智能调度的研究现状及发展趋势

吉哲

摘 要：智能调度是建设智能电网的关键。文章分析了智能调度建设的意义和目的，阐述了国内研究现状，剖析了智能调度的内涵、特征、体系架构，对智能调度领域已有的实践进行了总结与思考，对智能调度的未来进行了展望。

关键词：智能调度；智能电网；研究现状；发展趋势

引言

调度是电网运行的神经中枢，电网发生事故时，需要依赖人工进行判断和处理。随着电网规模越来越大，人工的有效性会急剧下降。例如，2012年7月30日、31日印度北部和东部连续发生两次大停电事故，30日第一次停电事故发生后，依靠人工排除故障，停电后15小时内基本恢复电力供应。由于人工控制的有效性不够，没能及时控制事故恢复后的超负荷用电，造成了31日再次发生大停电事故。事故其间调度人员获取的电网事故状态信息不够充分、完整，无法准确判断事故严重性和发展趋势。

随着电网跨区域交直流混合联网，电网运行给调度带来了新挑战，电网的安全稳定运行需要智能调度提供技术支撑。国家节能减排政策需要大型可再生能源大规模接入电网，资源优化配置，需要智能调度为电网运行提供技术支撑。建设中国特色的坚强智能电网，智能调度是其重要组成部分，需要智能调度提供技术支撑。

1 智能调度的内涵与特征

狭义智能调度是指辅助调度员的“智能调度辅助决策功能”。主要包括事故前薄弱问题预警、事故中故障定位、事故后恢复决策。广义智能调度要求调度中心全面智能化，全面的智能化调度要综合运用各种先进科技和智能化技术，对输电网进行主动式、智能化的监视、分析、预警、辅助决策和自愈控制，面向调度全专业，提供智能化的业务支撑手段，为输电网提供全面的技术支撑。要做到准确的全景化前瞻预警；优化的自适应自动调整；多维的全局观协调控制；统筹的精细化调度计划；规范的流程化高效管理。

2008年2月，国家电力调度控制中心启动了智能电网调度技术支持系统的研究[1]。总体技术路线是：坚持自主创新，进行集约化开发和标准化管理，以智能调度技术支持系统的研发为核心，围绕三条主线建设四大类应用功能，通过一体化调度作业施行同质化调度管理。

2 智能调度实践

2.1 狭义智能调度

2.1.1 调度人员辅助决策的需求。交直流混联电网日趋庞大和复杂化，电网发生事故时，调度人员要短时间内分析处理海量信息。要保证及时、准确地进行决策对经验丰富的调度人员来说也会力不从心。而且，调度人员不是永远不变的，岗位的调动以及退休会导致积累的经验无法成体系、无法传承。因此，调度人员辅助决策是智能调度最基本的需求。

2.1.2 开发实践。狭义的智能调度目前我国已经有了一些应用，国网电科院的研究成果在青岛、无锡、眉山、长春等地区得到了应用。其他院校与厂商也取得了一定的进展。狭义的智能调度达到了为调度人员提供辅助决策的目的，是人工智能在调度的应用，使得调度中心具备了基本的智能化水平。

2.2 广义智能调度

2.2.1 国家电力调度中心智能调度系统。该系统包括一体化技术支持基础平台和高级应用两部分。基础平台分为8个模块和2个基本应用。高级应用功能包括实时监控与预警、调度计划、安全校核、调度管理。

2.2.2 国网电力科学研究院研究成果。国网电科学院提出了时空协调的大停电防御框架[2]，首创能量管理系统（EMS）/广域相量测量系统（WAMS）一体化技术，实现数据业务的整合，为调度决策相关的应用提供服务；实现了一体化维护，减轻维护工作量；做到了一体化监视和操作，方便使用；而且共享硬件资源，减少硬件投资。成功开发研制的雷电定位系统使我国成为继美国之后第一个拥有该技术自主知识产权的国家。在全国获得了广泛应用，目前覆盖全国28个省（市、区），实现了全国联网，形成了一个巨大的雷电监测网，成为国家电网公司二十五项先进适用技术之一被推荐推广。

2.2.3 南方电网综合防御框架。针对自身交直流混合联网的特点，构建时空协调的停电防御系统框架[3]，该系统的中心站由1个广域综合信息平台和7个功能子系統构成。其中特别注重相继故障的风险预警和多方面的协调。

3 智能调度体系架构

我国智能调度建设基于一体化平台，自动化、运行方式、调度、计划、继保各专业协同运转，引入智能化手段，促进调控中心整体业务效率的提高。国调、网调、省调三层次共享一体化数据平台。生产控制数据与管理信息数据独立运作，生产控制数据位于调度数据网络，包含未经处理的原始数据、应用类数据、交换数据，同时还包括各种电网模型。管理信息数据位于综合数据网络，包括数据业务、语音业务、视频业务、人接交互界面，数据引擎采用总线式，为各类应用提供数据及模型驱动。

4 智能调度中心的关键技术

4.1 计算机及通信技术

调度系统的高度复杂性决定了其必须采用具有非常强大计算能力的平台，我国研发了具有完全自主知识产权的时间序列数据库，解决了电网运行中海量稳态、动态数据的连续存储以及大规模数据读取时的速度瓶颈问题。该技术有机的结合PI以及eDNA的有损、无损压缩的特点，并充分地利用了现代计算机尤其是多CPU、多核心的能力，因此其处理数据效率非常的高。通信接入包括电力宽带、光纤以太网、3G以及4G无线通信等。

4.2 数据及模型技术

数据及模型是调度业务的核心，不会随调度系统的更新换代而改变。在进行智能调度层次设计时，应对数据及模型进行统一规划及梳理，确保高级应用功能的数据源的可靠性。我们采用统一命名规范、电网公共模型和数据统一建模一体化模型管理技术，为智能化调度提供了数据基础。做到了电网模型、图型、数据在上下级调度间的源端维护、全网共享。基于电网模型的拼接技术，能够做到全电网模型的分析、计算、预警和辅助决策。

4.3 智能调度高级应用技术

该技术包括很多方面，如安全稳定在线综合预警技术、基于静态、动态和继电保护安全自动装置信息的电力系统综合智能报警技术、基于状态检修的检修计划编排及优化技术、故障快速诊断技术、高精度母线负荷预测技术、检修计划安全校核技术、风力发电预测技术、含分布式能源的调度技术、节能优化调度技术、电网分析及大规模仿真技术、电网运行优化关键技术等。这些高级应用的技术核心是算法，算法的不同会产生不同的应用效果，应对各种算法的优劣进行深入比较，确定统一的算法。

4.4 智能可视化技术

构建智能可视化支持平台，实现可视化的监视、分析、预警、辅助决策。智能化调度控制模式不同于常规调度值班监视方式，可利用多屏显示器中的一屏画面进行智能化监视。智能化监视模式基于地理接线图进行展示，由三方面内容组成：（1）事故前的可视化预警；（2）事故中的可视化故障定位；（3）事故后的可视化恢复方案。三方面内容连续运转，形成一个有机的整体，给调度人员提供充分、有效的监视与决策信息。可视化技术从电网运行信息展示层面迈向电网分析结果可视化层面和电网辅助决策结果可视化层面。

5 结束语

总之，智能调度已经成为电力工业发展的新模式，开发前景广阔。就我国能源分布不平衡及开发利用不平衡现状来看，现有的控制技术、信息技术、管理系统的发展水平等各种因素都是指导我们建设智能调度的重要因素，建设高效性、经济性、合理性、环保性的智能调度，并考虑未来电网发展的需要以及面临的挑战，为驾驭未来智能电网提供切实有效的保障。

参考文献

[1]国家电力调度通信中心.智能电网调度技术支持系统建设框架[R].2009.

[2]薛禹胜.时空协调的大停电防御框架：（一）从孤立防线到综合防御[J].电力系统自动化，2006.

[3]赵建国，薛禹胜.南方电网综合防御框架的构思[J].南方电网技术，2008.