智能电网调度控制系统新型应用架构设计.pdf

智能电网调度控制系统新型应用架构设计常乃超1,张智刚1,卢强2,郭建成1,姚建国3,南贵林1,陶洪铸1,刘金波1(1.***国家电力调度控制中心,北京市 100031;,北京市 100084;,北京市 1001 92)摘要:提出了基于分解协调和多目标趋优控制的智能电网调度控制系统应用新架构。利用分解协调策略,在各级电网实时数据和模型数据不逐级集中的条件下实现系统级分析计算(包括短路电流、潮流、小干扰、机电暂态、机电—电磁暂态混合仿真等),实现各类应用的完全分布化,降低对分析计算程序和硬件的要求,同时提升各类分析计算收敛性和建模精细度。利用多目标趋优技术,实现大电网安全、经济、环保多目标自动趋优运行,提升电网调度控制系统的智能性。同时,提出了带潮流方程的状态估计方法,为各类在线应用提供在线电网模型;提出了具有最小/最大稳定裕度计算功能的在线安全分析方法,为多目标优化提供稳定裕度指标。关键词:分解协调策略;多目标趋优控制;调度控制系统收稿日期:2014-10-08;修回日期:2014-1 1-20。国家高技术研究发展计划(863 计划)资助项目(201 1AA05A1 18)。0 引言中国国家电网已成为世界上规模最大的交直流互联电网,安全、稳定、经济运行面临较大压力。跨区特高压交直流输电规模快速扩大,特高压网架过渡期安全稳定问题和交直流系统相互耦合问题凸显;风电和光伏发电等新能源发电装机容量急剧增加,新能源发电消纳压力较大;单个元件故障引发电网连锁故障的风险始终存在;网络和信息安全威胁日益严峻[1]。为应对上述挑战,国内外对未来电网调度控制系统进行了前瞻性研究。文献[2]提出了“物理分布、逻辑统一”的全网集散式调度技术支持系统体系架构;文献[3-4]提出了“空间、时间、控制目标”三维协调的电网能量管理系统体系架构;文献[5]提出了基于网格计算和面向服务架构的未来电网控制中心;文献[6]研究了大电网调度智能化的若干关键问题。这些研究从不同角度对未来电网调度控制系统的结构和功能进行了有益的探索,取得了不少研究成果。近年来,由国家电力调度控制中心牵头,中国电力科学研究院、国网电力科学研究院共同参与开发的智能电网调度控制系统已在省级以上调度中心全面投入使用。该系统采用了面向服务的体系架构,遵循“横向集成、纵向贯通”和“源端维护、全网共享”的设计理念[7],在一体化基础平台上构建了稳态监控、综合智能告警、网络分析、在线安全分析(DSA)、调度计划、安全校核等核心应用功能。该系统的最大特点是在基础平台层面实现了各级调度之间的纵向贯通,同时基础平台之上的各个应用之间实现了信息共享。智能电网调度控制系统基础平台是调度自动化领域的一个突破性成果,极大地提升了国内调度自动化系统的技术水平和应用水平。但目前电网调度控制系统的应用架构普遍存在两个问题:一是为了实现各类全网系统级分析计算,实时数据和模型数据需逐级集中,对实时数据和模型数据的汇集、传输、存储和维护的要求较高,同时对电网分析计算程序的速度和收敛性的要求也较高;二是由于采用单目标优化框架,没有采用多目标优化框架,不能较好地平衡安全性、经济性和环保性等多种互相矛盾的控制目标。本文旨在基于智能电网调度控制系统基础平台探讨:利用分解协调策略[8],在各级电网实时