基于大數(shù)據(jù)平臺的電網(wǎng)運行指標控制系統(tǒng)算法研究

劉 宇，李鵬儒

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司鐵嶺供電公司，遼寧 鐵嶺 112000）

0 引 言

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，用電量逐漸增加，逐漸出現(xiàn)了大型電網(wǎng)。大型電網(wǎng)運用了各種先進技術，使電網(wǎng)的運行更加復雜，管理與指標控制工作的難度增加[1]。在大數(shù)據(jù)時代下，先進技術與電網(wǎng)周邊的許多產(chǎn)業(yè)相互融合，逐漸形成了一個統(tǒng)一的整體。通過對電網(wǎng)運行指標的控制、相關系統(tǒng)的計算及運行情況進行判定，并根據(jù)相關數(shù)據(jù)對電網(wǎng)的薄弱緩解進行了解，以做出相應完善。在大數(shù)據(jù)平臺下，電網(wǎng)運行更加自動化與智能化，運用了許多先進科學技術如傳感技術、遠程遙控技術等，使電網(wǎng)各個運行指標均在控制范圍內(nèi)。電網(wǎng)類型種類繁多，我國常用的電網(wǎng)類型為分布式電網(wǎng)，在運行指標控制方面有較為突出的表現(xiàn)[2]。電網(wǎng)的運行過程并不是十分隨意，具有相應的策略。在電網(wǎng)運行前，要制定多種運行策略，最后選擇最優(yōu)的方案應用于電網(wǎng)運行過程。根據(jù)上述分析，在大數(shù)據(jù)平臺的基礎上，電網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理能力與存儲能力不斷增加，形成了相對完整的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。對電網(wǎng)運行過程中獲取的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理，通過獨有的計算方式滿足復雜的電網(wǎng)變化情況，從而實現(xiàn)對電網(wǎng)監(jiān)控與運行指標的控制。

1 基于大數(shù)據(jù)平臺的電網(wǎng)運行指標控制系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)平臺下，對電網(wǎng)運行指標進行控制，需要完整的評價系統(tǒng)與原則。這類原則可分為不同等級，大體為五個部分。每一部分的構(gòu)成都不一樣，如一級評價系統(tǒng)要對電網(wǎng)運行所使用的資源進行合理控制與調(diào)配，將有限的資源整合在一起，達到最好的評價效果。電網(wǎng)運行指標控制系統(tǒng)的具體組成如表1所示。

由表1可知，五個不同的評價系統(tǒng)分別用不同的字母表示。1級評價系統(tǒng)用字母A表示，2級評價系統(tǒng)由字母B表示，其中2級評價系統(tǒng)中包含4個指標，分別用B1～B4表示。由于3級評價系統(tǒng)中與B2指標有許多相似之處，即用C21～C24表示，在4級評價系統(tǒng)中，包含出4個指標進行采集，分別以Dη1～Dη4表示，并以此類推。評價系統(tǒng)是不斷更新不斷發(fā)展的，為了方便相關工作人員理解，表示方式是不變的。電網(wǎng)運行指標控制系統(tǒng)第5級中有許多采集項目，這些指標同樣是需要被控制的一部分，因此也要進行標記。通常這種數(shù)值用字母H來表示。

表1 電網(wǎng)運行應用能力指標體系表

2 電網(wǎng)運行指標控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

我國電網(wǎng)通過不斷發(fā)展逐漸更新完善，打破了傳統(tǒng)電網(wǎng)的束縛，滿足不同電力用戶的不同需求。采取分布式電網(wǎng)將電網(wǎng)分成不同模塊，每一個模塊具有的電功率都是不同的。分布式電網(wǎng)與用戶之間的距離較近[3]，因此必須保證電網(wǎng)的安全運行，對電網(wǎng)運行指標進行控制，形成相對獨立的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。常用的電網(wǎng)通常可以分為以下幾個部分，即能源存儲部分、電力傳送部分及電力承載部分。大數(shù)據(jù)平臺的使用，使多個地區(qū)的電網(wǎng)技術與數(shù)據(jù)得到共享，使電網(wǎng)的運行指標得到控制，增加了電網(wǎng)的可用周期，通過大數(shù)據(jù)平臺掌握最前沿的電網(wǎng)信息與科學技術。電網(wǎng)的運行指標與狀態(tài)通過準確記錄總結(jié)出一定規(guī)律，為電網(wǎng)運行提供理論基礎。大數(shù)據(jù)平臺背景下，出現(xiàn)了越來越多的科學技術，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術的廣泛應用，對電網(wǎng)運行指標控制起到了至關重要的作用。互聯(lián)網(wǎng)技術對電網(wǎng)管理設置了權限，相關工作人員可以通過不同權限對電網(wǎng)運行指標進行控制，并進行系統(tǒng)計算。為使電腦更加智能化，在電網(wǎng)運行各項工作進行調(diào)配過程中，可以根據(jù)已知指標對未知指標進行計算，使電網(wǎng)運行更加智能化。大數(shù)據(jù)平臺中增加了指標可視化功能，能夠更加直觀地控制電網(wǎng)運行指標，實現(xiàn)自動化，打破傳統(tǒng)的電網(wǎng)控制方式，彌補傳統(tǒng)系統(tǒng)算法的不足。新系統(tǒng)算法的應用使電網(wǎng)運行指標控制一定程度上獲得了提高，增強了執(zhí)行能力。它強大的可視化功能對電網(wǎng)運行起到了一定的監(jiān)控作用。電網(wǎng)運行指標控制系統(tǒng)算法具體技術結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電網(wǎng)運行指標控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1結(jié)構(gòu)可知，大數(shù)據(jù)平臺中的系統(tǒng)計算與指標數(shù)據(jù)處理都是整體構(gòu)架的基礎，貫穿電網(wǎng)運行的整個指標控制工作，使多項指標完成融合作業(yè)，增強了操作人員對電網(wǎng)的管控力度，可在大數(shù)據(jù)平臺的基礎上對各項指標數(shù)據(jù)進行管理、存儲及分析，使電網(wǎng)運行指標控制更加規(guī)范化與實用化。大數(shù)據(jù)平臺的應用，實現(xiàn)了資源共享，在電網(wǎng)運行管理方面起到了重要作用。為重，故障自動報修及分布式電源運行數(shù)據(jù)儲存，都是傳統(tǒng)電網(wǎng)運行管理無法達到的。大數(shù)據(jù)平臺中的系統(tǒng)算法，包含運行指標控制系統(tǒng)、運行規(guī)劃系統(tǒng)及電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)等。電網(wǎng)運行中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)指標及參數(shù)，都對電網(wǎng)中各個設備的運行狀況起到了監(jiān)督作用，使工作人員及時了解電網(wǎng)設備存在的缺陷。大數(shù)據(jù)平臺中蘊含的信息量十分廣泛，將許多地區(qū)的電網(wǎng)運行指標數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一分析，使系統(tǒng)算法擁有更多的指標數(shù)據(jù)作為運行基礎，有效解決了信息資源匱乏的問題，為各地電網(wǎng)運行提供了有力支撐。

3 基于大數(shù)據(jù)平臺的電網(wǎng)運行指標控制系統(tǒng)算法

大數(shù)據(jù)平臺的電網(wǎng)運行指標控制算法中存在許多問題。首先，我國常用分布式電網(wǎng)中包含了許多設備，電器設備之間存在通信問題，相關工作者必須引起注意。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，各種協(xié)議不斷涌現(xiàn)，使設備之間可以采用通信網(wǎng)口對接的方式進行信息傳遞。這種轉(zhuǎn)化協(xié)議的方式能夠加強設備之間的聯(lián)系。此外，電網(wǎng)運行過程中會使用到多種能源，能源在電網(wǎng)系統(tǒng)中的分布如圖2所示。

圖2 電網(wǎng)能量分布

如今，各個行業(yè)都在提倡節(jié)能減排，遵循“綠水青山才是金山銀山”的綠色環(huán)保思想。這種情況下，在電網(wǎng)運行過程中，節(jié)能就成為了一項重要工作。要加大清潔能源的使用，如使用太陽能或風能提供電網(wǎng)運行中需要的動力支持。具體地，將能量進行轉(zhuǎn)換進入到電網(wǎng)運行過程中實現(xiàn)節(jié)能目標，算法為：

其中Q表示電網(wǎng)運行的輸出能量，Qmax表示輸出的最大能量，Qmin表示輸出的最小輸出能量，W表示儲能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，h表示調(diào)控數(shù)據(jù)指標，a表示指標運行系數(shù)。

根據(jù)控制方案能夠總結(jié)出電網(wǎng)運行時各個設備的控制系統(tǒng)算法。清潔設備運行時的算法為：

其中f表示控制電能，e表示輸出能量，r表示最大輸入輸出數(shù)值，λ清潔設備運行時的參數(shù)。

儲能設備運行時的算法為：

其中Qmax表示最大儲能電量，I表示儲能運行時的電流，U表示儲能運行時的電壓。

除清潔能源轉(zhuǎn)換外，能源的儲備也是一項重要工作。若要堅持環(huán)境保護原則，需要在電網(wǎng)運行過程中率先使用清潔能源。當清潔能源不足以維持電網(wǎng)供電時，再起用電網(wǎng)中的其他能源。這就對電網(wǎng)的儲電能力提出了更高要求。當用電量增大時，儲電模塊中的電量逐漸減小，達到一個最小臨界值。而在電力需求較低時，觸電模塊中的電量達到了最高臨界值，這時儲電模塊對儲電設備進行充電，達到循環(huán)作業(yè)的效果。具體運行參數(shù)為：

其中U表示電網(wǎng)運行時的電壓，單位為V；I表示電網(wǎng)運行時的電流，單位為A。對節(jié)能電網(wǎng)進行系統(tǒng)計算，盡量使用清潔能源減少對儲備能源的使用，避免循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)問題。

4 結(jié) 論

信息技術的不斷發(fā)展，使得大數(shù)據(jù)平臺出現(xiàn)，為各行各業(yè)的發(fā)展提供了有力基礎，尤其是電力行業(yè)，使用相關技術實現(xiàn)指標數(shù)據(jù)的資源共享。對電網(wǎng)運行提供信息支持，各個系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)合作，更好地監(jiān)控指標控制與系統(tǒng)算法，并對權限做出一定管理，使電網(wǎng)運行實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃。對指標控制的各個節(jié)點進行分析，在電網(wǎng)運行前進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)算法及管理方式的確定。整體算法要以電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行為基礎，結(jié)合先進科學技術更新系統(tǒng)算法，從而為電力用戶提供更好的用電體驗，促進我國電力行業(yè)發(fā)展。