基于綜合監(jiān)控和智能化技術(shù)下的電網(wǎng)調(diào)度自動化

宮龍威

摘要：電力系統(tǒng)的發(fā)展，對于調(diào)度可靠性的要求越來越高。大量新能源電站和電力設(shè)備的運(yùn)用，使得現(xiàn)代電網(wǎng)的復(fù)雜程度越來越高，出現(xiàn)了多樣化、隨機(jī)、多源、高密度、大數(shù)據(jù)的特征，這些因素影響、甚至改變了電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，如何建立一個高效、高可靠性、高智能化、高信息化的電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)，已經(jīng)成為當(dāng)前新形勢下電力系統(tǒng)急需解決的問題。

關(guān)鍵詞：智能化技術(shù);電網(wǎng)調(diào)度;自動化

1 調(diào)度數(shù)字化轉(zhuǎn)型可行性分析

1.1 調(diào)度數(shù)字化轉(zhuǎn)型內(nèi)涵和外延

調(diào)度的數(shù)字化內(nèi)涵和外延可以從數(shù)字化的演進(jìn)階段明確相關(guān)概念。演進(jìn)主要包括3個階段：第一階段是規(guī)模的信息化，經(jīng)過數(shù)十年持續(xù)建設(shè)的調(diào)度自動化系統(tǒng)，已經(jīng)能滿足離線計劃性的調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行需求，這個階段操作的方式是“直接控制”。為了確保整體系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，非主要的干擾因素將會被排除，以計劃性固定的方式實現(xiàn)核心業(yè)務(wù)，但對于增量的、臨時性的需求無法有效響應(yīng)。

第二階段是簡單的數(shù)字化階段，用感知技術(shù)手段提前將干擾因素識別出來，并采取相應(yīng)的對策和措施，形成“前饋控制”，如今調(diào)度的各類仿真預(yù)測系統(tǒng)屬于這種。這個階段雖然已經(jīng)能對干擾因素做出響應(yīng)，但是執(zhí)行還需要人判斷，且增加的邏輯會越來越復(fù)雜，使整個系統(tǒng)很難向前演進(jìn)和優(yōu)化迭代。第三階段是智能的數(shù)字化階段，對于干擾因素能實時感知并自動給出反饋修正及執(zhí)行相應(yīng)預(yù)案對策，這需要用算法和數(shù)據(jù)驅(qū)動進(jìn)行“反饋控制”，實現(xiàn)系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境條件下的自動化運(yùn)行。

1.2 調(diào)度現(xiàn)狀和數(shù)字化必要性

目前各級調(diào)度普遍存在以下問題。

1）各級調(diào)度機(jī)構(gòu)建設(shè)彼此孤立系統(tǒng)，總量巨大，不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)打通困難，導(dǎo)致各層級、各專業(yè)系統(tǒng)無法面向新能源吸納和電力交易市場的需求做出統(tǒng)一應(yīng)對和行動。

2）虛擬資源池、大數(shù)據(jù)平臺、人工智能等技術(shù)平臺割裂，未起到全局支撐作用，僅作為技術(shù)支撐應(yīng)用于各個專業(yè)系統(tǒng)。安全與技術(shù)等方向更新迭代困難，需要每個系統(tǒng)分別打補(bǔ)丁或升級。

3）單一系統(tǒng)SCADA實時采集支撐能力不足，規(guī)模在十萬點級，這使得全網(wǎng)全域的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)處理能力被減弱。

4）大部分傳統(tǒng)IOE架構(gòu)的可靠性、穩(wěn)定性提升困難，緊急情況時很難保證系統(tǒng)恢復(fù)時間，緊急部署同步也會遇到瓶頸。一方面從業(yè)務(wù)的“道”上來講，調(diào)度從以前的“三公”調(diào)度，逐步轉(zhuǎn)向更智能、更經(jīng)濟(jì)并保障全網(wǎng)安全的目標(biāo);另一方面，從技術(shù)的“術(shù)”來講，“云大物移智鏈”等新興技術(shù)在調(diào)度領(lǐng)域廣泛、深入實踐已經(jīng)具備一定的現(xiàn)實條件。

1.3 調(diào)度數(shù)字化轉(zhuǎn)型的 3 個挑戰(zhàn)

調(diào)度在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的道路上，需要以平臺化的模式去思考支撐未來發(fā)展需求的基礎(chǔ)設(shè)施，這將面臨“數(shù)據(jù)、算力、算法”3個方面的挑戰(zhàn)。

1）數(shù)據(jù)方面。需要支持百萬級甚至千萬級數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)處理，規(guī)模是原來的8倍。這對調(diào)度數(shù)字化平臺的性能和可靠性提出了更高要求。

2）算力方面。需要進(jìn)行高精度高頻次全網(wǎng)安全分析計算及電力現(xiàn)貨市場出清的相關(guān)計算，從原來每天1次縮短至每10min以內(nèi)1次，并可作為服務(wù)器被調(diào)用。這對調(diào)度數(shù)字化平臺的擴(kuò)展性、彈性和算力提出了高要求。

3）算法方面。要求對電網(wǎng)調(diào)度方式進(jìn)行優(yōu)化，并且能明顯提升調(diào)度工作人員的效率及調(diào)度決策的準(zhǔn)確性、實時性，這需要不斷積累迭代，對調(diào)度數(shù)字化平臺的開放性也提出了更高要求。

2電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)可靠性評價體系

2.1 調(diào)度系統(tǒng)指標(biāo)

大數(shù)據(jù)的使用，使得電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的指標(biāo)更立體化，需要綜合考慮的指標(biāo)也很多。綜合調(diào)度系統(tǒng)的實際運(yùn)行情況，主要可以包括安全、質(zhì)量、管理、隊伍、任務(wù)等5個方面，一共包括16個運(yùn)行指標(biāo)，安全生產(chǎn)方面：主要包括應(yīng)急處置、動作正確、缺陷消除等5個指標(biāo)。安全生產(chǎn)指標(biāo)主要是考查電力系統(tǒng)在處理應(yīng)急事故方面的能力，通過多重考量，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。運(yùn)行質(zhì)量方面：主要包括斷路器跳閘、事故監(jiān)控、電壓合格率等5個指標(biāo)。

通過大數(shù)據(jù)的方式對電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，保證在出現(xiàn)系統(tǒng)事故、異常等電力系統(tǒng)故障時，能夠及時有效的做出反饋，避免產(chǎn)生大范圍的電力波動。運(yùn)行管理方面：主要包括檢修管理、定檢完成等4個指標(biāo)。通過定時檢修，防范事故于未然，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

隊伍培養(yǎng)方面：主要是關(guān)于人力資源素質(zhì)的指標(biāo)。人才是電力系統(tǒng)運(yùn)行保證的核心，只有好的人力資源素質(zhì)，才能有效保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定。任務(wù)工作方面：主要關(guān)于重點任務(wù)和特種任務(wù)方面的指標(biāo)。針對特殊任務(wù)和重點任務(wù)，需要重點強(qiáng)調(diào)，保證任務(wù)的完成程度。

2. 2 可靠性評價方法

針對復(fù)雜電力系統(tǒng)的多指標(biāo)體系，需要根據(jù)指標(biāo)的重要程度進(jìn)行賦權(quán)，從而對電力系統(tǒng)調(diào)度進(jìn)行評價。在綜合評價的方法中，主要包括主觀賦權(quán)和客觀賦權(quán)兩種方法。主觀賦權(quán)主要依靠經(jīng)驗決策，分別有專家法、層次法以及評價法，這類評價方法主觀性成分占了多數(shù)，更多依賴于專家等人員的工作經(jīng)驗，因此其評價結(jié)果不夠客觀。

客觀賦權(quán)主要是采用數(shù)理統(tǒng)計的方法，將各參數(shù)數(shù)值化，通過目標(biāo)優(yōu)化、概率算法等，得到不同指標(biāo)參數(shù)的差異性和有效信息量，進(jìn)而確定不同指標(biāo)的權(quán)重，但這種方法又不能綜合考慮指標(biāo)的應(yīng)用價值。

為了衡量電力調(diào)度系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要綜合考慮其歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，對電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，獲得電網(wǎng)調(diào)度的各項信息，根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果對系統(tǒng)可靠性進(jìn)行評估。

結(jié)語

現(xiàn)今電力市場和新能源急劇增長，給調(diào)度傳統(tǒng)運(yùn)行方式的沖擊帶來巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)在先前的設(shè)計時還未充分考慮，因此調(diào)度的新型數(shù)字化轉(zhuǎn)型勢在必行。一方面，“云大物移智鏈”等新興技術(shù)已經(jīng)成熟，為電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域深度使用這些技術(shù)奠定基礎(chǔ);另一方面，電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域的專業(yè)性和系統(tǒng)復(fù)雜性對這些基礎(chǔ)數(shù)字化支撐技術(shù)提出了更高的要求，安全、高效、穩(wěn)定是非常重要的考量，電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字化、自動化和智能化可有效促進(jìn)行業(yè)生態(tài)的發(fā)展，相當(dāng)于建設(shè)調(diào)度決策的“大腦”，配合邊緣計算在更廣泛的范圍部署、提供算力和配用電側(cè)及分布式電源側(cè)個性化的業(yè)務(wù)需求。

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