調(diào)控一體化模式下的調(diào)度操作票應用優(yōu)化研究

陳 偉

（云南電網(wǎng)有限責任公司昆明供電局，云南昆明 650000）

供電企業(yè)對電網(wǎng)調(diào)度工作人員較為重視，對其專業(yè)技能掌握程度要求較高，編制票據(jù)時須嚴格遵守行業(yè)、企業(yè)標準并結(jié)合自身工作經(jīng)驗及專業(yè)的電力知識，完成編制的票據(jù)須保證格式規(guī)范、內(nèi)容正確、具有可操作性。如果編制操作調(diào)度票采用人工編制，要求頁面清晰工整，沒有涂改或修正痕跡[1]。采用人工編制方式或基于規(guī)則庫、電網(wǎng)技能庫等簡單的自動化工具的編制方式，要求工作人員有豐富的電網(wǎng)調(diào)度工作經(jīng)驗、堅實的專業(yè)技能，具備耐心謹慎的工作態(tài)度。編制過程費時、費力、容錯性低，易造成電網(wǎng)調(diào)度操作失誤，進一步影響電網(wǎng)的運行。隨著計算機編程技術的發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)度操作票出票的效率明顯提高，可根據(jù)具體的工作環(huán)境及工作標準對調(diào)度操作票進行調(diào)整[2]。采用計算機完成調(diào)度操作票編制工作，將人力從繁重的編制工作中釋放，轉(zhuǎn)投在大局管理及調(diào)度規(guī)劃工作中，提高企業(yè)的工作效率、經(jīng)濟效益及服務質(zhì)量。

隨著電網(wǎng)規(guī)模日益擴大，一方面，操作票系統(tǒng)過度重視電氣設備的連接關系，忽略了電網(wǎng)潮流計算方面的設計[3]，單一設備執(zhí)行操作命令時，可能造成剩余設備過載，電網(wǎng)整體系統(tǒng)的安全性受到影響；另一方面，錯誤操作導致的電網(wǎng)、設備等故障，可能造成大面積停電。

本文介紹了調(diào)控一體化模式下調(diào)度操作票的主要組成部分，對比常規(guī)編制的調(diào)度操作票系統(tǒng)最優(yōu)潮流算法，提出了高效的算法選擇，并對調(diào)控一體化模式下的電網(wǎng)調(diào)度防誤操作系統(tǒng)進行研究，為調(diào)控一體化模式下的調(diào)度操作票的正常運行提供參考，為電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)提供幫助。

1 調(diào)控一體化模式下調(diào)度操作票概述

調(diào)控一體化模式下調(diào)度操作票的主要組成部分及功能：

（1）系統(tǒng)維護模塊。維護系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)提供，支持后續(xù)系統(tǒng)運行。

（2）操作票生成模塊。為系統(tǒng)提供具體的開票操作，具備安全校驗功能，確保操作項的合理性，對錯誤信息進行提示。最優(yōu)潮流優(yōu)化方法是操作票生成模塊的重要組成部分。

（3）流程控制模塊。系統(tǒng)的主要組成部分，流程化控制操作票的整個運行周期，包括調(diào)度指令票流程、廠站倒閘票等流程。

（4）操作票管理模塊。統(tǒng)的核心部分，對開出的操作票進行編號統(tǒng)計，可提供人工開票時需要調(diào)用的典型票和歷史票。該部分可被自動調(diào)用，此情況出現(xiàn)在調(diào)度員調(diào)用或被流程管理的操作反饋部分。

（5）操作票培訓模塊。為接受培訓的調(diào)度員提供軟件模塊，方便其開票。

2 調(diào)控一體化模式下的調(diào)度操作票優(yōu)化研究

2.1 最優(yōu)潮流優(yōu)化方法選擇

目前，傳統(tǒng)的優(yōu)化方法包括線性規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法、混合整數(shù)規(guī)劃法及動態(tài)規(guī)劃法等。這些方法對解決最優(yōu)潮流的部分問題起到?jīng)Q定性作用，且具有各自的優(yōu)越性及適用范圍，但每種方法存在的問題較為突出。線性規(guī)劃法將系統(tǒng)模型線性化處理，對一些離散型變量進行了與實際情況不相符的連續(xù)處理，導致計算結(jié)果與實際結(jié)果存在較大差異。非線性規(guī)劃法的優(yōu)化模型符合實際工況中的數(shù)據(jù)波動，計算結(jié)果精確度較高，但由于非線性的問題，常遇到搜索方向失誤、計算處理量大、運算內(nèi)存要求高、耗時長等問題，提高外部設備運算速度并非最佳解決途徑?；旌险麛?shù)規(guī)劃法的優(yōu)化步驟共分為兩步，導致模型整體的最優(yōu)性被削弱，且計算處理量大、計算過程復雜度較高，隨著維數(shù)的增加，計算所需的時間呈指數(shù)型增加。動態(tài)規(guī)劃法的適用度低，難以描述實際問題中遇到的動態(tài)數(shù)學模型，當系統(tǒng)中的狀態(tài)變量數(shù)量增加時，計算復雜程度會出現(xiàn)“維數(shù)災”問題。

隨著計算機技術的不斷發(fā)展，智能算法逐漸成為最優(yōu)潮流優(yōu)化問題的主要手段，如模擬退火法、禁忌算法、遺傳算法等，但存在部分問題無法解決的情況。模擬退火法的收斂性較好，整體布局精確度較高，但系統(tǒng)規(guī)模越大，系統(tǒng)越復雜，計算所需的時間越長。禁忌算法計算耗時相對較短，局部尋優(yōu)能力強，但初值難以確定，是由于最優(yōu)潮流問題的約束條件較苛刻。遺傳算法解決了傳統(tǒng)優(yōu)化方法處理離散變量精度低、局部最優(yōu)處理程度低的問題，但尋優(yōu)耗時長、搜索能力不足，電力系統(tǒng)的規(guī)模程度越大，計算時間越長。

綜上所述，最優(yōu)潮流優(yōu)化方法存在計算精度低、計算復雜度高、計算耗時長的問題。近年來可靠性高、精度高、計算速度快的內(nèi)點法已廣泛應用于各種規(guī)模程度大、復雜程度高的線性規(guī)劃問題，是二次規(guī)劃及非線性規(guī)劃問題的主要計算方法。原始內(nèi)點法計算速度快是因為可選擇非內(nèi)點啟動算法，解析過程明朗、結(jié)果精度高，且搜索方向為目標函數(shù)的導數(shù)信息，解決了其他算法搜索難、計算耗時長的問題。原始對偶內(nèi)點法對信息存儲量要求相對較低，由于其采用導納稀疏陣進行存貯，故算法本身的大量求導、求逆的計算被壓縮，提高了程序的運行速度。因此，在最優(yōu)潮流優(yōu)化方法選擇中應盡量選擇原始對偶內(nèi)點法。

2.2 電網(wǎng)調(diào)度智能防誤系統(tǒng)研究

電網(wǎng)調(diào)度智能防誤系統(tǒng)具有四個主要功能。

第一，具有比較完善的防誤操作功能。電網(wǎng)調(diào)度智能防誤系統(tǒng)由其固定的技術和專業(yè)的平臺統(tǒng)一管理，系統(tǒng)的所有操作均遵循統(tǒng)一的制度，工作步驟按照其固有的流程進行。系統(tǒng)化的操作保證每一個步驟均可精準完成，從而防止電網(wǎng)信號波動、人為因素、其他原因等影響。該系統(tǒng)具備潮流計算及拓撲分析等輔助方法，完成對電網(wǎng)實時信息的基本控制，根據(jù)操作過程中電網(wǎng)的相應變化進行調(diào)整，使設備操作結(jié)果明確，最終獲得校驗結(jié)果，并與相關標準進行比較。若兩者不相符，則拒絕執(zhí)行這一操作，同時將校驗結(jié)果反饋給相應的操作人員，提醒肯能存在的操作隱患。

第二，根據(jù)實際工作環(huán)境完成基本操作票的編制。通過防誤系統(tǒng)可以快速、準確地生成擬票，對操作人員的相關工作進行約束管理，記錄所下的命令及操作流程，將實際工況與擬票環(huán)境有效區(qū)分，方便工作人員對兩種環(huán)境下的操作指令票進行控制。

第三，該系統(tǒng)具備二次以上的自定義編制功能。該系統(tǒng)可以對操作指令票編號方法、新加設備種類、設備語句等按照用戶意愿進行重新定義編輯，使該系統(tǒng)應用范圍更廣泛、更全面，更能滿足不同用戶的個性化需求，承接各行各業(yè)的業(yè)務。該系統(tǒng)主要有兩種操作模式：緊急操作模式和常規(guī)計劃性操作模式。緊急操作模式的操作方法為模擬操作、下令、完成操作；常規(guī)計劃性操作模式的操作方法為擬票、審票、模擬操作、下令、完成操作。

第四，該系統(tǒng)具備預警及記錄存儲功能。發(fā)生故障時，系統(tǒng)通過操作語言或操作動作進行預警，提示技術人員，技術人員在操作時形成操作記錄進行存儲，以便技術人員在后續(xù)工作中進行查詢。

電網(wǎng)調(diào)度智能防誤系統(tǒng)除了上述四個主要功能外，還具有部分高級功能。

（1）網(wǎng)絡拓撲功能。電網(wǎng)系統(tǒng)中有刀閘、斷路器等開關類元件，網(wǎng)絡拓撲主要針對開關類元件進行基本狀態(tài)搜索，并對元件的實際工作信息進行實時處理，合理分配發(fā)電廠資源，傳遞系統(tǒng)中的應用程序所需的接線方式信息。網(wǎng)絡拓撲功能能夠完成復雜、繁重的邏輯計算，節(jié)省時間，避免因電網(wǎng)系統(tǒng)開關信息變化導致變電站母線、計算節(jié)點產(chǎn)生跳躍變化，以避免電網(wǎng)合環(huán)、開環(huán)并列以及解裂現(xiàn)象，為電網(wǎng)正常運行提供保障。

（2）調(diào)度員潮流功能。該功能可根據(jù)從設計數(shù)據(jù)到實際應用數(shù)據(jù)對工作人員操作時的潮流分布進行準確運算，并可以依據(jù)數(shù)據(jù)分布趨勢對未來一段時間的數(shù)據(jù)進行預估處理。外界環(huán)境對整體系統(tǒng)未造成影響時，相關信息數(shù)據(jù)僅在內(nèi)網(wǎng)中獲取，調(diào)度操作僅在自身管轄范圍內(nèi)。當工作人員下達操作指令并進行工作時，整個系統(tǒng)的內(nèi)部都處于潮流分布，因此，調(diào)度員潮流應當充分考慮外網(wǎng)因素。隨著計算機及編程技術的不斷發(fā)展，外網(wǎng)方式受到重視并得到了廣泛應用，傳統(tǒng)的簡化處理相似度較高的外網(wǎng)模型逐漸被取代。相鄰調(diào)度中心間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡日益完善，說明調(diào)度員潮流質(zhì)量不斷提高。

（3）無功電壓優(yōu)化及狀態(tài)估算。該系統(tǒng)以企業(yè)電網(wǎng)調(diào)度相關章程及操作員的實際工作經(jīng)驗為框架，綜合電網(wǎng)的運轉(zhuǎn)實際工況與潮流分析結(jié)果，優(yōu)化可控無功電源的工作狀態(tài)，更正變壓器分接頭，提升電壓質(zhì)量，降低電能在電網(wǎng)中的傳輸損失，使電網(wǎng)調(diào)度智能防誤系統(tǒng)能夠高效節(jié)能運轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)可通過統(tǒng)計節(jié)點、線路及變壓器是否有功注入，全面估算節(jié)點復數(shù)電壓。上述估算以電網(wǎng)實際數(shù)據(jù)、對應時刻的網(wǎng)絡方程為基礎，明確向技術操作人員展示了系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，并根據(jù)掌握的電網(wǎng)基本特征及時調(diào)整系統(tǒng)的運行參數(shù)。

3 結(jié)語

本文針對調(diào)控一體化模式下的調(diào)度操作票進行了詳細研究，介紹調(diào)控一體化模式下的調(diào)度操作票的主要組成部分，并對操作票生成模塊中的最優(yōu)潮流優(yōu)化方法及電網(wǎng)調(diào)度智能防誤系統(tǒng)進行了詳細分析。其中最優(yōu)潮流優(yōu)化方法對比了傳統(tǒng)優(yōu)化方法與智能算法，分析了目前存在的問題，提出了原始對偶內(nèi)點法的相應優(yōu)勢，即計算時間相對較短、存儲消耗??；介紹了電網(wǎng)調(diào)度智能防誤系統(tǒng)的主要組成部分，同時介紹了電網(wǎng)調(diào)度智能防誤系統(tǒng)應補充的其他功能。本文為調(diào)控一體化模式下的調(diào)度操作票優(yōu)化提供參考，為其實際應用提供資料支持，為電網(wǎng)的正常運行提供幫助。