摘 要:文章结合目前全国电力系统的发展趋势,就几种已经或即将应用于电力系统调度运行的现代电力技术进行了介绍,并且从调度运行的角度进行了简要分析。 关键词:现代;电力电子技术;调度
我国的电力系统在经历了高电压大电网的发展阶段之后,正逐步实现大区电网的互联。继2001年东北和华北两大电网成功联网后,2002年川渝电网与华中、华东电网也成功联网,将来随着三峡工程的正式投运,电力系统将实现全国范围内的联网运行。此外,随着已经开展的电力体制改革的需要,市场机制将被引入电力系统的生产运行中,电力交易等市场行为将大量发生,整个电力系统将变成“工商业电力系统(ICPS)”。这些变化要求作为一名调度运行人员,不能仅满足于了解本省电网,而应做到立足本网,放眼全国;同时也不能仅有对电力安全生产运行的调度指挥,而应做到生产与交易并重,安全与经济并举。因此,传统的调度职责将扩大,调度的业务将增加,仅靠现有的技术支持远不能胜任,要求调度运行人员能够应用更多的现代电力技术,来为电网调度工作服务。本文将就已经或即将应用于调度运行工作的技术进行简单介绍。
1基于广域测量系统(WAMS)的动态EMS系统(AEMS) 1.1建立AEMS的必要性 随着全国电网的发展,运行方式越来越复杂,机网的协调也越来越困难,而且可以预计随着电力市场的发展,电力交易可能使安全稳定的裕度下降,这些对系统的稳定运行尤其是动态稳定影响很大。对于这些新问题,现有的EMS系统由于技术上的原因将难以解决,这就要求EMS系统提高对系统动态问题的深入研究,从而建立更先进完善的AEMS,也称为先进的能量管理系统。 1.2AEMS的组成 AEMS系统是建立在WAMS的基础上的。WAMS主要由同步定时系统、动态测量系统、通信系统和中央处理机组成。它可以测出同步定时各母线电压和发电机内电势的正序分量等的空间矢量族。因此AEMS系统可以实现动态状态估计,监测发电机的动态行为或其他振荡现象。 1.3AEMS的应用 a. 进行全网范围的运行分析应用AEMS系统可以对全网范围内的运行状态进行估计,使得全网的运行分析变得更加实际和有意义,可以更好地实现在线监控。 b. 实现动态调度应用AEMS系统可以对系统负荷的连续、动态的变化进行分析控制,从而消除原有的EMS系统只能对某一时间断面进行分析控制的缺陷,可以更好地实行优化调度。 c. 适应电力市场机制的要求应用AEMS系统可以实现在线核算和定价功能,增强计算能力、分析能力以及为电网决策辩护的能力,使得运行或技术决策免受或少受经营性的攻击和争论。 d. 可以实现对事故连锁发展的预防性自动控制应用AEMS系统可以加强对紧急状况下的统一调度和集中控制,对连锁性事故进行集中式的自动控制。 2更加先进完善的安全稳定控制技术 2.1安全稳定控制技术的作用 安全稳定控制技术又被称为“系统保护”、“特殊保护”,是保证系统安全稳定运行的重要技术措施。随着全国大电网的逐渐形成,对应新的系统稳定导则,各种安全稳定控制技术广泛应用,无论是在深度上,还是在广度上都有了很大的发展。 2.2安全稳定控制技术的分类 a. 按照应用的电网划分分为送端电网侧、受端电网侧、电网解列3类。 b. 按照应用的范围划分分为局部电网控制、区域电网控制、大区联网控制3类。 c. 按照稳定类型划分分为暂态稳定控制、频率稳定控制、电压稳定控制、设备过负荷控制、失步控制5类。 3电力电子技术的应用 电力电子技术是电工技术中的新技术,是电力与电子技术(强电和弱电技术)的融合,已在国民经济中发挥着巨大作用,对未来输电系统性能将产生巨大影响。目前电力电子技术在电力系统中的应用主要是高压直流输电(HVDC)和柔性交流输电(FACTS)2个方面。 3.1高压直流输电(HVDC) HVDC主要是出于经济和技术的考虑,在远距离输电时,采用HVDC更经济,而且不受稳定性的限制,可以改善两端系统的暂态稳定性乃至整个系统的动态稳定性。由于直流输电不要求两端交流系统同步,可以用于将两个或多个不同步甚至不同频率的交流电网连接。当前HVDC的核心技术和设备——换流技术和换流阀正处于重大的革新中,直流输电的发展前景是很广阔的。 3.2柔性交流输电(FACTS) FACTS主要是采用现代的电力电子技术对交流输电系统进行柔性控制(即可连续、快速、灵活和重复控制) 和优化协调控制,从而提高其可控性和传输能力。FACTS控制器已有数十种,按其安装位置可分为发电型、输电型和供电型3大类,但共同的功能都是通过快速、精确、有效地控制电力系统中一个或几个变量(如电压、功率、阻抗、短路电流、励磁电流等),从而增强交流输电或电网的运行性能。已应用的FACTS控制器有静止无功补偿器(SVC)、静止调相机(STATCON)、静止快速励磁器(PSS)、串联补偿器(SSSC)等。 4变电站综合自动化技术的应用 4.1变电站综合自动化技术简介 变电站综合自动化是近年来发展起来的一项新技术,目前在全国电网处于试用阶段。变电站综合自动化技术以计算机技术为基础,以数据通信为手段,以信息共享为目标。它可以实现如下功能:保护和重合闸、四遥、电度采集、五防、故障录波,而且还可以实现专家系统。它的发展大致经历了全集中式阶段、大RTU阶段、分层分布式阶段。 4.2分层分布式综合自动化系统的特点 现在所采用的大多是分层分布式综合自动化系统。它是以新型的面向间隔的设计代替了传统的面向功能的设计,将数据采集装置(IED)安装在开关设备上或离开关设备较近的地方,再通过专用的通讯网相连,实现数据共享,将数据传输至监控机和工程师站,在整个变电站的层次上实现数据共享。这样就大大减少了二次系统及控制信号屏的设置,系统的实时性、可靠性高,灵活性好,可以在很大程度上提高自动化水平和管理水平。 4.3对调度运行工作的要求 正是由于变电站综合自动化具有上述特点,未来一段时间内将会大量地应用于电力生产中,这就对调度运行工作提出了新的要求,在主设备的运行监视、调整操作、保护投停、事故处理等方面都与传统的变电站有所不同,这将成为调度人员研究的新课题。 5电力市场运营技术支持系统的建设与应用 5.1电力市场化运营的必要性 现代电力系统随着向大规模化、自动化的发展,又出现了市场化运营。竞价上网仅是一个表面现象,电力做为一种能源,必须要与其他能源产品争夺市场的份额,为了在大市场中生存,电力系统必须要实行市场化运营。 5.2电力市场运营技术支持系统的作用 电力市场的运营归根结底是要实现:由电力市场交易管理机构按照一定的市场运营规则,组织市场各成员,在保证电网安全的前提下,提供发、输、配电的服务。而要完成这项工作,必须要有强有力的技术支持系统。电力市场中的不同机构和成员所需要的运营技术支持系统是不同的,调度运行人员最关心的是用于电力调度交易机构(中心)的电力市场运营技术支持系统(EMOS)。 5.3EMOS的组成 EMOS是融电力市场交易管理系统、电网安全实时监控系统、合同管理系统、考核与结算系统、电能计量系统、市场信息管理系统以及软硬件运行支持平台于一体的电网商业化运营综合技术支持系统。 5.4调度人员在电力市场运营中的作用 在电力的市场化运营中,调度人员不仅是电力系统的指挥员,而且还是电力市场的交易员,必须依据技术支持系统进行公开、公平、公正的电力交易。这对传统的调度模式提出了很大挑战,全体调度人员都应当加深对电力市场的认识,在保证安全的基础上,以技术支持系统为保障,加以实时的调度交易,保证消费者的需求,努力实现市场各方的生产利益最大化。 6结语 本文所述的几种现代电力技术已经应用于我国的电力生产中,并且越来越多地影响着电力系统的发展,有的正在逐步产生巨大的经济效益,这也证明了“科学技术是第一生产力”。全国电网必将实现大区联网乃至全网联网,现代化的超大容量的电网(全国联网)必然是以现代化的电力技术做保障的,电力的市场化运营也必将是电力企业自身发展的必由之路。作为调度人员,应当充分认识到这些,认识到电力发展的客观规律,发挥自身的主观能动性,加深对全网联网、电力市场的理论认识,加强对现代电力技术的学习,才能保证电力系统的安全稳定经济优质运行。
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