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电力企业信息化第二章电力调度中心信息化本章内容•电力调度中心信息化总体框架•SCADA/EMS•电力市场交易系统•电能量计量系统•水调自动化系统•继电保护和故障录波信息系统•调度生产管理系统•电力系统调度：由发电厂提供电能，通过输电、变电、配电、供电网络向广大用户供电，是一个复杂的系统。电力系统调度的主要工作：•预测用电负荷•制订发电任务、运行方式和运行计划•进行安全监控和安全分析•指挥操作和处理事故第一节电力调度中心信息化总体框架电力调度系统分层•国调•大区网调•省调•地调•县调第一节电力调度中心信息化总体框架第一节电力调度中心信息化总体框架电力系统的运行状态：正常运行状态警戒状态紧急状态系统崩溃恢复状态第一节电力调度中心信息化总体框架•到20世纪60-70年代，电力系统的自动化控制技术经历了由模拟到数字的重大转变。•电力系统的各厂站运行状态数据全部由远程终端（RTU）经通讯通道传送到调度中心。调度中心采用计算机实现了调度控制和管理。整个电网运行状态的数据采集、自动发电控制、网络分析等功能全都由计算机自动完成。我国电力调度信息化发展概述调度自动化系统的外延现在的调度自动化系统已经涵盖电网调度中心的大多数计算机系统。包括:•数据采集和监视(SCADA)•能量管理(energymanagementsystem,EMS)•电力系统实时动态监测(WAMSP)•电能计量(TMR)•电力市场交易(TMS)•调度员培训(DTS)•雷电监测，电网运行环境监测等系统•故障信息管理•继电保护和故障录波信息系统(二次设备在线监视与分析)•调度信息管理(DMIS)•电网企业管理信息系统电网监视与控制的核心系统电网的安全稳定除了需要有合理的电网结构及电源分布，还需要有科学的监视、分析、调度及控制手段。•SCADA/EMS是及时了解电网的运行状态并进行科学分析的基础平台；•自动发电控制(AGC)和自动电压控制(AVC)等是进行电网频率和电压控制的先进的控制手段。•SCADA/EMS/AGC/AVC构成了电网监视与控制的核心。我国电网调度系统的发展•上世纪80年代中期为第一阶段，以引进消化为主。为满足跨省区域电网调度运行的急需，国家引进了“四大网”（华北、华东、华中、东北）能量管理系统（EMS）及开发技术，当时主要基于通用小型计算机VAX、专用操作系统VMS、专用网络协议DECnet等。•到上世纪90年代中后期，为满足全国互联电网初期调度运行的需要，中国电力科学研究院开发了新一代调度自动化系统CC-2000（荣获2000年国家科技进步一等奖），南京自动化研究院研发了OPEN-3000调度自动化系统。这两项技术推出后，迅速占领了国内市场大部分份额。其技术水平与国际业内巨头西门子公司、ABB公司的系统等基本持平。第11页我国电网调度系统的发展•21世纪，当特高压特大电网调度控制建设提上日程，当特大电网迎来多路多核集群计算机、面向服务体系架构、高速数据网络等技术发展的重大机遇，通过国家电网公司专列系列重大科技项目，统一组织开发了新一代的智能电网调度控制系统。•新一代调度控制系统技术路线：充分继承已有CC-2000和OPEN-3000等的优势技术，基于多路多核集群技术和面向服务的体系架构（SOA），首先开发一体化支撑平台，随后开发移植实时监控、调度计划、安全校核、调度管理四大类应用功能，在省级以上调度中心统一进行工程实施。新系统继承了CC-2000和OPEN-3000的优秀技术，所以有了一个简称叫D5000，其中D指调度（Dispatching），5000意为2000加3000，希望能够产生大于5000的效果。第12页我国电网调度面临的难题•在我国，主要电网分布为国家电网所属五大区域（华北、华东、华中、东北、西北）电网以及南方电网。我国的一个省级电网，甚至与欧洲的一个国家电网相差未几。如此庞大的电网联在一起，如果缺乏统一的优化调度和协调控制，局面将不可收拾。•随着新能源的发展，我国风电装机容量和发电量已经居于世界第一位，令人忧心的是，风能的随机性和间断性导致风电预报的准确性受到影响。天气预报的准确率也不过80%左右，风电功率预报的准确率与之类似。那么，电网要怎样才能最大限度地接纳风电以及其他新能源电力呢？第13页我国电网调度面临的难题•“难题三是如何应对重大自然灾害及网络攻击破坏。”•2008年初，一场雪灾导致全国14个省电网系统受到灾害影响，“5.12”四川汶川大地震更是对电网设施造成重大损坏，自然灾害对电网的伤害程度可见一斑。•亟须建立完善纵深安全防护体系，解决电网调度控制系统的安全防护难题。第14页我国电网调度面临的难题•“难题三是如何应对重大自然灾害及网络攻击破坏。”•2008年初，一场雪灾导致全国14个省电网系统受到灾害影响，“5.12”四川汶川大地震更是对电网设施造成重大损坏，自然灾害对电网的伤害程度可见一斑。•亟须建立完善纵深安全防护体系，解决电网调度控制系统的安全防护难题。第15页我国电网调度系统的发展•截至2013年年底，D5000系统已成功应用于国家电网32个省级以上调度和57个地级调度。D5000团队用了5年时间，完成了国外通常需要8到10年才能完成的任务。•D5000系统首次研发了适应大电网调度控制业务“横向集成、纵向贯通”的一体化支撑平台，攻克了多级调度协同的大电网智能告警和协调控制、全网联合在线安全稳定分析、安全约束机组组合等重大技术难题，实现了特大电网多级（国网省）调度控制业务的一体化协同运作，促进了可再生能源有效消纳。•D5000将诸多系统整合起来，给调度员提供了广域全景信息、可以通观全局的平台。同时，进行分布式协同处理，一旦本地调度控制的电网出现故障却发现不了的话，周边电网调度也可以给予告警。第16页智能电网调控系统D5000•“电网一出现故障，调度系统马上就能够找到原因，将一面红旗插在故障点上，不停地发出报警声，还通过奔跑的人的形象提醒调度员尽快处理。”——智能电网调控技术支持系统基础平台(D5000)•D5000是新一代的智能电网调度技术支持系统基础平台，适应了国家电网公司“大运行”体系中五级调度控制体系的要求，实现了“远程调阅、告警直传、横向贯通、纵向管理”的功能。•系统把调度计划、来水情况、气象变化等各项数据都融合在一起，可以进行全面分析。以前调度控制中心需要维护很多平台的数据，用了D5000以后，只需要维护一套数据就可以了。第17页智能电网调控系统D5000•BI(BusinessIntelligence)即商务智能，用来将企业中现有的数据进行有效整合并转化为知识，从而为企业提供快速准确的决策依据，目前在银行、电信等行业已经有了广泛应用。•自2013年1月以来，在国电南瑞和国调华北调控分中心的共同努力下，经过两年的技术攻关，研发了基于智能电网调度控制系统(D5000)的商务智能软件，该软件与D5000系统紧密整合，屏蔽了商务智能应用中最为复杂的数据建模工作，提供各种方便的自定义展示方法，将D5000系统中隐含的知识灵活地展现出来。第18页D5000应用案例•国网河北电力持续对D5000系统的自动电压控制进行功能完善和策略优化，实现网、省、地、县四级协调和常规能源与风电、光伏等新能源全领域覆盖，从而实现35千伏～500千伏电网的自动电压协调控制。据统计，新AVC功能建成后，可日均减少人工调压操作近万次，在极大提升运行人员工作效率的同时，有力保证了大负荷期间的电压质量。•在提高供电服务质量的专项工作中，该公司在县级公司层面全面应用D5000系统电网潮流计算、静态安全分析等高级功能，对低压合环倒电操作进行模拟验证和辅助决策，有效减少了客户停电次数和时间。第19页D5000应用案例•国网河北电力充分依托D5000系统，开展全电压等级监控数据分析工作。•该公司初步建立了河北南网全网实时数据中心，抽取10千伏~500千伏设备监控数据，开展多维度分析和图形化展示;基于D5000系统新功能模块，评估设备运行状态，探索开展设备状态预警，研判设备缺陷发展趋势，提早发现并消除隐蔽缺陷20余起，有效降低了方式调整及现场作业的安全风险。第20页大数据在电网调度中的应用•江苏省全社会用电信息大数据分析系统是国网江苏电力基于用电采集数据的大数据负荷预测方法研究项目的重要成果。该项目是国家电网公司2014年大数据重点课题，也是国家电网信息基础架构优化试点课题的重要组成部分。•系统依托国家电网公司统一部署的大数据平台，从梳理对象入手，构建统一的企业数据模型。在此基础上，从电能量管理、用电信息采集、设备状态监控、生产管理等多个系统中采集600多亿条记录数据，并从外部获取气象、经济运行等数据，为利用大数据技术开展负荷预测提供了坚实的数据基础。•该项目于2013年年底启动，由国网江苏电力所属方天电力技术有限公司具体承担。项目于2014年8月完成初步研究，投入短期负荷预测，2015年3月开始完善研究。第21页大数据在电网调度中的应用•系统搭建了50个计算节点的大数据平台，在将国民经济99个行业和全省13个地市负荷细分为11781种负荷特性组合的基础上，以气象、节假日等为主要影响因素。•以客户信息、历史负荷为源数据，考虑用电客户对峰谷电价、温度、节假日的敏感程度以及生产班次安排等，组建了超过70万个负荷影响模型。•模型包含的数据关联关系超过110亿项，对用电信息采集系统每日采集到的全省3600多万客户电量和46万余台公用、26万余台专用配变负荷每15分钟的数据开展模型在线学习。•进而实施各电压等级母线负荷的时序预测，并依据全网电力系统运行方式汇聚全网负荷，做出全省短期和中长期负荷预测。第22页大数据在电网调度中的应用•2015年5月13日系统对2015年夏季江苏全省负荷峰值做出了预测，预测，2015年夏江苏电力供需处于‘紧平衡’状态，电网最高负荷在8300万至8500万千瓦之间，最可能值为8440万千瓦，预计发生在8月6日。•实际情况是，2015年8月5日江苏电网最高调度负荷达到8480万千瓦。与预测相比，时间仅相差一天，负荷仅相差40万千瓦。•与精准预测长期最高负荷一样，用大数据技术对短期负荷的预测同样精准。2015年8月份，系统对江苏电网短期的2日网供负荷预测准确度高达98.4%，这比调度人员用传统方法预测的准确度高出0.7个百分点。第23页大数据在电网调度中的应用•长期以来，江苏工作人员对全省负荷的预测依靠人工查找历史相似日，再结合气象、节假日等因素，凭经验做出预判。尽管用传统方法预测负荷，结果也相当精准，但难点在于查找历史相似日。全新的系统提供了强大的负荷预测工具，依据海量数据不仅查找相似日十分容易，而且依托负荷影响模型做出的预测更加客观准确。•该系统的短期负荷预测功能将在支撑制定短期发电计划、实施经济调度等相关业务中大显身手，中长期负荷预测功能则对智能电网的规划、建设和检修发挥重要作用，可指导变电站的选址建设、电网设备检修，指导发电企业制定机组检修计划等。第24页第二节SCADA/EMS系统•能量管理系统（EMS-EnergyManagementSystem），是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统,主要针对发电和输电系统,用于大区级电网和省级电网的调度中心。EMS的应用发展是智能电网发展的核心。•EMS是以计算机技术为基础的现代电力综合自动化系统，主要用于大区级电网和省、市级电网调度中心，主要为电网调度管理人员提供电网各种实时的信息（包括频率、发电机功率、线路功率、母线电压等），并对电网进行调度决策管理和控制，保证电网安全运行，提高电网质量和改善电网运行的经济性。能量管理系统的发展•从SCADA(数据采集和监视控制)系统的出现到向能量管理系统的发展。•SCADA系统给电网调度人员掌握电网实时运行工况及处理事故以极大的帮助,但不能告知电网发生扰动(开关操作,事故跳闸)时的后果。•为保证电网的安全运行,将电网调度自动化系统从单纯的对电网运行的安全监视功能提高到对电网运行作安全预测的要求(分析)。能量管理系统的发展•为了