国外电力调度运行机构关心的主要问题和指标

国外调度运行机构关心的主要问题和指标

一、对调度模式差异的简单介绍

国外调度运行机构的主要职责和国内大致相同，但根据各国电网运营的情况又有所差异。

以美国、加拿大等为代表的国家各区域为的ISO（电力公司）供电，各电力公司既有电网又有电厂，电力公司再进行互联构成区域型互联电力系统，如美国就是由西部互联系统（Western Interconnect）、德州互联系统（Texas Interconnect）和东部互联系统（Eastern Interconnect）组成，3大互联系统之间只通过背靠背直流相连，因此只有非同步联系。各电力公司都有自己的调度机构，主要职能是平衡自己供电区域的负荷和守好与相邻区域的联络线。最大的只有PJM（宾西法尼亚—新泽西—马里兰）联合电网实现了共计14个州的联合调度。美国各电力公司电网运行的评价和管理由现隶属能源部的北美电力可靠性协会（NERC）负责。

Power Grid of U.S.A.©2007 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved.4

以中国、法国、印度等为代表的国家存在国家和大区范围统一调度的电网和调度机构，尽管管理水平有高有低，但对电力交换和事故处理进行统一的指挥和管理，包括日常性指标的评价和管理。

二、对调度关心的主要问题和指标的简单介绍

尽管各国调度机构所行使管理的模式有所差异，但是对电网所行使的职责是一致的，那就是对电力系统的监视、评估和控制。下面就结合世界范围内技术进步的情况，简要介绍一下环节上调度机构所关心的主要问题和指标。

（1）监视环节

A.状态估计（精度）→状态测量

控制中心现有的监视系统依赖于状态估计器，其以SCADA和远程终端装置收集的数据为基础。国外调度机构非常重视的指标是状态估计的精度，并通过发展PMU等技术手段向状态测量发展。基于PMU的状态测量预期比状态估计更有效，因为同步相量信号能够提供状态变量，而状态估计不但需要更多的运行时间且不够稳健需要大量的工作来进行拓扑检查和坏数据检测。

B.单线图→广域（地理信息系统）GIS

现有的技术利用单线图显示系统的配置，可以表明有哪些母线连接于一条特定的母线。但是，单线图与地理位置并不完全一致。而且，监视系统中通常只显示RTO或ISO区域的母线及一些边界母线。状态测量结果应与跨区域的广域地理信息系统（GIS）相结合，该系

统目前广泛用于配电系统（而非输电级）控制中心显示屏的网络可视化显示。广域GIS应涵盖一个广大的区域，包括ISO或RTO自己的服务领域及所有的互联区，如整个东部互联系统或WECC系统。这将提高大范围内的情境意识，并防止在未充分了解相邻系统情况下的不当运行。

C.有限稳定裕度监视→真实稳定裕度监视

现有的技术通常是显示电压幅值，这只能提供有限的电压稳定性信息。PV曲线有一个较陡的顶点或崩溃点，因为当今的电力系统比以往更紧张，且有大量的无功补偿器在运行。因此，电压幅值不再是一个好的电压稳定性指标。因此，需要一个真实的电压稳定性裕度指标以进行更好的监视。另外，现有的技术仅能监视局部频率。但是，当全局频率，尤其是频率变化可以监视或跟踪时，则可通过适当的频率技术识别故障位置，即使很远的故障位置也可识别。借助广域GIS数据及不断的发展，电压稳定性裕度及频率可实时地显示在实际广域地图上。与基于仿真的局部可视化技术相比，以测量为基础的稳定性裕度监视系统将会极大地帮助运行人员在实时运行中识别潜在的问题。

D.混合通信系统→专用通信系统

现有的区域间通信技术是新旧技术的组合，如电话线路、无线、微波及光纤等。通信渠道的专用程度应该更高，如使用专设的光纤。更重要的变化应是数字化和标准化，这样就能轻松地实现不同区域间的真正的无缝连接。

E.电力系统监视→超电力公司监视

控制中心的现有监视系统更多的只关注于电网。但许多发达国家已经将对其它相关系

统，如燃料情况及天气预测的监视作为对监控系统先进程度的评价指标之一。具体而言，在与一些分析功能结合后，可以分析其它系统的任何扰乱，以显示其对电网的影响，这种超电力公司监视将会大大提高和增强关于受监视电力系统的情境意识。例如，在恶劣天气中预测可能对输电线路造成的影响，显示预测信息并将其传递给运行人员，这将会帮助运行人员做出决策，重新调度发电和输电设施，这样系统会更适应灾难性的气候事件。

（2）评估环节

A.非排序报警系统→排序报警系统

更多现有的报警系统可给出各种类型的报警；但是，并没有给各种信息设置优先顺序。发生严重扰动时，可能会有很多报警信号，以至于运行人员可能会不知所措。国外更多先进的分析评估系统要求报警系统应基于根本原因分析（实质上就是初步的安全评估）给每个报警信息设置优先级。因此，运行人员可以按照最优先的报警解决扰动的根本原因。这可以减少运行人员误操作的可能性，并能提高处理真实紧急事件的能力。

B.稳态安全评估→ 动态安全评估

控制中心现有的在线分析通常是进行稳态预想事故分析。利用预想事故潮流研究分析每一个可信预想事故事件，并识别线路潮流波动。在国外先进的控制中心，要求会使用基于时域的在线分析，如电压稳定性、暂态功角稳定性分析，以及在线、小信号稳定性分析。

C.运行间隔分析→前瞻分析

现有技术仅用于下一个运行时间间隔（如每隔5分钟）的在线分析（即预想事故筛查），

而不能指出系统条件可能发生的短期-中期变化（如一小时内）。更多的调度机构要求在线分析不仅会进行如前所述的动态分析，还将具有前瞻仿真能力，这样就能考虑到未来的系统条件。然后，还可考虑可能的短-中期战略措施。

D.确定性方法→概率性方法

现有的技术在确定性方法中应用N-1预想事故。随着技术的进步，越来越多的调度机构要求基于概率风险分析考虑N-x或级联故障。当系统比以往更紧张时，应特别注意高阶预想事故及可能的级联故障。高阶预想事故的维数会急剧增长，因此有必要考虑预想事故的发生概率及影响，因此需要概率性方法。

E.离线模型验证→在线模型验证

现有的分析基于预定义发电机和输电模型，可在离线研究中进行验证。这并不代表系统的实时动态特性。越来越多的调度机构要求控制中心的在线分析应进行动态模型更新和验证。数据在更新、验证过之后才用于前面提到的在线稳定分析。

（3）控制环节

A.局部控制措施→全局协制措施

以往的技术往往缺少控制和保护系统间的协调，每个组件都自行采取行动。有时这种不协调的控制可能导致预想事故下的过度反应，例如，负荷中心的负荷增加可能会导致电压降低，这将使抽头切换变压器试图提高电压，这将增加功耗，最终进一步降低系统电压。如果分接开关通过控制中心的一个信号了解到负荷增加的情况，就可以实施协调策略。因

此，调度机构的控制中心应有能力协调分布于系统中的很多控制装置，以实现最优协调，从而提高控制能力。

B.基于离线的参数设置→在线重新配置的参数设置

目前，保护与控制整定值基于离线研究配置为固定值。逐渐的这些整定值将应以一种前瞻性、适应性的方法进行实时配置，这样在系统不紧张时能更好地利用发电和输电的资产，并在系统极其紧张时更好地保护系统。例如，当系统负荷减少且在线安全显示一个良好的稳定性裕度时，可把控制参数设置为一个新的值，从而传输更多的经济电力。相反，系统更紧张时，可以调整系统参数，从而减少经济电力的传输量，以确保系统安全。

C.离线设备诊断→在线诊断与维护排序

应基于在线安全评估进行在线设备监视与诊断，以便根据设备的老化状态及对系统安全的重要性及时调度维护小组进行设备维护。这将确保系统始终处于良好的状态中。

三、印度大停电后，调查报告中对调度机构的要求和建议

2012年7月底印度大停电创造了历史上受停电影响人口最多的记录，给印度整个国家正常的生产生活造成巨大影响。印度国家电网公司发布的最终事故调查报告中对调度机构和调度管理提出了一些要求和建议，具有借鉴意义。

1) 重新审视距离三段保护整定，引入第三方检查全网保护。

2) 全网开始建设WAMS系统（目前仅有在印度理工学院IIT投运了WAMS的原型机，该原型机记录波形对本次事故调查至关重要）。

3) 进一步强制电厂提供包括一次调频和二次调频在内的辅助服务（印度大部分电厂以前是不提供这种服务的，电网常年频率大幅波动）。

4) 对于电力市场的UI（非计划交易）机制，重新审视，重新设计。

5) 通过法律强制稳控以及低频低压减载的建设（2010年大停电报告中提出了同样的要求，但没有法律保障，所以一直没有实现）。

6) 为每个调度机构配置足够的计算工程师，充分评估网间交换潮流能力。强化调度机构内部的系统分析小组人力配置。

7) 修改补充《电力法》。

8) 加强调度机构的权威性和法律地位。