電網智能調度命令票系統的運行狀態識別方法

吳龍騰，蔡新雷，李嘉銘，高海翔，林裕新

（1.廣東電網調度控制中心，廣東 廣州 510600；2.廣東電網湛江供電局，廣東湛江 524000；3.廣東電網汕頭供電局，廣東 汕頭 515000）

電氣操作票是一種保證電網平穩運行的有效措 施[1]，調度命令票通常是由省級及以上電網調度中心發布，負責管轄和調度一定數量的大型變電站，由于調度命令涉及的變電站以及操作組件數量較多，因此需要保證其邏輯關系的適用性，即準確判斷相關電力設備的運行狀態[2]。

國外最早開始電網智能調度操作研究的是日本，研究成果集中在建立變電站模型層次關系層面。繼日本之后，美國和加拿大學者也開始了相關研究，研究成果主要集中在分解操作內容和建立操作順序方面[3]。國內對電網智能調度命令票的研究始于80 年代中期的一部分高校和科研院所，其相繼開發了適用于多種類型的電網操作命令票，并取得了較好的研究成果，其中，文獻[4]利用混合加密算法，構建電網指令交互模型，實現開放指令在嵌入式平臺的順利運行。文獻[5]利用概率神經網絡，分類治理電網智能調度設備，并完成治理效果評價，在電網智能調度領域，實現了電能質量高效管理，但是在運行狀態識別方面，其系統運行狀態梯度特征難以識別，難以控制與判斷電網智能調度命令票系統的邏輯關系，對此，提出一種電網智能調度命令票系統的運行狀態識別方法。

1 運行狀態識別

1.1 提取智能調度命令票運行梯度特征

利用獲取的電網中電氣節點以及電氣線路的電氣介數，即可提取智能調度命令票的運行梯度特征[9]。

定義電網中的某個節點第i個樣本的輸出函數公式為：

其中，wT表示電氣節點的權重，c表示第i個樣本的輸入電流，m表示第i個樣本的偏置數值，σ表示電氣介數參數，則得出智能調度命令票中的樣本損失函數的計算公式為：

其中，yi表示第i個節點的實際輸出值，表示第i個節點的目標輸出值，則根據樣本點的損失數值，得出成本函數的表達公式如下：

其中，(w,m)表示第i個樣本的成本函數偏導，c表示電網智能調度命令票的輸入樣本數量。求取成本函數的梯度，表達公式如下：

其中，?S表示成本函數的梯度，將初始化權重進行賦值，對式（4）中的參數進行隨機取值，得到成本函數與樣本梯度值。設定運行梯度的步長為δ，根據步長以及初始值，提取運行梯度特征，公式如下：

其中，w1、m1、S(w1,m1)分別表示在梯度的步長為δ的條件下，成本函數與偏導數值的梯度變化，根據定義好的目標函數優化取值范圍，應用梯度下降理論，判斷運行狀態的出發點和下降方向，通過計算輸出函數、損失函數以及成本函數，得出電網智能調度命令票的運行梯度樣本，從而得出梯度特征[10]，完成智能調度命令票的運行梯度特征提取。

1.2 構建命令票識別矩陣

由于電網運行狀態的變化頻率較高，為了能夠準確識別電網智能調度命令票的運行狀態[11]，因此需要在運行梯度特征提取的基礎上，利用實時安全校核的數據結果，判斷智能調度命令操作前與操作后的電網運行狀態，進而根據電網的實際運行方式，進行推理和調度命令操作分解，并根據狀態特征量進行運行狀態識別[12]。具體過程如圖1所示。

圖1 命令票執行實時校核流程

根據圖1 可以看出，在得到電網智能調度命令票的執行命令后，依據實時數據與電網接線方式，變電站值班員按照命令票上調度要求，分解、重置電網運行方式，執行命令。針對未執行的調度令進行模擬操作，根據操作結果實現安全校核。具體內容包括執行順序規則、運行狀態轉換等錯誤防治規則[13]。將母線鏈中的母線節點序號以及節點類型作為母線編號與阻抗信息，得出節點網絡圖，如圖2 所示。

圖2 六節點網絡圖

根據圖2 可以看出，數字1-6 為母線編號，電網中的線路參數以線路連接的間隔單元作為連接紐帶，間隔單元中包含間隔單元起始端點的節點編號，以此判斷線路所在母線，并保存到電網線路鏈表中，得出抗阻矩陣如下：

其中，0 表示不存在的節點，∞表示不相連的節點之間的抗阻。

由于電網智能調度命令票的操作重復性較高，因此，在從初始運行狀態轉換到目標運行狀態時，轉換過程中需要嚴格遵照操作順序，比如在電網停電狀態下需要先將開關拉下，然后再關閉線路側刀閘以及母線的刀閘，輸電順序則與之相反。電網的不同運行方式轉換，導致不同的命令票形成了不同的操作任務，各項任務之間存在著多樣性與共享性聯系即邏輯關系[14]。利用命令票識別矩陣，充分擴展程序規則，將新的操作任務添加到對應的操作單元，在不改變原有規則的基礎上[15]，執行命令票任務，完成運行狀態識別方法的設計，并將識別結果返回到命令票執行實時校核流程中修正，即可完成電網智能調度命令票系統的多次維護。

2 實驗分析

為了測試此次設計的識別方法的應用效果，選取兩種常規識別方法（文獻[4]方法和文獻[5]方法）進行實驗對比，得出測試結果。

根據測試需要，進行時域擾動信號參數獲取。電網智能調度命令票系統的運行狀態體現在其運行過程中受信號干擾的系統參數變化形式上，其中，時域行特征最為明顯，因此，時域擾動信號參數的估計值計算過程如下：

根據式（7）-（9），得出電壓暫升幅值、諧波幅值以及振蕩頻率的時域擾動信號參數，如表1 所示。

表1 擾動信號參數

以表1 中的實際數據為依據，進行命令票執行實時校核，將測試環境分別設置在不同的噪聲信號環境下，以電網智能調度命令票系統初始信息為對照組，在實際電網智能調度命令票邏輯執行后，獲取相關數據，作為實驗組樣本，測試應用該文方法后，修正完畢的電網智能調度命令票邏輯關系系數Imax與實際擬合程度，測試結果如圖3 所示。

圖3 不同方法與實際值擬合程度

根據圖3 可以得出，在30 dB 和100 dB 的高斯噪聲信號條件下，此次設計的運行狀態識別方法比其他兩種常規識別方法的擬合程度高，證明此次設計的識別方法準確度更高，更適用于電網智能調度命令票系統的運行狀態識別，調度員或相關人員可以方便地掌握調度命令操作票的開票方法，并及時進行系統參數修正和維護，解決調度系統中相應元件狀態在訂票過程中的狀態和變化規律。

3 結束語

該文的電網智能調度命令票系統構造了電網智能調度指令單識別矩陣，共同獲取了電網電介值的取值范圍，高效識別電網智能調度指令單系統的運行狀態，可以在一定程度上推動整個電網智能調度領域的發展，爭取為學術界開展相關研究奠定理論基礎與實踐基礎。但是在研究過程中，存在計算量較大的問題，其狀態識別工作較為繁瑣，未來將對此不斷完善。