地區(qū)電網(wǎng)智慧調度系統(tǒng)功能設計與構建

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司杭州供電公司，杭州 310016）

0 引言

地區(qū)電力調度的主要任務包括指揮地區(qū)電力系統(tǒng)的運行、操作和故障處理，負責監(jiān)控范圍內設備的集中監(jiān)視、信息處置和遠方操作[1]。隨著電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展，電力數(shù)據(jù)和信息量不斷膨脹，單純依靠經(jīng)驗和獨立輔助決策系統(tǒng)已不能滿足地區(qū)電力調度業(yè)務需求。在現(xiàn)有自動化系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的基礎上，地區(qū)電力調度開始研究并嘗試建設基于大數(shù)據(jù)等技術的智慧調度功能，使調度運行管理從傳統(tǒng)的單一、被動和低效的模式逐步轉變?yōu)榻y(tǒng)一、主動和高效的模式。文獻[2]介紹了專家系統(tǒng)、可視化技術和人工神經(jīng)網(wǎng)絡在電力調度自動化系統(tǒng)中的應用，但未涉及具體調度業(yè)務功能。文獻[3]提出基于電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的智能調度的應用場景構架，僅簡單描述了提高發(fā)用電平衡效率的調度功能。文獻[4]給出了大電網(wǎng)智能告警設計，介紹基于多源信息融合的綜合故障診斷流程，提出故障恢復和風險預警功能的進一步研究目標。文獻[5]描述了智能電網(wǎng)調度的多智能體系統(tǒng)特征，提出利用多個智能體形成交互式團體來完成大規(guī)模調度任務的概念。文獻[6]對智能電網(wǎng)調度適應電力市場發(fā)展等作了技術展望?！叭蛢删W(wǎng)”能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略提出以后，地區(qū)電網(wǎng)智慧調度功能的建設迎來了新的機遇和挑戰(zhàn)。本文闡明地區(qū)電網(wǎng)智慧調度功能的建設，既要滿足地區(qū)調度當前的關鍵業(yè)務需求，使調度業(yè)務的處理更便捷和更準確，提升電網(wǎng)調控能力，又要考慮適應未來業(yè)務發(fā)展的需要，推進調度業(yè)務創(chuàng)新，提升調控機構的服務價值。在此基礎上，本文對地區(qū)電網(wǎng)智慧調度功能作了進一步描述。

1 智慧調度功能應用場景

1.1 地區(qū)調度當前業(yè)務應用場景

從地區(qū)電網(wǎng)調度當前業(yè)務來看，智慧調度最關鍵的應用場景在于調度事故應急處置能力、電網(wǎng)運行方式管控能力、緊急操作輔助能力、調度日常業(yè)務替代能力等方面。

（1）調度事故應急處置能力

隨著電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展，設備故障告警信息的數(shù)量呈現(xiàn)幾何級增長趨勢。當發(fā)生大型電網(wǎng)事故時，故障信息量大且信息源多，調控員缺乏對海量信息處理和分析的手段，延長了精準判斷故障的時間。而當故障范圍確定以后，根據(jù)實際運行方式和人工經(jīng)驗制定最佳負荷轉移和故障恢復方案的時間較長，延長了調度事故處置決策的時間。比如，當臺風“利奇馬”來襲時，地區(qū)電網(wǎng)多處發(fā)生故障，需要從大量故障信息中迅速作出故障判斷，并根據(jù)可以恢復供電的范圍推送出故障恢復方案。因此需要構建智慧調度系統(tǒng)相關功能，利用多源信息有效的融合以及基于數(shù)據(jù)的深度學習、人工智能等技術，對大型電網(wǎng)事故快速作出精準判斷；通過比對事故后系統(tǒng)運行方式與故障恢復策略的條件，向調控員推送故障恢復策略建議。

（2）電網(wǎng)運行方式管控能力

在電網(wǎng)檢修高峰期，需要編排的設備檢修運行方式和評估的電網(wǎng)風險內容較多，而依靠人工編制運行方式和評估電網(wǎng)風險時，需要考慮多方面因素，容易受到人員主觀因素的影響。電網(wǎng)臨時運行方式調整時，也需要及時評估實時電網(wǎng)運行風險。而在較大規(guī)模的地區(qū)電網(wǎng)中，多個運行方式都可以選擇，多個異常運行方式也往往同時存在，因此需要對它們進行長期的動態(tài)管理。比如，地區(qū)電網(wǎng)迎峰度夏期間，針對某個設備重載問題需要掌握全部可行的運行方式調整方案，然后從中作出比較合理的選擇，或是根據(jù)負荷預測提前作出運行方式調整或恢復的建議，從而消除設備重載告警現(xiàn)象。因此需要構建智慧調度系統(tǒng)相關功能，在獲取設備檢修運行信息的基礎上，通過設備N-1 分析和潮流計算，實現(xiàn)電網(wǎng)運行風險的客觀評估，并向調控員及其他專業(yè)人員推送出評估結果。在此基礎上，統(tǒng)一錄入其余運行方式的調整安排，由智慧調度來實現(xiàn)對運行方式的動態(tài)管理。

（3）緊急操作輔助能力

調控業(yè)務中的緊急負荷控制，包括500 kV 供區(qū)之間的負荷轉移、220 kV 變電站供電區(qū)域負荷調整、220 kV 線路斷面負荷控制以及事故情況下的限負荷措施等，緊急負荷控制包含的操作任務往往不止一個，但任務時間緊，調控員需要依靠經(jīng)驗來選擇運行方式并花費一定時間計算負荷容量。為確保大電網(wǎng)穩(wěn)定，需要及時做出負荷群控等應急措施。因此，需要構建智慧調度系統(tǒng)相關功能，對各種情況下的負荷控制容量和方式進行計算，并響應調控需求及時推送給調控員決策。

（4）日常業(yè)務替代能力

利用智慧調度功能來完成調度日常業(yè)務中的報表和記錄制作等重復性工作，可以節(jié)省調控員及其他專業(yè)人員的部分精力，并且有利于避免人為差錯。雖然，目前已有一些報表和記錄通過程序生成，但在系統(tǒng)性、可擴展性以及多個信息綜合方面還有待提高。比如，運行日報中的設備負載情況可以通過程序從自動化系統(tǒng)中獲取，但是天氣情況及負荷預測情況還要查閱氣象信息系統(tǒng)和負荷預測系統(tǒng)，并進行人工的信息拼接，其便捷程度和可靠性程度都有待提高。因此，需要構建智慧調度系統(tǒng)相關功能，通過一個更智慧的平臺來對日常報表進行統(tǒng)一管理，并實現(xiàn)報表的自動生成。

1.2 地區(qū)調度發(fā)展需求應用場景

2019 年以來，全國電力行業(yè)圍繞“三型兩網(wǎng)”展開了積極廣泛的探索和討論。周孝信院士認為對能源互聯(lián)網(wǎng)核心目標的認識應包括：最大幅度提高能源綜合利用效率；最大限度開發(fā)利用可再生能源；為終端用戶提供便捷可靠優(yōu)質的綜合能源服務；推動技術裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展。能源“萬物互聯(lián)”要取得很多數(shù)據(jù)，包括從傳感器全面感知，到可靠傳輸，再到大數(shù)據(jù)平臺處理，形成數(shù)據(jù)驅動的智能化。有了這些數(shù)據(jù)以后，就可以通過建立模型實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅動，支持能源系統(tǒng)更高水平的價值創(chuàng)造。一是對電網(wǎng)內部的價值創(chuàng)造，信息化可提高效率，還有更重要的是給社會給用戶的價值實現(xiàn)創(chuàng)造出新的商業(yè)模式[7]。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)應用場景主要包括四方面，一是規(guī)劃，提升未來綜合能源的規(guī)劃能力；二是運行，提升新能源的調度能力；三是營銷，提升用電用能行為的分析能力；四是用能，提升商業(yè)價值和社會價值，包括社會、環(huán)境和經(jīng)濟效應[8]。2019 年5 月，浙江電力現(xiàn)貨市場模擬試運行啟動，標志浙江電力現(xiàn)貨市場籌備工作初步就位，意味著現(xiàn)貨市場正式運行指日可待。電力市場的建設發(fā)展，對電網(wǎng)企業(yè)的運行支撐作用提出了要求，地區(qū)調度在業(yè)務及功能上也將賦予新的內涵。

因此，從地區(qū)調度發(fā)展需求上來看，智慧調度的應用場景包括局部負荷感知能力、新能源接入承載力評估能力、供電路徑追溯能力和數(shù)據(jù)增值服務能力等方面。

（1）局部負荷感知能力

為了實現(xiàn)運行方式的動態(tài)管理、優(yōu)化新能源調度、支撐電力市場運營，需要對各變電站、各臺主變、各條母線、各條線路的負荷進行準確預測。目前，負荷預測一般只針對整個地區(qū)電網(wǎng)的用電負荷、網(wǎng)供電負荷，母線負荷方面雖有預測但應用不多。在日常工作中，只是根據(jù)需要對某個變電站或某條線路進行負荷查詢和估計，沒有形成對各臺主變、各條線路等設備負荷的系統(tǒng)性預測。因此，需要構建智慧調度系統(tǒng)相關功能，實現(xiàn)對各片區(qū)、各類設備負荷的準確感知，以優(yōu)化運行方式安排、實現(xiàn)運行方式動態(tài)管理，并為電網(wǎng)風險管控等功能做好支撐。感知包括對電流、有功、無功的感知，能及時發(fā)覺系統(tǒng)的異常情況，并為準確預測負荷打好基礎。

（2）新能源接入承載力評估能力

杭州地區(qū)的新能源裝機規(guī)模不斷增長，截至2019 年7 月底，杭州境內光伏發(fā)電共計接入26 897座，容量109 萬kW，占杭州地區(qū)地方電廠總容量的53%。根據(jù)國家有關政策，“十四五”期間，新能源裝機還將繼續(xù)增長。太陽能、風能等新能源出力具有隨機性和波動性，給電網(wǎng)的調峰帶來壓力。大量新能源并網(wǎng)運行，改變了系統(tǒng)的轉動慣量，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。地區(qū)電網(wǎng)在保障消納不斷接入新能源的同時，需要及時評估電網(wǎng)的接納能力，以給出電網(wǎng)改造措施和引導新能源有序并網(wǎng)。2019 年，調控中心根據(jù)國家行業(yè)標準開展了分布式光伏接入承載力測算，但由于沒有測算系統(tǒng)，全部依靠人工進行數(shù)據(jù)的錄入和統(tǒng)計，而且測算結果展示效果不佳。因此，需要構建智慧調度系統(tǒng)相關功能，實現(xiàn)新能源承載力或消納能力的實時評估和展示，引導新能源有序并網(wǎng)。

（3）供電路徑追溯能力

在重大保供電期間，需要根據(jù)用戶保電級別梳理相應級別的保電設備，給保電工作提供參考。目前，保電設備的梳理主要依靠人工完成，不僅工作量大而且容易疏漏，在保電用戶新增或變更時，保電設備的梳理更新也比較繁瑣。此外，根據(jù)用戶實時供電路徑，可以為電力交易的過網(wǎng)費用、電網(wǎng)故障損失負荷、電網(wǎng)精準投資分析等計算提供依據(jù)。因此，需要構建智慧調度系統(tǒng)的相關功能，實現(xiàn)用戶供電路徑實時溯源和記錄。

（4）數(shù)據(jù)價值服務能力

為了提升智慧調度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務功能，智慧調度應盡可能挖掘有價值的運行信息，提供給電網(wǎng)規(guī)劃、運維檢修、營銷服務等部門，服務“三型兩網(wǎng)”的建設發(fā)展和政府、社會有關部門行業(yè)決策。在提供對外服務的同時，智慧調度價值服務功能及時獲取外部有價值的信息，經(jīng)過校驗后成為自身功能的支撐。數(shù)據(jù)價值服務能力一是能改變以往相關數(shù)據(jù)收集的被動性，以及質量不高、效率不高的特點，二是通過整個智慧調度的運作，有效提升數(shù)據(jù)質量，真正使電力大數(shù)據(jù)產(chǎn)生價值。因此，需要構建智慧調度系統(tǒng)的相關功能，以實現(xiàn)對內、對外兩方面的數(shù)據(jù)服務和支撐。

2 智慧調度功能搭建

2.1 地區(qū)電網(wǎng)智慧調度的功能及平臺

目前，故障處理、負荷預測、方式安排、風險管控、運行評價、報表統(tǒng)計等地區(qū)電力調度業(yè)務，大多還是在自動化系統(tǒng)和獨立的輔助決策系統(tǒng)基礎上加以人工判斷來實現(xiàn)。隨著電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展和供電可靠性要求的提高，調度業(yè)務中故障處理的頻次、負荷預測的范圍、方式安排的數(shù)目、運行評價的對象、報表統(tǒng)計的內容等都明顯增多或擴大。傳統(tǒng)調度模式將無法滿足實際需求，而大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新技術的日益發(fā)展給電網(wǎng)的規(guī)劃研究、運行控制等提供了新的平臺和技術[9-11]。因此，電網(wǎng)規(guī)模較大的地區(qū)電力調度機構基于多源信息融合，結合新技術實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的快速高效處理，率先實現(xiàn)能有效提高調度業(yè)務處理效率的智慧調度功能將是很有益的，也是很有必要的。

根據(jù)地區(qū)調度的智慧功能應用場景，智慧調度功能宜包括：故障快速隔離和供電最優(yōu)恢復、電網(wǎng)風險掃描和運行方式梳理、緊急操作輔助決策、智慧報表生成、負荷感知和預測、新能源承載力評估、供電路徑溯源、數(shù)據(jù)價值服務等。這些功能之間相互聯(lián)系、相互支撐，形成智慧調度功能體系。

在調控系統(tǒng)內部，支撐智慧調度功能的信息和業(yè)務系統(tǒng)包括調度技術支持系統(tǒng)、調控云、電網(wǎng)實時風險輔助決策系統(tǒng)、電網(wǎng)負荷預測系統(tǒng)、一體化保護整定系統(tǒng)等，以及包含運行操作規(guī)定、運行方式安排原則、事故處置原則、保電設備梳理方法等專業(yè)知識庫。圖1 展示了地區(qū)電網(wǎng)智慧調度功能搭建的技術層次。在感知層，智慧調度功能依托自動化信息系統(tǒng)、保護信息系統(tǒng)以及專業(yè)知識庫等等獲得感知和知識；在網(wǎng)絡層，智慧調度功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通和校驗；在平臺層，智慧調度功能統(tǒng)一多個輔助系統(tǒng)的功能，匯集經(jīng)過校驗的數(shù)據(jù)，執(zhí)行大數(shù)據(jù)分析、人工智能的算法，并向應用層輸送結果；在應用層，智慧調度功能展示調度業(yè)務實現(xiàn)結果和提供服務請求支持。其中，在平臺層，智慧調度與企業(yè)數(shù)據(jù)中臺進行必要的數(shù)據(jù)交互，獲得外部數(shù)據(jù)和輸出部分數(shù)據(jù)增值服務。

2.2 地區(qū)電網(wǎng)智慧調度各功能間的聯(lián)絡

地區(qū)電網(wǎng)智慧調度的各個功能之間相互聯(lián)系和支撐，共同協(xié)作實現(xiàn)對調控業(yè)務的輔助決策。智慧調度各功能根據(jù)需要從平臺層獲取其他功能模塊的有用信息和數(shù)據(jù)，并向其他模塊提供信息和數(shù)據(jù)服務。其中，數(shù)據(jù)價值服務功能與企業(yè)數(shù)據(jù)中臺進行數(shù)據(jù)交互，提供有價值的電力信息和數(shù)據(jù)，同時獲取外部的信息和數(shù)據(jù)，處理后傳遞給其他功能使用。智慧調度各功能間的信息和數(shù)據(jù)互通以及應對某個具體調度業(yè)務的協(xié)作關系，在智慧調度總的協(xié)調管理模塊的作用下完成。協(xié)調管理模塊是智慧調度的統(tǒng)一調配控制中心，通過管控實現(xiàn)對數(shù)據(jù)、流通渠道的協(xié)調統(tǒng)一，完成分散控制以及并行處理的功能，利用分布式計算處理和運行數(shù)據(jù)合理整合，解決各類不確定影響并達到工作效率的提升。圖2 顯示了平臺層中智慧調度各功能間的聯(lián)絡情況，以及協(xié)調管理模塊的關鍵作用位置。

圖1 智慧調度功能搭建技術層次

圖2 智慧調度各功能間聯(lián)絡

各功能間的信息和數(shù)據(jù)互通包括：負荷感知和預測功能向運行方式梳理功能提供局部負荷預測信息，以協(xié)助判斷未來運行方式調整安排的合理性和可行性；供電路徑溯源功能向電網(wǎng)風險掃描功能提供重要用戶實時供電路徑，以協(xié)助判斷重要用戶供電電源全停引起的電網(wǎng)運行風險。各功能間的信息和數(shù)據(jù)互通情況，將在下文描述地區(qū)電網(wǎng)智慧調度的功能設想中再列舉。

2.3 地區(qū)電網(wǎng)智慧調度的網(wǎng)絡安全防護

隨著信息安全環(huán)境的日益嚴峻和惡化，網(wǎng)絡攻防環(huán)境正在發(fā)生快速變化。采用信息融合及大數(shù)據(jù)、云計算等技術的智慧調度系統(tǒng)在網(wǎng)絡安全方面也將面臨著挑戰(zhàn)。一方面，為適應“三型兩網(wǎng)”發(fā)展和調度業(yè)務需求，智慧調度系統(tǒng)的功能逐步加強，將面對更加復雜的接入環(huán)境、靈活多樣的接入方式；另一方面，智慧調度功能需要調控云作支撐，離不開云計算的虛擬化技術和環(huán)境，傳統(tǒng)的安全保護手段難以滿足云計算虛擬化技術和環(huán)境的需求。因此，智慧調度系統(tǒng)在電力信息網(wǎng)絡安全方面會面臨更多要求，難度也更高。

面對嚴峻的信息安全形勢和復雜的信息安全挑戰(zhàn)，智慧調度系統(tǒng)在構建網(wǎng)絡安全防護體系時應注意遵循以下原則：一是整體性與分布性結合，在力求從整體上反映信息安全能力的同時，還需充分考慮不同信息安全保護對象間的差異，以提供全方位、多層次的安全防護；二是主動性與動態(tài)性結合，貫徹積極防護與事前控制的思想，具備完整的安全漏洞發(fā)現(xiàn)機制和彌補機制，以及對未知安全事件的防范能力和免疫能力，各安全功能構成閉環(huán)的動態(tài)控制系統(tǒng)，并能根據(jù)系統(tǒng)安全需求的變化動態(tài)地調整部署。

3 地區(qū)電網(wǎng)智慧調度的功能設想

3.1 故障快速隔離和供電最優(yōu)恢復

故障快速隔離和供電最優(yōu)恢復，主要體現(xiàn)智慧調度學習、判斷、計算等能力。智慧調度首先根據(jù)一、二次故障信息進行分析判斷，然后實施故障隔離和供電恢復推送。

智慧調度通過對歷史故障信息進行分類并提取特征信息，與故障事件組合形成歷史故障事件信息庫。通過深度學習的神經(jīng)網(wǎng)絡算法對歷史故障信息進行學習訓練。比如，一種多層的、非線性與線性結合的、全連接型的深度學習神經(jīng)網(wǎng)絡模型：

式中：X 為經(jīng)過合理分類的故障特征信息向量；Y為故障事件向量；w 和b 分別為各層節(jié)點權重和偏移量。

故障發(fā)生時，智慧調度對多源故障信息進行同樣的分類和特征信息提取，提供給神經(jīng)網(wǎng)絡算法進行計算分析。

故障最快隔離和供電最優(yōu)恢復的一種實現(xiàn)思路是：當故障發(fā)生時，首先，智慧調度根據(jù)各類故障特征信息計算分析出故障事件，并依靠故障處置原則等知識，判斷出它認為較小的故障范圍和損失負荷情況，給出故障范圍最快隔離操作方案及故障范圍外失電負荷的恢復供電方案；其次，智慧調度通過獲取新出現(xiàn)的故障信息或通過人機互動方式獲取新的設備巡視結論，針對新出現(xiàn)的信息或設備巡視結論（明確狀態(tài)良好的設備），進一步縮小故障范圍，并再次給出故障范圍縮小后的最快隔離操作方案及失電負荷的恢復供電方案，如果沒有失電負荷（前一步已經(jīng)完成恢復供電），則給出故障范圍進一步最快隔離操作方案及恢復供電優(yōu)化方案；最后，智慧調度將故障范圍縮小到具體的故障設備個體，這個故障設備個體可以不止一個。供電恢復方案同時考慮操作的可行性、操作量，以及對廠站所用電恢復供電和失電負荷恢復供電操作受阻的備用方案。智慧調度故障隔離和供電恢復的處理流程如圖3 所示。智慧調度根據(jù)故障事件分析、負荷損失計算、故障隔離和供電恢復過程自動生成故障處置報告。

圖3 故障隔離和供電恢復的處理流程

故障隔離和供電恢復功能與其他功能的聯(lián)絡和支撐包括：依靠緊急操作輔助決策功能，獲得有效的運行方式預控措施庫信息，支撐恢復供電方案的選擇推送；依靠負荷感知和預測功能，獲得負荷損失情況、供電恢復過程中及恢復后一段時間內的負荷平衡情況，支撐供電最優(yōu)恢復方式的判斷和故障報告的生成；依靠數(shù)據(jù)價值服務功能，獲取設備健康狀態(tài)、負荷性質，支撐供電恢復操作的可行性判斷；等等。

3.2 電網(wǎng)風險掃描和運行方式梳理

電網(wǎng)風險掃描和運行方式梳理，主要體現(xiàn)了智慧調度記憶、分析、判斷等能力。智慧調度設定每隔一定時間通過枚舉法對地區(qū)電網(wǎng)進行N-1實時掃描，根據(jù)4 個評價指標對全網(wǎng)運行風險進行分項評價和總體評價。其中，負荷削減指標代表事故后損失負荷的大小；設備失電指標代表事故后廠站及其主設備全停的個數(shù)；設備過載指標代表事故后相關線路、主變等設備過載程度；系統(tǒng)解列指標代表事故后系統(tǒng)解列的分片情況。評價指標與電網(wǎng)風險事件等級標準進行比對得出電網(wǎng)風險等級，在統(tǒng)計分項電網(wǎng)風險等級和個數(shù)后形成全網(wǎng)總體評價。

智慧調度對電網(wǎng)檢修運行風險評估的過程是：先提取檢修計劃項目及相關運行方式信息；再根據(jù)不同檢修項目的起始時間生成系統(tǒng)研究態(tài)；然后結合系統(tǒng)負荷預測和潮流計算結果，根據(jù)4 個評價指標對各項電網(wǎng)檢修運行風險進行評定并形成電網(wǎng)風險等級。

在電網(wǎng)實時風險掃描及電網(wǎng)檢修運行風險評估的基礎上，智慧調度統(tǒng)一管理計劃檢修運行方式和特殊情況運行方式調整信息，并與存儲著的正常運行方式按照設定的時間定時梳理或按照請求即時梳理比對，給出異常運行方式清單，并分類成檢修方式、特殊方式、保供電方式等，交由專業(yè)人員審核確認，實現(xiàn)對電網(wǎng)運行方式的持續(xù)動態(tài)管理。

電網(wǎng)風險掃描和運行方式梳理功能與其他功能的聯(lián)絡和支撐包括：依靠負荷感知和預測功能，獲得未來一段時間的局部負荷或區(qū)域負荷，支撐梳理運行方式調整安排的合理性、可行性以及負荷損失指標的電網(wǎng)運行風險掃描；依靠供電路徑溯源功能，獲取重要用戶實時供電路徑，支撐重要用戶供電電源全停的電網(wǎng)運行風險掃描；依靠數(shù)據(jù)價值服務功能，獲取外部檢修計劃信息，支撐檢修計劃的電網(wǎng)運行風險掃描；依靠故障快速隔離和供電最優(yōu)恢復功能，獲取故障后的供電恢復方式，支撐運行方式梳理的完整性；等等。

3.3 緊急操作輔助決策

緊急操作輔助決策主要體現(xiàn)智慧調度記憶、判斷、計算等能力。智慧調度將專業(yè)人員設定的運行方式調整方案、事故拉限電方案、低周減載方案、運行方式預控措施等與實際網(wǎng)絡拓撲、設備健康狀況等進行比對，常態(tài)化檢驗方案措施的有效性，描述無法執(zhí)行方案措施的原因，以供調控員及方式專業(yè)人員參考和決策。遇緊急操作任務時，根據(jù)請求推送有效的運行方式調整方案、事故拉限電方案、運行方式預控措施等輔助調控員決策。為應對大電網(wǎng)事故下，智慧調度推送有效的負荷群控方案供調控員決策。當電網(wǎng)故障發(fā)生時，根據(jù)事故下的負荷轉移，智慧調度根據(jù)負荷變化情況，緊急推送平衡負荷的措施，作為故障應急處置的一部分，及時推送給調控員決策。在推送調控員有關方案措施的同時，計算出方案措施相關的運行指標，比如負荷容量大小、電壓控制水平等，對緊急操作的效果進行量化計算。

緊急操作輔助決策功能與其他功能的聯(lián)絡和支撐包括：依靠負荷感知和預測功能，獲得局部負荷平衡的變化，支撐緊急轉移負荷的運行方式調整策略推送以及相關的運行指標計算；依靠數(shù)據(jù)價值服務功能，獲取設備健康狀態(tài)，支撐緊急情況下有效方案措施的推送；依靠數(shù)據(jù)價值服務功能，獲得外部錯避峰負荷安排容量，支撐不同區(qū)域或具體變電站錯避峰容量計算和推送；等等。

3.4 智慧報表生成

智慧報表生成和數(shù)據(jù)價值服務，主要體現(xiàn)智慧調度知識、記憶、計算等能力。與調度運行有關的報表有迎峰度夏日報、電網(wǎng)運行周報、無功電壓運行分析、調度交接班內容清單等等，智慧調度事先建立相關的模板，自動計算、填充運行數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要獲取不同信息源數(shù)據(jù)，完成報表的自動生成和存儲。對于能從不同信息源直接提取的數(shù)據(jù)，智慧調度通過在相應信息源尋址獲?。粚τ谛枰ㄟ^計算間接生成的數(shù)據(jù)，智慧調度通過建立常用計算數(shù)據(jù)表計算和存儲，并提供給多個相應報表填充使用。智慧報表提供報表模板自動組合功能，滿足專業(yè)人員不同的需求。

智慧報表生成功能與其他功能的聯(lián)絡和支撐包括：依靠負荷感知和預測功能，獲取設備運行數(shù)據(jù)和負荷預測數(shù)據(jù)，支撐運行報表的生成；依靠故障快速隔離和供電最優(yōu)恢復功能，獲取故障處理的整個過程，支撐調度交接班內容清單的生成；依靠數(shù)據(jù)價值服務功能，獲得檢修計劃信息，支撐運行周報的生成；等等。

3.5 負荷感知和預測

負荷感知和預測，主要體現(xiàn)智慧調度感知、知識、計算等能力。氣象信息是負荷變化的重要因素，數(shù)值天氣預報也已應用于風電、光伏發(fā)電的有功功率預測中，所以氣象信息的接入能幫助智慧調度預測負荷的變化。智慧調度能記憶每條母線、每臺主變的負荷，并根據(jù)發(fā)電計劃、異常方式等信息來進一步感知負荷的變化，通過突變量閾值判斷負荷變化的合理性，推送調控員進行不合理突變量確認。通過感知負荷的變化和獲取的氣象信息，智慧調度實現(xiàn)每條母線、每臺主變的負荷預測。目前，針對負荷預測的方法模型有不少研究，比如基于時間序列法的預測模型、利用神經(jīng)網(wǎng)絡學習算法的預測模型?？紤]到越來越多的分布式電源接入地區(qū)電網(wǎng)后，對地區(qū)電網(wǎng)的局部負荷特性造成影響，以及不同區(qū)域的負荷性質和發(fā)展變化均有差異，因此負荷感知和預測功能建設方面，除了需要重視融合多源信息（包括主配網(wǎng)專業(yè)信息，以及氣象、經(jīng)濟等信息）外，還應考慮采用合理的預測方法和預測模型。比如，采用二階段還原的預測方法，能較好地解決分布式電源影響的負荷預測問題，該方法對感知的歷史負荷按照全社會負荷和分布式電源進行分解，再對負荷和出力分別預測，最后合成還原預測結果。在預測分布式電源出力時，智慧調度根據(jù)分布式電源裝機分布和歷史出力情況，結合數(shù)值天氣預報信息對各區(qū)域分布式電源出力進行有效預測；在預測全社會負荷時，利用自適應的負荷預測模型，通過對預測模型參數(shù)進行自適應的調整優(yōu)化，得出自適應的預測結果[12]。

負荷感知和預測功能與其他功能的聯(lián)絡和支撐包括：依靠數(shù)據(jù)價值服務功能，獲得檢修計劃及檢修方式安排信息，支撐檢修方式引起的負荷轉移的感知，以及獲得低壓用戶光伏掛接情況和大用戶負荷性質，支撐局部負荷感知能力；依靠故障快速隔離和供電最優(yōu)恢復功能，獲得故障隔離和供電恢復方式安排信息，支撐故障處理引起的負荷轉移的感知；等等。

3.6 新能源承載力評估

新能源承載力評估，主要體現(xiàn)智慧調度知識、計算、判斷等能力。為保障分布式可再生能源的全額消納，智慧調度根據(jù)電力行業(yè)有關分布式電源接入電網(wǎng)承載力評估標準，高效利用基礎信息和運行數(shù)據(jù)進行在線測算統(tǒng)計，對全地區(qū)及各區(qū)域的分布式電源接入電網(wǎng)承載力進行全面的、實時的測算評估和展示，引導分布式電源的接入和為接納新能源進行的電網(wǎng)設備改造。測算評估對象包括220 kV 及以下各電壓等級的主變和線路，測算的項目為反向負載率λ 和可新增分布式電源容量Pm[13]：

式中：PD為分布式電源出力；PL為同時刻等效用電負荷；Se為變壓器或線路實際運行限值；kr為設備運行裕度系數(shù)，一般取0.8。

針對Pm值，根據(jù)國家標準進一步對短路電流、電壓偏差和諧波進行校核，根據(jù)校核的結果來確定Pm值或降低Pm值再測算。

智慧調度根據(jù)承載力評估結果對各區(qū)域各變電站的新能源接入承載力進行展示。

新能源承載力評估功能與其他功能的聯(lián)絡和支撐包括：依靠電網(wǎng)風險掃描和運行方式梳理功能，獲取測算評估日運行方式，支撐新能源承載力測算時的運行方式確定；依靠數(shù)據(jù)價值服務功能，獲得母線的諧波電流監(jiān)測值，支撐評估中的諧波電流校核；依靠數(shù)據(jù)價值服務功能，獲得母線供電范圍信息，支撐新能源承載力評估結果展示更加具體和可查詢；等等。

3.7 供電路徑溯源

供電路徑溯源主要體現(xiàn)智慧調度記憶、辨別、計算等能力。供電路徑溯源可以記錄和展示低壓用戶到電源之間的實時供電路徑，包括從用戶到220 kV 主變之間、用戶至電廠之間的供電路徑溯源。為了實現(xiàn)供電路徑溯源功能，需要建立設備的溯源模型，如：

式中：L，B，S 分別代表線路或支路設備、母線設備、主變設備；X1為設備的首選上一級設備；X2為設備的備選上級設備；m，n 分別為溯源選擇條件。

智慧調度根據(jù)設備運行狀態(tài)變化觸發(fā)掃描，記錄供電路徑改變的結果和時間，從而實現(xiàn)供電路徑實時追溯，記錄和展示供電路徑上的全部線路、主變、母線等主設備，用于保供電設備梳理或電網(wǎng)精準投資分析計算等多種應用。

供電路徑溯源功能與其他功能的聯(lián)絡和支撐包括：依據(jù)數(shù)據(jù)價值服務功能，獲得從配變臺區(qū)至配網(wǎng)主干線的溯源路徑，實現(xiàn)與10 kV 以上供電路徑的溯源對接，支撐供電路徑完整溯源，以及獲得用戶保電等級、供電電源等信息，支撐保電設備梳理；依據(jù)電網(wǎng)風險掃描和運行方式梳理功能，獲得實時運行方式確定，支撐供電路徑溯源結果的比對和驗證；等等。

3.8 數(shù)據(jù)價值服務

數(shù)據(jù)價值服務主要體現(xiàn)智慧調度分析、計算、辨別等能力。在獲取外部數(shù)據(jù)價值方面，主要有運維檢修專業(yè)的設備狀態(tài)、檢修計劃等信息，營銷專業(yè)的低壓用戶分布式光伏裝機情況、母線供電范圍、用戶負荷性質、電能質量檢測等信息，配網(wǎng)專業(yè)的供電路徑溯源、負荷割接等信息，以及氣象信息、社會經(jīng)濟發(fā)展等信息。智慧調度在獲取時，通過對其進行必要的數(shù)據(jù)自校驗或者有條件地利用專業(yè)知識庫和其他功能進行互校驗以后，轉化為固定的格式，按需要提供給包括智慧調度的其他功能使用，也可以由數(shù)據(jù)價值服務功能直接用來統(tǒng)計分析形成新的數(shù)據(jù)價值，比如，獲得高能耗用戶的供電電源信息和負荷類型信息，通過與負荷感知和預測功能結合，得出高能耗用戶的用電情況統(tǒng)計分析等。

在統(tǒng)計比較不同產(chǎn)業(yè)負荷及用電量時，在提供外部數(shù)據(jù)價值方面，智慧調度在有關功能計算分析的結果上，通過報表統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析的功能設計，進一步進行數(shù)據(jù)整合和分析，挖掘出更高的數(shù)據(jù)價值，提供給外部使用。比如，10 kV 小電流接地選線正確率、高能耗用戶的用電情況等等，用于設備廠家選擇、用能監(jiān)測，并可適時提供給設備廠家、政府決策。又如，根據(jù)變電站負載率計算，統(tǒng)計分區(qū)域或分供區(qū)的負載情況和容載比，分析相應區(qū)域容載比裕度，形成反映區(qū)域負載水平的報告；通過負荷平衡分析，給出各區(qū)域、各供區(qū)的供電能力水平、輸送斷面受限情況，給電網(wǎng)規(guī)劃、建設、運行提供參考；通過統(tǒng)計比較各年負載情況，給出各區(qū)域、各供區(qū)負荷及用電量增長率曲線，包括不同產(chǎn)業(yè)負荷水平、電量水平，給出不同產(chǎn)業(yè)負荷及用電量變化曲線，提供給政府決策。

數(shù)據(jù)價值服務功能與其他功能的聯(lián)絡和支撐包括：依靠供電路徑溯源功能，獲得負荷及供電電源的區(qū)域屬性信息，以計及不同區(qū)域間交叉互供的情況，支撐區(qū)域供電能力水平和負載水平分析；依靠負荷預測和感知功能，獲得大用戶及電廠功率因素控制情況、發(fā)用電出力、負荷曲線等信息，支撐對大用戶、電廠的運行情況進行管理評價。

4 展望

目前，電網(wǎng)和電網(wǎng)調度的智能水平還處于淺層階段，人工智能技術發(fā)展還遠未達到高峰[14-15]。地區(qū)電網(wǎng)智慧調度系統(tǒng)依靠大數(shù)據(jù)等技術來提升地區(qū)電力調度控制能力，并能適應未來發(fā)展需求，為最終過渡到地區(qū)電網(wǎng)的智能調度打好數(shù)據(jù)匯集、治理、分析的基礎。為使地區(qū)電網(wǎng)智慧調度系統(tǒng)有效發(fā)揮應有的作用，除了及時完成配套制度的編制，理清管理流程、明確職責分工、規(guī)范人員操作以外，下一步的研究包括以下幾方面：

（1）數(shù)據(jù)整治

發(fā)揮智慧調度功能本身就是一種數(shù)據(jù)的驅動，智慧調度各功能相關的數(shù)據(jù)治理情況，將直接影響智慧調度功能的有效性和正確性，只有重視數(shù)據(jù)的治理，才能真正實現(xiàn)調度的智慧功能。數(shù)據(jù)的整治應包含數(shù)據(jù)的唯一性、正確性等方面，以及數(shù)據(jù)流管理延伸的范圍和職責等。

（2）運維策略

智慧調度功能的應用需要與調度業(yè)務的規(guī)定相適應，當調度業(yè)務或其規(guī)定發(fā)生變化時，應能及時對相關模塊及模塊間的聯(lián)系作出調整，從而保證整個智慧調度系統(tǒng)運轉有效。

（3）智能化條件

在對智慧調度的多個功能應用完善的基礎上，研究有關智慧調度功能實現(xiàn)智能化的條件，為真正實現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)自愈、智能調度機器人等建立基礎。

新技術的發(fā)展速度超乎人們想象。比如人工智能、區(qū)塊鏈等技術越來越受關注，一方面，區(qū)塊鏈的共識算法、加密算法和智能合約有望高效應用于電網(wǎng)運行管理[16-17]；另一方面，我國已正式進入5G 元年，5G 因其超高速、超大連接、超低時延三大特性得以應用推廣。這些新技術的應用必將推動和影響能源互聯(lián)網(wǎng)的建設，地區(qū)電網(wǎng)智慧調度功能將有更大的創(chuàng)新發(fā)展空間[18]。