淺議電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李寧

摘要：隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的飛速發(fā)展，國家對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的控制所面臨的壓力就凸顯出來。而利用電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃，逐漸成為了擺在我們面前的重要課題。為了能夠有效的對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行分析和研究，本文從對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)建立的意義、我國電網(wǎng)規(guī)劃的現(xiàn)狀、系統(tǒng)的主要特點(diǎn)和功能等多個(gè)角度，提出了建立電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃；智能輔助決策；設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào)： TU994 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

在新時(shí)期，我國的電網(wǎng)規(guī)劃面臨著如下的幾個(gè)問題：如何研究從整體把握電網(wǎng)規(guī)劃，確保電網(wǎng)以及電源建設(shè)的協(xié)調(diào)發(fā)展；如何有重點(diǎn)的針對(duì)電網(wǎng)抗災(zāi)能力；電網(wǎng)不完善的評(píng)估體系如何優(yōu)化；提高電網(wǎng)規(guī)劃智能化，達(dá)到統(tǒng)一的平臺(tái)的支持。鑒于以上方面，本文設(shè)計(jì)了新的決策系統(tǒng)，將多種技術(shù)的最新成果引入電網(wǎng)規(guī)劃。如今，該技術(shù)以得到實(shí)際的應(yīng)用。

一、建立電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)的意義

電網(wǎng)是供電系統(tǒng)各級(jí)電壓電網(wǎng)的統(tǒng)稱。他是現(xiàn)代化城市建設(shè)的最基礎(chǔ)設(shè)施，也是電力系統(tǒng)的負(fù)荷中心，是城市規(guī)劃的重要基礎(chǔ)，也是一個(gè)地區(qū)總體規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要部分。決定著城市規(guī)劃的水平的總體質(zhì)量。城市電網(wǎng)規(guī)劃的總體水平，反映了城市規(guī)劃中電力系統(tǒng)的建設(shè)水平，它也關(guān)系到城市的政治、經(jīng)濟(jì)等其他領(lǐng)域，因此科學(xué)的建設(shè)電力基礎(chǔ)設(shè)施，科學(xué)有效地規(guī)劃城市電網(wǎng)，對(duì)城市建設(shè)具有重大的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。

對(duì)城市電網(wǎng)的科學(xué)規(guī)劃，要求我們不僅要了解和掌握負(fù)載和負(fù)載分布的現(xiàn)狀，也要清楚知道負(fù)載和負(fù)載分布的相關(guān)歷史數(shù)據(jù)。同時(shí)我們還要掌握這一地區(qū)的近年來數(shù)據(jù)，包括土地面積、人口數(shù)量和分布、大型企業(yè)分布、城市主干道路情況等等。在掌握第一手?jǐn)?shù)據(jù)后，我們要利用計(jì)算機(jī)等工具對(duì)上述數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析整理推衍，得出相關(guān)分析結(jié)果的報(bào)表。雖然使用的計(jì)算機(jī)，但仍然僅僅停留在手工操作階段。方法傳統(tǒng)，需要大量的人力物力和財(cái)力支撐。分析的方式也是依靠以往經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)數(shù)據(jù)的人工比較完成的。對(duì)于這個(gè)復(fù)雜、多變、多因素的電網(wǎng)規(guī)劃問題，現(xiàn)有的方式方法亟待改善。因此就要求我們建立一個(gè)電網(wǎng)規(guī)劃的智能輔助決策系統(tǒng)。替代傳統(tǒng)方式，解放出大量人力物力。利用該系統(tǒng)得出的數(shù)據(jù)，經(jīng)相關(guān)專家進(jìn)行分析整理得出更加科學(xué)高效的電網(wǎng)規(guī)劃方案。這是擺在我們面前的重要課題。

鑒于此，研發(fā)電網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)，就可以有效地?cái)[脫能傳統(tǒng)手工方式的繁雜工作。利用系統(tǒng)得出的分析數(shù)據(jù)，合理地規(guī)劃設(shè)計(jì)，充分利用資源。使我國電網(wǎng)得到快速高效地發(fā)展，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要。

二、我國電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國電網(wǎng)處于高速發(fā)展階段，建立特高壓電網(wǎng)網(wǎng)架、建設(shè)智能電力網(wǎng)絡(luò)、有效分配電力資源，開展清潔能源建設(shè)等多項(xiàng)工作是我們現(xiàn)階段的重要任務(wù)。這對(duì)我國電網(wǎng)規(guī)劃工作的開展提出了很高的要求。因此我們需要制定能夠適應(yīng)我國電力網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展的、抵御各種挑戰(zhàn)的、擁有智能電網(wǎng)特性的電網(wǎng)規(guī)劃方案和體系，實(shí)現(xiàn)“智能化”的電力網(wǎng)絡(luò)。

2.1電網(wǎng)規(guī)劃的概念

電網(wǎng)規(guī)劃也叫做輸電系統(tǒng)規(guī)劃，他是在負(fù)荷預(yù)測(cè)和電源規(guī)劃的基礎(chǔ)上開展的。開展電網(wǎng)規(guī)劃工作可以確定在何時(shí)、何地投建何種類型的輸電線路及其回路數(shù)，從而達(dá)到規(guī)劃周期內(nèi)所需要的輸電能力，達(dá)到在滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的前提下使輸電系統(tǒng)的費(fèi)用最小。保持電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。城市電網(wǎng)規(guī)劃是城市電網(wǎng)發(fā)展和改造的總體計(jì)劃。它是城市總體規(guī)劃中的重要組成部分，也是各層次規(guī)劃的一個(gè)重要內(nèi)容，在城市總體規(guī)劃、分區(qū)規(guī)劃、專項(xiàng)規(guī)劃和控制性詳細(xì)規(guī)劃中都能得到充分體現(xiàn)。城市電網(wǎng)規(guī)劃是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，他是在大量城市發(fā)展的歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，還需要對(duì)現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入的分析，同時(shí)，也要對(duì)城市的未來發(fā)展情況有比較全面的了解。

2.2我國電網(wǎng)規(guī)劃的現(xiàn)狀及存在問題

我國的電力市場(chǎng)改革才剛剛起步，當(dāng)前我國的電力產(chǎn)業(yè)廠網(wǎng)已經(jīng)徹底實(shí)現(xiàn)了分離，但零售環(huán)節(jié)仍然與輸配電網(wǎng)絡(luò)捆綁在一起。綜觀西方發(fā)達(dá)國家電力工業(yè)的市場(chǎng)化改革，無一例外地都引入用戶對(duì)電力供應(yīng)商的自由選擇權(quán)，在發(fā)電市場(chǎng)和零售市場(chǎng)兩個(gè)市場(chǎng)上同時(shí)引入競(jìng)爭(zhēng)。通過公平競(jìng)爭(zhēng)，用市場(chǎng)手段優(yōu)化電力資源配置，從而提高整個(gè)電力工業(yè)的效率，降低電價(jià)。當(dāng)前我國正在深化電力改革，應(yīng)該認(rèn)真分析研究其他國家成功的電力改革進(jìn)程經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)對(duì)問題的解決策略，為我國的電力市場(chǎng)改革進(jìn)一步構(gòu)建完整的競(jìng)爭(zhēng)性零售市場(chǎng)提供有益的借鑒。如今，我國電網(wǎng)規(guī)劃主要存在如下問題：一是規(guī)劃不協(xié)調(diào)，配置混亂，導(dǎo)致部分地區(qū)供電不足，事故頻發(fā)；二是需要健全分析和評(píng)估機(jī)制。

2.3電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)層級(jí)分析

電網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)采用混合架構(gòu)，并大致分為多個(gè)層級(jí)，多個(gè)層級(jí)分別為數(shù)據(jù)、分析、應(yīng)用、評(píng)價(jià)等。數(shù)據(jù)層一般采用大型數(shù)據(jù)庫建立而成，完成與電力系統(tǒng)的程序接口，建立數(shù)據(jù)平臺(tái)；分析層會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)層進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，并將關(guān)鍵信息提取出來；應(yīng)用層則是根據(jù)分析結(jié)果輔助完成方案設(shè)計(jì)；評(píng)價(jià)層是對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行全方位的綜合評(píng)價(jià)；決策層會(huì)根據(jù)相應(yīng)的評(píng)估指標(biāo)來選擇最優(yōu)化的規(guī)劃方案。

到目前為止，我國的電網(wǎng)工作正在以飛快的速度前進(jìn)，這就對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃提出了全新的要求，同時(shí)隨著我國電網(wǎng)規(guī)劃的不斷深入，也使得傳統(tǒng)的規(guī)劃方式得到了改進(jìn)，目前，主要討論的問題主要包含了電網(wǎng)脆弱性、穩(wěn)定性等，并對(duì)這些問題予以解決，從而幫助電力規(guī)劃打下基礎(chǔ)。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，如今我國電網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入了大電廠、遠(yuǎn)距離輸電的新時(shí)代。面對(duì)這樣一個(gè)超、特高壓的特大電網(wǎng)，如何保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行就成為了我們面前的重大課題。

三、智能輔助決策系統(tǒng)的建立及主要特點(diǎn)

3.1電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策平臺(tái)的建立

我們建立了基于GIS的電網(wǎng)規(guī)劃平臺(tái)。借助GIS平臺(tái)，系統(tǒng)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)按時(shí)間和方式規(guī)劃的展示信息，建立滿足不同層次，不同分析的結(jié)果數(shù)據(jù)，由此來滿足日常規(guī)劃工作的需求。本文所提出的電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策平臺(tái)，是將計(jì)算機(jī)分析軟件、復(fù)合預(yù)算等多種功能進(jìn)行整合，以“智能化”設(shè)計(jì)理念作為業(yè)務(wù)流程的導(dǎo)向，并提供以平臺(tái)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的解決方案，將科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)集成進(jìn)行一體化，建立電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策平臺(tái)，從而使電力系統(tǒng)可以得到強(qiáng)大的平臺(tái)支持。

3.2利用決策系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電氣計(jì)算的可視化

GIS是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、測(cè)量與遙感等多種技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物。決策系統(tǒng)將充分發(fā)揮GIS平臺(tái)強(qiáng)大的圖形展示功能，可提供豐富的視圖展示手段，為規(guī)劃人員提供了一套可視化的認(rèn)知和操作平臺(tái)。該系統(tǒng)對(duì)同一套規(guī)劃數(shù)據(jù)提供地理接線圖與電氣接線圖兩種可視化交互展示模式，并實(shí)現(xiàn)了由地理接線圖自動(dòng)生成電氣接線圖的功能，支持地理接線圖、電氣接線圖的雙視圖顯示以及同步操作。此外，針對(duì)規(guī)劃所需變電站內(nèi)部連接情況輔助以站內(nèi)主接線圖進(jìn)行展示，能夠滿足規(guī)劃領(lǐng)域不同層面分析決策以及規(guī)劃日?；ぷ鞯男枨蟆?/p>

3.3電網(wǎng)規(guī)劃方案更加可靠

建立更加細(xì)致全面的電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)估體系，電網(wǎng)規(guī)劃分析完成后，GIS會(huì)生成大量的報(bào)表和規(guī)劃文本。并對(duì)最終的規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行匯總管理，并打印出相應(yīng)的文本。此外，系統(tǒng)還提供了多種形式的自定義報(bào)表功能，都由設(shè)備直接更新和生成。我們只需操作計(jì)算機(jī)就可實(shí)現(xiàn)所有信息的導(dǎo)入和導(dǎo)出及信息的更新，使規(guī)劃人員擺脫了日常工作中最繁瑣部分。使得電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)更加可靠。

3.4電網(wǎng)適應(yīng)性更加智能

電網(wǎng)規(guī)劃工作的開展，是在分析電網(wǎng)現(xiàn)狀了解電網(wǎng)擁塞、分配不均等現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分析整理，得出改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的結(jié)果，以增強(qiáng)適應(yīng)性，使其更加智能。以經(jīng)濟(jì)性為準(zhǔn)則，能夠在一定負(fù)荷與裝機(jī)容量基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)輸送能力進(jìn)行智能評(píng)估，促進(jìn)電網(wǎng)的有序快速發(fā)展。

3.5實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)規(guī)劃的有效決策

不同的規(guī)劃方案對(duì)于電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性都有著不同程度的影響。當(dāng)存在資金瓶頸時(shí)，應(yīng)先確定項(xiàng)目投資的順序，這是電網(wǎng)企業(yè)的首要問題。智能輔助決策系統(tǒng)，引入投資優(yōu)先級(jí)，能夠?yàn)轫?xiàng)目的安全和經(jīng)濟(jì)效益考慮，從而實(shí)現(xiàn)有效條件下的投資排序。

四、電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)的功能

本系統(tǒng)應(yīng)是建立在大量理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，能夠?yàn)闆Q策提供技術(shù)支撐等功能。

4.1預(yù)測(cè)功能

系統(tǒng)建立了平均、綜合預(yù)測(cè)等多種預(yù)測(cè)模型?？梢詫?duì)某地區(qū)每年或者每個(gè)月的最大電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并提供可信的數(shù)據(jù)，使得用戶可以對(duì)模型進(jìn)行篩選，并形成預(yù)測(cè)報(bào)告。

4.2投資優(yōu)先級(jí)決策功能

在已有基礎(chǔ)上，建立投資優(yōu)先級(jí)決策模型，對(duì)規(guī)劃項(xiàng)目進(jìn)行分析，了解負(fù)荷情況，計(jì)算各個(gè)項(xiàng)目故障情況及對(duì)系統(tǒng)的影響度，影響度大的則投資優(yōu)先。

4.3多種電網(wǎng)規(guī)劃方案對(duì)比功能

不同規(guī)劃方案的對(duì)比是比較不同方案的技術(shù)，經(jīng)濟(jì)，客觀條件下的優(yōu)缺點(diǎn)和可行性。比較內(nèi)容包括技術(shù)參數(shù)、規(guī)模，預(yù)算等等。而電網(wǎng)規(guī)劃方案本身非常復(fù)雜，并具有不確定性，因此方案的對(duì)比也是非常復(fù)雜的。不僅需要做地區(qū)之間的比較，而且要做不同年份，不同情況下的比較，也即橫向和縱向的比較。不同方案的可行性和必要性比較由為重要，然后在從設(shè)計(jì)上比較不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)。本系統(tǒng)可以代替人工決策， 減輕規(guī)劃人員工作量，進(jìn)一步增強(qiáng)了規(guī)劃的科學(xué)可信度。

4.4智能化全方位評(píng)估功能

這個(gè)功能的原理是基于電網(wǎng)基礎(chǔ)，考慮線路輸送極限以及不考慮線路輸送極限的兩種情況下，分別計(jì)算發(fā)電機(jī)組的處理，比較兩種情況，潮流變化率大的效益則較高，反之效益較低。適應(yīng)性評(píng)估模型中包含有兩個(gè)模型，分別為火電機(jī)組處理優(yōu)化模型以及潮流評(píng)估模型。前者采用逐臺(tái)投入的方式，確定最經(jīng)濟(jì)的處理情況，直到全部滿足為止。

在電網(wǎng)的建設(shè)過程中，可以將能夠反應(yīng)規(guī)劃方案特性的指標(biāo)進(jìn)行組合，并建立包括線路與電量分析等大數(shù)據(jù)在內(nèi)的評(píng)估體系，例如，在電網(wǎng)建設(shè)中，可以再評(píng)價(jià)體系當(dāng)中加入環(huán)保指數(shù)，這就可以體現(xiàn)當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)中低碳的要求。

五、電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

決策系統(tǒng)覆蓋電網(wǎng)規(guī)劃工作的全過程，可以在系統(tǒng)中完成規(guī)劃，同時(shí)具有對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)性進(jìn)行決策的功能?？蛇M(jìn)行投資優(yōu)先級(jí)決策，可視化電氣計(jì)算項(xiàng)目管理等。是面向電網(wǎng)規(guī)劃人員的智能輔助決策系統(tǒng)，根據(jù)電力規(guī)劃流程的需要，我們將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為以下模塊，并就主要模塊進(jìn)行闡述。

其中基礎(chǔ)信息模塊為這種系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)中線路、機(jī)組等設(shè)備，以及電量、經(jīng)濟(jì)等信息進(jìn)行導(dǎo)入和維護(hù)?，F(xiàn)狀分析模塊為通過與GIS結(jié)合，展示電網(wǎng)負(fù)載率等相關(guān)指標(biāo)，同時(shí)給用戶提供適應(yīng)性功能。對(duì)電量、國民經(jīng)濟(jì)等多方面進(jìn)行多層面分析，幫助用戶了解市場(chǎng)狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力市場(chǎng)的分析。市場(chǎng)預(yù)測(cè)部分為以完備的預(yù)測(cè)方法為基礎(chǔ)，對(duì)電力電量實(shí)現(xiàn)多時(shí)間的預(yù)測(cè)，并可根據(jù)需要，選擇預(yù)測(cè)的方式，對(duì)多級(jí)電網(wǎng)的預(yù)測(cè)進(jìn)行有效地平衡與協(xié)調(diào)。電源規(guī)劃為對(duì)指定的年份進(jìn)行電力平衡計(jì)算，充分考慮水電特性，以確定系統(tǒng)是否滿足需求。這種功能模塊有效的提高了工作效率。電網(wǎng)規(guī)劃部分為直接獲取電力預(yù)測(cè)結(jié)果，分電壓等級(jí)進(jìn)行決策，并根據(jù)GIS上發(fā)電廠情況進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，實(shí)行不同方案的分別管理。

我們也可以實(shí)現(xiàn)無電源規(guī)劃方案、多種電網(wǎng)接線方案的調(diào)度模擬?？梢缘玫较到y(tǒng)檢修計(jì)劃、可靠性指標(biāo)以及環(huán)保型指標(biāo)等計(jì)算結(jié)果?？梢詫?shí)現(xiàn)不同電源規(guī)劃方案的多種組合，可以實(shí)現(xiàn)不同方案之間的比較及對(duì)不同符合水平的敏感校核等。

如今，人工智能已經(jīng)用于各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，但電力系統(tǒng)復(fù)雜龐大，如何有效的利用人功能，增強(qiáng)系統(tǒng)的智能型，依然十分的漫長(zhǎng)。但在研究出氣，可以嘗試針對(duì)某一時(shí)間，比對(duì)系統(tǒng)給出的方案和實(shí)際的調(diào)整方案，修正結(jié)論。

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