基于综合监控和智能化技术下的电网调度自动化

宫龙威

摘要：电力系统的发展，对于调度可靠性的要求越来越高。大量新能源电站和电力设备的运用，使得现代电网的复杂程度越来越高，出现了多样化、随机、多源、高密度、大数据的特征，这些因素影响、甚至改变了电力系统的运行环境，如何建立一个高效、高可靠性、高智能化、高信息化的电网调控系统，已经成为当前新形势下电力系统急需解决的问题。

关键词：智能化技术;电网调度;自动化

1 调度数字化转型可行性分析

1.1 调度数字化转型内涵和外延

调度的数字化内涵和外延可以从数字化的演进阶段明确相关概念。演进主要包括3个阶段：第一阶段是规模的信息化，经过数十年持续建设的调度自动化系统，已经能满足离线计划性的调度系统运行需求，这个阶段操作的方式是“直接控制”。为了确保整体系统的安全稳定运行，非主要的干扰因素将会被排除，以计划性固定的方式实现核心业务，但对于增量的、临时性的需求无法有效响应。

第二阶段是简单的数字化阶段，用感知技术手段提前将干扰因素识别出来，并采取相应的对策和措施，形成“前馈控制”，如今调度的各类仿真预测系统属于这种。这个阶段虽然已经能对干扰因素做出响应，但是执行还需要人判断，且增加的逻辑会越来越复杂，使整个系统很难向前演进和优化迭代。第三阶段是智能的数字化阶段，对于干扰因素能实时感知并自动给出反馈修正及执行相应预案对策，这需要用算法和数据驱动进行“反馈控制”，实现系统在复杂环境条件下的自动化运行。

1.2 调度现状和数字化必要性

目前各级调度普遍存在以下问题。

1）各级调度机构建设彼此孤立系统，总量巨大，不同系统间数据打通困难，导致各层级、各专业系统无法面向新能源吸纳和电力交易市场的需求做出统一应对和行动。

2）虚拟资源池、大数据平台、人工智能等技术平台割裂，未起到全局支撑作用，仅作为技术支撑应用于各个专业系统。安全与技术等方向更新迭代困难，需要每个系统分别打补丁或升级。

3）单一系统SCADA实时采集支撑能力不足，规模在十万点级，这使得全网全域的数据协调处理能力被减弱。

4）大部分传统IOE架构的可靠性、稳定性提升困难，紧急情况时很难保证系统恢复时间，紧急部署同步也会遇到瓶颈。一方面从业务的“道”上来讲，调度从以前的“三公”调度，逐步转向更智能、更经济并保障全网安全的目标;另一方面，从技术的“术”来讲，“云大物移智链”等新兴技术在调度领域广泛、深入实践已经具备一定的现实条件。

1.3 调度数字化转型的 3 个挑战

调度在数字化转型的道路上，需要以平台化的模式去思考支撑未来发展需求的基础设施，这将面临“数据、算力、算法”3个方面的挑战。

1）数据方面。需要支持百万级甚至千万级数据查询和数据处理，规模是原来的8倍。这对调度数字化平台的性能和可靠性提出了更高要求。

2）算力方面。需要进行高精度高频次全网安全分析计算及电力现货市场出清的相关计算，从原来每天1次缩短至每10min以内1次，并可作为服务器被调用。这对调度数字化平台的扩展性、弹性和算力提出了高要求。

3）算法方面。要求对电网调度方式进行优化，并且能明显提升调度工作人员的效率及调度决策的准确性、实时性，这需要不断积累迭代，对调度数字化平台的开放性也提出了更高要求。

2电网调度系统可靠性评价体系

2.1 调度系统指标

大数据的使用，使得电网调度系统的指标更立体化，需要综合考虑的指标也很多。综合调度系统的实际运行情况，主要可以包括安全、质量、管理、队伍、任务等5个方面，一共包括16个运行指标，安全生产方面：主要包括应急处置、动作正确、缺陷消除等5个指标。安全生产指标主要是考查电力系统在处理应急事故方面的能力，通过多重考量，保证系统运行的稳定性。运行质量方面：主要包括断路器跳闸、事故监控、电压合格率等5个指标。

通过大数据的方式对电网的运行质量进行监控，保证在出现系统事故、异常等电力系统故障时，能够及时有效的做出反馈，避免产生大范围的电力波动。运行管理方面：主要包括检修管理、定检完成等4个指标。通过定时检修，防范事故于未然，从而提高系统稳定性。

队伍培养方面：主要是关于人力资源素质的指标。人才是电力系统运行保证的核心，只有好的人力资源素质，才能有效保证系统运行的稳定。任务工作方面：主要关于重点任务和特种任务方面的指标。针对特殊任务和重点任务，需要重点强调，保证任务的完成程度。

2. 2 可靠性评价方法

针对复杂电力系统的多指标体系，需要根据指标的重要程度进行赋权，从而对电力系统调度进行评价。在综合评价的方法中，主要包括主观赋权和客观赋权两种方法。主观赋权主要依靠经验决策，分别有专家法、层次法以及评价法，这类评价方法主观性成分占了多数，更多依赖于专家等人员的工作经验，因此其评价结果不够客观。

客观赋权主要是采用数理统计的方法，将各参数数值化，通过目标优化、概率算法等，得到不同指标参数的差异性和有效信息量，进而确定不同指标的权重，但这种方法又不能综合考虑指标的应用价值。

为了衡量电力调度系统的稳定性，需要综合考虑其历史数据，结合大数据技术，对电网调度系统的各项数据进行深入挖掘，获得电网调度的各项信息，根据数据挖掘结果对系统可靠性进行评估。

结语

现今电力市场和新能源急剧增长，给调度传统运行方式的冲击带来巨大挑战。传统自动化系统在先前的设计时还未充分考虑，因此调度的新型数字化转型势在必行。一方面，“云大物移智链”等新兴技术已经成熟，为电网调度领域深度使用这些技术奠定基础;另一方面，电网调度领域的专业性和系統复杂性对这些基础数字化支撑技术提出了更高的要求，安全、高效、稳定是非常重要的考量，电网调度数字化、自动化和智能化可有效促进行业生态的发展，相当于建设调度决策的“大脑”，配合边缘计算在更广泛的范围部署、提供算力和配用电侧及分布式电源侧个性化的业务需求。

参考文献：

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[2]崔杨，周慧娟，仲悟之.考虑火电调峰主动性与需求响应的含储能电力系统优化调度[J].高电压技术，2020，7：1-12.