智能調(diào)度的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

吉哲

摘 要：智能調(diào)度是建設(shè)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵。文章分析了智能調(diào)度建設(shè)的意義和目的，闡述了國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀，剖析了智能調(diào)度的內(nèi)涵、特征、體系架構(gòu)，對(duì)智能調(diào)度領(lǐng)域已有的實(shí)踐進(jìn)行了總結(jié)與思考，對(duì)智能調(diào)度的未來進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：智能調(diào)度；智能電網(wǎng)；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

引言

調(diào)度是電網(wǎng)運(yùn)行的神經(jīng)中樞，電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，需要依賴人工進(jìn)行判斷和處理。隨著電網(wǎng)規(guī)模越來越大，人工的有效性會(huì)急劇下降。例如，2012年7月30日、31日印度北部和東部連續(xù)發(fā)生兩次大停電事故，30日第一次停電事故發(fā)生后，依靠人工排除故障，停電后15小時(shí)內(nèi)基本恢復(fù)電力供應(yīng)。由于人工控制的有效性不夠，沒能及時(shí)控制事故恢復(fù)后的超負(fù)荷用電，造成了31日再次發(fā)生大停電事故。事故其間調(diào)度人員獲取的電網(wǎng)事故狀態(tài)信息不夠充分、完整，無法準(zhǔn)確判斷事故嚴(yán)重性和發(fā)展趨勢(shì)。

隨著電網(wǎng)跨區(qū)域交直流混合聯(lián)網(wǎng)，電網(wǎng)運(yùn)行給調(diào)度帶來了新挑戰(zhàn)，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行需要智能調(diào)度提供技術(shù)支撐。國(guó)家節(jié)能減排政策需要大型可再生能源大規(guī)模接入電網(wǎng)，資源優(yōu)化配置，需要智能調(diào)度為電網(wǎng)運(yùn)行提供技術(shù)支撐。建設(shè)中國(guó)特色的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，智能調(diào)度是其重要組成部分，需要智能調(diào)度提供技術(shù)支撐。

1 智能調(diào)度的內(nèi)涵與特征

狹義智能調(diào)度是指輔助調(diào)度員的“智能調(diào)度輔助決策功能”。主要包括事故前薄弱問題預(yù)警、事故中故障定位、事故后恢復(fù)決策。廣義智能調(diào)度要求調(diào)度中心全面智能化，全面的智能化調(diào)度要綜合運(yùn)用各種先進(jìn)科技和智能化技術(shù)，對(duì)輸電網(wǎng)進(jìn)行主動(dòng)式、智能化的監(jiān)視、分析、預(yù)警、輔助決策和自愈控制，面向調(diào)度全專業(yè)，提供智能化的業(yè)務(wù)支撐手段，為輸電網(wǎng)提供全面的技術(shù)支撐。要做到準(zhǔn)確的全景化前瞻預(yù)警；優(yōu)化的自適應(yīng)自動(dòng)調(diào)整；多維的全局觀協(xié)調(diào)控制；統(tǒng)籌的精細(xì)化調(diào)度計(jì)劃；規(guī)范的流程化高效管理。

2008年2月，國(guó)家電力調(diào)度控制中心啟動(dòng)了智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的研究[1]?？傮w技術(shù)路線是：堅(jiān)持自主創(chuàng)新，進(jìn)行集約化開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化管理，以智能調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的研發(fā)為核心，圍繞三條主線建設(shè)四大類應(yīng)用功能，通過一體化調(diào)度作業(yè)施行同質(zhì)化調(diào)度管理。

2 智能調(diào)度實(shí)踐

2.1 狹義智能調(diào)度

2.1.1 調(diào)度人員輔助決策的需求。交直流混聯(lián)電網(wǎng)日趨龐大和復(fù)雜化，電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，調(diào)度人員要短時(shí)間內(nèi)分析處理海量信息。要保證及時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行決策對(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富的調(diào)度人員來說也會(huì)力不從心。而且，調(diào)度人員不是永遠(yuǎn)不變的，崗位的調(diào)動(dòng)以及退休會(huì)導(dǎo)致積累的經(jīng)驗(yàn)無法成體系、無法傳承。因此，調(diào)度人員輔助決策是智能調(diào)度最基本的需求。

2.1.2 開發(fā)實(shí)踐。狹義的智能調(diào)度目前我國(guó)已經(jīng)有了一些應(yīng)用，國(guó)網(wǎng)電科院的研究成果在青島、無錫、眉山、長(zhǎng)春等地區(qū)得到了應(yīng)用。其他院校與廠商也取得了一定的進(jìn)展。狹義的智能調(diào)度達(dá)到了為調(diào)度人員提供輔助決策的目的，是人工智能在調(diào)度的應(yīng)用，使得調(diào)度中心具備了基本的智能化水平。

2.2 廣義智能調(diào)度

2.2.1 國(guó)家電力調(diào)度中心智能調(diào)度系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一體化技術(shù)支持基礎(chǔ)平臺(tái)和高級(jí)應(yīng)用兩部分。基礎(chǔ)平臺(tái)分為8個(gè)模塊和2個(gè)基本應(yīng)用。高級(jí)應(yīng)用功能包括實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警、調(diào)度計(jì)劃、安全校核、調(diào)度管理。

2.2.2 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院研究成果。國(guó)網(wǎng)電科學(xué)院提出了時(shí)空協(xié)調(diào)的大停電防御框架[2]，首創(chuàng)能量管理系統(tǒng)（EMS）/廣域相量測(cè)量系統(tǒng)（WAMS）一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的整合，為調(diào)度決策相關(guān)的應(yīng)用提供服務(wù)；實(shí)現(xiàn)了一體化維護(hù)，減輕維護(hù)工作量；做到了一體化監(jiān)視和操作，方便使用；而且共享硬件資源，減少硬件投資。成功開發(fā)研制的雷電定位系統(tǒng)使我國(guó)成為繼美國(guó)之后第一個(gè)擁有該技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)家。在全國(guó)獲得了廣泛應(yīng)用，目前覆蓋全國(guó)28個(gè)?。ㄊ小^(qū)），實(shí)現(xiàn)了全國(guó)聯(lián)網(wǎng)，形成了一個(gè)巨大的雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)，成為國(guó)家電網(wǎng)公司二十五項(xiàng)先進(jìn)適用技術(shù)之一被推薦推廣。

2.2.3 南方電網(wǎng)綜合防御框架。針對(duì)自身交直流混合聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，構(gòu)建時(shí)空協(xié)調(diào)的停電防御系統(tǒng)框架[3]，該系統(tǒng)的中心站由1個(gè)廣域綜合信息平臺(tái)和7個(gè)功能子系統(tǒng)構(gòu)成。其中特別注重相繼故障的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和多方面的協(xié)調(diào)。

3 智能調(diào)度體系架構(gòu)

我國(guó)智能調(diào)度建設(shè)基于一體化平臺(tái)，自動(dòng)化、運(yùn)行方式、調(diào)度、計(jì)劃、繼保各專業(yè)協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，引入智能化手段，促進(jìn)調(diào)控中心整體業(yè)務(wù)效率的提高。國(guó)調(diào)、網(wǎng)調(diào)、省調(diào)三層次共享一體化數(shù)據(jù)平臺(tái)。生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)與管理信息數(shù)據(jù)獨(dú)立運(yùn)作，生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)位于調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，包含未經(jīng)處理的原始數(shù)據(jù)、應(yīng)用類數(shù)據(jù)、交換數(shù)據(jù)，同時(shí)還包括各種電網(wǎng)模型。管理信息數(shù)據(jù)位于綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、語(yǔ)音業(yè)務(wù)、視頻業(yè)務(wù)、人接交互界面，數(shù)據(jù)引擎采用總線式，為各類應(yīng)用提供數(shù)據(jù)及模型驅(qū)動(dòng)。

4 智能調(diào)度中心的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)

調(diào)度系統(tǒng)的高度復(fù)雜性決定了其必須采用具有非常強(qiáng)大計(jì)算能力的平臺(tái)，我國(guó)研發(fā)了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)，解決了電網(wǎng)運(yùn)行中海量穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的連續(xù)存儲(chǔ)以及大規(guī)模數(shù)據(jù)讀取時(shí)的速度瓶頸問題。該技術(shù)有機(jī)的結(jié)合PI以及eDNA的有損、無損壓縮的特點(diǎn)，并充分地利用了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)尤其是多CPU、多核心的能力，因此其處理數(shù)據(jù)效率非常的高。通信接入包括電力寬帶、光纖以太網(wǎng)、3G以及4G無線通信等。

4.2 數(shù)據(jù)及模型技術(shù)

數(shù)據(jù)及模型是調(diào)度業(yè)務(wù)的核心，不會(huì)隨調(diào)度系統(tǒng)的更新?lián)Q代而改變。在進(jìn)行智能調(diào)度層次設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)及模型進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃及梳理，確保高級(jí)應(yīng)用功能的數(shù)據(jù)源的可靠性。我們采用統(tǒng)一命名規(guī)范、電網(wǎng)公共模型和數(shù)據(jù)統(tǒng)一建模一體化模型管理技術(shù)，為智能化調(diào)度提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。做到了電網(wǎng)模型、圖型、數(shù)據(jù)在上下級(jí)調(diào)度間的源端維護(hù)、全網(wǎng)共享?；陔娋W(wǎng)模型的拼接技術(shù)，能夠做到全電網(wǎng)模型的分析、計(jì)算、預(yù)警和輔助決策。

4.3 智能調(diào)度高級(jí)應(yīng)用技術(shù)

該技術(shù)包括很多方面，如安全穩(wěn)定在線綜合預(yù)警技術(shù)、基于靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和繼電保護(hù)安全自動(dòng)裝置信息的電力系統(tǒng)綜合智能報(bào)警技術(shù)、基于狀態(tài)檢修的檢修計(jì)劃編排及優(yōu)化技術(shù)、故障快速診斷技術(shù)、高精度母線負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)、檢修計(jì)劃安全校核技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電預(yù)測(cè)技術(shù)、含分布式能源的調(diào)度技術(shù)、節(jié)能優(yōu)化調(diào)度技術(shù)、電網(wǎng)分析及大規(guī)模仿真技術(shù)、電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)等。這些高級(jí)應(yīng)用的技術(shù)核心是算法，算法的不同會(huì)產(chǎn)生不同的應(yīng)用效果，應(yīng)對(duì)各種算法的優(yōu)劣進(jìn)行深入比較，確定統(tǒng)一的算法。

4.4 智能可視化技術(shù)

構(gòu)建智能可視化支持平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)可視化的監(jiān)視、分析、預(yù)警、輔助決策。智能化調(diào)度控制模式不同于常規(guī)調(diào)度值班監(jiān)視方式，可利用多屏顯示器中的一屏畫面進(jìn)行智能化監(jiān)視。智能化監(jiān)視模式基于地理接線圖進(jìn)行展示，由三方面內(nèi)容組成：（1）事故前的可視化預(yù)警；（2）事故中的可視化故障定位；（3）事故后的可視化恢復(fù)方案。三方面內(nèi)容連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，形成一個(gè)有機(jī)的整體，給調(diào)度人員提供充分、有效的監(jiān)視與決策信息?？梢暬夹g(shù)從電網(wǎng)運(yùn)行信息展示層面邁向電網(wǎng)分析結(jié)果可視化層面和電網(wǎng)輔助決策結(jié)果可視化層面。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，智能調(diào)度已經(jīng)成為電力工業(yè)發(fā)展的新模式，開發(fā)前景廣闊。就我國(guó)能源分布不平衡及開發(fā)利用不平衡現(xiàn)狀來看，現(xiàn)有的控制技術(shù)、信息技術(shù)、管理系統(tǒng)的發(fā)展水平等各種因素都是指導(dǎo)我們建設(shè)智能調(diào)度的重要因素，建設(shè)高效性、經(jīng)濟(jì)性、合理性、環(huán)保性的智能調(diào)度，并考慮未來電網(wǎng)發(fā)展的需要以及面臨的挑戰(zhàn)，為駕馭未來智能電網(wǎng)提供切實(shí)有效的保障。

參考文獻(xiàn)

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