人工電力系統(tǒng)與復(fù)雜大電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)和管理

王英闖

國(guó)網(wǎng)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(duì)人工電力系統(tǒng)的建模思想進(jìn)行了概述，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)電力電網(wǎng)系統(tǒng)管理的平行執(zhí)行方法進(jìn)行了一定的探究。

關(guān)鍵詞：人工電力系統(tǒng)；復(fù)雜大電網(wǎng)；運(yùn)營(yíng)管理

1.引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，現(xiàn)代電力系統(tǒng)設(shè)備也逐漸復(fù)雜起來(lái)，加上區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)與電力市場(chǎng)的改革與發(fā)展，現(xiàn)代電力系統(tǒng)也逐漸發(fā)展成為一個(gè)多級(jí)復(fù)雜的系統(tǒng)，其中，廣泛涉及到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)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(xiàn)象為基礎(chǔ)建立起來(lái)的電力仿真系統(tǒng)已經(jīng)難以指導(dǎo)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)與管理。通過(guò)采取合理的措施，對(duì)人工電力系統(tǒng)與復(fù)雜大電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)與管理進(jìn)行加強(qiáng)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.人工電力系統(tǒng)的建模思想

人工電力系統(tǒng)的基本思路就是采用人工社會(huì)的理論以及大型計(jì)算機(jī)與代理編程的建模技術(shù)，“生長(zhǎng)”與“培育”電力系統(tǒng)，指的就是人工電力系統(tǒng)。在進(jìn)行建模的時(shí)候，應(yīng)該整體考慮電力系統(tǒng)生產(chǎn)與運(yùn)行當(dāng)中每個(gè)方面的因素，包含設(shè)備性能、市場(chǎng)特性、人為因素以及社會(huì)因素等，采用代理依照“簡(jiǎn)單一致”理論進(jìn)行建模的方式，建立人工電力系統(tǒng)。采用人工電力系統(tǒng)，在基本沒有成本與風(fēng)險(xiǎn)的狀況下對(duì)電力系統(tǒng)開展重復(fù)試驗(yàn)，然后對(duì)具體的電力生產(chǎn)規(guī)劃、電力市場(chǎng)運(yùn)行模式等進(jìn)行整體、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)與修正。與此同時(shí)，把人工電力系統(tǒng)跟實(shí)際的電力系統(tǒng)相融合，對(duì)電力系統(tǒng)的管理人員、操作人員與調(diào)度人員開展模擬培訓(xùn)，提升學(xué)習(xí)的效率與操作合理性。

人工電力系統(tǒng)的建模準(zhǔn)則就是精度、規(guī)律、目標(biāo)、有效性與全局性等各種因素之間的對(duì)立統(tǒng)一跟可能最佳相結(jié)合。應(yīng)該打破用實(shí)際系統(tǒng)作為建模的唯一參考與標(biāo)準(zhǔn)的觀念，不采用逼近現(xiàn)實(shí)電力系統(tǒng)作為建模的唯一標(biāo)準(zhǔn)，將人工電力系統(tǒng)模型當(dāng)作是一種現(xiàn)實(shí)，是實(shí)際復(fù)雜系統(tǒng)當(dāng)中一種演變來(lái)的模式，而實(shí)際的復(fù)雜系統(tǒng)也可能只是現(xiàn)實(shí)當(dāng)中的一種，它的行為跟建模的行為“不同”但是“等價(jià)”。

需要指出的是，人工電力系統(tǒng)應(yīng)該是電力仿真的一種深化。電力系統(tǒng)傳統(tǒng)仿真的本質(zhì)出發(fā)點(diǎn)是經(jīng)過(guò)把研究對(duì)象分解為子系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)與數(shù)值技術(shù)建模而成，仿真并且“回演”實(shí)際電力系統(tǒng)當(dāng)中的各種狀態(tài)與發(fā)展特征，分析與解決現(xiàn)實(shí)電力系統(tǒng)面對(duì)的問(wèn)題，這是一類自上而下的被動(dòng)還原式的研究方式；但是人工電力系統(tǒng)的本質(zhì)出發(fā)點(diǎn)在于它是采用計(jì)算機(jī)與代理技術(shù)，利用人工構(gòu)件的作用效果，“培育”電力系統(tǒng)，它是一種自上而下的主動(dòng)綜合研究方式。這些人工構(gòu)件應(yīng)該盡量使用一些簡(jiǎn)便的具備相應(yīng)功能設(shè)備、部件、人工或者電力公司等等。雖然在有些情況下，人工構(gòu)件跟實(shí)際部件有著比較大的區(qū)別，但是人工電力系統(tǒng)跟電力仿真并不相斥，而且是相一致的。重要計(jì)算水平持續(xù)提高，實(shí)時(shí)性能可以滿足要求，我們就能夠把精準(zhǔn)度不符合要求的人工構(gòu)件利用高精度的仿真構(gòu)件進(jìn)行代替，進(jìn)而像高精度的電力仿真系統(tǒng)一樣栩栩如生，并且保持人力電力的其他特征與優(yōu)勢(shì)。利用各種人工構(gòu)件構(gòu)成的電力系統(tǒng)，目的在于現(xiàn)如今系統(tǒng)的規(guī)模方面、可操作方面，以及考慮的因素上，尤其是人與社會(huì)的行為上，有著比較大的突破。除此之外，經(jīng)濟(jì)與時(shí)間因素，可行性因素也是經(jīng)由傳統(tǒng)電力仿真到人工電力系統(tǒng)的原因。在通常情況下，人工電力系統(tǒng)的結(jié)果與范圍是對(duì)于特定目標(biāo)與精準(zhǔn)度規(guī)定的，我們需要注意這一點(diǎn)。

3.電力電網(wǎng)系統(tǒng)管理的平行執(zhí)行方法

圖1是平行執(zhí)行的基礎(chǔ)框架。平行系統(tǒng)的目的是利用實(shí)際電力系統(tǒng)跟人工電力系統(tǒng)的相互聯(lián)結(jié)，對(duì)二者的行為開展對(duì)比與探討，實(shí)現(xiàn)對(duì)于各種未來(lái)情形的“借鑒”與“評(píng)價(jià)”，進(jìn)而調(diào)整各自的管理與控制方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)有效解決方法的檢測(cè)以及學(xué)習(xí)與培訓(xùn)的目的。主要流程如下：

圖1平行執(zhí)行的基本框架

3.1實(shí)驗(yàn)與評(píng)估

人工電力系統(tǒng)的主要作用就是計(jì)算試驗(yàn)，比如分析掌握各種不同情形或者突發(fā)狀況下電力系統(tǒng)的行為與反應(yīng)，并且對(duì)各種生產(chǎn)、控制與運(yùn)營(yíng)規(guī)劃效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以此作為選取與支持管理和控制決斷的根據(jù)。比如，為了分析一個(gè)地區(qū)的擾動(dòng)或者故障對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)的干擾，我們能夠以人工電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過(guò)人工構(gòu)件，包含人、設(shè)施與環(huán)境等等，相互作用與影響，來(lái)重現(xiàn)與實(shí)播故障的傳播狀況。該故障的連鎖反應(yīng)或許是從沒發(fā)生過(guò)的，或者通過(guò)專家在一定的知識(shí)領(lǐng)域當(dāng)中難以預(yù)測(cè)或者通過(guò)推理獲得。這跟傳統(tǒng)的仿真是不同的，傳統(tǒng)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(yīng)。再比如，利用計(jì)算試驗(yàn)來(lái)演示電力系統(tǒng)在極限狀態(tài)下運(yùn)作時(shí)系統(tǒng)的情況、對(duì)設(shè)施的影響與用戶的影響等等。

在人工電力系統(tǒng)的組成中，需要結(jié)合實(shí)際的目標(biāo)，選取科學(xué)的人工構(gòu)件。電力設(shè)備、管理人員、發(fā)電廠、用戶、變電站以及環(huán)境等等都可以作為人工構(gòu)件。假如我們的目的是分析電力系統(tǒng)操作人員的反應(yīng)行為跟某些重大電力系統(tǒng)故障間的互聯(lián)作用，那么在人工電力系統(tǒng)的組成中，操作人員就是代理，環(huán)境就是電力設(shè)施，規(guī)則就是操作標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

3.2學(xué)習(xí)與培訓(xùn)

人工電力系統(tǒng)能夠作為學(xué)習(xí)與培訓(xùn)管理以及管控復(fù)雜電力系統(tǒng)的中心。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變電站運(yùn)行工作人員的培訓(xùn)、電網(wǎng)調(diào)度員的培訓(xùn)，還能夠開展地區(qū)電網(wǎng)多級(jí)互聯(lián)的相關(guān)人員的聯(lián)合仿真培訓(xùn)工作。利用對(duì)實(shí)際的電力系統(tǒng)跟人工電力系統(tǒng)的融合貫通，能夠使得管理與控制電力系統(tǒng)與復(fù)雜電網(wǎng)的相關(guān)人員快速了解電力系統(tǒng)以及復(fù)雜電網(wǎng)的各種狀態(tài)與相對(duì)應(yīng)的行動(dòng)措施。特別是能夠完成對(duì)故障與應(yīng)急預(yù)案，尤其是復(fù)雜電網(wǎng)的多級(jí)故障與應(yīng)急規(guī)劃的培訓(xùn)。除此之外，在相應(yīng)情況下，利用跟實(shí)際基本一致的管理與控制系統(tǒng)來(lái)運(yùn)營(yíng)人工電力系統(tǒng)，以希望能夠得到最佳的真實(shí)效果；人工電力系統(tǒng)的管理與控制系統(tǒng)也能夠用作實(shí)際電力系統(tǒng)的備用系統(tǒng)，從而增大其運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性與應(yīng)變性。

3.3管理與控制

人工電力系統(tǒng)將盡量的模擬實(shí)際電力系統(tǒng)，然后對(duì)其行為進(jìn)行預(yù)測(cè)估計(jì)，進(jìn)而找出對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的解決方案或者對(duì)現(xiàn)在的方案作出改善。更深一步，利用觀察實(shí)際電力系統(tǒng)跟人工電力系統(tǒng)評(píng)價(jià)的狀態(tài)間的不同，會(huì)出現(xiàn)誤差反饋信號(hào)，然后對(duì)人工系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式或者參數(shù)進(jìn)行修改，以降低差別，并且對(duì)新一輪的評(píng)估與優(yōu)化進(jìn)行分析。

顯而易見，電力系統(tǒng)理論中已經(jīng)存在的手段都能夠推進(jìn)到平行系統(tǒng)的管理當(dāng)中。經(jīng)過(guò)平行系統(tǒng)的管理系統(tǒng)，能夠使得“仿真”實(shí)現(xiàn)常態(tài)化：“仿真”不再是之前仿一下就可以，而是天天仿，隨時(shí)仿，永遠(yuǎn)仿。從而完成從平時(shí)的“以萬(wàn)變應(yīng)不變”進(jìn)化到用時(shí)的“以不變應(yīng)萬(wàn)變”等不相同的管理狀況。

4.結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)代電力系統(tǒng)逐漸發(fā)展起來(lái)，因此，應(yīng)該從人工社會(huì)與平行系統(tǒng)等方面來(lái)為其經(jīng)營(yíng)與管理提供科學(xué)的指導(dǎo)。本文首先對(duì)人工社會(huì)方面對(duì)電力系統(tǒng)與復(fù)雜電網(wǎng)進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)對(duì)人工電力系統(tǒng)的構(gòu)建，之后，通過(guò)人工電力系統(tǒng)與實(shí)際電力系統(tǒng)互聯(lián)形成平行系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)平行執(zhí)行與反饋方法來(lái)使二者之間的控制、管理與運(yùn)營(yíng)水平與效率得以提升。將人工電力系統(tǒng)作為核心，能夠使操作人員的培訓(xùn)成為現(xiàn)實(shí)，而且對(duì)于試驗(yàn)與評(píng)估、優(yōu)化與控制、故障診斷與預(yù)測(cè)等也十分有利，進(jìn)而對(duì)于系統(tǒng)的集成與整體優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮也有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王飛躍.平行應(yīng)急管理系統(tǒng)PeMS的體系框架及其應(yīng)用研究[J].中國(guó)應(yīng)急管理，2007（12）.

[2]沈劍飛，張文泉.復(fù)雜性科學(xué)及電力系統(tǒng)復(fù)雜性[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2005（02）.

[3]鄧慧瓊.電網(wǎng)連鎖故障預(yù)測(cè)分析方法及其應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)，2007：1-10.