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摘要：提出数字电力系统(DPS)的全新概念，介绍它所涵慨的相关内容和具有的丰富功能，认为该系统可在管理和决策的科学化、安全稳定性实时评估与改善及紧急控制实施等方面发挥巨大作用；指出实现DPS需要有相当的基础性研究成果和硬件作为支撑。
0 概述
电力系统是由原动机、发电机、电力网络、负荷、控制中心等组成的。原来的电力网络是不可控的。近年来，随着电力电子技术的发展，FACTS设备引入了电力网，使电力网络也变成是可控的了。在电力系统增加了灵活性的同时，也增加了它的复杂性。
在这里提出数字电力系统(Digital Power System)的概念。首先给数字电力系统一个定义：它是某一实际运行的电力系统的物理结构、物理特性、技术性能、经济管理、环保指标、人员状况、科教活动等数字地、形象化地、实时地描述与再观。如果做到了这一点，就可以说建立了该实际电力系统的数字电力系统。仅仅给出一个简单的定义还不够，让我们来讨论这个定义所包含的内容。某个电力系统的数字电力系统可能包含以下内容：(1)电力系统的物理结构 (也即真实结构)、其各组成部件(单元)及整体的物理性能、运行方式和运营策略、管理的模式、人员的信息等。(2)电力系统各个元件、各个网络、各节点的实时状态变量(State Variables)。(3)各种自动控制装置的动作特性(包括继电保护装置)。(4)发电厂、变电站主要设备的“健康”状态。(5)经济结构、市场信息。下个世纪，中国的电力市场必然要实行。将来的电价类似股票那样是要波动、变化的，比如半个小时刷新一次电价。电力市场的出现提出了新的问题，这就是“经济结构和市场的信息”包含的内容。(6)影响电力系统安全的特殊自然环境。比如某一条超高压线路正处于落雷区或者台风袭击中，可能造成灾害；数字电力系统应能及时提示运行人员给予特别关注，以免发生重大灾难。(7)科技管理阶层、技术人员管理信息。(8)环保指标和环保设备投入及运行情况。我国环保指标和环保问题被提到非常重要的高度，关系到可持续发展的问题。我国环保法将对于不能达到环保要求的工厂、企业给予重罚。环保设备水平和设备情况，也应由DPS实时地通报。(9)电力系统各个环节的实时效率。热力系统、汽轮机、发电机系统、网络损耗、用户、电压等环节的效率，数字电力系统应实时显报。(10)重要的信息。如人才信息、科教活动信息在数字电力系统上应有所记录和通报。
1 数字电力系统的功能
1．1 管理和决策的科学化
要利用DPS帮助我国电力系统实现管理和决策的科学化。依助DPS可知晓管理层下达的指令在实际电力系统中产生的效果。这就是“指令效果反馈”。有了这样的反馈，管理层可进一步改进管理和决策，使效率提高。此外，电力系统是分层的，每一层要向上一级管理层通报信息，有了数字电力系统，就能很快地把这些信息及时收集起来，加以科学处理，向上一级通报。最终目的是实现全系统的高效管理。这就是DPS所含有的高级MIS(管理信息系统)功能。
1．2 安全稳定性实时评估与改善
对于电力系统最重要的是运行的安全性，这个问题在全世界均未得到很好解决，我国电力系统也出现过稳定破坏的重大事故。20世纪，美国发生过六七次大范围、灾难性的稳定破坏停电事故。这告诫我们要更加关注电力系统的安全与稳定问题。首先要实时地对系统进行安全评估。在系统正常运行时，应给出“忧患预告”，实时告知系统薄弱所在，需给以特别注意。系统实时稳定域的变化和状态点所处位置应予以实时显现。实际上电力系统有一个稳定域，而这个稳定域是随运行情况的变化而改变的，但因为没有DPS，运行人员不能看到它。稳定域的实时变化和状态点在稳定域中的运动轨迹可依助DPS图形化地显示。同时，还可给出改善安全稳定性的建议和策略。有了数字电力系统，就可以不断地对电力系统的安全稳定性进行再评估、再调整，以达到最佳的安全运行状态。
1．3 经济运行策略制定和实行
在日常运行中，DPS可给出在满足安全稳定约束条件下、在市场运行规则指导下的全系统经济运行策略(这里讲的经济运行不是“自私”的经济运行，它必须考虑环保指标的确保)及在正常运行时，DPS应给出使运行状态恶化的因素提示，如某个节点的电压指标在下降，或某2个主要节点之间的功率角在不断扩大等。虽然没有发生事故，DPS应告诉人们恶化的原因及应采取的措施，即在正常运行时，DPS将对系统经济指标作实时显报，不断地给出现时系统整体经济效率、网络损耗和热效率等信息，并且给出如何减少损耗、提高效率的建议和方案。
1．4 紧急控制的实施
电力系统遭受故障后，可通过紧急控制加以镇定，达到保持安全运行的目的。DPS可告知运行人员，故障发生的地点及何种故障。如单相短路，重合闸是否成功等。故障后，电力系统要进入暂态过程，重要发电机组的摇摆曲线应能依助DPS加以显示，并给出采取何种紧急控制的建议。在最紧急的情况下，DPS亦可越过调度人员而直接施行控制，称“越权紧急控制”；但DPS这种越权要有严格规定，只有在最必要的情况下才能实行；经过DPS建议下的调度人员或DPS的直接紧急控制，最后使电力系统状态重新回到安全稳定域内。
1．5 最适解列方案实施
对于一个电力系统，无论采取多么好的控制，如果把干扰视为一个球的话，球的半径超过一定限度时，电力系统的稳定将会遭到破坏。这时，DPS将给出最佳的解列方案。把一个大系统分解成几个独立的孤岛：解列后的系统，每一个孤岛的电源和负荷应基本平衡，不要象美国1996年事故那样，有的孤岛主要是电源，有的主要是负荷，这样会扩大事故。
1．6 最速恢复策略制定
系统解列后，DPS将给出最佳的恢复策略建议，以流程图形式给出恢复操作程序。
1．7 科学研究、系统规划设计
DPS在电力系统科学研究和系统规划设计中将起到重要作用。如对于正在规划设计中的三峡电力系统要做一系列研究工作。我们曾在俄罗斯一个70多台模拟发电机组的物理模拟电力系统中，进行三峡系统的研究工作。事实上，有了DPS，就可以利用它对现实和未来系统进行深入细致的研究。
图1给出了数字电力系统图像化的思考。图的右边是一个运行中的电力系统，左边是一个DPS。 DPS通过实时数据通信，软跟踪这个实时的电力系统。如上所述，DPS在正常运行时给出建议，通过调度人员进行闭环；在最紧急的情况下，紧急地、不通过调度人员进行闭环，再“通知”调度人员，刚才进行了什么操作，产生了什么效果等。如果没有DPS(现在的系统就是这样)，调度管理人员在运行中是相当盲目的，发生突然故障后不知道电力系统中发生了什么问题，产生什么后果，稳定域如何变化，状态点在稳定域的什么位置。如果发生了故障，调度人员茫然不知所措，甚至进行误操作，1996年、1997年美国西部电力系统发生事故后的情况就是如此。如果有DPS帮助，电力系统运行的安全性和稳定性会得到极大提高。
现在对以上所述的内容用图形化的方式加以概括。图3表示一个电力系统某一时刻的稳定域。调度运行人员在调度中心中依靠DPS能实时地看到立体的稳定域。实际电力的稳定域和状态点WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
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