調(diào)度自動化

　　利用以電子計算機為核心的控制系統(tǒng)和遠動技術(shù)實現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度的自動化。它包括安全監(jiān)控、安全分析、狀態(tài)估計、在線負荷預(yù)測、自動發(fā)電控制、自動經(jīng)濟調(diào)度等項內(nèi)容。調(diào)度自動化是電力系統(tǒng)綜合自動化的重要部分，它可幫助值班調(diào)度人員提高運行管理水平，使電力系統(tǒng)隨時處于安全、經(jīng)濟運行狀態(tài)，保證向用戶提供優(yōu)質(zhì)電能。

　　發(fā)展概況早期的電力系統(tǒng)調(diào)度是由調(diào)度員用電話指揮的。由于通信設(shè)備的限制，他們只能通過電話掌握反映系統(tǒng)狀態(tài)的有限信息，并根據(jù)這些信息和個人的運行經(jīng)驗作出判斷,完成電力系統(tǒng)的調(diào)度。在這個階段,電力系統(tǒng)很大一部分監(jiān)視和控制功能是由系統(tǒng)所屬發(fā)電廠和變電所運行人員直接完成的。所以，電力系統(tǒng)監(jiān)視和控制的快速性和正確性都受到很大限制。電力系統(tǒng)的發(fā)展,使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行方式越來越復(fù)雜且多變,而社會對電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟性的要求也日益提高。對于這種相互間有嚴格運行約束條件，負荷變化和事故的發(fā)生又具隨機性的大系統(tǒng)，若以傳統(tǒng)的調(diào)度所中單靠調(diào)度人員實施調(diào)度管理的方式是難以勝任的。以某個300萬千瓦容量的電力系統(tǒng)為例,需要同時收集的必要信息量達2954個(其中遙測量864個、遙信量1863個、脈沖累計32個、遙控量130個、遙調(diào)量65個)。顯然，單靠調(diào)度人員監(jiān)視信息量如此之大的系統(tǒng)，還要進行綜合分析和作出正確判斷是無法想象的。遇到事故情況，必須當機立斷地采取緊急措施，這時，單靠調(diào)度員去處理就更難了。

　　20世紀60年代后期，世界上出現(xiàn)了多次大面積停電事故，其中尤以1965年11月9日17時16分美國東部8個州及加拿大的停電事故為最大，約20萬平方公里的區(qū)域停電13小時32分，停電負荷達2500萬千瓦。電力系統(tǒng)的安全運行日益成為突出的問題，引起全社會的關(guān)注。要解決電力系統(tǒng)安全性問題，除了要從電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性、設(shè)備的可靠性、各種繼電保護和自動裝置更加完善化方面考慮外，在運行中更重要的是加強電力系統(tǒng)的安全監(jiān)控。在出現(xiàn)任何局部故障后，能迅速處理使之恢復(fù)正常運行，避免事故的擴大，甚至系統(tǒng)崩潰。正由于電力系統(tǒng)的這種特性，它對電子計算機的發(fā)明、控制論的形成、系統(tǒng)工程的出現(xiàn)都起過重大的推動作用;而且,這些新發(fā)明一經(jīng)問世，新學(xué)科一經(jīng)形成，就立即在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的調(diào)度自動化。

　　根據(jù)電力系統(tǒng)運行技術(shù)水平發(fā)展的不同階段，可將電力系統(tǒng)調(diào)度自動化分為4個階段。

　　①數(shù)據(jù)收集與監(jiān)視（SCADA）:此階段主要任務(wù)是對電力系統(tǒng)的頻率、樞紐點電壓、電廠的出力、支路潮流、變電所負荷和斷路器及隔離開關(guān)刀閘的狀態(tài)進行監(jiān)視、顯示。運行人員根據(jù)顯示結(jié)果監(jiān)視全系統(tǒng)運行情況，并作出相應(yīng)調(diào)整和操作。

　　②狀態(tài)評價：除完成上述監(jiān)視功能外，對預(yù)想事故進行分析和顯示，處理對策由調(diào)度員決定。

　　③對策顯示：計算機系統(tǒng)決定并顯示處理事故對策，再通過調(diào)度員的最后判斷，發(fā)出控制命令。

　　④自動控制：控制計算機系統(tǒng)對電力系統(tǒng)狀態(tài)進行分析，提出決策，發(fā)出控制信息，實現(xiàn)閉環(huán)控制。

　　數(shù)字技術(shù)和計算機的應(yīng)用60年代以來，數(shù)字技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬式遠動通信技術(shù)，使信息的收集和傳輸在精度、速度和可靠性方面都有很大提高。數(shù)字式信息傳送裝置的應(yīng)用，使調(diào)度中心能正確、迅速且經(jīng)濟地獲得電力系統(tǒng)運行的實時參數(shù)，并為信息與計算機的聯(lián)系提供了方便。調(diào)度中心配置的數(shù)字計算機，又在功能上分為在線調(diào)度控制計算機和管理計算機。人機對話方式也由記錄儀表、打字機、指示燈、信號報警器以及控制臺按鈕等發(fā)展到黑白顯示或彩色屏幕顯示(CRT)。這種更新和變化，不僅體現(xiàn)在調(diào)度管理設(shè)備的變化上，而且是從調(diào)度的單項控制（如自動調(diào)頻、經(jīng)濟負荷分配、自動調(diào)壓等）的有限概念，變?yōu)楦鼮槿娴木C合監(jiān)控電力系統(tǒng)運行的安全性、經(jīng)濟性的現(xiàn)代自動化調(diào)度控制系統(tǒng)。安全經(jīng)濟綜合監(jiān)控這一含義更加廣泛的概念促使電力系統(tǒng)調(diào)度的計算機硬件和軟件功能能迅速地逐步完善和發(fā)展。

　　電力系統(tǒng)調(diào)度自動化是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它包括了數(shù)據(jù)收集、通信、人機對話、主計算機及高級應(yīng)用軟件等部分。各部分之間密切結(jié)合，相互制約。在此系統(tǒng)中調(diào)度運行人員成為整個系統(tǒng)調(diào)度自動化的有機組成部分。這個自動控制系統(tǒng)不僅能完整地掌握全系統(tǒng)的情況，同時在正常運行和事故的情況下能及時而正確地作出控制的決策。

　　調(diào)度自動化功能一般電力系統(tǒng)調(diào)度自動化功能包括:①安全監(jiān)控；②自動發(fā)電控制；③經(jīng)濟調(diào)度控制;④斷路器監(jiān)控；⑤狀態(tài)估計；⑥事故預(yù)想評價；⑦在線潮流監(jiān)控；⑧電壓監(jiān)控；⑨優(yōu)化潮流；⑩自動電壓無功控制。

　　在個別系統(tǒng)中還具有以下新功能：緊急控制；自動恢復(fù)接線；系統(tǒng)故障自動分析；穩(wěn)態(tài)完全分析；緊急約束調(diào)度；在線短路計算；配電故障分析。

　　在電力系統(tǒng)調(diào)度中具有主要影響的是正常狀態(tài)的控制。代表電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)水平的正是對正常狀態(tài)控制的研究和實現(xiàn)水平。對緊急控制和恢復(fù)控制，迄今它們的實現(xiàn)范圍和技術(shù)水平都還極其有限。安全控制的效能，主要取決于正常狀態(tài)的控制。如果一個電力系統(tǒng)能被控制成百分之百時間都正常，那末所有負荷約束也就都能滿足而沒有任何問題，這時從良好的運行中獲取全部經(jīng)濟效益的可能性就最大。所以安全控制的目標是使電力系統(tǒng)保持正常運行狀態(tài)，防止電力系統(tǒng)運行偏離正常狀態(tài)而變成緊急狀態(tài)或恢復(fù)狀態(tài)，或者將這種偏離局限到最小范圍。在調(diào)度自動化中，在線負荷預(yù)測有重要影響。它是指各級調(diào)度控制中心在進行負荷預(yù)測時，利用實時數(shù)據(jù)在線更新預(yù)測樣本，及時修正預(yù)測結(jié)果。在線負荷預(yù)測一般指日負荷曲線預(yù)測。也可以進行超短時（時段為5～15分鐘）負荷預(yù)測。在線負荷預(yù)測對電力調(diào)度起指導(dǎo)作用。

　　提高控制設(shè)備可靠性的措施電力系統(tǒng)發(fā)生事故的后果是十分嚴重的，特別是大面積停電將對國民經(jīng)濟造成很大的損失。所以作為整個電網(wǎng)調(diào)度自動化控制系統(tǒng)的核心的計算機系統(tǒng)必須十分可靠。計算機系統(tǒng)由計算機及其有關(guān)接口和外部設(shè)備組成。只要一個環(huán)節(jié)發(fā)生故障，就會使整個系統(tǒng)不能工作。所以整個系統(tǒng)的可靠性總是低于單個設(shè)備的可靠性。設(shè)備的可靠性一般用平均故障間隔時間(MTBF)來表示，它即是兩次偶然故障的平均間隔時間。而計算機系統(tǒng)的可靠性通常用可用率來表示

　　上式中停用時間包括故障和維修時間。影響可用率的重要因素有：設(shè)備的質(zhì)量、維護檢修水平、環(huán)境條件、電源供應(yīng)和備用程度等。由于技術(shù)水平和維護運行水平的不斷提高，雙機系統(tǒng)的可用率已達99.9％以上。

　　為了提高運行的可靠性，重要的措施是采用多重化系統(tǒng)(冗余系)，即設(shè)置幾臺相同的(或可互為備用的)計算機及相應(yīng)的外圍設(shè)備。一般采用雙重化系統(tǒng)，即用兩臺完全相同的計算機,它們具有各自的中央處理機(CPU)、內(nèi)存儲器、外存儲器及輸入／輸出設(shè)備。對于兩臺計算機的分工，一般采用主機和備用機。主機承擔(dān)實時監(jiān)控功能，當主機故障時，備用機立即投入而變?yōu)橹鳈C。備用機又稱輔機，承擔(dān)不重要的實時功能和離線計算功能。輔機在備用期間還可進行調(diào)試程序、擴大功能試驗、培訓(xùn)運行人員和模仿各種事故等工作。

　　為了加快主機的響應(yīng)時間，減輕主機的負擔(dān)，也可增設(shè)前置機來完成數(shù)據(jù)收集和一些簡單的人機聯(lián)系功能。