智能电力调度控制系统与电力系统安全运行
卢 强
Qiang LU
清华大学电力系统国家重点实验室
2009年10月
1. 我国电力管理与运行机制的合理提法问题
2003年前，我国电力管理机制是
“厂网一体、集中管理、统一调度”。由电力部统辖。
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2003年开始，进行改革，其体制被广泛称为 “厂网分开”。
以上提法和观念不甚准确，易对安全运行造成负面影响。
智能电力调度控制系统与电力系统安全运行
“厂网分营，统一调度”
比较适合国情，符合电力运营本身的特性。
2. 智能电力系统
序言：
从国家和全体国民利益最大化目的出发，我们要建的是智能电力系统而不单纯是智能电网或智能发电系统。
智能电力调度控制系统与电力系统安全运行
什么是智能电力系统？
一个具有多指标自趋优运行能力的电力系统，称之为智能电力系统。智能电力系统中具有输、配和供电功能的电网称为相应功能的智能电网。
2. 智能电力系统
定义的要点：
1）智能电网（Smart Grid, SG）是智能电力系统（SPS）的一个组成部分。各种电压等级的SG自有其特有的主要内涵。
2） SPS在其实施运行的整个过程中都具有自动趋优的能力。
3） “优化”是针对“指标”而言的。
SPS的优化指标由三大需求构成
a. 高安全性
b. 高电能质量
c. 高效率
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所以，优化指标集合（Multi-index Set, MIS）可示为：
3. 如何实现？
与在高压输电线上采取补偿方案相比，其耗资小了三个数量级！（约109元 106元）
中国科学院技术科学部提交给国务院关于中国电力安全保障的咨询报告中，明确提出：
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各大、中型水、火发电机组，特别是担负远距离输电
任务的发电机组，应装备我国自主研发和制造的非线性最
优励磁控制器和调速器。
可提高输送功率极限20%~25%。
结论是：
为了保障中国电力和安全发展，宜优先在已建成的和新建的水厂和火厂装备这种先进的控制器。
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主要应用成果
东电集团和华能集团已首先在白山水电厂和伊敏火电厂使用这种先进控制器。
三峡国产化机组上将应用这种励磁调节器（九五攻关项目）
并推动在西南大型水电厂应用。
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请看：
GEC-II工业样机
通 讯
脉冲板
I/O 板
A/D 板
显示器
主
机
系
统
A套
T
脉冲放大
同步信号
隔离、驱动
PT,CT,滤波
脉冲板
I/O 板
A/D 板
主
机
系
统
B套
T
键 盘
显示器
键 盘
脉冲放大
同步信号
隔离、驱动
PT,CT,滤波
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推动在三峡电站及金沙江电站中采用非线性鲁棒调速器（NSFC）
水轮机非线性鲁棒调速控制器工业样机
中央处
理单元
CPU
存储器
输出
人机接口
方波测频
交流采样
实验录波
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在提交给国务院的咨询报告中进一步建议：
建立各级智能调度系统
（Smart dispatching and control systems, SDCS）
五级：
国调—大区调（网调）—省调—地调——县调
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-1 混成控制论与方法论概要
物理电力系统状态的信息
iff 出现
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分析与判断
则必有 E 变换
和 C 变换
事件集合触生控制决策，控制决策执行以消除事件
事件 非多目标优化状态集
的化灭等同于
电力系统处于多目标（安全、高质、高效）优化态
一句话小结：
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事件驱动控制；控制消除事件（达多指标优化态）
Events starts control action; Control action makes events vanished.
-2 智能调度与控制系统结构
智能电力调度控制系统与电力系统安全运行
-3 功能
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实现以网损极小化为目标的优化潮流（经济运行，节能）；
改善全系统电压、频率质量（特别在大风电接入系统的条件下）；
消除LFO的威胁；
消除电压崩溃的威胁；
紧急控制策略在线实时地实施——保障电力系统大扰动稳定性；
极端情况下，实施以停电范围和停电数量极小化为目标的解列措施。
特别提出：
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在配电、供电系统中
实现优化潮流，网络自愈、智能继电保护以及一系列节能措施，以实现网损极小化和用户停电概率极小化。
-4 SDCS可应对大风电接入对功-频稳定运行的挑战
智能电力调度控制系统与电力系统安全运行
设想：
在5’内，风电注入功率由1000万千瓦 100万千瓦，如何保持 ？
方法是依赖SDCS
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Form
启动全系统的AGC机制
按序：自动闭环调控
， 抽水蓄能；
，水电厂；
，与大风电配套的燃气轮机群；
， 部分火电机组（包括大型钢厂的自备电厂）；
，核电不调；
E transform
C transform
-4 智能广域机器人（S-WAR）
智能电力调度控制系统与电力系统安全运行
运用上述的控制理论和方法 现代IT； 自主研发的成套软件，可将大电力系统实时调控得如同一台
智能广域机器人一般。
智能电力系统 智能广域机器人
A large scale power system A smart Wide Area Robot
已完成和在建项目
智能电力调度控制系统与电力系统安全运行
在国网公司支持和指导下
“东电”智能AVC系统（S-AVC）
2008年底，完成示范工程；东三省电力系统的S-AVC将于2010年完成。
智能上海电网（以保障安全为第一要旨）示范工程2008年完成。正在建设智能上海电网（包括配电网），2011年完成。
智能福建电网建设，已启动，2012年完成。
4. SDCS建设的初步成果汇报
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在南方电网公司支持和指导下,
海南省电力系统SDCS建设。
2009年启动——2012年完成
国际合作
智能电力调度控制系统与电力系统安全运行
Microsoft 无偿提供30万美元开发并行实时分析软件，在此表示感谢。
IBM China
AOI（分析-优化-创新）中心与清华大学国家重点实验室联合，致力于智能电网与智能电网城市的研究和实施。
IBM在华盛顿州奥林匹克半岛建成了智能电网半岛示范工程，其成功经验值得借鉴。
谢谢!
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