论文部分内容阅读
摘 要：在智能电网运行过程中，为了更加准确地把握电网运行情况，需要在智能电网中引入以态势感知为基础的智能调度架构。
现首先介绍基于态势感知的电网自动智能调度的总体目标与框架，然后对其关键技术进行分析和探讨。
关键词：生态感知；电网自动智能调度架构；关键技术
一、智能电网背景下配电网态势快速感知方法
1.1交互功率的准确预估方法
配电网中新能源出力的不确定性和间歇性，给输配协同电网的安全运行带来巨大的挑战，为评估未来不确定场景下的配电网运行状况并决策最优调控措施，需准确感知配电网的态势。通过本文所提基本思想，配电网的态势感知结果精度可靠的前提是戴维南等值参数的精确辨识，而戴维南等值参数准确辨识要求有准确的输电网状态断面，即要求输配电网间准确地交互功率。因此，准确预估输配电网的交互功率对输配协同配电网态势感知结果的精度至关重要。
1.2静态电压稳定安全态势
随着智能配电网的发展，分布式电源、新能源大量接入配电网，导致配电网状态频繁波动，时刻威胁着配电网的静态电压稳定。目前已有相关文献分别研究了输电网静态电压稳定的评估方法和配电网静态电压稳定的评估方法，研究大多侧重于系统当前状态的稳定评判。实际上节点电压稳定程度不仅与当前状态得到的电壓稳定指标大小有关，还与扰动后电压稳定指标态势轨迹变化的程度相关，因此需密切关注节点静态电压稳定的态势以防发生电压失稳。
1.3基于大数据挖掘的电网运行路线辨识
电网运行路线受内部因素和外部因素的共同作用，涉及的是海量信息，进行知识挖掘应做好：1）对外部要素进行抽象、归纳，形成规范化模型（要求模型能与电网设备数据相融合，能为电网分析服务）。2）多层面数据协同处理与挖掘。要对SCADA、动态PMU、监控等结构化数据和外部要素等非结构化数据进行统一抓取和协同分析，实现最广范围的电网态势感知。3）大电网理想状态估计算法。最小二乘法的抗差性较差，需要以新的理想状态估计算法替代。
1.4电网运行的智能辅助决策
关注点是要使决策结果有效、可操作，并确保网络处于安全与经济的双赢。研究方向：1）故障自诊断与恢复。要形成电网故障快速辨识方法，并完善最优恢复供电路径搜索技术。2）优化柔性交流输电的控制策略，更好挖掘线路输送潜力。3）网络实时重构和优化。
1.5大电网分析计算问题
随着电网规模的不断扩大，基于全模型的电网分析计算如状态估计、潮流计算等不可避免地带来系统方程组“维数灾”的问题，造成求解速度慢，影响了分析与集中调控的效率。依靠单台主机计算，机器性能成为电网分析的瓶颈，分布式计算是提高分析速度与效率的方法。但是目前的分布式状态估计（SE）、分布式调度员潮流（PF）计算以及最优潮流（OPF）分布式计算均基于地理区域上的自然分解特性而开展，需要开展基于高维度矩阵分块分解特性的分布式数值计算。多周期、多时段调度计划的安全校核是目前调度自动化系统的重要电网分析应用之一。
二、自动智能调度关键技术
2.1电网运行轨迹指标体系构建技术
电网运行轨迹指标体系数量众多，每一种运行轨迹都与实际运行路线有着密不可分的联系。但考虑到建模可行性方面的相关需求，在构建电网运行轨迹指标体系时应秉承显著性相关原则，采取科学有效的方式进行筛选与聚合，将一些有关联的子类指标进行聚合形成父类综合指标。
2.2基于海量信息知识挖掘的电网运行轨迹辨识技术
在对信息进行深度挖掘时应做好如下几方面要求：
（1）对一些外部因素应进行归纳总结，形成系统、全面的规范化模型。此外，还应确保电网设备数据与模型相匹配，能够为电网的实时分析提供一定的科学依据。
（2）能够从多角度、多层面对数据进行处理，实现电网态势的深度感知。
（3）大电网理想状态估算法。经过综合权衡，采取理想状态估算法进行计算会获取准确的数据信息。
2.3基于不确定性因素的电网运行轨迹预测技术
随着科学技术的不断发展，一些可再生能源正不断得到开发与利用，将可再生能源高渗透率接入电网中，给电网的正常运行带来了种种不确定因素，因此针对新能源互动用电等存在的不确定因素，研究电网运行轨迹相关信息显得尤为重要。通过概率运算可大致推测出电网的运行轨迹变化动态，从而让调度人员了解电网的动态信息，以便采取恰当的方式积极应对存在的问题，提高电网运行的安全性。
2.4基于风险的在线评估与预警技术
通常采取蒙特卡罗模拟法对电网设备概率模型进行分析，但这种方法需进行大量的采样工作，而且计算量也比较大，加大了调度人员的工作难度。所以，需要构建设备停运概率模型，自动生成高风险度的故障集，并通过预测数据，实现继电保护动作，准确获取电网运行轨迹变化趋势，针对变化趋势进行在线风险评估，做好预警方案。
2.5电网运行智能辅助决策技术
电网运行智能辅助决策技术主要考虑的是决策结果是否具有一定的可操作性以及结果的准确度如何，在分析决策中，应从两方面进行综合权衡：一是电网运行的安全性层面；二是电网运行的经济性层面。重点需研究的是故障自诊断恢复以及电网在线优化重构技术等，确保决策结果的有效化。研究的主要方向如下：
（1）故障自诊断与恢复。（2）充分挖掘线路输送潜力，改进交流输电方式。（3）实现网络的重构与优化设计。
2.6电网运行自动协调控制技术
（1）有功/无功协调控制技术。研究电网有功频率与无功电压的在线协调控制策略。
（2）研究在线调度时空协调机理，通过综合分析后构建出行之有效的时空协调优化模型，方便技术人员掌握电网运行状态。
（3）主配网协调控制决策技术。对主配网的协调控制策略进行深入的研究与分析，可使技术人员对系统进行有效的管理，确保设备安全、可靠运行。
2.7在线调度软件后评估技术
通过对电网分析结果的分析，找出影响电网运行的各种因素，进一步寻求有效的方式提高电网运行结果的准确性。在评价指标方面，应参照SMART准则构建电网分析后评估指标体系架构，并提出切实可行的在线分析软件评估方法，对各类软件进行综合评价。通过对评估结果的分析，方便调度人员采取有效措施对电网运行中存在的问题加以改进，增强计算软件结果的精准性与可信度，使电网运行得更加通畅，为人们带来方便。
2.8基于自然模式的人机交互技术
智能调度并不是完全意义上的全自动调度，人为参与也是其中必不可少的环节，但其与传统调度仍存在一定的区别，具体表现在如下几个层面：一是调度人员需根据实际情况，为电网调度信息定制针对性的服务，使其能够推送多样化的信息；二是图形自动导航功能，能够对调度员的操作等进行准确定位，提升调度操作的速度。
结语
随着我国坚强智能电网建设的深入发展，未来电网呈现出新的形态和特征，电网调度运行面临重大挑战，现有调度技术支撑手段需要全面升级。本文在智能电网调度技术已有成果基础上，提出构建基于态势感知和电网运行轨迹的自动智能调度，在此基础上分析了实现自动智能调度需要重点研究的关键技术。
参考文献
[1]杨胜春，汤必强，姚建国，李峰，於益军，冯树海.基于态势感知的电网自动智能调度架构及关键技术[J].电网技术，2014，01：33-39.
[2]严胜，姚建国，杨志宏，高宗和.智能电网调度关键技术[J].电力建设，2009，09：1-4.
[3]闪鑫，戴则梅，张哲，张勇，毕晓亮，葛朝强.智能电网调度控制系统综合智能告警研究及应用[J].电力系统自动化，2015，01：65-72.
（作者单位：国网临夏供电公司）
现首先介绍基于态势感知的电网自动智能调度的总体目标与框架，然后对其关键技术进行分析和探讨。
关键词：生态感知；电网自动智能调度架构；关键技术
一、智能电网背景下配电网态势快速感知方法
1.1交互功率的准确预估方法
配电网中新能源出力的不确定性和间歇性，给输配协同电网的安全运行带来巨大的挑战，为评估未来不确定场景下的配电网运行状况并决策最优调控措施，需准确感知配电网的态势。通过本文所提基本思想，配电网的态势感知结果精度可靠的前提是戴维南等值参数的精确辨识，而戴维南等值参数准确辨识要求有准确的输电网状态断面，即要求输配电网间准确地交互功率。因此，准确预估输配电网的交互功率对输配协同配电网态势感知结果的精度至关重要。
1.2静态电压稳定安全态势
随着智能配电网的发展，分布式电源、新能源大量接入配电网，导致配电网状态频繁波动，时刻威胁着配电网的静态电压稳定。目前已有相关文献分别研究了输电网静态电压稳定的评估方法和配电网静态电压稳定的评估方法，研究大多侧重于系统当前状态的稳定评判。实际上节点电压稳定程度不仅与当前状态得到的电壓稳定指标大小有关，还与扰动后电压稳定指标态势轨迹变化的程度相关，因此需密切关注节点静态电压稳定的态势以防发生电压失稳。
1.3基于大数据挖掘的电网运行路线辨识
电网运行路线受内部因素和外部因素的共同作用，涉及的是海量信息，进行知识挖掘应做好：1）对外部要素进行抽象、归纳，形成规范化模型（要求模型能与电网设备数据相融合，能为电网分析服务）。2）多层面数据协同处理与挖掘。要对SCADA、动态PMU、监控等结构化数据和外部要素等非结构化数据进行统一抓取和协同分析，实现最广范围的电网态势感知。3）大电网理想状态估计算法。最小二乘法的抗差性较差，需要以新的理想状态估计算法替代。
1.4电网运行的智能辅助决策
关注点是要使决策结果有效、可操作，并确保网络处于安全与经济的双赢。研究方向：1）故障自诊断与恢复。要形成电网故障快速辨识方法，并完善最优恢复供电路径搜索技术。2）优化柔性交流输电的控制策略，更好挖掘线路输送潜力。3）网络实时重构和优化。
1.5大电网分析计算问题
随着电网规模的不断扩大，基于全模型的电网分析计算如状态估计、潮流计算等不可避免地带来系统方程组“维数灾”的问题，造成求解速度慢，影响了分析与集中调控的效率。依靠单台主机计算，机器性能成为电网分析的瓶颈，分布式计算是提高分析速度与效率的方法。但是目前的分布式状态估计（SE）、分布式调度员潮流（PF）计算以及最优潮流（OPF）分布式计算均基于地理区域上的自然分解特性而开展，需要开展基于高维度矩阵分块分解特性的分布式数值计算。多周期、多时段调度计划的安全校核是目前调度自动化系统的重要电网分析应用之一。
二、自动智能调度关键技术
2.1电网运行轨迹指标体系构建技术
电网运行轨迹指标体系数量众多，每一种运行轨迹都与实际运行路线有着密不可分的联系。但考虑到建模可行性方面的相关需求，在构建电网运行轨迹指标体系时应秉承显著性相关原则，采取科学有效的方式进行筛选与聚合，将一些有关联的子类指标进行聚合形成父类综合指标。
2.2基于海量信息知识挖掘的电网运行轨迹辨识技术
在对信息进行深度挖掘时应做好如下几方面要求：
（1）对一些外部因素应进行归纳总结，形成系统、全面的规范化模型。此外，还应确保电网设备数据与模型相匹配，能够为电网的实时分析提供一定的科学依据。
（2）能够从多角度、多层面对数据进行处理，实现电网态势的深度感知。
（3）大电网理想状态估算法。经过综合权衡，采取理想状态估算法进行计算会获取准确的数据信息。
2.3基于不确定性因素的电网运行轨迹预测技术
随着科学技术的不断发展，一些可再生能源正不断得到开发与利用，将可再生能源高渗透率接入电网中，给电网的正常运行带来了种种不确定因素，因此针对新能源互动用电等存在的不确定因素，研究电网运行轨迹相关信息显得尤为重要。通过概率运算可大致推测出电网的运行轨迹变化动态，从而让调度人员了解电网的动态信息，以便采取恰当的方式积极应对存在的问题，提高电网运行的安全性。
2.4基于风险的在线评估与预警技术
通常采取蒙特卡罗模拟法对电网设备概率模型进行分析，但这种方法需进行大量的采样工作，而且计算量也比较大，加大了调度人员的工作难度。所以，需要构建设备停运概率模型，自动生成高风险度的故障集，并通过预测数据，实现继电保护动作，准确获取电网运行轨迹变化趋势，针对变化趋势进行在线风险评估，做好预警方案。
2.5电网运行智能辅助决策技术
电网运行智能辅助决策技术主要考虑的是决策结果是否具有一定的可操作性以及结果的准确度如何，在分析决策中，应从两方面进行综合权衡：一是电网运行的安全性层面；二是电网运行的经济性层面。重点需研究的是故障自诊断恢复以及电网在线优化重构技术等，确保决策结果的有效化。研究的主要方向如下：
（1）故障自诊断与恢复。（2）充分挖掘线路输送潜力，改进交流输电方式。（3）实现网络的重构与优化设计。
2.6电网运行自动协调控制技术
（1）有功/无功协调控制技术。研究电网有功频率与无功电压的在线协调控制策略。
（2）研究在线调度时空协调机理，通过综合分析后构建出行之有效的时空协调优化模型，方便技术人员掌握电网运行状态。
（3）主配网协调控制决策技术。对主配网的协调控制策略进行深入的研究与分析，可使技术人员对系统进行有效的管理，确保设备安全、可靠运行。
2.7在线调度软件后评估技术
通过对电网分析结果的分析，找出影响电网运行的各种因素，进一步寻求有效的方式提高电网运行结果的准确性。在评价指标方面，应参照SMART准则构建电网分析后评估指标体系架构，并提出切实可行的在线分析软件评估方法，对各类软件进行综合评价。通过对评估结果的分析，方便调度人员采取有效措施对电网运行中存在的问题加以改进，增强计算软件结果的精准性与可信度，使电网运行得更加通畅，为人们带来方便。
2.8基于自然模式的人机交互技术
智能调度并不是完全意义上的全自动调度，人为参与也是其中必不可少的环节，但其与传统调度仍存在一定的区别，具体表现在如下几个层面：一是调度人员需根据实际情况，为电网调度信息定制针对性的服务，使其能够推送多样化的信息；二是图形自动导航功能，能够对调度员的操作等进行准确定位，提升调度操作的速度。
结语
随着我国坚强智能电网建设的深入发展，未来电网呈现出新的形态和特征，电网调度运行面临重大挑战，现有调度技术支撑手段需要全面升级。本文在智能电网调度技术已有成果基础上，提出构建基于态势感知和电网运行轨迹的自动智能调度，在此基础上分析了实现自动智能调度需要重点研究的关键技术。
参考文献
[1]杨胜春，汤必强，姚建国，李峰，於益军，冯树海.基于态势感知的电网自动智能调度架构及关键技术[J].电网技术，2014，01：33-39.
[2]严胜，姚建国，杨志宏，高宗和.智能电网调度关键技术[J].电力建设，2009，09：1-4.
[3]闪鑫，戴则梅，张哲，张勇，毕晓亮，葛朝强.智能电网调度控制系统综合智能告警研究及应用[J].电力系统自动化，2015，01：65-72.
（作者单位：国网临夏供电公司）