新一代调度控制系统愿景与总体设计.pptx

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1、新一代调度控制系统愿景与总体设计新一代调度控制系统工作组新一代调度控制系统工作组2023年5月25日目 录研发背景目标愿景12总体设计311.1 我国电网调度控制系统发展历程2传统系统特点网络支撑平台支撑驱动方式l 窄带网络互连l 系统间采用数据交互方式共享信息l 前台和后台紧耦合l IOE模式l 功能驱动l 滚动迭代，不断改进 通用机 专用或通用操作系统 局域网环境 国产应用系统 通用机 开放式操作系统 组件技术 简单远动功能 无操作系统第一代专用设备电网互联程度逐渐增强198019902002第二代四大网、国调、华中西门子、ABB第三代CC2000OPEN-3000电科院、南自院分布式集中

2、式分立式SCADA/电话SCADA/EMS经验型EMS/集成系统分析型1.2 现有系统成果成效3国家电网公司于2008年组织研发了智能电网调度控制系统（D5000），在一个基础平台上形成了实时监控预警、调度计划、安全校核、调度管理四大类应用功能。系统具有完全自主知识产权，采用全国产化硬件和软件，首创了支撑同一调控中心内部不同调控业务的一体化支撑平台，达到当时国际领先水平，已在各级调度机构得到全面推广应用，为保障电网安全稳定运行发挥了重要作用。一体化基础平台原10余套独立的应用系统智能电网调度控制系统（D5000）调度自动化广域向量测量动态预警电能计量调度计划水电自动化保护故录信息调度管理气象云

3、图雷电定位实时监控预警应用调度计划应用安全校核应用调度管理应用1.3 电力系统进入新时代4以广泛互联、智能互动、灵活柔性、安全可控、开放共享为特征的新一代电力系统正在形成，其结构形态和系统特性发生重大变化，相应运行控制和管理模式将产生根本性变革。特高压交直流混联电网规模快速扩大推动电网重构，电网一体化特征凸显；高渗透率新能源快速发展带来电源重构，系统运行不确定性显著增强；分布式电源、储能等新型负荷比例快速上升导致负荷重构，负荷侧潮流呈现双向流动特征；市场化的深入推进客观上要求调度运行进入安全与经济并重的新模式；日益严峻的网络安全、多样化的自然灾害等外部因素给电网运行增加了风险。123451.4

4、 调控支撑能力新要求5新一代电力系统认知技术体系新一代电力系统控制技术体系新一代电力系统故障防御体系1.4 调控支撑能力新要求6 大电网联系紧密，局部故障影响全局化；电网稳定形态复杂；极端恶劣天气等对电网的影响加大。亟需实现对全网的态势感知、在线决策和一体化协同防控。对大电网一体化控制的支撑能力提出了更高要求1对清洁能源全网统一消纳的支撑能力提出了更高要求2 实现低碳清洁发展目标，需要实时统筹调度全系统调峰、备用资源，充分利用通道输送能力和受端电网调节能力，支撑清洁能源全网统一消纳。对源网荷协同互动的支撑能力提出了新的要求3 柔性负荷的大量增加需要将可调度负荷纳入电力电量平衡，建立源网荷协同的

5、灵活互动机制，引导负荷主动参与系统平衡。对电力市场化支撑能力提出了更高的要求4 调度运行面临保障电网安全运行和市场有序运作的双重压力。市场化运行对调度行为的合规性、调度决策的精细化程度、市场信息的公开透明提出了更高要求。1.5 现有系统不足7调控系统独立部署，各自决策同级调度横向联系较弱技术架构方面1上下级调度业务协同串行迭代影响了协同决策的时效性，需要建立统一的分析决策中心1.5 现有系统不足8上下级调度尚未实现电网模型统一同源 气象、灾害等外部环境信息未能和电网有效关联稳态数据不带时标，数据同时性、一致性不好 清洁能源采集粒度不够精细基础数据方面2影响了分析决策的精准性，需要实现全景感知1

6、.5 现有系统不足9 缺乏支撑跨区故障协同处置的系统级告警和决策工具尚未考虑针对电力电子化动态响应的精细化仿真工具对大规模清洁能源跨区消纳的全局平衡优化支撑不足尚未考虑新能源调频、虚拟同步机的技术支撑应用功能方面3制约了大电网一体化控制能力和清洁能源全网统一消纳的提升，需要研发更加智能开放的工具和手段1.5 现有系统不足10系统图形界面风格较传统交互手段仍依靠单一的鼠标键盘方式调控沟通主要依赖电话方式界面友好方面4影响了调控效率，用户体验时代感差，需要更加友好、自然、多样、高效便捷的交互方式目 录研发背景目标愿景12总体设计3112 目标愿景12针对新一代电力系统对调度运行控制的新要求，应用先

7、进成熟技术，建成具有“共享、智能、开放、安全”特征的新一代调度控制系统，实现“全业务信息感知、全系统协同控制、全过程在线决策、全时空优化平衡、全方位负荷调度”的愿景，全面支撑大电网安全运行、清洁能源消纳、能源互联网企业和电力市场化运作。总体目标2.1 全业务信息感知13通过对反映电网运行态势的各类内外部信息的采集与处理、采用电网运行状态实时分级评估反映电网整体运行态势，采用系统级关键告警引擎主动推送故障综合告警及处置预案，实现对电网模型、实时信息、宽频信息、计划信息、分析结果、决策信息的需则可知，从而实现大电网全维度态势感知。2.2 全系统协同控制14全方位感知电网运行薄弱环节，统筹全网可调可

8、控资源，采用统一决策、分散控制的多级调度协同控制新模式以及灵活精准的源网荷控制手段，实现正常状态自适应巡航、全局风险协同防控和复杂故障协同处置，全方位保障电网安全稳定运行。频率、电压、潮流全局协同优化全网统一分析决策多级调度协同控制源网荷精准控制正常状态自适应巡航全局风险协同防控复杂故障协同处置全系统协同控制2.3 全过程在线决策15事前通过运行态势风险分析和稳定裕度在线计算，评估潜在风险，并提出防控策略；事中通过稳定特性实时分析和处置决策实时评估，保障操作安全，正确处置故障；事后通过事故过程仿真评估，分析处置策略；构建事前、事中、事后全过程风险防控新体系。2.4 全时空优化平衡16通过多时间

9、尺度高精度预测，分析送受端资源互补特性，构建全周期滚动、跨区域统筹、源网荷协调的电力电量平衡体系，全局共享调峰、备用、调频等各类资源，挖掘系统整体调节能力，提升清洁能源消纳水平。高精度预测高精度预测、全局信息共享调峰、备用、调频资源全局共享全时空优化平衡年度、月度调度计划日前调度计划日内滚动调度计划调度执行自适应巡航逐步细化，反馈调整全局高精度基础数据跨区域统筹平衡多时段滚动平衡2.5 全方位负荷调度17在市场环境或补偿机制条件下，通过全面感知分布式电源、储能、电动汽车等可调节负荷的时空特性、响应特性，构建源荷双向互动支撑平台，正常情况下实现多时间尺度负荷调度优化，紧急情况下给出负荷控制策略，

10、提升系统备用、调峰、调频能力。目 录研发背景目标愿景总体设计123183.1 设计思路19遵循“需求驱动、技术先进、标准统一、适度超前”原则，继承D5000系统成果，引入“互联网+”理念和云计算、大数据及人工智能等新技术，采用“物理分布、逻辑统一”的全新架构重构大电网调度控制技术支撑体系，面向调控业务场景设计，重组再造新应用功能，全面适应电网发展对调度控制技术支撑能力的新要求。设计思路3.2 体系架构20新系统由部署于调度端的监控系统和部署于云端的模型数据中心及分析决策中心组成。l监控系统，支持全局监视、作业自动导航和所辖电网实时就地控制，同时基于分析决策中心的全局预想、预判策略，对潜在风险实

11、施预控措施。l模型数据中心，实现全网模型和数据的统一管理和按需使用，为全局分析决策提供同源同质、时空多维的全局模型，以及完整准确的实时数据和多元运行数据。l分析决策中心，将原分散于各调控中心的分析决策功能进行相对集中部署，基于模型数据中心的全网模型数据，进行全局分析、全局防控、全局决策。资源层 平台层 计算资源 存储资源网络资源公共组件公共服务平台管理安全管理监视控制分析决策计划市场综合评估仿真模拟应用层 3.3 系统部署21一级(国分层)二级(省调层)地县层模型数据中心双活双活分析决策中心多活双活监控系统双活双活双活m模型数据中心面向“调度管理”部署l 一级模型数据中心存储和管理全网模型以及

12、主网、新能源数据等信息。l 二级模型数据中心存储和管理省辖范围内电网模型以及对应的数据等信息。两级模型数据中心的模型、数据等信息将根据应用需求进行同步与共享。m分析决策中心面向“电网”部署l 国（分）省调人员在一级分析决策中心开展面向电网全局的分析决策业务。l 省地调人员在二级分析决策中心开展所辖电网的分析决策业务（不涉及全局问题）。m监控系统面向“调度管辖”部署l 监控系统分布部署于各调控中心。通过双活、多活模式实现调度控制系统的全业务备用。3.4 支撑平台22 采用“云大物移智”先进成熟技术，结合高速通信、移动互联等通信方式和语音、图像等交互技术，构建数据管理、通信总线、双活/多活管理和分

13、布式计算、大数据挖掘分析、人工智能引擎等公共组件，为监控系统、模型数据中心和分析决策中心等应用提供统一规范的基础服务、数据服务和人机交互服务，打造可靠安全高效的系统运行环境，以及标准开放的多业务、多场景开发生态。3.5 人机云终端23在各级调控中心全面部署位置无关、权限约束、同景展示的人机云终端，支持调控人员本地、异地无差别调度。它包括语音识别和人脸识别等人机交互、电网世界图展示、人机增强可视及表达、调控即时通信、动态视图构建（电网自动成图）、移动端人机展示。 资源同步网，新建千兆VPN，用于模型数据中心、分析决策中心之间海量数据的高速传输； 数据汇集网，用于监控系统/模型数据中心/分析决策中

14、心与常规厂站、公司其它业务系统、互联网外部系统（含分布式能源、环境信息等）间的数据传输，可按需采用调度数据网、综合数据网、无线网络等； 人机交互网，用于人机云终端与监控系统/模型数据中心/分析决策中心间的数据交互，可按需自建专网或采用公司现有内部网络、互联网资源。3.6 网络支撑243.7 网络安全25遵循“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”方针，坚持“安全服务业务”原则，采用“全域监视、动态认证、多锁阻断、分舱隔离”策略，在监控系统、模型数据中心、分析决策中心的网络边界处采用专用安全防护设备，在系统与外网（互联网）之间采用安全接入认证措施，保证新一代调度控制系统的安全稳定运行 。3.8

15、 业务场景和应用功能26以需求为导向，以调控业务为单元，梳理设计了26个调控业务场景，分成监视控制、分析决策、计划市场、仿真模拟、综合评估及系统支撑六大类，每个业务场景服务于一个调控业务（单个专业或多专业协同）。业务场景由服务化可重用的应用功能、专有功能及流程控制支撑。业务场景3.8 业务场景和应用功能27应用功能新系统的应用功能是指实现各业务场景所需的基本核心功能，主要包括监视控制、预测、稳态分析、新能源综合分析、在线分析预警、安全校核、优化决策、综合评估、仿真模拟等九大类。这些应用功能是在D5000已有功能的基础上，根据新的业务需求和系统总体架构的特点，围绕业务场景实现，进行完善提升和创新

16、。新系统应用功能的实现遵循“标准化、服务化”的原则，采用标准统一的输入输出、控制参数等，以具备高复用性的服务形式支持不同业务场景的重复使用。3.8 业务场景和应用功能 -场景实现示例：大电网稳态自适应巡航28各类基础数据其他场景电网模型实时数据调节能力日前/日内计划分布式电源可调度负荷.巡航适应性分析有功频率控制策略实时联络线计划、发电计划自动发电控制场景流程大电网稳态自适应巡航是一个考虑市场、区域控制偏差、三弃、静态安全等多因素的电网频率、电压、潮流自动调度和控制场景。定义本场景从模型数据中心获取电网实时方式、日前/日内计划等基础数据，在分析决策中心调用可用输电能力、实时计划、区域控制偏差、安全约束调度、无功电压优化、实时评估等计算服务，将决策结果下发给各监控系统的AGC、AVC等服务，实现在线决策和闭环控制。流程实时计划决策静态安全决策无功电压优化根据电网实时运行态势，判断自动巡航是否转人工调度。安全约束调度、ACE无功电压综合评估、无功电压优化自动电压控制无功电压控制策略3.8 业务场景和应用功能 -场景实现示例：大电网稳态自适应巡航29功能是场景构成的基本元素，根据功能的通用性