数字电力系统（DPS）—新世纪电力系统科技发展方向

一、数字电力系统的定义与内涵
    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。进年来，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。图1表示的是两个大区域网络互联的电力系统。在它们之上还有高一级的调度中心。这可以说是多区互联电力系统的一个一般的结构形式。
    在这里我将提出数字电力系统（Digital Power System）的概念。首先让我们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现。如果做到了这一点，就可以说我们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是不够的。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与功能：
    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
    电力系统的各个元件、各个网络、各节点的实时状态变量（State Variables）
    各种自动控制装置的动作特性（包括继电保护装置）
    发电厂、变电站的主要设备的“健康”状态
    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的、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，这就是这里所说的“经济结构和市场的信息”包含的内容
    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
    科技管理阶层、技术人员管理信息
     环保指标和环保设备投入及运行情况
     下个世纪，我国环保指标和环保问题被提到非常重要的高度，关系到是不是可持续发展的问题。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。环保设备的水平和设备情况，也应该由DPS实时地通报。
    电力系统的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
    重要的信息
    比如人才的信息、科教活动的信息在数字电力系统上应该有所记录和通报。
二、数字电力系统能做什么？
    1 管理和决策的科学化
    朱镕基总理在MIT做报告后，有人问他目前中国最缺什么，他立即回答：“管理。”所以要利用DPS来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什么样的效果，这就是“指令效果反馈”。有了这样的反馈，管理层可以进一步改进管理和决策，使得效率提高。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。
    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。本世纪，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，应该给出“忧患预告”，实时告知系统薄弱所在，需给以特别注意。系统的实时稳定域的变化和状态点所处位置应予以实时显现。实际上电力系统是有一个稳定域的，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，我们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。
    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、在市场化运行规则指导下的全系统的经济运行策略（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）、在正常运行时，DPS应该给出使运行状态恶化的因素的提示。

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