人工電力系統與復雜大電網的運營和管理

王英闖

國網四川省電力公司南充供電公司 四川南充 637000

摘要：本文首先對人工電力系統的建模思想進行了概述，并在此基礎上，對電力電網系統管理的平行執行方法進行了一定的探究。

關鍵詞：人工電力系統；復雜大電網；運營管理

1.引言

隨著我國經濟發展水平的不斷提高，現代電力系統設備也逐漸復雜起來，加上區域電網互聯與電力市場的改革與發展，現代電力系統也逐漸發展成為一個多級復雜的系統，其中，廣泛涉及到經濟、社會、生態以及文化等各方面的因素，因此，僅僅建立在物理模型或者是自然現象為基礎建立起來的電力仿真系統已經難以指導現代電力系統的運營與管理。通過采取合理的措施，對人工電力系統與復雜大電網的運營與管理進行加強具有十分重要的現實意義。

2.人工電力系統的建模思想

人工電力系統的基本思路就是采用人工社會的理論以及大型計算機與代理編程的建模技術，“生長”與“培育”電力系統，指的就是人工電力系統。在進行建模的時候，應該整體考慮電力系統生產與運行當中每個方面的因素，包含設備性能、市場特性、人為因素以及社會因素等，采用代理依照“簡單一致”理論進行建模的方式，建立人工電力系統。采用人工電力系統，在基本沒有成本與風險的狀況下對電力系統開展重復試驗，然后對具體的電力生產規劃、電力市場運行模式等進行整體、準確的評價與修正。與此同時，把人工電力系統跟實際的電力系統相融合，對電力系統的管理人員、操作人員與調度人員開展模擬培訓，提升學習的效率與操作合理性。

人工電力系統的建模準則就是精度、規律、目標、有效性與全局性等各種因素之間的對立統一跟可能最佳相結合。應該打破用實際系統作為建模的唯一參考與標準的觀念，不采用逼近現實電力系統作為建模的唯一標準，將人工電力系統模型當作是一種現實，是實際復雜系統當中一種演變來的模式，而實際的復雜系統也可能只是現實當中的一種，它的行為跟建模的行為“不同”但是“等價”。

需要指出的是，人工電力系統應該是電力仿真的一種深化。電力系統傳統仿真的本質出發點是經過把研究對象分解為子系統，采用計算機與數值技術建模而成，仿真并且“回演”實際電力系統當中的各種狀態與發展特征，分析與解決現實電力系統面對的問題，這是一類自上而下的被動還原式的研究方式；但是人工電力系統的本質出發點在于它是采用計算機與代理技術，利用人工構件的作用效果，“培育”電力系統，它是一種自上而下的主動綜合研究方式。這些人工構件應該盡量使用一些簡便的具備相應功能設備、部件、人工或者電力公司等等。雖然在有些情況下，人工構件跟實際部件有著比較大的區別，但是人工電力系統跟電力仿真并不相斥，而且是相一致的。重要計算水平持續提高，實時性能可以滿足要求，我們就能夠把精準度不符合要求的人工構件利用高精度的仿真構件進行代替，進而像高精度的電力仿真系統一樣栩栩如生，并且保持人力電力的其他特征與優勢。利用各種人工構件構成的電力系統，目的在于現如今系統的規模方面、可操作方面，以及考慮的因素上，尤其是人與社會的行為上，有著比較大的突破。除此之外，經濟與時間因素，可行性因素也是經由傳統電力仿真到人工電力系統的原因。在通常情況下，人工電力系統的結果與范圍是對于特定目標與精準度規定的，我們需要注意這一點。

3.電力電網系統管理的平行執行方法

圖1是平行執行的基礎框架。平行系統的目的是利用實際電力系統跟人工電力系統的相互聯結，對二者的行為開展對比與探討，實現對于各種未來情形的“借鑒”與“評價”，進而調整各自的管理與控制方法，實現對有效解決方法的檢測以及學習與培訓的目的。主要流程如下：

圖1平行執行的基本框架

3.1實驗與評估

人工電力系統的主要作用就是計算試驗，比如分析掌握各種不同情形或者突發狀況下電力系統的行為與反應，并且對各種生產、控制與運營規劃效果進行評價，以此作為選取與支持管理和控制決斷的根據。比如，為了分析一個地區的擾動或者故障對互聯電網的干擾，我們能夠以人工電力系統為基礎，通過人工構件，包含人、設施與環境等等，相互作用與影響，來重現與實播故障的傳播狀況。該故障的連鎖反應或許是從沒發生過的，或者通過專家在一定的知識領域當中難以預測或者通過推理獲得。這跟傳統的仿真是不同的，傳統的仿真只是可以演示已了解的故障傳播理論的故障連鎖反應。再比如，利用計算試驗來演示電力系統在極限狀態下運作時系統的情況、對設施的影響與用戶的影響等等。

在人工電力系統的組成中，需要結合實際的目標，選取科學的人工構件。電力設備、管理人員、發電廠、用戶、變電站以及環境等等都可以作為人工構件。假如我們的目的是分析電力系統操作人員的反應行為跟某些重大電力系統故障間的互聯作用，那么在人工電力系統的組成中，操作人員就是代理，環境就是電力設施，規則就是操作標準規范。

3.2學習與培訓

人工電力系統能夠作為學習與培訓管理以及管控復雜電力系統的中心。能夠實現對變電站運行工作人員的培訓、電網調度員的培訓，還能夠開展地區電網多級互聯的相關人員的聯合仿真培訓工作。利用對實際的電力系統跟人工電力系統的融合貫通，能夠使得管理與控制電力系統與復雜電網的相關人員快速了解電力系統以及復雜電網的各種狀態與相對應的行動措施。特別是能夠完成對故障與應急預案，尤其是復雜電網的多級故障與應急規劃的培訓。除此之外，在相應情況下，利用跟實際基本一致的管理與控制系統來運營人工電力系統，以希望能夠得到最佳的真實效果；人工電力系統的管理與控制系統也能夠用作實際電力系統的備用系統，從而增大其運營的穩定性與應變性。

3.3管理與控制

人工電力系統將盡量的模擬實際電力系統，然后對其行為進行預測估計，進而找出對實際系統的解決方案或者對現在的方案作出改善。更深一步，利用觀察實際電力系統跟人工電力系統評價的狀態間的不同，會出現誤差反饋信號，然后對人工系統的評價方式或者參數進行修改，以降低差別，并且對新一輪的評估與優化進行分析。

顯而易見，電力系統理論中已經存在的手段都能夠推進到平行系統的管理當中。經過平行系統的管理系統，能夠使得“仿真”實現常態化：“仿真”不再是之前仿一下就可以，而是天天仿，隨時仿，永遠仿。從而完成從平時的“以萬變應不變”進化到用時的“以不變應萬變”等不相同的管理狀況。

4.結語

總而言之，隨著經濟社會的不斷發展與進步，現代電力系統逐漸發展起來，因此，應該從人工社會與平行系統等方面來為其經營與管理提供科學的指導。本文首先對人工社會方面對電力系統與復雜電網進行建模，實現對人工電力系統的構建，之后，通過人工電力系統與實際電力系統互聯形成平行系統，通過對平行執行與反饋方法來使二者之間的控制、管理與運營水平與效率得以提升。將人工電力系統作為核心，能夠使操作人員的培訓成為現實，而且對于試驗與評估、優化與控制、故障診斷與預測等也十分有利，進而對于系統的集成與整體優勢的發揮也有著十分重要的現實意義。

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