以及时发现设备的潜在故障隐患，并发出预警信号，提醒运维人员进行检修和维护。

2. 电网运行状态监测
   利用智能电网的广域测量系统（WAMS）和同步相量测量装置（PMU），可以实时监测电网的电压、电流、功率等运行参数，并实现对电网频率和相位的同步测量。通过对这些数据的分析，可以及时掌握电网的运行状态，发现电网中的异常情况，如电压波动、功率振荡等，并采取相应的措施进行调整和控制。

（二）优化调度

1. 负荷预测
   智能电网技术采用先进的负荷预测方法，结合历史用电数据、气象信息、经济发展趋势等因素，对未来一段时间内的电力负荷进行准确预测。基于负荷预测结果，电力调度部门可以制定合理的发电计划和调度策略，实现电力资源的优化配置，提高电力系统的运行效率和经济性。

2. 发电优化调度
   在智能电网环境下，电力调度部门可以综合考虑各种发电资源的特点和成本，包括常规能源发电、可再生能源发电、储能设备等，制定出发电调度方案。通过优化调度，可以实现电力系统的节能减排目标，同时提高可再生能源的消纳比例。

3. 网络拓扑优化
   智能电网技术可以根据电力系统的实时运行状态和负荷分布情况，对电网的拓扑结构进行动态优化调整。通过合理调整线路的开关状态和变压器的分接头位置，可以优化电网的潮流分布，降低网络损耗，提高电网的供电能力和可靠性。

（三）自愈控制

1. 故障诊断与定位
   当电力系统发生故障时，智能电网技术能够迅速启动故障诊断程序，通过对故障前后的电网运行数据进行分析，快速准确地诊断出故障类型和故障位置。同时，利用智能传感器和通信网络，可以将故障信息及时传输给调度中心和运维人员，为故障抢修提供有力支持。

2. 故障隔离与恢复供电
   在确定故障位置后，智能电网技术可以通过远程控制开关设备，快速实现故障区域的隔离，避免故障扩大。同时，根据电网的实时运行状态和负荷分布情况，自动调整非故障区域的供电方式，恢复用户的供电。在故障恢复过程中，智能电网技术还可以实现对分布式电源和储能设备的协调控制，充分发挥它们的作用，提高供电恢复的速度和可靠性。

五、Acrel-2000MG微电网能量管理系统概述

（一）概述

Acrel-2000MG微电网能量管理系统，是我司根据新型电力系统下微电网监控系统与微电网能量管理系统的要求，总结国内外的研究和生产的经验，专门研制出的企业微电网能量管理系统。本系统满足光伏系统、风力发电、储能系统以及充电桩的接入，全天进行数据采集分析，直接监视光伏、风能、储能系统、充电桩运行状态及健康状况，是一个集监控系统、能量管理为一体的管理系统。该系统在安全稳定的基础上以经济优化运行为目标，提升可再生能源应用，提高电网运行稳定性、补偿负荷波动；有效实现用户侧的需求管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，提高电力设备运行效率、降低供电成本。为企业微电网能量管理提供安全、可靠、经济运行提供了全新的解决方案。

微电网能量管理系统应采用分层分布式结构，整个能量管理系统在物理上分为三个层：设备层、网络通信层和站控层。站级通信网络采用标准以太网及TCP/IP通信协议，物理媒介可以为光纤、网线、屏蔽双绞线等。系统支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约。

（二）技术标准

本方案遵循的标准有：

本技术规范书提供的设备应满足以下规定、法规和行业标准：

GB/T26802.1-2011工业控制计算机系统通用规范1部分：通用要求

GB/T26806.2-2011工业控制计算机系统工业控制计算机基本平台2部分：性能评定方法

GB/T26802.5-2011工业控制计算机系统通用规范5部分：场地安全要求

GB/T26802.6-2011工业控制计算机系统通用规范6部分：验收大纲

GB/T2887-2011计算机场地通用规范

GB/T20270-2006信息安全技术网络基础安全技术要求

GB50174-2018电子信息系统机房设计规范

DL/T634.5101远动设备及系统5-101部分:传输规约基本远动任务配套标准

DL/T634.5104远动设备及系统5-104部分:传输规约采用标准传输协议子集的IEC60870-5-网络访问101

GB/T33589-2017微电网接入电力系统技术规定

GB/T36274-2018微电网能量管理系统技术规范

GB/T51341-2018微电网工程设计标准

GB/T36270-2018微电网监控系统技术规范

DL/T1864-2018型微电网监控系统技术规范

T/CEC182-2018微电网并网调度运行规范

T/CEC150-2018低压微电网并网一体化装置技术规范

T/CEC151-2018并网型交直流混合微电网运行与控制技术规范

T/CEC152-2018并网型微电网需求响应技术要求

T/CEC153-2018并网型微电网负荷管理技术导则

T/CEC182-2018微电网并网调度运行规范

T/CEC5005-2018微电网工程设计规范

NB/T10148-2019微电网1部分：微电网规划设计导则

NB/T10149-2019微电网2部分：微电网运行导则

（三）适用场合

系统可应用于城市、高速公路、工业园区、工商业区、居民区、智能建筑、海岛、无电地区可再生能源系统监控和能量管理需求。

（四）型号说明

六、系统功能

（一）实时监测

微电网能量管理系统人机界面友好，应能够以系统一次电气图的形式直观显示各电气回路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各回路断路器、隔离开关等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。其中，各子系统回路电参量主要有：三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、频率和正向有功电能累计值；状态参数主要有：开关状态、断路器故障脱扣告警等。

系统应可以对分布式电源、储能系统进行发电管理，使管理人员实时掌握发电单元的出力信息、收益信息、储能荷电状态及发电单元与储能单元运行功率设置等。

系统应可以对储能系统进行状态管理，能够根据储能系统的荷电状态进行及时告警，并支持定期的电池维护。

微电网能量管理系统的监控系统界面包括系统主界面，包含微电网光伏、风电、储能、充电桩及总体负荷组成情况，包括收益信息、天气信息、节能减排信息、功率信息、电量信息、电压电流情况等。根据不同的需求，也可将充电，储能及光伏系统信息进行显示。

子界面主要包括系统主接线图、光伏信息、风电信息、储能信息、充电桩信息、通讯状况及一些统计列表等。

（二）光伏界面

本界面用来展示对光伏系统信息，主要包括逆变器直流侧、交流侧运行状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、并网柜电力监测及发电量统计、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、辐照度/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据进行展示。

（三）储能界面

本界面主要用来展示本系统的储能装机容量、储能当前充放电量、收益、SOC变化曲线以及电量变化曲线。

本界面主要用来展示对PCS的参数进行设置，包括开关机、运行模式、功率设定以及电压、电流的限值。

储能系统BMS参数设置界面

本界面用来展示对BMS的参数进行设置，主要包括电芯电压、温度保护限值、电池组电压、电流、温度限值等。

本界面用来展示对PCS电网侧数据，主要包括相电压、电流、功率、频率、功率因数等。

储能系统PCS交流侧数据界面

本界面用来展示对PCS交流侧数据，主要包括相电压、电流、功率、频率、功率因数、温度值等。同时针对交流侧的异常信息进行告警。

储能系统PCS直流侧数据界面

本界面用来展示对PCS直流侧数据，主要包括电压、电流、功率、电量等。同时针对直流侧的异常信息进行告警。

储能系统PCS状态界面

本界面用来展示对PCS状态信息，主要包括通讯状态、运行状态、STS运行状态及STS故障告警等。

储能电池状态界面

本界面用来展示对BMS状态信息，主要包括储能电池的运行状态、系统信息、数据信息以及告警信息等，同时展示当前储能电池的SOC信息。

储能电池簇运行数据界面

本界面用来展示对电池簇信息，主要包括储能各模组的电芯电压与温度，并展示当前电芯的*大、*小电压、温度值及所对应的位置。

（四）风电界面

本界面用来展示对风电系统信息，主要包括逆变控制一体机直流侧、交流侧运行状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、风速/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据进行展示。

（五）充电桩界面

本界面用来展示对充电桩系统信息，主要包括充电桩用电总功率、交直流充电桩的功率、电量、电量费用，变化曲线、各个充电桩的运行数据等。

（六）视频监控界面

微电网视频监控界面

本界面主要展示系统所接入的视频画面，且通过不同的配置，实现预览、回放、管理与控制等。

（七）发电预测

系统应可以通过历史发电数据、实测数据、未来天气预测数据，对分布式发电进行短期、超短期发电功率预测，并展示合格率及误差分析。根据功率预测可进行人工输入或者自动生成发电计划，便于用户对该系统新能源发电的集中管控。

光伏预测界面

（八）策略配置

系统应可以根据发电数据、储能系统容量、负荷需求及分时电价信息，进行系统运行模式的设置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期计划、需量控制、有序充电、动态扩容等。

（九）运行报表

应能查询各子系统、回路或设备选定时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等。

七、系统硬件配置

八、结论

参考文献

[1]刘君.智能电网技术在电力调度自动化系统中的应用研究[J].通讯世界.2023(7):115-117.

[2] 张宁,刘爽,周晓燕.基于数字可视化的智能电网关键技术及应用围.数字技术与应用,2022,40(2):197-199.

[3] 谢清玉,张耀坤,李经纬,面向智能电网的电力大数据关键技术应用[J].电网与清洁能源,2021,37(12):39-46.

[4] 安科瑞企业微电网设计与应用设计，2022，05版.

作者简介：

张继冬，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司