第一章 概 述 調度自動化系統(tǒng)作為電網安全、經濟運行的神經中樞，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、運行監(jiān)視和分析控制，已成為電網運行控制不可或缺的重要技術支撐。本章主要探討電力系統(tǒng)與調度自動化系統(tǒng)的聯(lián)系、調度自動化系統(tǒng)的發(fā)展歷程及新一代調度技術支持系統(tǒng)（簡稱“新一代系統(tǒng)”）的新特征。 第一節(jié) 電力系統(tǒng)與調度自動化系統(tǒng) 電力系統(tǒng)是一個涵蓋發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的電能生產與消費體系，是將一次能源轉換成電能并輸送和分配到用戶的統(tǒng)一整體，其最大的特點是電能的瞬時平衡和無法大量存儲。發(fā)電廠將一次能源轉化為電能，然后通過電網將電能輸送和分配到電力用戶的用電設備，從而完成電能從生產到使用的整個過程。電力系統(tǒng)還包括保障其安全可控運行的繼電保護裝置、 安全自動裝置、計量裝置、調度自動化和電力通信等一系列相應的輔助系統(tǒng)。 調度自動化系統(tǒng)是電力系統(tǒng)運行與控制的重要基礎設施，是集計算機、網絡通信、自動控制、電力系統(tǒng)等多學科技術為一體的廣域部署的工業(yè)控制系統(tǒng)。早期的自動化系統(tǒng)主要協(xié)助調度人員開展電網運行監(jiān)視，隨著技術的進步與業(yè)務的發(fā)展，目前，調度自動化系統(tǒng)已具備實時監(jiān)控與預警、安全校核、調度計劃、調度管理四大類應用，打通了發(fā)、輸、變、配等環(huán)節(jié)，可全面支撐電網調度控制業(yè)務，成為電網安全優(yōu)質經濟運行不可或缺的技術支撐。 調度自動化系統(tǒng)主要由主站端系統(tǒng)、廠站端系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸通道三部分組成。主站端系統(tǒng)作為調度自動化系統(tǒng)的核心，它實現(xiàn)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和分析控制，相當于人類的大腦，是電網安全、經濟運行的神經中樞和調度指揮的司令部。廠站端系統(tǒng)構成了調度自動化系統(tǒng)的基礎，實現(xiàn)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和調度命令執(zhí)行，相當于人類的眼耳和手足，是調度自動化系統(tǒng)可靠運 行并發(fā)揮其功能的保證，早期廠站端功能相對簡單，只有遙測、遙信和遙控功能，一般也稱為廠站遠動功能，后期發(fā)展為變電站綜合自動化系統(tǒng)，主要增加了當?shù)睾笈_的監(jiān)控功能。數(shù)據(jù)傳輸通道相當于人類的神經系統(tǒng)，負責把廠站端采集的遙測、遙信數(shù)據(jù)及時、準確地傳送給調度控制中心的主站端系統(tǒng)，同時將主站端系統(tǒng)的遙控、遙調命令可靠地發(fā)送給廠站端。 第二節(jié) 調度自動化系統(tǒng)的發(fā)展 調度自動化系統(tǒng)始于20世紀70年代，隨著電網規(guī)模的不斷擴大和調控業(yè)務需求的增強，調度自動化系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展并逐漸成熟。同時，調度自動化系統(tǒng)的升級換代與計算機、自動控制等基礎技術的發(fā)展緊密相連。截至目前，我國調度自動化系統(tǒng)的發(fā)展經歷了起步階段、四大網引入、引進消化、全面自主研發(fā)、智能電網發(fā)展、能源互聯(lián)網六個階段。系統(tǒng)功能由最初的基礎監(jiān)視，逐步發(fā)展到監(jiān)視控制，再到能量管理和能量市場管理，規(guī)模不斷擴大，功能日益豐富和完善。 20世紀70年代，調度自動化系統(tǒng)起步并逐漸發(fā)展，基于中小規(guī)模集成電路計算機，具有數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控功能。國內最早的調度自動化系統(tǒng)SD-176于1978年在京津唐電網的中心調度所正式投入運行，接入了33個發(fā)電廠、變電站共465個模擬遙測量、346個開關狀態(tài)量，以滿足調度對電網安全監(jiān)視與控制的需求。該系統(tǒng)的優(yōu)勢在于一機多用、節(jié)約資源投資，但是面臨著第三方產品難以接入、不易擴展更新等問題。 隨著計算機技術的進步和調度業(yè)務的發(fā)展，調度自動化系統(tǒng)從單機逐步演化成多機系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、自動發(fā)電控制、網絡分析等功能，系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入規(guī)模有顯著提升，接入遙測量已超過1500個，實現(xiàn)了對發(fā)電廠機組的自動發(fā)電閉環(huán)控制，同時具備對電網正常和事故情況及時且準確做出控制決策的能力。典型的系統(tǒng)型號有SD-6000、RD800，由華北、東北、華 東、華中四大區(qū)域電網率先引入使用。 20世紀90年代，調度自動化系統(tǒng)逐步向有限開放式結構轉變，基于國外引進的自動化技術，進行了全面消化吸收和技術再創(chuàng)新，具有數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、自動發(fā)電控制、網絡分析、發(fā)電計劃、電力市場等功能，系統(tǒng)結構從集中式轉變?yōu)榉植际�，實現(xiàn)了全面數(shù)據(jù)采集、實時信息處理、快速電網分析、經濟電網運行方式安排和調度運行的全面提升。典型的系統(tǒng)型號有OPEN2000、DF8002、TH2100。 2000年，在計算機和通信技術快速發(fā)展的背景下，調度自動化系統(tǒng)逐漸實現(xiàn)了國產化條件，遵循IEC 61970標準化設計，增加了自動電壓控制、廣域監(jiān)測分析、保護與安控信息管理等功能，實現(xiàn)了國產系統(tǒng)為主的轉變，從而提升了電網輸電能力和電能質量。典型的系統(tǒng)型號有OPEN3000、CC2000、IEC600。 2010年，調度自動化系統(tǒng)全面實現(xiàn)了國產化，在統(tǒng)一支撐平臺上形成了實時監(jiān)控與預警、調度計劃、安全校核、調度管理四大類應用，實現(xiàn)調控中心內部的橫向集成和多級調控中心之間的縱向貫通。系統(tǒng)在調度流程性業(yè)務支撐能力上得到了顯著提升，實現(xiàn)了模型數(shù)據(jù)的源端維護和全網共享，同時支持遠程瀏覽、告警直傳，系統(tǒng)使用對象從本地擴展到上下級調度機構人 員，在各級調控中心得到廣泛部署應用，為保障電網安全穩(wěn)定運行發(fā)揮了重要作用。典型的系統(tǒng)型號是D5000。 2021年，隨著“大云物移智鏈”等技術的蓬勃發(fā)展，調度自動化系統(tǒng)引入“互聯(lián)網+”理念和云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術，采用“物理分布、邏輯統(tǒng)一”的全新架構對大電網調控技術支撐體系進行重構，面向調控業(yè)務場景設計，重組再造應用功能，全面適應電網發(fā)展對調度控制技術支撐能力的新要求。 第三節(jié) 新一代系統(tǒng)特征 隨著新型電力系統(tǒng)建設的推進，電網在整體規(guī)模、電源結構、網絡形態(tài)、負荷組成等方面均發(fā)生了深刻變化，能源轉型、市場化改革等各類電網業(yè)務正在經歷跨越式發(fā)展，迫切需要加強和完善調度技術支撐手段建設，創(chuàng)新大電網安全管控、現(xiàn)貨市場運行、新能源充分消納和“源網荷儲”協(xié)同控制的技術手段，從而提升電網調度的數(shù)字化、自動化和智能化水平。新一代系統(tǒng)建設為了適應電力系統(tǒng)不斷發(fā)展的新需求，持續(xù)緊跟新型電力系統(tǒng)發(fā)展、電力市場化改革、能源互聯(lián)網建設等新形勢、新任務，通過打造堅實的系統(tǒng)底座，賦能電網調控業(yè)務，支撐新型電力系統(tǒng)和新型調度體系的構建。 在系統(tǒng)架構方面，新一代系統(tǒng)遵循“整體設計、分級部署、業(yè)務協(xié)同、生態(tài)共享”的統(tǒng)一設計理念，突破了傳統(tǒng)調度自動化系統(tǒng)獨立運行、就地使用的局限，實現(xiàn)了電網模型的統(tǒng)一同源、數(shù)據(jù)采集的快速全面、多級調度的高效協(xié)同，有力支撐全網信息綜合應用、電網全局態(tài)勢感知、快速精確分析和全網統(tǒng)一控制決策能力的進一步提升。 在平臺支撐方面，新一代系統(tǒng)在D5000統(tǒng)一支撐平臺的基礎上，進一步拓展為運行控制和調控云雙平臺，解決了不同業(yè)務應用在“安全性與先進性”“穩(wěn)定性與高效性”之間的平衡問題。其中，運行控制子平臺是在D5000基礎平臺上的繼承和延伸，引入分布式處理、并行計算、服務化等新技術，建立系統(tǒng)多活、應用并行、靈活擴展、高效運維的運行機制，具有高實時、高可靠的特征；調控云子平臺是一個全新的平臺，它擴展了云計算和數(shù)字化支撐能力，引入了“大云物移智鏈”等先進技術，通過對系統(tǒng)體系架構、平臺支撐技術、數(shù)據(jù)組織模式和綜合應用功能的提升、創(chuàng)新與發(fā)展，整體上實現(xiàn)了 “全網模型、云端存儲、按需服務”，解決了調控業(yè)務基礎數(shù)據(jù)分級管理、海量數(shù)據(jù)集中共享的難題，是新技術先行先試和價值創(chuàng)造的核心載體，具有開放、共享、易擴展的特征。 在應用功能方面，新一代系統(tǒng) 以新型電力系統(tǒng)構建和電網運行控制業(yè)務需求為導向，秉承“繼承+融合+創(chuàng)新”的技術路線，在保障大電網安全穩(wěn)定、支撐電力市場運行組織、支撐清潔能源高效消納、提升“源網荷儲”調控能力、構建自主可控基礎設施、提升系統(tǒng)智能化等方面，開展應用功能提升和特色場景建設。 在支撐特高壓大電網的安全運行方面，新一代系統(tǒng)全面采集電網內外部的運行數(shù)據(jù)，精準評估電網運行風險，全過程跟蹤并發(fā)布風險預警，輔助調度運行人員超前感知電網運行態(tài)勢，將事后被動處理轉變?yōu)槭虑爸鲃臃烙�，以預防大面積停電事故的發(fā)生；針對特高壓直流等重大故障，智能感知故障設備及波及范圍，向全系統(tǒng)自動推送故障告警及處置策略，協(xié)同全網多級調度聯(lián)合開展故障處置，以提升重大故障處置效率，從而保障大電網安全可靠運行，守牢電網安全生產運行的“生命線”。 在提升電力市場化運營水平方面，新一代系統(tǒng)針對電力市場化改革的要求，開展現(xiàn)貨及輔助服務市場申報管理、優(yōu)化出清、信息發(fā)布、市場評估以及模擬推演等功能建設，橫向上實現(xiàn)日前、實時及輔助服務市場的高效運行，縱向上實現(xiàn)省間、省內兩級市場的高效協(xié)同，從而全面支持構建電力現(xiàn)貨市場化運營體系，大幅提升電力運行組織效率，支撐電網運行從計劃模式向市場模式的轉變，支撐調度運行進入安全與經濟并重的電力運行組織新模式。 在支撐清潔能源高效消納方面，新一代系統(tǒng)針對未來大規(guī)模集中式新能源和分布式新能源并重發(fā)展的能源戰(zhàn)略，基于一體化電網模型數(shù)據(jù)，全面分析水氣煤風光等一次能源及負荷需求時空互補特性，發(fā)揮電網在資源優(yōu)化配置中的平臺作用，結合市場化調節(jié)手段，構建全周期滾動、跨區(qū)域統(tǒng)籌、發(fā)用電實體深入參與的電力電量平衡體系，從全網層面挖掘系統(tǒng)整體調節(jié)能 力，實現(xiàn)調峰、備用、調頻等各類資源的全局共享，從而全面提升清潔能源消納能力，助力現(xiàn)代能源體系轉型升級。 在提升“源網荷儲”調控能力方面，新一代系統(tǒng)借鑒“互聯(lián)網+”理念，構建了一個開放且共享的“源網荷儲”協(xié)同調控平臺，借助市場化手段發(fā)掘負荷側資源需求彈性，引導負荷側資源主動參與電網調峰，削減電網短網運行效率效益的提升，助力能源互聯(lián)網企業(yè)的構建。 在構建自主可控基礎設施方面，新一代系統(tǒng)全面應用國產服務器、國產網絡設備、國產數(shù)據(jù)庫、國產操作系統(tǒng)、北斗授時設備等全國產化基礎軟硬件，大力推進國產芯設備在電力監(jiān)控領域的應用，構建其生態(tài)環(huán)境。通過實施邊界安全防護、終端本體安全防護、業(yè)務系統(tǒng)監(jiān)測和軟件基本顆粒安全防護等多層次、多維度的安全防護措施，滿足安全可信與業(yè)務系統(tǒng)高度融合的需求，從而提升網絡安全整體防護能力。確保實現(xiàn)調度技術支持系統(tǒng)的完全自主可控和網絡安全防護能力的整體提升，從而全面保障電力重大基礎設施的本質安全。 在智能化水平提升方面，新一代系統(tǒng)融合“大云物移智鏈”等先進技術，構建“算力統(tǒng)籌、算法共享”的人工智能及大數(shù)據(jù)平臺，為各類應用功能提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)和算法引擎；借助于大數(shù)據(jù)、深度學習、強化學習、知識圖譜等技術，構建物理模型和運行數(shù)據(jù)雙驅動的應用功能體系，實現(xiàn)應用功能從模型驅動向模型和數(shù)據(jù)雙驅動的轉變，從而全面提升應用功能的智能化水平。