基于綜合監控和智能化技術下的電網調度自動化

宮龍威

摘要：電力系統的發展，對于調度可靠性的要求越來越高。大量新能源電站和電力設備的運用，使得現代電網的復雜程度越來越高，出現了多樣化、隨機、多源、高密度、大數據的特征，這些因素影響、甚至改變了電力系統的運行環境，如何建立一個高效、高可靠性、高智能化、高信息化的電網調控系統，已經成為當前新形勢下電力系統急需解決的問題。

關鍵詞：智能化技術;電網調度;自動化

1 調度數字化轉型可行性分析

1.1 調度數字化轉型內涵和外延

調度的數字化內涵和外延可以從數字化的演進階段明確相關概念。演進主要包括3個階段：第一階段是規模的信息化，經過數十年持續建設的調度自動化系統，已經能滿足離線計劃性的調度系統運行需求，這個階段操作的方式是“直接控制”。為了確保整體系統的安全穩定運行，非主要的干擾因素將會被排除，以計劃性固定的方式實現核心業務，但對于增量的、臨時性的需求無法有效響應。

第二階段是簡單的數字化階段，用感知技術手段提前將干擾因素識別出來，并采取相應的對策和措施，形成“前饋控制”，如今調度的各類仿真預測系統屬于這種。這個階段雖然已經能對干擾因素做出響應，但是執行還需要人判斷，且增加的邏輯會越來越復雜，使整個系統很難向前演進和優化迭代。第三階段是智能的數字化階段，對于干擾因素能實時感知并自動給出反饋修正及執行相應預案對策，這需要用算法和數據驅動進行“反饋控制”，實現系統在復雜環境條件下的自動化運行。

1.2 調度現狀和數字化必要性

目前各級調度普遍存在以下問題。

1）各級調度機構建設彼此孤立系統，總量巨大，不同系統間數據打通困難，導致各層級、各專業系統無法面向新能源吸納和電力交易市場的需求做出統一應對和行動。

2）虛擬資源池、大數據平臺、人工智能等技術平臺割裂，未起到全局支撐作用，僅作為技術支撐應用于各個專業系統。安全與技術等方向更新迭代困難，需要每個系統分別打補丁或升級。

3）單一系統SCADA實時采集支撐能力不足，規模在十萬點級，這使得全網全域的數據協調處理能力被減弱。

4）大部分傳統IOE架構的可靠性、穩定性提升困難，緊急情況時很難保證系統恢復時間，緊急部署同步也會遇到瓶頸。一方面從業務的“道”上來講，調度從以前的“三公”調度，逐步轉向更智能、更經濟并保障全網安全的目標;另一方面，從技術的“術”來講，“云大物移智鏈”等新興技術在調度領域廣泛、深入實踐已經具備一定的現實條件。

1.3 調度數字化轉型的 3 個挑戰

調度在數字化轉型的道路上，需要以平臺化的模式去思考支撐未來發展需求的基礎設施，這將面臨“數據、算力、算法”3個方面的挑戰。

1）數據方面。需要支持百萬級甚至千萬級數據查詢和數據處理，規模是原來的8倍。這對調度數字化平臺的性能和可靠性提出了更高要求。

2）算力方面。需要進行高精度高頻次全網安全分析計算及電力現貨市場出清的相關計算，從原來每天1次縮短至每10min以內1次，并可作為服務器被調用。這對調度數字化平臺的擴展性、彈性和算力提出了高要求。

3）算法方面。要求對電網調度方式進行優化，并且能明顯提升調度工作人員的效率及調度決策的準確性、實時性，這需要不斷積累迭代，對調度數字化平臺的開放性也提出了更高要求。

2電網調度系統可靠性評價體系

2.1 調度系統指標

大數據的使用，使得電網調度系統的指標更立體化，需要綜合考慮的指標也很多。綜合調度系統的實際運行情況，主要可以包括安全、質量、管理、隊伍、任務等5個方面，一共包括16個運行指標，安全生產方面：主要包括應急處置、動作正確、缺陷消除等5個指標。安全生產指標主要是考查電力系統在處理應急事故方面的能力，通過多重考量，保證系統運行的穩定性。運行質量方面：主要包括斷路器跳閘、事故監控、電壓合格率等5個指標。

通過大數據的方式對電網的運行質量進行監控，保證在出現系統事故、異常等電力系統故障時，能夠及時有效的做出反饋，避免產生大范圍的電力波動。運行管理方面：主要包括檢修管理、定檢完成等4個指標。通過定時檢修，防范事故于未然，從而提高系統穩定性。

隊伍培養方面：主要是關于人力資源素質的指標。人才是電力系統運行保證的核心，只有好的人力資源素質，才能有效保證系統運行的穩定。任務工作方面：主要關于重點任務和特種任務方面的指標。針對特殊任務和重點任務，需要重點強調，保證任務的完成程度。

2. 2 可靠性評價方法

針對復雜電力系統的多指標體系，需要根據指標的重要程度進行賦權，從而對電力系統調度進行評價。在綜合評價的方法中，主要包括主觀賦權和客觀賦權兩種方法。主觀賦權主要依靠經驗決策，分別有專家法、層次法以及評價法，這類評價方法主觀性成分占了多數，更多依賴于專家等人員的工作經驗，因此其評價結果不夠客觀。

客觀賦權主要是采用數理統計的方法，將各參數數值化，通過目標優化、概率算法等，得到不同指標參數的差異性和有效信息量，進而確定不同指標的權重，但這種方法又不能綜合考慮指標的應用價值。

為了衡量電力調度系統的穩定性，需要綜合考慮其歷史數據，結合大數據技術，對電網調度系統的各項數據進行深入挖掘，獲得電網調度的各項信息，根據數據挖掘結果對系統可靠性進行評估。

結語

現今電力市場和新能源急劇增長，給調度傳統運行方式的沖擊帶來巨大挑戰。傳統自動化系統在先前的設計時還未充分考慮，因此調度的新型數字化轉型勢在必行。一方面，“云大物移智鏈”等新興技術已經成熟，為電網調度領域深度使用這些技術奠定基礎;另一方面，電網調度領域的專業性和系統復雜性對這些基礎數字化支撐技術提出了更高的要求，安全、高效、穩定是非常重要的考量，電網調度數字化、自動化和智能化可有效促進行業生態的發展，相當于建設調度決策的“大腦”，配合邊緣計算在更廣泛的范圍部署、提供算力和配用電側及分布式電源側個性化的業務需求。

參考文獻：

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