面向电网运行轨迹的自动智能调度框架及关键技术概论

面向电网运行轨迹的自动智能调度框架及关键技术概论

摘要中国智能电网的快速发展提出了更高的要求。电网调度，是必要的开发适应智能电网调度支持系统。本文在现有智能电网调度技术成果的基础上，提出了一种以电网运行轨迹为导向的智能调度系统，准确把握电网运行状态的变化趋势。介绍了电网运行轨迹的概念和特征化方法。提出了自动智能调度的总体目标。提出了智能化智能调度系统的框架，主要包括感知与预测、分析与评估、决策支持和自动控制。指出了自动智能调度的关键技术。

关键词自动智能调度；电网运行轨迹；智能电网

前言

在中国智能电网的发展已成为能源战略的重要组成部分，技术的不仅可以降低能源消耗，还可以提高能源效率。电网调度作为智能电网的中枢，是电力生产过程的基础，是保证智能电网安全可靠运行的重要手段。近年来，大量的研究已经完成对智能电网的研究——智能调度机器人，其目的是实现精细化调度，提高电网输电能力。美国电力研究院建议调度控制系统应具有自愈、交互、优化、预测、协作、集成、安全等特点。PJM提出先进的控制中心和完善的调度的理念，已应用于实际操作。对中国智能电网的研究也得到了快速的发展。提出了智能广域机器人（Smart War）、新一代具有三维协调的EMS、超级能源管理系统、停电防御框架、智能电网调度技术支持系统。一些新技术、新设备投入运行，对推动智能电网建设起到了重要作用。

1 电网运行轨迹及其表征

与传统的单功率曲线，如功角曲线和电压曲线不同，电网运行轨迹是一个更宏观、更抽象的概念。它可以被生动地描述为由电网运行点组成的序列图。它代表了电网运行状态变化的一个连续的时间段。该指标体系是描述电网运行轨迹的一种有效方法。通过从电网海量运行信息中提取关键知识，可以建立多层次的全方位指标体系来表征电网运行轨迹。该指标体系反映了电网运行的安全性、脆弱性、风险性和有效性。在指标体系中，综合指数由不同的子类指标组合而成。每个子类索引从特定的角度描述了电网运行轨迹，而总体指标描述了电网运行轨迹的整个趋势。通过计算电网实际运行过程中各种指标的值，可以准确地计算出电网运行状况及其趋势。这是实现ASD的重要前提[1]。

2 ASD系统概述

2.1 ASD系统设计目标

ASD是电网调度的一个更高层次。实现电网运行轨迹的整体透视态势感知、准确预测、风险评估和协调控制。基于该指标体系，通过多场信息集成、海量数据挖掘、电网运行趋势预测，可以准确地获得完整的电网运行轨迹信息。然后，

可以实时提取网格运行状态的演化特征。将进行在线风险评估和报警。及时纠正和预控电网运行状态。总之，ASD系统的总体目标是实现“在正常运行状态下自动巡航，并在异常运行状态下进行自动导航”。

2.2 ASD系统框架

ASD系统继承和发展了现有的调度技术它主要由以下几个部分组成：意识与预测、分析与评估、决策支持、自动控制。此外，还设计了在线软件功能评估模块，以不断提高系统性能。提出了一种新的人机交互（HCI）平台，以提高用户体验。“认识与预测”的主要任务是实现电网运行状态的整体透视态势感知，为状态指数计算提供数据源。这一部分的研究主要集中在海量信息的处理和挖掘中。同时，需要建立外部因素与设备故障之间的关系模型，开发新的状态估计（SE）算法，进一步提高新能源发电和负荷预测的准确性。“分析与评估”的目标是准确找出电网运行风险，为趋势指数计算提供数据源。它包括高风险多故障集的自动生成、电网运行轨迹趋势分析、基于轨迹预测的在线风险评估。为后续的“决策支持”和“自动控制”提供操作风险和报警信息[2]。

3 ASD系统的关键技术

3.1 電网运行轨迹指标体系的建立

ASD系统继承和发展了现有的调度技术。它主要包括以下几个部分：认知和预测、分析与评估、决策支持、自动控制。此外，还设计了在线软件功能评估模块，以不断提高系统性能。提出了一种新的人机交互（HCI）平台，以提高用户体验。“认识与预测”的主要任务是实现电网运行状态的整体透视态势感知，为状态指数计算提供数据源。这一部分的研究主要集中在海量信息的处理和挖掘中。同时，需要建立外部因素与设备故障之间的关系模型，开发新的状态估计（SE）算法，进一步提高新能源发电和负荷预测的准确性。“分析与评估”的目标是准确找出电网运行风险，为趋势指数计算提供数据源。它包括高风险多故障集的自动生成、电网运行轨迹趋势分析、基于轨迹预测的在线风险评估。为后续的“决策支持”和“自动控制”提供操作风险和报警信息。

3.2 基于多域海量信息的电网运行轨迹感知

ASD要求及时准确地掌握当前电网运行状况。然而，电网运行状态不仅受设备运行状态的影响，而且受外部环境因素的影响。因此，需要充分利用多领域海量信息来提高电网运行轨迹的感知能力。

3.3 考虑不确定性的电网运行轨迹预测

SE的数据源是实时测量数据，只能提供当前的运行状态信息。很难处理由间歇可再生能源的整合所带来的不确定性以及需求响应。为此，需要对电网运行轨迹预测技术进行研究。利用负荷预测、发电调度、风电预测等数据源，对未来电网运行轨迹进行预测和仿真。它帮助调度员处理电网运行状况的未来变化。研

究了可再生能源发电预测技术、考虑需求响应的公交负荷预测等技术。

3.4 基于运行轨迹预测的在线风险评估与报警

考虑设备概率模型的传统网格分析方法是蒙特卡洛模拟方法，需要根据概率特性对随机变量进行采样。这种方法的缺点是巨大的计算成本，这阻碍了它的在线应用。在此基础上，通过对设备故障概率的建模，在线生成高风险多故障集。利用预测数据和中继动作序列，建立权变演化模型，得到电网运行轨迹的各种潜在趋势。对这些趋势进行在线风险评估，识别潜在危险并及时报警[3]。

4 结束语

随着在中国智能电网的不断发展，电网所呈现出的新特点。电网调度运行面临着巨大的挑战，而现有的调度技术更适应确保电网安全稳定运行的需要更加困难。因此，基于智能电网调度技术的现有成果，电网运行轨道型ASD是本文提出的，它的整体目标和技术框架提出，并对其中的关键技术进行了分析。我们认为，ASD的最终实现将促进电网调度技术，进一步提高了运行的大电网控制

参考文献

[1] 杨胜春，汤必强，姚建国，等.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，2014，38（1）：33-39.

[2] 吕颖，鲁广明，杨军峰，等.智能电网调度控制系统的安全校核服务及实用化关键技术[J].电力系统自动化，2015，（1）：171-176.

[3] 狄义伟.面向未来智能电网的智能调度研究[D].济南：山东大学，2010.