智能調度的研究現狀及發展趨勢

吉哲

摘 要：智能調度是建設智能電網的關鍵。文章分析了智能調度建設的意義和目的，闡述了國內研究現狀，剖析了智能調度的內涵、特征、體系架構，對智能調度領域已有的實踐進行了總結與思考，對智能調度的未來進行了展望。

關鍵詞：智能調度；智能電網；研究現狀；發展趨勢

引言

調度是電網運行的神經中樞，電網發生事故時，需要依賴人工進行判斷和處理。隨著電網規模越來越大，人工的有效性會急劇下降。例如，2012年7月30日、31日印度北部和東部連續發生兩次大停電事故，30日第一次停電事故發生后，依靠人工排除故障，停電后15小時內基本恢復電力供應。由于人工控制的有效性不夠，沒能及時控制事故恢復后的超負荷用電，造成了31日再次發生大停電事故。事故其間調度人員獲取的電網事故狀態信息不夠充分、完整，無法準確判斷事故嚴重性和發展趨勢。

隨著電網跨區域交直流混合聯網，電網運行給調度帶來了新挑戰，電網的安全穩定運行需要智能調度提供技術支撐。國家節能減排政策需要大型可再生能源大規模接入電網，資源優化配置，需要智能調度為電網運行提供技術支撐。建設中國特色的堅強智能電網，智能調度是其重要組成部分，需要智能調度提供技術支撐。

1 智能調度的內涵與特征

狹義智能調度是指輔助調度員的“智能調度輔助決策功能”。主要包括事故前薄弱問題預警、事故中故障定位、事故后恢復決策。廣義智能調度要求調度中心全面智能化，全面的智能化調度要綜合運用各種先進科技和智能化技術，對輸電網進行主動式、智能化的監視、分析、預警、輔助決策和自愈控制，面向調度全專業，提供智能化的業務支撐手段，為輸電網提供全面的技術支撐。要做到準確的全景化前瞻預警；優化的自適應自動調整；多維的全局觀協調控制；統籌的精細化調度計劃；規范的流程化高效管理。

2008年2月，國家電力調度控制中心啟動了智能電網調度技術支持系統的研究[1]。總體技術路線是：堅持自主創新，進行集約化開發和標準化管理，以智能調度技術支持系統的研發為核心，圍繞三條主線建設四大類應用功能，通過一體化調度作業施行同質化調度管理。

2 智能調度實踐

2.1 狹義智能調度

2.1.1 調度人員輔助決策的需求。交直流混聯電網日趨龐大和復雜化，電網發生事故時，調度人員要短時間內分析處理海量信息。要保證及時、準確地進行決策對經驗豐富的調度人員來說也會力不從心。而且，調度人員不是永遠不變的，崗位的調動以及退休會導致積累的經驗無法成體系、無法傳承。因此，調度人員輔助決策是智能調度最基本的需求。

2.1.2 開發實踐。狹義的智能調度目前我國已經有了一些應用，國網電科院的研究成果在青島、無錫、眉山、長春等地區得到了應用。其他院校與廠商也取得了一定的進展。狹義的智能調度達到了為調度人員提供輔助決策的目的，是人工智能在調度的應用，使得調度中心具備了基本的智能化水平。

2.2 廣義智能調度

2.2.1 國家電力調度中心智能調度系統。該系統包括一體化技術支持基礎平臺和高級應用兩部分。基礎平臺分為8個模塊和2個基本應用。高級應用功能包括實時監控與預警、調度計劃、安全校核、調度管理。

2.2.2 國網電力科學研究院研究成果。國網電科學院提出了時空協調的大停電防御框架[2]，首創能量管理系統（EMS）/廣域相量測量系統（WAMS）一體化技術，實現數據業務的整合，為調度決策相關的應用提供服務；實現了一體化維護，減輕維護工作量；做到了一體化監視和操作，方便使用；而且共享硬件資源，減少硬件投資。成功開發研制的雷電定位系統使我國成為繼美國之后第一個擁有該技術自主知識產權的國家。在全國獲得了廣泛應用，目前覆蓋全國28個省（市、區），實現了全國聯網，形成了一個巨大的雷電監測網，成為國家電網公司二十五項先進適用技術之一被推薦推廣。

2.2.3 南方電網綜合防御框架。針對自身交直流混合聯網的特點，構建時空協調的停電防御系統框架[3]，該系統的中心站由1個廣域綜合信息平臺和7個功能子系統構成。其中特別注重相繼故障的風險預警和多方面的協調。

3 智能調度體系架構

我國智能調度建設基于一體化平臺，自動化、運行方式、調度、計劃、繼保各專業協同運轉，引入智能化手段，促進調控中心整體業務效率的提高。國調、網調、省調三層次共享一體化數據平臺。生產控制數據與管理信息數據獨立運作，生產控制數據位于調度數據網絡，包含未經處理的原始數據、應用類數據、交換數據，同時還包括各種電網模型。管理信息數據位于綜合數據網絡，包括數據業務、語音業務、視頻業務、人接交互界面，數據引擎采用總線式，為各類應用提供數據及模型驅動。

4 智能調度中心的關鍵技術

4.1 計算機及通信技術

調度系統的高度復雜性決定了其必須采用具有非常強大計算能力的平臺，我國研發了具有完全自主知識產權的時間序列數據庫，解決了電網運行中海量穩態、動態數據的連續存儲以及大規模數據讀取時的速度瓶頸問題。該技術有機的結合PI以及eDNA的有損、無損壓縮的特點，并充分地利用了現代計算機尤其是多CPU、多核心的能力，因此其處理數據效率非常的高。通信接入包括電力寬帶、光纖以太網、3G以及4G無線通信等。

4.2 數據及模型技術

數據及模型是調度業務的核心，不會隨調度系統的更新換代而改變。在進行智能調度層次設計時，應對數據及模型進行統一規劃及梳理，確保高級應用功能的數據源的可靠性。我們采用統一命名規范、電網公共模型和數據統一建模一體化模型管理技術，為智能化調度提供了數據基礎。做到了電網模型、圖型、數據在上下級調度間的源端維護、全網共享。基于電網模型的拼接技術，能夠做到全電網模型的分析、計算、預警和輔助決策。

4.3 智能調度高級應用技術

該技術包括很多方面，如安全穩定在線綜合預警技術、基于靜態、動態和繼電保護安全自動裝置信息的電力系統綜合智能報警技術、基于狀態檢修的檢修計劃編排及優化技術、故障快速診斷技術、高精度母線負荷預測技術、檢修計劃安全校核技術、風力發電預測技術、含分布式能源的調度技術、節能優化調度技術、電網分析及大規模仿真技術、電網運行優化關鍵技術等。這些高級應用的技術核心是算法，算法的不同會產生不同的應用效果，應對各種算法的優劣進行深入比較，確定統一的算法。

4.4 智能可視化技術

構建智能可視化支持平臺，實現可視化的監視、分析、預警、輔助決策。智能化調度控制模式不同于常規調度值班監視方式，可利用多屏顯示器中的一屏畫面進行智能化監視。智能化監視模式基于地理接線圖進行展示，由三方面內容組成：（1）事故前的可視化預警；（2）事故中的可視化故障定位；（3）事故后的可視化恢復方案。三方面內容連續運轉，形成一個有機的整體，給調度人員提供充分、有效的監視與決策信息。可視化技術從電網運行信息展示層面邁向電網分析結果可視化層面和電網輔助決策結果可視化層面。

5 結束語

總之，智能調度已經成為電力工業發展的新模式，開發前景廣闊。就我國能源分布不平衡及開發利用不平衡現狀來看，現有的控制技術、信息技術、管理系統的發展水平等各種因素都是指導我們建設智能調度的重要因素，建設高效性、經濟性、合理性、環保性的智能調度，并考慮未來電網發展的需要以及面臨的挑戰，為駕馭未來智能電網提供切實有效的保障。

參考文獻

[1]國家電力調度通信中心.智能電網調度技術支持系統建設框架[R].2009.

[2]薛禹勝.時空協調的大停電防御框架：（一）從孤立防線到綜合防御[J].電力系統自動化，2006.

[3]趙建國，薛禹勝.南方電網綜合防御框架的構思[J].南方電網技術，2008.