智能电网技术在电力调度自动化中的发展研究

蒋鹏

花垣县供电有限责任公司 湖南 湘西 416400

引言

目前，我国已初步实现了电力泛在物联网建设，不仅在电力工程建设与电力生产运营两大部分全面推动了数字化管理，还通过对工业设计思想的运用创建了设计施工一体化实践模式，形成了以“电力项目立项→策划→设计→招投标→采购→施工→试运行→运维管理”为主要内容的标准流程[1]。同时，在电力生产运营过程中将电力用户、电力配网系统、电力生产系统进行了密切关联，在电力泛在物联网框架下，全面扩大了电力调度自动化技术的应用范围。在“双循环”发展新格局下，为了促进电力行业的高质量发展，实现电力资源优化配置、电力大数据科学运用、电力产业升级等多重目标，在当前阶段，需要持续增强对智能电网技术的应用，为其提供技术支持。因此，对该技术的特征与优势进行分析探讨是非常必要的。

1 智能电网技术特征分析

近年来，电力调度自动化中对于智能电网技术的应用相对增多，此类技术包括传感器技术、用电监控技术、大数据技术、云计算技术、人工智能技术等。从当前实践经验看，智能电网技术应用时，融合了信息技术、通信技术，正在朝着深度融合方向发展。通过对此类技术的应用经验总结发现，电力调度自动化中应用的智能电网技术特征，集中表现在兼容性好、自愈性高、安全性强、交互性优势大、性价比高等方面。分述如下[2]：①兼容性好。当前电力系统中应用的技术种类较多，包括输配电自动化技术、自动变电技术、新能源技术等，每一种技术应用时牵涉到多种设备与装置，由于智能电网技术兼容性较好，可以较好地满足电力生产制造及运营中的移动客户端与终端需求，促进电力供给侧与需求侧的供需均衡。②自愈性高。应用该技术后配套设置有自动诊断系统，可以针对故障进行监测→预警→识别→隔离→分析→处理，能较好的满足隔离、断电、自动恢复、正常供电目标。③以安全性为例，当前使用的智能电网技术中，突出了电力大数据管理，除了在应用常规的网络防火墙、安全隔离技术外，部分电力企业已设计了安全防护系统，应用了云安全防护技术，电力信息安全、运行安全得到了较好的保障。④交互性优势大。智能电网技术应用后，电力调度时的供给侧与需求侧形成了交互关系，打破了传统时期以电力供给为主导的窠臼，将服务作为电力调度的核心功能，较好的促进了统一电力大市场建设，为按需供电、定制化生产、多元化电力营销等奠定了基础。⑤性价比高。智能电网技术在电力调度自动化中应用时，既包括了对电力资源的优化配置，也能够对电力系统运行中的风险进行精准评估。另外，当前增加了新能源接入、智能变电站、智能机器人、人工智能等技术与措施，促进了经济效益、社会效益、生态效益的综合产出，有利于推动整个电力行业向着集约型经济增长方式全面转型。

2 智能电网技术在电力调度自动化中的应用需求

2.1 从市场竞争角度分析

新时代我国政府在顶层设计层面高屋建瓴地提出了总体经济理论，进入2020年后，通过对该理论的深化与阐发，创建了“双循环”发展新格局，旨在推动国际市场与国内市场的多元并轨，促进电力统一大市场的构建。在这种发展态势下，电力行业的竞争方向从原来的规模化竞争转移到了质量体系管理标准竞争（实质上是定价权的竞争），以及供应链竞争。虽然我国电力行业在输配电方面的优势已达到全球领先水平，但是在电力调度方面的优势相对较小。按照总体经济学理论中的生产要素配置理论，需要在高质量发展阶段，扩大对智能电网技术的配置，以此提升产业链和供应链的安全性和竞争力。

2.2 从产业升级角度分析

20世纪30年代通过发展经济学将产业划分成了农业、工业、服务业，清晰界定了各行业诸领域所属的产业。80年代发达国家、发展中国家，先后在国民经济发展中增强了对产业政策的应用。新时代我国实施了金融制度改革，调整了产业结构。进入“十四五”时期后，强调了高质量发展主题，要求进一步推动产业升级[3]。电力作为三大产业的主要能源，在当前电力统一市场建设之际，需要将电力大数据与产业升级结合起来，透过电力大数据的分析结果，有理有据的促进产业升级。从当前的实践经验看，要在电力调度中实现对电力大数据的分析与应用，并将其扩展到对三大产业发展态势的监测、分析，以及结构调整，迫切需要在现有的电力泛在物联网中，扩大对大数据技术的运用，并根据该技术应用需求，配套设置传感器技术、用电监控技术，建立电力调度数据管理中心。尤其在部分电力企业中，应根据大数据的增长情况，进一步对数据管理中心进行虚拟化处理等。

2.3 从能源危机角度分析

20世纪头20年被称为“危机时代”，其中能源危机占据榜首，并且在近年来随着国际局势的变化有明显加剧。我国政府为了应对危机，已经预先提出了“化危为机”的新思想。根据现阶段的实践情况看，与电力能源相关的新能源中，我国扩大了风能发电、太阳能发电、地热能发电、焚烧发电、水力发电、清洁燃料发电、核能发电等投资，并且使新能源电力获得了空前发展。同时，在不同地区按照因地制宜的原则，建立了规模不等的新能源电力工程。在这种发展趋势下，新能源电力势必代替传统电力。例如，在光伏发电系统接入变电站时，牵涉到对建筑面积、光伏电池朝向、并网形式（离网型、并网型、混合型）以及太阳辐射量、环保型变压器等各类数据的分析。尤其在并网后的用电量监测、电力资源分配方面的需求越来越大。然而，在新能源电力工程建设、接入电网系统后的电力调度中，仍然存在一些技术瓶颈。由此可见，要想系统性的解决此类问题，需要增强对智能电网技术与电力自动化技术的融合，在理论研究深度层面、技术推广广度层面，以及指标化精度管理层面做出相应的创新。

3 智能电网技术在电力调度自动化中的应用分析

现阶段，智能电网技术在电力调度自动化中的应用，集成化程度越来越高。从智能调度系统控制中心的建设及其应用经验看，当前应用的关键技术包括电网智能运行调度系统设计、大数据分析、节能降耗调度、在线仿真模拟、安全风险评价等。同时，在每一种关键技术应用时，均牵涉到对关联技术的应用[4]。在当前“线上+线下”电力调度模式下，智能电网在电力调度自动化中的应用已经呈现出多种技术联合应用趋势。下面结合笔者参与的松桃-花垣220kV输电工程智能化安全评价为例做出说明。

首先，根据历史资料、工程建设资料等文件，结合头脑风暴法、德尔菲法列举了进度、质量、技术、费用、安全、组织六大风险源[5]。

其次，根据风险发生概率评价量化与风险危害等级量化，结果如表1：

表1 风险发生概率评价与风险危害等级量化表

第三，组织工作人员对项目潜在风险进行研讨，结果得到56项潜在风险。其中的风险点主要包括：①人身伤害风险；②火灾与爆炸风险；③设备事故风险；④环境风险；⑤材料不合格风险。

第四，分解该项目风险评价指标，结果如表2：

表2 风险评价指标分解结果

第五，组织专家组，每组设置5人，进行排序决策。定义专家组集合为：

其中，e1-风险专家组给出的排序方案为B1＞B2＞B5＞B4；e2-施工专家组给出的排序方案为B5＞B1＞B2＞B3＞B4；e3-技术专家组给出的排序方案为B2＞B1＞B5＞B4，由于多风险S的有序关系确定，可以得到计算其中的权重比例标度后得到安全风险一级指标权重0.140,0.108,0.183）。调整后得到0.139,0.099）。按照同样的方法，e2安全风险一级指标权重依次类推，得到安全风险、设备风险、材料不合格风险、环境风险、火灾与爆炸风险二级指标权重。

第六，通过模糊综合评价方法，定义模糊量化表，设评语集V={好，较好，一般，差}={100，85，70，50}。专家组对人身伤害见二级指标开展模糊综合评价，对应设置{高，较高，一般，低}对应指标，根据调查结果，对机械伤害风险、起重伤害风险、触电风险、中毒风险、坠落风险进行调查[6]。然后，选择隶属函数度矩阵对其进行分析。例如，机械伤害风险为“高”，得票为3，总票数为20，此时，可以得到隶属度矩阵R值，表示如下：

结果表明，在该项目中，整体安全风险的权重向量 =（0.337, 0.249, 0.163, 0.127, 0.125），则项目整体安全风险的模糊综合评价值为D=（D1, D2, D3, D4, D5）由此可见，该项目处理较低的安全风险水平。一方面风险控制较为均衡，另一方面应增强对二级指标的风险管控。由此制定了与该项目匹配的安全风险应急计划流程，主要包括安全风险识别（特征）→安全风险责任分配（主体）→安全风险评价（量化）→安全风险应对措施（回避、转移、接受）→预期安全风险自留（概率、影响程度）→安全风险应对预算（资金、时间）→安全风险应急计划→安全风险反馈计划→安全风险识别，整体上建立了“闭环式”安全风险管控方案，起到了较好的控制效果。

4 智能电网技术在电力调度自动化中的发展趋势

4.1 智能电网运行调度一体化

智能电网技术与电力调度自动化技术之间的深度融合，已经推动了智能电网运行调度的一体化发展。例如，在当前电力统一大市场下，部分地区的调度系统中设计了ESB智能调度系统服务支撑平台。一方面理清了不同级别调度机构的智能化发展脉络，形成了垂直调度管理[7]。另一方面则通过在业务方面的分析，使主站、厂站之间的管理实现了一体化发展。这样做既有利于为电力统一大市场的建设积累经验，也有利于推动电网控制中心自动化系统基础框架与功能规范方面的研发设计，促进智能电网的系统性规范与管理水平的提高。另外，将电力工程建设部分与电力项目运营统一到智能电网运行调度一体化架构下，有利于在此类项目建设阶段做好数据采集与分析，为后续建立科学合理的电力调度和运维管理体系提供保障。

4.2 数据主导的全产业链调度

根据当前电力统一大市场的建设情况看，电力大数据主要来源于电力调度中心获取的数据及数据分析产生的报表。无论是结构数据、半结构数据，还是非结构数据，目前已经形成了“一网打尽”之势。因此，为了充分发挥电力统一大市场的优势，需要将电力大数据与产业升级关联起来，根据“双循环”发展格局下的竞争内容，科学的对三大产业发展态势做出精准预判，并在此基础上，为三大产业结构的调整与优化，提供数据支持[8]。深入一步看，在任何一个产业中，应用电力大数据主导的方式开展全产业链的电力能源调度需求越来越明确。因此，在这种情况下，应该充分把握方向，尽可能对电力能源与产业升级之间的关系进行多元化解读，借助对智能电网技术要素的联合配置，推动电力能源的合理使用并加快我国产业向着高质量方向转型升级。

4.3 大力发展节能降耗调度技术

我国在2018年确立生态文明思想后，进一步提出了构建人类命运共同体的新目标。传统电力正在被新能源电力取代。为了适应电力能源的大转型，应该大力发展节能降耗调度技术，使新能源能够用得恰到好处。具体而言，可再生能源整体规模较大，但是在不同新能源电力之间的调度、新能源电力与传统电力方面的调度经验相对较少。因而，十分需要结合节能降耗调度技术，在各电网辖区内进行能源分布情况的摸底调研，尽可能根据实际新能源电力、传统电力占比及电力供给能力，开展多级别、多维度协调调度，尽可能提升节能降耗水平。

5 结束语

总之，电力调度是对电力系统运行的全面管理，在当前电力调动自动化实践中，为了满足电力行业高质量发展多重目标，需要扩大对智能电网技术资源的配置比例，并扩大其应用范围。结合上述分析可以看出，当前智能电网技术在电力调度自动化中的发展表明，正在向着多元化、联合化、复杂化方向转移。因此，在新时期电力行业高质量发展阶段，应充分推进智能电网技术在电力调度自动化中的应用，并结合提炼前期实践经验与努力开拓创新的双重路径，为我国电力统一大市场的构建提供源源不断的动力。