第一章 概 述 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)作為電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的神經(jīng)中樞，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、運(yùn)行監(jiān)視和分析控制，已成為電網(wǎng)運(yùn)行控制不可或缺的重要技術(shù)支撐。本章主要探討電力系統(tǒng)與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的聯(lián)系、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展歷程及新一代調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“新一代系統(tǒng)”）的新特征。 第一節(jié) 電力系統(tǒng)與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng) 電力系統(tǒng)是一個(gè)涵蓋發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的電能生產(chǎn)與消費(fèi)體系，是將一次能源轉(zhuǎn)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(diǎn)是電能的瞬時(shí)平衡和無(wú)法大量存儲(chǔ)。發(fā)電廠將一次能源轉(zhuǎn)化為電能，然后通過電網(wǎng)將電能輸送和分配到電力用戶的用電設(shè)備，從而完成電能從生產(chǎn)到使用的整個(gè)過程。電力系統(tǒng)還包括保障其安全可控運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置、 安全自動(dòng)裝置、計(jì)量裝置、調(diào)度自動(dòng)化和電力通信等一系列相應(yīng)的輔助系統(tǒng)。 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是集計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制、電力系統(tǒng)等多學(xué)科技術(shù)為一體的廣域部署的工業(yè)控制系統(tǒng)。早期的自動(dòng)化系統(tǒng)主要協(xié)助調(diào)度人員開展電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視，隨著技術(shù)的進(jìn)步與業(yè)務(wù)的發(fā)展，目前，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)已具備實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警、安全校核、調(diào)度計(jì)劃、調(diào)度管理四大類應(yīng)用，打通了發(fā)、輸、變、配等環(huán)節(jié)，可全面支撐電網(wǎng)調(diào)度控制業(yè)務(wù)，成為電網(wǎng)安全優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不可或缺的技術(shù)支撐。 調(diào)度自動(dòng)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(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的核心，它實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和分析控制，相當(dāng)于人類的大腦，是電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的神經(jīng)中樞和調(diào)度指揮的司令部。廠站端系統(tǒng)構(gòu)成了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和調(diào)度命令執(zhí)行，相當(dāng)于人類的眼耳和手足，是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可靠運(yùn) 行并發(fā)揮其功能的保證，早期廠站端功能相對(duì)簡(jiǎn)單，只有遙測(cè)、遙信和遙控功能，一般也稱為廠站遠(yuǎn)動(dòng)功能，后期發(fā)展為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，主要增加了當(dāng)?shù)睾笈_(tái)的監(jiān)控功能。數(shù)據(jù)傳輸通道相當(dāng)于人類的神經(jīng)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)把廠站端采集的遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確地傳送給調(diào)度控制中心的主站端系統(tǒng)，同時(shí)將主站端系統(tǒng)的遙控、遙調(diào)命令可靠地發(fā)送給廠站端。 第二節(jié) 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)始于20世紀(jì)70年代，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和調(diào)控業(yè)務(wù)需求的增強(qiáng)，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展并逐漸成熟。同時(shí)，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的升級(jí)換代與計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展緊密相連。截至目前，我國(guó)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了起步階段、四大網(wǎng)引入、引進(jìn)消化、全面自主研發(fā)、智能電網(wǎng)發(fā)展、能源互聯(lián)網(wǎng)六個(gè)階段。系統(tǒng)功能由最初的基礎(chǔ)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(chǎng)管理，規(guī)模不斷擴(kuò)大，功能日益豐富和完善。 20世紀(jì)70年代，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)起步并逐漸發(fā)展，基于中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)，具有數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控功能。國(guó)內(nèi)最早的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)SD-176于1978年在京津唐電網(wǎng)的中心調(diào)度所正式投入運(yùn)行，接入了33個(gè)發(fā)電廠、變電站共465個(gè)模擬遙測(cè)量、346個(gè)開關(guān)狀態(tài)量，以滿足調(diào)度對(duì)電網(wǎng)安全監(jiān)視與控制的需求。該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于一機(jī)多用、節(jié)約資源投資，但是面臨著第三方產(chǎn)品難以接入、不易擴(kuò)展更新等問題。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和調(diào)度業(yè)務(wù)的發(fā)展，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)從單機(jī)逐步演化成多機(jī)系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、自動(dòng)發(fā)電控制、網(wǎng)絡(luò)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(cè)量已超過1500個(gè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電廠機(jī)組的自動(dòng)發(fā)電閉環(huán)控制，同時(shí)具備對(duì)電網(wǎng)正常和事故情況及時(shí)且準(zhǔn)確做出控制決策的能力。典型的系統(tǒng)型號(hào)有SD-6000、RD800，由華北、東北、華 東、華中四大區(qū)域電網(wǎng)率先引入使用。 20世紀(jì)90年代，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)逐步向有限開放式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，基于國(guó)外引進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，進(jìn)行了全面消化吸收和技術(shù)再創(chuàng)新，具有數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、自動(dòng)發(fā)電控制、網(wǎng)絡(luò)分析、發(fā)電計(jì)劃、電力市場(chǎng)等功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從集中式轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际�，�?shí)現(xiàn)了全面數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)信息處理、快速電網(wǎng)分析、經(jīng)濟(jì)電網(wǎng)運(yùn)行方式安排和調(diào)度運(yùn)行的全面提升。典型的系統(tǒng)型號(hào)有OPEN2000、DF8002、TH2100。 2000年，在計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)快速發(fā)展的背景下，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)逐漸實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化條件，遵循IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，增加了自動(dòng)電壓控制、廣域監(jiān)測(cè)分析、保護(hù)與安控信息管理等功能，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)為主的轉(zhuǎn)變，從而提升了電網(wǎng)輸電能力和電能質(zhì)量。典型的系統(tǒng)型號(hào)有OPEN3000、CC2000、IEC600。 2010年，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)全面實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，在統(tǒng)一支撐平臺(tái)上形成了實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警、調(diào)度計(jì)劃、安全校核、調(diào)度管理四大類應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)調(diào)控中心內(nèi)部的橫向集成和多級(jí)調(diào)控中心之間的縱向貫通。系統(tǒng)在調(diào)度流程性業(yè)務(wù)支撐能力上得到了顯著提升，實(shí)現(xiàn)了模型數(shù)據(jù)的源端維護(hù)和全網(wǎng)共享，同時(shí)支持遠(yuǎn)程瀏覽、告警直傳，系統(tǒng)使用對(duì)象從本地?cái)U(kuò)展到上下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)人 員，在各級(jí)調(diào)控中心得到廣泛部署應(yīng)用，為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。典型的系統(tǒng)型號(hào)是D5000。 2021年，隨著“大云物移智鏈”等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)引入“互聯(lián)網(wǎng)+”理念和云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)，采用“物理分布、邏輯統(tǒng)一”的全新架構(gòu)對(duì)大電網(wǎng)調(diào)控技術(shù)支撐體系進(jìn)行重構(gòu)，面向調(diào)控業(yè)務(wù)場(chǎng)景設(shè)計(jì)，重組再造應(yīng)用功能，全面適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展對(duì)調(diào)度控制技術(shù)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(shè)的推進(jìn)，電網(wǎng)在整體規(guī)模、電源結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)形態(tài)、負(fù)荷組成等方面均發(fā)生了深刻變化，能源轉(zhuǎn)型、市場(chǎng)化改革等各類電網(wǎng)業(yè)務(wù)正在經(jīng)歷跨越式發(fā)展，迫切需要加強(qiáng)和完善調(diào)度技術(shù)支撐手段建設(shè)，創(chuàng)新大電網(wǎng)安全管控、現(xiàn)貨市場(chǎng)運(yùn)行、新能源充分消納和“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)同控制的技術(shù)手段，從而提升電網(wǎng)調(diào)度的數(shù)字化、自動(dòng)化和智能化水平。新一代系統(tǒng)建設(shè)為了適應(yīng)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(chǎng)化改革、能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)等新形勢(shì)、新任務(wù)，通過打造堅(jiān)實(shí)的系統(tǒng)底座，賦能電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)，支撐新型電力系統(tǒng)和新型調(diào)度體系的構(gòu)建。 在系統(tǒng)架構(gòu)方面，新一代系統(tǒng)遵循“整體設(shè)計(jì)、分級(jí)部署、業(yè)務(wù)協(xié)同、生態(tài)共享”的統(tǒng)一設(shè)計(jì)理念，突破了傳統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行、就地使用的局限，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)模型的統(tǒng)一同源、數(shù)據(jù)采集的快速全面、多級(jí)調(diào)度的高效協(xié)同，有力支撐全網(wǎng)信息綜合應(yīng)用、電網(wǎng)全局態(tài)勢(shì)感知、快速精確分析和全網(wǎng)統(tǒng)一控制決策能力的進(jìn)一步提升。 在平臺(tái)支撐方面，新一代系統(tǒng)在D5000統(tǒng)一支撐平臺(tái)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展為運(yùn)行控制和調(diào)控云雙平臺(tái)，解決了不同業(yè)務(wù)應(yīng)用在“安全性與先進(jìn)性”“穩(wěn)定性與高效性”之間的平衡問題。其中，運(yùn)行控制子平臺(tái)是在D5000基礎(chǔ)平臺(tái)上的繼承和延伸，引入分布式處理、并行計(jì)算、服務(wù)化等新技術(shù)，建立系統(tǒng)多活、應(yīng)用并行、靈活擴(kuò)展、高效運(yùn)維的運(yùn)行機(jī)制，具有高實(shí)時(shí)、高可靠的特征；調(diào)控云子平臺(tái)是一個(gè)全新的平臺(tái)，它擴(kuò)展了云計(jì)算和數(shù)字化支撐能力，引入了“大云物移智鏈”等先進(jìn)技術(shù)，通過對(duì)系統(tǒng)體系架構(gòu)、平臺(tái)支撐技術(shù)、數(shù)據(jù)組織模式和綜合應(yīng)用功能的提升、創(chuàng)新與發(fā)展，整體上實(shí)現(xiàn)了 “全網(wǎng)模型、云端存儲(chǔ)、按需服務(wù)”，解決了調(diào)控業(yè)務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分級(jí)管理、海量數(shù)據(jù)集中共享的難題，是新技術(shù)先行先試和價(jià)值創(chuàng)造的核心載體，具有開放、共享、易擴(kuò)展的特征。 在應(yīng)用功能方面，新一代系統(tǒng) 以新型電力系統(tǒng)構(gòu)建和電網(wǎng)運(yùn)行控制業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，秉承“繼承+融合+創(chuàng)新”的技術(shù)路線，在保障大電網(wǎng)安全穩(wěn)定、支撐電力市場(chǎng)運(yùn)行組織、支撐清潔能源高效消納、提升“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”調(diào)控能力、構(gòu)建自主可控基礎(chǔ)設(shè)施、提升系統(tǒng)智能化等方面，開展應(yīng)用功能提升和特色場(chǎng)景建設(shè)。 在支撐特高壓大電網(wǎng)的安全運(yùn)行方面，新一代系統(tǒng)全面采集電網(wǎng)內(nèi)外部的運(yùn)行數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)評(píng)估電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，全過程跟蹤并發(fā)布風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，輔助調(diào)度運(yùn)行人員超前感知電網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)，將事后被動(dòng)處理轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑爸鲃?dòng)防御，以預(yù)防大面積停電事故的發(fā)生；針對(duì)特高壓直流等重大故障，智能感知故障設(shè)備及波及范圍，向全系統(tǒng)自動(dòng)推送故障告警及處置策略，協(xié)同全網(wǎng)多級(jí)調(diào)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(wǎng)安全可靠運(yùn)行，守牢電網(wǎng)安全生產(chǎn)運(yùn)行的“生命線”。 在提升電力市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)水平方面，新一代系統(tǒng)針對(duì)電力市場(chǎng)化改革的要求，開展現(xiàn)貨及輔助服務(wù)市場(chǎng)申報(bào)管理、優(yōu)化出清、信息發(fā)布、市場(chǎng)評(píng)估以及模擬推演等功能建設(shè)，橫向上實(shí)現(xiàn)日前、實(shí)時(shí)及輔助服務(wù)市場(chǎng)的高效運(yùn)行，縱向上實(shí)現(xiàn)省間、省內(nèi)兩級(jí)市場(chǎng)的高效協(xié)同，從而全面支持構(gòu)建電力現(xiàn)貨市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)體系，大幅提升電力運(yùn)行組織效率，支撐電網(wǎng)運(yùn)行從計(jì)劃模式向市場(chǎng)模式的轉(zhuǎn)變，支撐調(diào)度運(yùn)行進(jìn)入安全與經(jīng)濟(jì)并重的電力運(yùn)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(duì)未來(lái)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(wǎng)模型數(shù)據(jù)，全面分析水氣煤風(fēng)光等一次能源及負(fù)荷需求時(shí)空互補(bǔ)特性，發(fā)揮電網(wǎng)在資源優(yōu)化配置中的平臺(tái)作用，結(jié)合市場(chǎng)化調(diào)節(jié)手段，構(gòu)建全周期滾動(dòng)、跨區(qū)域統(tǒng)籌、發(fā)用電實(shí)體深入?yún)⑴c的電力電量平衡體系，從全網(wǎng)層面挖掘系統(tǒng)整體調(diào)節(jié)能 力，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰、備用、調(diào)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(zhuǎn)型升級(jí)。 在提升“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”調(diào)控能力方面，新一代系統(tǒng)借鑒“互聯(lián)網(wǎng)+”理念，構(gòu)建了一個(gè)開放且共享的“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)同調(diào)控平臺(tái)，借助市場(chǎng)化手段發(fā)掘負(fù)荷側(cè)資源需求彈性，引導(dǎo)負(fù)荷側(cè)資源主動(dòng)參與電網(wǎng)調(diào)峰，削減電網(wǎng)短網(wǎng)運(yùn)行效率效益的提升，助力能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的構(gòu)建。 在構(gòu)建自主可控基礎(chǔ)設(shè)施方面，新一代系統(tǒng)全面應(yīng)用國(guó)產(chǎn)服務(wù)器、國(guó)產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)、國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)、北斗授時(shí)設(shè)備等全國(guó)產(chǎn)化基礎(chǔ)軟硬件，大力推進(jìn)國(guó)產(chǎn)芯設(shè)備在電力監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用，構(gòu)建其生態(tài)環(huán)境。通過實(shí)施邊界安全防護(hù)、終端本體安全防護(hù)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和軟件基本顆粒安全防護(hù)等多層次、多維度的安全防護(hù)措施，滿足安全可信與業(yè)務(wù)系統(tǒng)高度融合的需求，從而提升網(wǎng)絡(luò)安全整體防護(hù)能力。確保實(shí)現(xiàn)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的完全自主可控和網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力的整體提升，從而全面保障電力重大基礎(chǔ)設(shè)施的本質(zhì)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(jìn)技術(shù)，構(gòu)建“算力統(tǒng)籌、算法共享”的人工智能及大數(shù)據(jù)平臺(tái)，為各類應(yīng)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(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、知識(shí)圖譜等技術(shù)，構(gòu)建物理模型和運(yùn)行數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用功能體系，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能從模型驅(qū)動(dòng)向模型和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)變，從而全面提升應(yīng)用功能的智能化水平。