迪慶電網(wǎng)智能調(diào)度決策的數(shù)據(jù)融合方法研究

徐彬 張立剛 郭美忠 朱林 唐小濤

摘? ?要：提升迪慶電網(wǎng)調(diào)度中心智能調(diào)度業(yè)務(wù)能力是電網(wǎng)建設(shè)的重要一環(huán)，需要一套能指導(dǎo)其發(fā)展階段的體系，即調(diào)度中心智能調(diào)度業(yè)務(wù)階段性能力。文中將調(diào)度中心的業(yè)務(wù)歸結(jié)為感知、預(yù)測(cè)、評(píng)估和決策4個(gè)方面，這4個(gè)方面構(gòu)成了調(diào)度中心的業(yè)務(wù)鏈。

關(guān)鍵詞：智能調(diào)度;調(diào)度中心;階段性能力

0引言

在迪慶電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)諸環(huán)節(jié)中，調(diào)度環(huán)節(jié)通過(guò)信息的獲取、傳輸、處理和反饋等，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次電力系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)視、分析和控制，保障電能流通的安全、經(jīng)濟(jì)和優(yōu)質(zhì)，調(diào)度環(huán)節(jié)由迪慶電網(wǎng)調(diào)度中心完成，因此提高調(diào)度中心智能調(diào)度的業(yè)務(wù)水平是電網(wǎng)建設(shè)的重要和關(guān)鍵一環(huán)。

目前，國(guó)內(nèi)外在此領(lǐng)域已開展了一些卓有成效的研究和實(shí)踐。在國(guó)際上，有PJM先進(jìn)控制中心[1]、高級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)[2]、電力戰(zhàn)略防御系統(tǒng)（SPID）[3]等;在國(guó)內(nèi)，有國(guó)家電網(wǎng)的智能調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)[4]、華東電網(wǎng)高級(jí)調(diào)度中心項(xiàng)目群[5]、華北電網(wǎng)安全防御及全過(guò)程發(fā)電控制系統(tǒng)[6]等。

上述研究均在一定程度上反映了智能調(diào)度的思想和內(nèi)涵，但出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)不盡相同，且沒(méi)有針對(duì)智能調(diào)度的整體描述，沒(méi)有全面詳盡的智能調(diào)度建設(shè)路線圖。本文將在上述研究的基礎(chǔ)上，為調(diào)度中心提供可分享的智能調(diào)度戰(zhàn)略框架和發(fā)展藍(lán)圖。

1調(diào)度中心的業(yè)務(wù)分析

調(diào)度中心是電網(wǎng)運(yùn)行的調(diào)度指揮機(jī)構(gòu)，是負(fù)責(zé)電網(wǎng)電力調(diào)度、運(yùn)行方式、水調(diào)、繼電保護(hù)、電力通信、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化管理的職能部門。隨著電網(wǎng)發(fā)展和電網(wǎng)管理水平的不斷提高，電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度涉及的業(yè)務(wù)范圍不斷擴(kuò)大、業(yè)務(wù)量不斷增加，業(yè)務(wù)之間的關(guān)聯(lián)也越來(lái)越緊密。

調(diào)度中心的業(yè)務(wù)可以劃分為感知、評(píng)估、預(yù)測(cè)、決策4個(gè)層面，這4個(gè)層面構(gòu)成了調(diào)度中心的業(yè)務(wù)鏈：通過(guò)感知可獲取電網(wǎng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，了解電網(wǎng)正在發(fā)生什么;并在感知的基礎(chǔ)上對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，獲知某一時(shí)間段內(nèi)電網(wǎng)運(yùn)行的總體態(tài)勢(shì)，是否發(fā)生了安全穩(wěn)定事故，是否存在隱患和風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)對(duì)于各種運(yùn)行狀況，分析其出現(xiàn)的原因，為后續(xù)調(diào)度控制提供依據(jù);由于電網(wǎng)的調(diào)度控制總是針對(duì)未來(lái)的（已發(fā)生的事情不能被改變），因此還需要在評(píng)估和分析的基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)電網(wǎng)將要發(fā)生什么;最后可通過(guò)決策，生成相應(yīng)的控制指令并執(zhí)行，使得電網(wǎng)運(yùn)行回歸到滿意狀態(tài)，即希望發(fā)生的狀態(tài)。

此外，還需對(duì)業(yè)務(wù)鏈的整體運(yùn)作能力進(jìn)行仔細(xì)考察。在傳統(tǒng)的調(diào)度系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)鏈中的業(yè)務(wù)流程相對(duì)固定。由于需要與用戶或其他調(diào)度中心進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，調(diào)度中心的業(yè)務(wù)鏈將不再是固定的，需要建設(shè)具有動(dòng)態(tài)、高度適應(yīng)性、及時(shí)響應(yīng)特性的柔性業(yè)務(wù)鏈。這也正是智能調(diào)度系統(tǒng)與傳統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)的最大區(qū)別之處。

2智能調(diào)度業(yè)務(wù)階段性能力

智能調(diào)度業(yè)務(wù)能力需要對(duì)感知、預(yù)測(cè)、評(píng)估、決策4項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行階段性的能力。同時(shí)，還需要整個(gè)業(yè)務(wù)鏈的通力協(xié)作，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)鏈的敏捷反應(yīng)。

2.1實(shí)時(shí)感知

實(shí)時(shí)感知是指依托于先進(jìn)的傳感、通信、信息技術(shù)，通過(guò)量測(cè)、采集、傳送、監(jiān)視等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)表征電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而全面了解電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，是后續(xù)分析和控制的基礎(chǔ)。

實(shí)時(shí)感知包括快速、全面和準(zhǔn)確3項(xiàng)特性：快速是指感知的頻度能夠捕捉電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性，滿足實(shí)時(shí)分析和閉環(huán)控制的要求;全面是指感知的范圍能夠涵蓋全網(wǎng)所有的關(guān)鍵信息;準(zhǔn)確是指感知的內(nèi)容具有高可信度。

2.2預(yù)測(cè)未來(lái)

預(yù)測(cè)未來(lái)是指通過(guò)分析電網(wǎng)運(yùn)行內(nèi)外部環(huán)境的變化提前感知電網(wǎng)未來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)，作為決策的基礎(chǔ)，其預(yù)測(cè)結(jié)果將直接影響決策的適用性。目前廣泛應(yīng)用于調(diào)度部門的預(yù)測(cè)包括負(fù)荷預(yù)測(cè)、水電/火電發(fā)電功率預(yù)測(cè)、天氣水文預(yù)測(cè)等。

預(yù)測(cè)結(jié)果是對(duì)未來(lái)不確定性的描述，引入情景分析的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)未來(lái)的不確定性預(yù)測(cè)。情景是對(duì)未來(lái)以某一概率發(fā)生的確定性態(tài)勢(shì)的描述[7]，情景分析根據(jù)當(dāng)前組織或系統(tǒng)所處的具體環(huán)境，辨識(shí)影響環(huán)境的確定性以及不確定性等因素，抽象出未來(lái)環(huán)境可能面對(duì)的多種情景，從而將具有高度不確定性的未來(lái)環(huán)境規(guī)劃為有限多個(gè)典型的情景，大大降低了不確定性。

2.3運(yùn)行評(píng)估

運(yùn)行評(píng)估是調(diào)度中心調(diào)控、管理的基礎(chǔ)，通過(guò)評(píng)估發(fā)現(xiàn)隱患或者需要改進(jìn)的地方，進(jìn)行調(diào)控和管理，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的趨優(yōu)運(yùn)營(yíng)。評(píng)估不僅需要對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，即分析發(fā)生了什么，還需要對(duì)可能導(dǎo)致該狀態(tài)的原因進(jìn)行評(píng)估，即分析為什么發(fā)生。評(píng)估依托于指標(biāo)，指標(biāo)的選取和指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的制定將直接影響評(píng)估的優(yōu)劣。

決策依賴于對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確把握，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)、全面的評(píng)估是進(jìn)行有效決策的前提。在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息和離線信息的基礎(chǔ)上對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)、歷史狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，包括狀態(tài)指標(biāo)的實(shí)時(shí)計(jì)算、歷史統(tǒng)計(jì)與考核、能力指標(biāo)的計(jì)算分析，從而進(jìn)行隱患識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

2.4智能決策

決策是為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、高效運(yùn)行，針對(duì)所有的可控手段，動(dòng)態(tài)制定調(diào)控方案的過(guò)程。決策是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行最直接和最重要的手段，也是調(diào)度中心的核心業(yè)務(wù)。智能決策應(yīng)面向所有可控手段，按時(shí)間尺度的不同，調(diào)度中心需要做出多項(xiàng)決策，如圖1所示。在不同的時(shí)間尺度上協(xié)同優(yōu)化，以滿足不同利益相關(guān)者的需求，實(shí)現(xiàn)電力大系統(tǒng)的趨優(yōu)化運(yùn)營(yíng)。

不同時(shí)間尺度上的決策層層遞進(jìn)，形成決策鏈，下級(jí)決策在上級(jí)決策的基礎(chǔ)上進(jìn)行，上級(jí)決策在制定的過(guò)程中要充分考慮下級(jí)決策的可操作空間，因此不同時(shí)間尺度的決策同樣需要協(xié)同。

在電網(wǎng)的新形勢(shì)下，調(diào)度中心的決策歸結(jié)為如何在不確定性情形下科學(xué)、合理地安排電能的生產(chǎn)、輸送和使用。因此，智能決策需要更廣泛地處理需求和外部環(huán)境的不確定性。

2.5敏捷反應(yīng)

敏捷反應(yīng)的關(guān)鍵在于建立一套具有動(dòng)態(tài)、高度適應(yīng)性和及時(shí)響應(yīng)特性的柔性業(yè)務(wù)鏈。傳統(tǒng)系統(tǒng)需要事先確定應(yīng)用軟件的工作順序（控制流程），即在某個(gè)應(yīng)用開始工作后，確定應(yīng)該驅(qū)動(dòng)哪個(gè)應(yīng)用軟件或在什么時(shí)刻驅(qū)動(dòng)等。將這種按照時(shí)間關(guān)系不斷推進(jìn)的處理稱為同步處理，該處理方式導(dǎo)致流程效率大為降低，達(dá)不到敏捷反應(yīng)的要求。

采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式，數(shù)據(jù)到齊后自行開始處理，無(wú)需其他子系統(tǒng)的指令，一方面各應(yīng)用軟件的處理完全是異步進(jìn)行的，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用組件的即時(shí)啟動(dòng)，另一方面應(yīng)用軟件之間沒(méi)有直接的驅(qū)動(dòng)關(guān)系，通過(guò)數(shù)據(jù)保持了松散的結(jié)合，流程鏈完全按照實(shí)時(shí)運(yùn)行中數(shù)據(jù)產(chǎn)生的順序動(dòng)態(tài)制定，從而實(shí)現(xiàn)了流程的動(dòng)態(tài)調(diào)整，成為柔性流程鏈。

3結(jié)語(yǔ)

建設(shè)智能調(diào)度系統(tǒng)意義重大，是解決未來(lái)日益復(fù)雜的電網(wǎng)調(diào)度與控制問(wèn)題的最有力的手段。智能調(diào)度系統(tǒng)的研究與建設(shè)任務(wù)艱巨而具有挑戰(zhàn)性，是一個(gè)系統(tǒng)的工程，絕不可能一蹴而就，智能調(diào)度業(yè)務(wù)階段性能力是對(duì)這一過(guò)程的剖析和細(xì)化，更將各個(gè)方面的發(fā)展聯(lián)系了起來(lái)，將較為分散的研究系統(tǒng)化，對(duì)智能調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展具有科學(xué)評(píng)估與指明方向的雙重意義。

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