大數(shù)據(jù)及人工智能下的大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架

鐘涌生

【摘要】? ? 近些年我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，帶動了科學(xué)技術(shù)的不斷進步，信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及人工智能技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，為了提升電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實現(xiàn)我國電網(wǎng)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，要全面分析其發(fā)展現(xiàn)狀，制定有針對性性的策略。分析了電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)在發(fā)展過程中存在的問題，并提出了基于大數(shù)據(jù)及人工智能背景下電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架的構(gòu)建策略。

【關(guān)鍵詞】? ? 大數(shù)據(jù)? ?人工智能? ?電網(wǎng)? ? 智能調(diào)控

大數(shù)據(jù)技術(shù)在電網(wǎng)智能調(diào)控中的應(yīng)用具有強烈的時空性，從另一個角度來看，電力大數(shù)據(jù)在時間維度、空間維度、目標(biāo)維度等各方面都有緊密聯(lián)系，想要提升大電網(wǎng)智能化調(diào)控水平，就必須要深入挖掘數(shù)據(jù)信息背后蘊含的規(guī)律。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)逐漸成熟，電力行業(yè)也迎來了新的發(fā)展機遇，新技術(shù)的應(yīng)用會為其注入新的發(fā)展活力。但與此同時，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜性，以及市場競爭日益激烈，都為電網(wǎng)企業(yè)和大電網(wǎng)智能調(diào)控帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因此需要加大新技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)架基于大數(shù)據(jù)及人工智能的大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架（Smart Grid Dispatching System， SGDS），全面提升電網(wǎng)態(tài)勢感知以及協(xié)同控制能力。

一、我國電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)發(fā)展的基本概況

近些年受到經(jīng)濟發(fā)展的影響，人們生活水平不斷提升，對電力資源需求量逐漸增大，為電力行業(yè)帶來了新的活力，電力調(diào)控系統(tǒng)發(fā)展也較為迅速，每個時期居民對電力的需求量不同，因此不同時期所擁有的電力調(diào)控系統(tǒng)也存在較大差異。在21實際之前，我國經(jīng)濟發(fā)展速度慢，人們生活水平質(zhì)量較低，電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)發(fā)展進程較為緩慢;21實際之后，由于各種先進技術(shù)的引進，以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及和發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)朝著多樣化方向發(fā)展，且更加高水平、高質(zhì)量，在人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦卸嫉玫搅藦V泛應(yīng)用。在經(jīng)過長時間的努力和研發(fā)后，跨區(qū)互聯(lián)網(wǎng)動態(tài)穩(wěn)定監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)在2007年問世，并得到了應(yīng)用，該系統(tǒng)是我國電網(wǎng)事業(yè)發(fā)展的里程碑，具有重要意義，完成了電網(wǎng)計算從離線到在線的轉(zhuǎn)變。

在電力工作人員和研究人員的努力下，新一代特高壓交直流仿真電網(wǎng)在2008年建設(shè)完成，其中包括數(shù)字仿真、數(shù)模仿真、數(shù)據(jù)管理和模型研發(fā)這四個平臺，是我國電網(wǎng)事業(yè)取得重大突破的另一標(biāo)志，對國家發(fā)展、綜合國力提升有重要意義，也為后續(xù)電網(wǎng)發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)。幾年過后，國家電網(wǎng)范圍內(nèi)省級以上電網(wǎng)被推廣使用，在2011年進一步推廣到了南方電網(wǎng)。由于大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)是動態(tài)發(fā)展的，我國電網(wǎng)事業(yè)需要做到與時俱進，在未來發(fā)展過程中，需要進一步協(xié)調(diào)電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化控制水平。

二、當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)展中存在的問題

2.1準(zhǔn)確性有待提升

電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的真實性、準(zhǔn)確性是電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，在此基礎(chǔ)上需要對這些數(shù)據(jù)進行全方位整理、歸納和分析，為企業(yè)發(fā)展提供必要保障，同時也能促進電網(wǎng)穩(wěn)定運行。隨著我國電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷加大，電網(wǎng)數(shù)據(jù)也呈現(xiàn)復(fù)雜性、多元化的趨勢，這也為電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)提出了更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。就目前我國電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的運行情況來看，傳統(tǒng)方式無法準(zhǔn)確分析電網(wǎng)運行中產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)，這是一大隱患。

2.2動態(tài)特性日益復(fù)雜

由于人們生活水平的提升，對用電量需求的增加，電網(wǎng)系統(tǒng)面臨著更大的發(fā)展壓力，也使得電網(wǎng)系統(tǒng)朝著復(fù)雜性的方向發(fā)展，當(dāng)前數(shù)據(jù)分析方式已經(jīng)無法滿足電網(wǎng)系統(tǒng)動態(tài)化的發(fā)展歷程，為了更好保證我國電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)展，就需要在原有分析方式上進行不斷創(chuàng)新。目前所采用的主要方式為機電暫態(tài)仿真，但是該方式的局限性較強，無法應(yīng)用到不同場景中。

2.3時效性不足

電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的優(yōu)良與否會通過時效性直接體現(xiàn)出來，目前所采用的周期掃描模式雖然能保證電網(wǎng)數(shù)據(jù)計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，但需要的計算周期較長，要花費大量的時間成本，不利于電網(wǎng)員工及時掌握有效數(shù)據(jù)。

三、大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架概述

3.1大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架概念

大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架是當(dāng)下智能技術(shù)的應(yīng)用代表，融合了大電網(wǎng)物理系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)，是以電力網(wǎng)絡(luò)為背景，以大電網(wǎng)仿真、信息通信、人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)為依據(jù)的電力數(shù)據(jù)分析工具，能夠及時反饋各系統(tǒng)之間的運行狀態(tài)和聯(lián)系，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的漏洞，也能夠深入挖掘電網(wǎng)數(shù)據(jù)背后蘊含的信息，實現(xiàn)對電網(wǎng)數(shù)據(jù)的動態(tài)化管理，為電網(wǎng)企業(yè)未來發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

3.2大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架

在信息化技術(shù)的應(yīng)用背景下，大電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架能夠?qū)ζ溥M行有效約束，同時對電網(wǎng)系統(tǒng)安全性展開動態(tài)評估。

3.3大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架平臺架構(gòu)

大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架平臺架構(gòu)是以電網(wǎng)企業(yè)實際工程為依據(jù)而構(gòu)建的，充分反映了電網(wǎng)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性、多樣性特點，能夠為電網(wǎng)發(fā)展提供必要的數(shù)據(jù)智能分析、數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)儲存等功能。在該平臺的應(yīng)用過程中，需要充分保證技術(shù)的先進性。由于當(dāng)前電網(wǎng)數(shù)據(jù)量的多樣性，大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架平臺也需要具備更多功能，該平臺主要包括以下幾個功能。

1.數(shù)據(jù)采集處理

（1）不同類型、不同場景、不同環(huán)境下的電網(wǎng)會產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)，SGDS平臺能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)的動態(tài)化采集處理，構(gòu)成電網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)集合，為后續(xù)各項工作順利開展奠定基礎(chǔ);（2）可以在電網(wǎng)正常運行或出現(xiàn)故障的情況下完成數(shù)據(jù)測量工作，包括SCADA、WAMS等，形成規(guī)范、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集合;（3）可以對電網(wǎng)外部環(huán)境，例如溫度、濕度等進行實時檢測。

2.數(shù)據(jù)儲存管理

大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架平臺在采集數(shù)據(jù)后，能統(tǒng)一管理實際測量數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)，最終通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳送口傳輸?shù)酱箅娋W(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架平臺的數(shù)據(jù)儲存計算層，該層能夠?qū)Σ煌愋蛿?shù)據(jù)進行分類處理，便于及時查找，一旦數(shù)據(jù)存在異常也能夠第一時間發(fā)現(xiàn)。

3.數(shù)據(jù)分析挖掘

在智能調(diào)控系統(tǒng)穩(wěn)定運行的過程中，離不開數(shù)據(jù)分析挖掘的支持，這也是該平臺最核心的部分。大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架平臺在儲存和管理數(shù)據(jù)時，要利用實時和離線兩種方式對其進行精確計算，同時還要利用電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析、機電混合仿真技術(shù)對數(shù)據(jù)進行分析，深入挖掘電網(wǎng)數(shù)據(jù)背后隱藏的信息，便于電網(wǎng)企業(yè)管理層發(fā)現(xiàn)市場發(fā)展規(guī)律。不僅如此，在信息量猛增的今天，數(shù)據(jù)分析挖掘功能能夠篩選掉無價值的信息，提升數(shù)據(jù)的有效性，形成高質(zhì)量數(shù)據(jù)庫。

4.綜合應(yīng)用

大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架平臺的綜合應(yīng)用功能可以把智能認(rèn)識、仿真服務(wù)等業(yè)務(wù)功能結(jié)合起來，還能夠查詢企業(yè)的歷史數(shù)據(jù)信息，還具有將歷史信息和當(dāng)前數(shù)據(jù)分析平臺相結(jié)合的功能，這樣一來能形成閉環(huán)控制，提升電網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全性。為了提升數(shù)據(jù)計算的真實性和準(zhǔn)確性，需要加強對數(shù)據(jù)的監(jiān)督和管理。

5.人機交互

在大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架平臺對數(shù)據(jù)完成收集、整理、分析、挖掘后，能夠得出來數(shù)據(jù)結(jié)果，要利用各種先進技術(shù)，例如電網(wǎng)信息流、能量流等對其進行可視化展示，人機交互能夠讓數(shù)據(jù)分析員和數(shù)據(jù)庫完成自然交互，還可以利用計算機軟件建立模型，使大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)朝著信息化、智能化的方向發(fā)展。

四、SGDS的關(guān)鍵技術(shù)

4.1海量多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的高效融合技術(shù)

由于當(dāng)前電網(wǎng)數(shù)據(jù)量進一步加大，該技術(shù)能夠針對不同類型的數(shù)據(jù)采用不同的處理方式，是基于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模式的升級和創(chuàng)新，大大提升了數(shù)據(jù)處理效率，保障了數(shù)據(jù)的真實性。海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的高效融合技術(shù)之所以能夠快速處理海量數(shù)據(jù)，主要是因為該技術(shù)結(jié)合了智能響應(yīng)和趨勢智能分析兩種模式，能夠根據(jù)實際情況建立數(shù)據(jù)庫和信息化共享平臺，能夠?qū)Σ煌愋偷臄?shù)據(jù)進行分析。在離線數(shù)據(jù)方面，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)分布式離線分析;在實施數(shù)據(jù)分析方面，可以進行實時流失計算調(diào)度。

4.2信息驅(qū)動的大電網(wǎng)穩(wěn)定態(tài)勢評估技術(shù)

該技術(shù)能夠有效評估電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，在對當(dāng)前情況進行分析和評估的基礎(chǔ)上，對電網(wǎng)未來發(fā)展做出預(yù)測并制定策略，不僅可以建立靜態(tài)穩(wěn)定域，還可以隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，建立在線動態(tài)穩(wěn)定域，通過靜態(tài)和動態(tài)兩種方式的結(jié)合，為電網(wǎng)正常運行提供必要保障。

4.3虛擬等效測辨建模技術(shù)

該技術(shù)主要利用到計算機軟件，對電網(wǎng)系統(tǒng)中的核心硬件設(shè)施進行建模處理，模擬設(shè)備在運行中的各種狀態(tài)，提升大電網(wǎng)的時效性，有助于電網(wǎng)工作人員及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題并采取相應(yīng)策略。該技術(shù)的應(yīng)用能有效優(yōu)化辨識參數(shù)，也具有和大電網(wǎng)穩(wěn)定態(tài)勢評估技術(shù)相同的功能，能夠?qū)Υ箅娋W(wǎng)運行構(gòu)建動靜態(tài)模型，對不同場景下電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性進行識別，實現(xiàn)對電網(wǎng)的精細(xì)化評估。

4.4復(fù)雜大電網(wǎng)智能優(yōu)化決策技術(shù)

復(fù)雜大電網(wǎng)智能優(yōu)化決策技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)綜合協(xié)調(diào)控制，為電網(wǎng)運行提供必要保障也能夠為電網(wǎng)企業(yè)管理者做決策提供必要依據(jù)，給電網(wǎng)事業(yè)發(fā)展打下牢固基礎(chǔ)。該技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，能夠清晰劃分不同環(huán)節(jié)的責(zé)任，一旦出現(xiàn)異常情況，能夠及時找到負(fù)責(zé)人，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，制定有針對性的防護措施。不僅如此，該技術(shù)也能發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運行過程中存在的各種風(fēng)險和漏洞，在充分了解電網(wǎng)運行狀態(tài)的前提下，消除安全隱患，提供其運行的穩(wěn)定性。

五、結(jié)語

總而言之，在信息技術(shù)如此發(fā)達的時代背景下，大數(shù)據(jù)及人工智能的大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架是時代發(fā)展的大勢所趨，在建設(shè)系統(tǒng)框架的過程中，需要做到實事求是，利用各種關(guān)鍵技術(shù)提升電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全性，與此同時，還要積極調(diào)動一線員工、研發(fā)人員、電力專家、數(shù)據(jù)分析專家等專業(yè)人士，使我國電力事業(yè)朝著信息化、智能化的方向發(fā)展，為其穩(wěn)定運行提供必要保障。

參? 考? 文? 獻

[1]李金訊，顏清，吳秋佳.基于大數(shù)據(jù)及人工智能的大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架[J].通信電源技術(shù)，2020，37（03）：5-7.

[2]李明節(jié)，陶洪鑄，許洪強，劉金波，張強，張偉.電網(wǎng)調(diào)控領(lǐng)域人工智能技術(shù)框架與應(yīng)用展望[J].電網(wǎng)技術(shù)，2020，44（02）：393-400.

[3]劉道偉，李柏青，邵廣惠，李澤宇，高德賓，徐興偉，趙高尚，李宗翰，李京.基于大數(shù)據(jù)及人工智能的大電網(wǎng)智能調(diào)控系統(tǒng)框架[J].電力信息與通信技術(shù)，2019，17（03）：14-21.

[4]潘鵬，田冬冬.基于智能電網(wǎng)調(diào)控技術(shù)支持系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控大數(shù)據(jù)分析[J].科技風(fēng)，2018（33）：66.

[5]林澤宏. 基于大電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的智能告警處理系統(tǒng)研究與應(yīng)用[D].華南理工大學(xué)，2018.

[6]邢穎，郎燕生，李強，張印，王炤光，李丹，楊寧，安天瑜.多級智能電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)集中運維模式的探討[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2018，46（15）：142-148.