电力系统运行可靠性在线控制研究

电力系统运行可靠性在线控制研究

吴守先杨先林

亳州益源电力有限责任公司安徽亳州236800

摘要：电力系统的运行面临着许多不确定性。如何保证电力系统高可靠运行的同时最大程度地节省运行成本，始终是调度运行人员关心的问题。为此提出运行可靠性最优控制的概念、模型和算法。目的是寻找系统最优运行点以协调运行可靠性成本和效益，为调度员提供在线的辅助控制策略。模型以最小化期望社会成本作为优化目标，以发电机有功出力、发电母线电压幅值和无功源的无功出力作为控制变量，以初始点的潮流约束作为约束条件，采用改进的粒子群智能优化算法进行求解。

关键词：电力系统；运行可靠性；在线控制

随着电力系统规模的不断扩大，电力系统的运行也面临越来越多的不确定性。如何保证电力系统在低风险高可靠运行的同时，最大程度地节省运行成本，始终是调度运行人员关心的问题。

一、运行可靠性最优控制的基础与功能定位

在运行的时间框架内，维持系统运行可靠性所需的成本可认为是在考虑各种扰动情况下付出的系统期望运行成本；而提高系统运行可靠性带来的效益可认为是期望停电损失的减少。运行可靠性最优控制的目的就是寻找系统最优运行点以协调运行可靠性成本和效益。这就决定了运行可靠性最优控制的基础是定量评估系统运行可靠性的成本和效益。在电力系统规划可靠性领域，常用投资成本和期望停电损失之和来综合度量规划方案的经济性和可靠性。借助这一思路，运行可靠性成本价值评估用所有机组的期望运行成本来度量系统运行可靠性成本，用所有负荷节点的期望停电损失来度量系统运行可靠性价值，用两者之和即整个电力系统运行产生的期望社会成本来综合度量运行可靠性的成本和价值，实现了运行可靠性成本和效益的综合评价。这为实现运行可靠性最优控制提供了重要的技术基础，而运行可靠性最优控制的目标就是最小化期望社会成本。运行可靠性最优控制作为一种处理不确定性的预防控制工具，是最优潮流、安全约束最优潮流等确定性控制工具的有力补充。它定位于运行辅助决策，为运行人员提供决策依据。

目前，电力系统向高度信息化、自动化的方向发展，电网规模日益扩大，需要管理庞大的电力设备设施数据、用户数据、规划数据等。并且，随着电网互联技术的发展，导致电力系统地域扩大，规划选址、经济运行等诸多因素都与地理信息系统有关，电力GIS的特点在于以地理信息为背景，将图形和数据库相结合来描述和管理各种电力设备的参数属性以及电网内的运行控制信息。与国外主要面对用户、更强调终端不同的是，国内将GIS在电力中的应用提高到一个新的高度，从电网的各个环节强调大联网。目前，国内企业主要在电网规划、设计、生产、应急救灾、抢险救灾等应用GIS。电力系统是国民经济命脉所在，电力系统的安全也关系到国家的安全。徐大力表示，超图软件作为亚洲领先的地理信息系统软件与服务提供商，安全作为第一位要素在我们的产品研发和设计中进行体现，在此基础之上，梳理适合于中国国情的电力GIS应用。

二、在线控制技术分析

1、在线控制技术

在线控制技术是物联网技术重要的组成部分，它最早这个概念来源于医学领域，将人体的信息和人的工作、学习等等的信息记录下来，随时察看。后来到了一个在线控制人体整个的环境，比如说通过这个技术可以判断用户步行、骑车、开车甚至是坐飞机，每个时间点都记录下来，通过光和温度的感应知道你是在室内室外一天工作了多长时间，一天的身体的状态如何，通过云的技术，存储、统计、分析告知本人。在线控制技术应用最大的特点是传感器，传感器用的是微传感器，质量很轻，我们写的毫米、微米、纳米,纳米技术的传感器发展很快，使在线控制技术应用逐渐展开了，在一个机片上可以多个传感器，功耗很小，成本低。美国DCC分析2016年市场份额将达到102亿美元,需要到2016年纳闷传感器的市场份额从0.1%涨到0.3%，这个涨幅已经非常大了，体量虽然小但是增速是最快的。去年4月份日本千叶大学的教授成功研制出世界上最小的磁力传感器,可以读电脑空间的信息，这个方法使原来的感应器尺寸缩小到原来的1%。在线控制技术主要的应用是采集数据以及新的工具，可以帮助电网、设备等相互互联，自我诊断，自我修复等等。随着互联网技术的普及,智能电网的开展，通过在线控制技术将电力设备的状态的信息，包括电网和设备都记录下来进行存储分析。

2、感知层综合测试的平台

感知层综合测试的平台，包括电磁环境、射频性能，安全性、抗干扰性等等。温度传感器、温湿度传感器，线路传感器。我们还可以扩大到电力工程实施的过程中的管理。物联网和传感器在整个的智能电网中是作为智能电网的信息感知末梢，也是智能电网的神经系统，包括了智能电网发电、输电、配电等等六个环节,实现一体化的融合。先进通信技术是在线控制技术重要的技术的支撑，如图可以看到底下是感知层，剩下的是感知和应用。这个系统的应用是不同的主干网络，包括一级、二级和三级的安全网络，中间是短通信，包括无线通信，包括电子线载波和统一的网管。再往说是应用，和在线控制中间是网络。利用这个技术实现对电网、设备、人员进行实时的数据获取、跟踪和存储,贯穿了电子系统生产、输送、消费、管理的全过程。应用微传感器是电器设备的状态的监测。包括输电、变电和智能巡检,现在做电器设备的跟踪，比如说三项变压器的跟踪，包括巡检方面的跟踪。电子系统现场作业，包括我们的开关、断路器、电流等等，另外电动汽车的感知的技术，在线控制的技术，跟踪车的运行的情况，我们响应国家的电动汽车的应用，做电池的感知，包括充换电池的感知，包括温度的感知。

三、案例分析

在国家电网公司信息系统灾备中心，对机房里的设备，数据中心的应用对温度进行的监控。这是对设备的温度的监控，机房里所有的服务器的温度的监控，还有机架的光纤的传感器，可以对机房里的温度进行的控制，很节省电费。在线控制和智能变电站，对变电站的容易发热的部分都安装了温度传感器，以前是采用红外来监控，现在是安装了实时的，这样本身自我感觉自己的设备的运行的情况来进行报警。包括泄漏电流的监测等等。在甘肃的白银地区，有一些高耗能的技术对它进行的跟踪。园区的感知层，包括系统的主要的功能，时间的关系不详细介绍了。两个应用案例，一个是通过式峰谷差降低电费。安装前和安装后通过跟踪系统以后原来的电费是化工的公司，这个系统安装了12个剂量点，主要是为了有序用电，节省是5.1%。的情况，和现在的电费的情况，现在是可以节省8石%的电费。

2、具体建议

第一，将传感器在线控制技术纳人物联网技术的整体的规划。第二，关于标准，因为是微传感器，统一组织制定符合在线控制技术在物联网发展规划及相关的技术标准，强化标准的执行，各相关企业在应用和建设系统的过程中，系统地应用这项技术。第三，对在线控制技术及产品研发的支持的力度，现在微型的芯片和传感器,我们国家还非常少，这是非常好的契机，应该进行研究，在微感应器，包括移动芯片上多个传感器上进行研究，融合信息处理与安全技术等方面进行突破。尤其是随着宽带中国来发展是非常好的契机。

四、总结

高压带电设备在线监测系统，切合目前所提倡的“状态检修”技术研发及应用发展趋势，是一次具有实用意义的成功尝试，为今后开展高压带电设备的“状态检修”提供科学的依据，并对电网的安全运行增加一项重要的祛码。

参考文献

[1]何剑、孙元章，电力系统运行可靠性在线控制，中国电机工程学报，2008年08月.

[2]张兵，电力系统运行可靠性在线控制，科技传播，2012年09月.

[3]何剑，电力系统运行可靠性最优控制，中国电机工程学报，2010年03月.