淺議電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

李寧

摘要：隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的飛速發(fā)展，國家對電網(wǎng)規(guī)劃的控制所面臨的壓力就凸顯出來。而利用電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)對電網(wǎng)進行規(guī)劃，逐漸成為了擺在我們面前的重要課題。為了能夠有效的對電網(wǎng)規(guī)劃進行分析和研究，本文從對電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)建立的意義、我國電網(wǎng)規(guī)劃的現(xiàn)狀、系統(tǒng)的主要特點和功能等多個角度，提出了建立電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)的設計思路與實現(xiàn)方法。

關鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃；智能輔助決策；設計與實現(xiàn)

中圖分類號： TU994 文獻標志碼 A

在新時期，我國的電網(wǎng)規(guī)劃面臨著如下的幾個問題：如何研究從整體把握電網(wǎng)規(guī)劃，確保電網(wǎng)以及電源建設的協(xié)調發(fā)展；如何有重點的針對電網(wǎng)抗災能力；電網(wǎng)不完善的評估體系如何優(yōu)化；提高電網(wǎng)規(guī)劃智能化，達到統(tǒng)一的平臺的支持。鑒于以上方面，本文設計了新的決策系統(tǒng)，將多種技術的最新成果引入電網(wǎng)規(guī)劃。如今，該技術以得到實際的應用。

一、建立電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)的意義

電網(wǎng)是供電系統(tǒng)各級電壓電網(wǎng)的統(tǒng)稱。他是現(xiàn)代化城市建設的最基礎設施，也是電力系統(tǒng)的負荷中心，是城市規(guī)劃的重要基礎，也是一個地區(qū)總體規(guī)劃設計的重要部分。決定著城市規(guī)劃的水平的總體質量。城市電網(wǎng)規(guī)劃的總體水平，反映了城市規(guī)劃中電力系統(tǒng)的建設水平，它也關系到城市的政治、經(jīng)濟等其他領域，因此科學的建設電力基礎設施，科學有效地規(guī)劃城市電網(wǎng)，對城市建設具有重大的社會意義和經(jīng)濟意義。

對城市電網(wǎng)的科學規(guī)劃，要求我們不僅要了解和掌握負載和負載分布的現(xiàn)狀，也要清楚知道負載和負載分布的相關歷史數(shù)據(jù)。同時我們還要掌握這一地區(qū)的近年來數(shù)據(jù)，包括土地面積、人口數(shù)量和分布、大型企業(yè)分布、城市主干道路情況等等。在掌握第一手數(shù)據(jù)后，我們要利用計算機等工具對上述數(shù)據(jù)資料進行分析整理推衍，得出相關分析結果的報表。雖然使用的計算機，但仍然僅僅停留在手工操作階段。方法傳統(tǒng)，需要大量的人力物力和財力支撐。分析的方式也是依靠以往經(jīng)驗和相關數(shù)據(jù)的人工比較完成的。對于這個復雜、多變、多因素的電網(wǎng)規(guī)劃問題，現(xiàn)有的方式方法亟待改善。因此就要求我們建立一個電網(wǎng)規(guī)劃的智能輔助決策系統(tǒng)。替代傳統(tǒng)方式，解放出大量人力物力。利用該系統(tǒng)得出的數(shù)據(jù)，經(jīng)相關專家進行分析整理得出更加科學高效的電網(wǎng)規(guī)劃方案。這是擺在我們面前的重要課題。

鑒于此，研發(fā)電網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)，就可以有效地擺脫能傳統(tǒng)手工方式的繁雜工作。利用系統(tǒng)得出的分析數(shù)據(jù)，合理地規(guī)劃設計，充分利用資源。使我國電網(wǎng)得到快速高效地發(fā)展，適應經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要。

二、我國電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國電網(wǎng)處于高速發(fā)展階段，建立特高壓電網(wǎng)網(wǎng)架、建設智能電力網(wǎng)絡、有效分配電力資源，開展清潔能源建設等多項工作是我們現(xiàn)階段的重要任務。這對我國電網(wǎng)規(guī)劃工作的開展提出了很高的要求。因此我們需要制定能夠適應我國電力網(wǎng)絡未來發(fā)展的、抵御各種挑戰(zhàn)的、擁有智能電網(wǎng)特性的電網(wǎng)規(guī)劃方案和體系，實現(xiàn)“智能化”的電力網(wǎng)絡。

2.1電網(wǎng)規(guī)劃的概念

電網(wǎng)規(guī)劃也叫做輸電系統(tǒng)規(guī)劃，他是在負荷預測和電源規(guī)劃的基礎上開展的。開展電網(wǎng)規(guī)劃工作可以確定在何時、何地投建何種類型的輸電線路及其回路數(shù)，從而達到規(guī)劃周期內所需要的輸電能力，達到在滿足各項技術指標的前提下使輸電系統(tǒng)的費用最小。保持電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。城市電網(wǎng)規(guī)劃是城市電網(wǎng)發(fā)展和改造的總體計劃。它是城市總體規(guī)劃中的重要組成部分，也是各層次規(guī)劃的一個重要內容，在城市總體規(guī)劃、分區(qū)規(guī)劃、專項規(guī)劃和控制性詳細規(guī)劃中都能得到充分體現(xiàn)。城市電網(wǎng)規(guī)劃是一項復雜的系統(tǒng)工程，他是在大量城市發(fā)展的歷史數(shù)據(jù)的基礎上，還需要對現(xiàn)狀網(wǎng)絡進行深入的分析，同時，也要對城市的未來發(fā)展情況有比較全面的了解。

2.2我國電網(wǎng)規(guī)劃的現(xiàn)狀及存在問題

我國的電力市場改革才剛剛起步，當前我國的電力產(chǎn)業(yè)廠網(wǎng)已經(jīng)徹底實現(xiàn)了分離，但零售環(huán)節(jié)仍然與輸配電網(wǎng)絡捆綁在一起。綜觀西方發(fā)達國家電力工業(yè)的市場化改革，無一例外地都引入用戶對電力供應商的自由選擇權，在發(fā)電市場和零售市場兩個市場上同時引入競爭。通過公平競爭，用市場手段優(yōu)化電力資源配置，從而提高整個電力工業(yè)的效率，降低電價。當前我國正在深化電力改革，應該認真分析研究其他國家成功的電力改革進程經(jīng)驗和應對問題的解決策略，為我國的電力市場改革進一步構建完整的競爭性零售市場提供有益的借鑒。如今，我國電網(wǎng)規(guī)劃主要存在如下問題：一是規(guī)劃不協(xié)調，配置混亂，導致部分地區(qū)供電不足，事故頻發(fā)；二是需要健全分析和評估機制。

2.3電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)層級分析

電網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)采用混合架構，并大致分為多個層級，多個層級分別為數(shù)據(jù)、分析、應用、評價等。數(shù)據(jù)層一般采用大型數(shù)據(jù)庫建立而成，完成與電力系統(tǒng)的程序接口，建立數(shù)據(jù)平臺；分析層會對數(shù)據(jù)層進行數(shù)據(jù)挖掘，并將關鍵信息提取出來；應用層則是根據(jù)分析結果輔助完成方案設計；評價層是對電網(wǎng)規(guī)劃方案進行全方位的綜合評價；決策層會根據(jù)相應的評估指標來選擇最優(yōu)化的規(guī)劃方案。

到目前為止，我國的電網(wǎng)工作正在以飛快的速度前進，這就對電網(wǎng)規(guī)劃提出了全新的要求，同時隨著我國電網(wǎng)規(guī)劃的不斷深入，也使得傳統(tǒng)的規(guī)劃方式得到了改進，目前，主要討論的問題主要包含了電網(wǎng)脆弱性、穩(wěn)定性等，并對這些問題予以解決，從而幫助電力規(guī)劃打下基礎。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，如今我國電網(wǎng)已經(jīng)進入了大電廠、遠距離輸電的新時代。面對這樣一個超、特高壓的特大電網(wǎng)，如何保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行就成為了我們面前的重大課題。

三、智能輔助決策系統(tǒng)的建立及主要特點

3.1電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策平臺的建立

我們建立了基于GIS的電網(wǎng)規(guī)劃平臺。借助GIS平臺，系統(tǒng)能夠同時實現(xiàn)按時間和方式規(guī)劃的展示信息，建立滿足不同層次，不同分析的結果數(shù)據(jù)，由此來滿足日常規(guī)劃工作的需求。本文所提出的電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策平臺，是將計算機分析軟件、復合預算等多種功能進行整合，以“智能化”設計理念作為業(yè)務流程的導向，并提供以平臺設計為基礎的解決方案，將科學計算和數(shù)據(jù)集成進行一體化，建立電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策平臺，從而使電力系統(tǒng)可以得到強大的平臺支持。

3.2利用決策系統(tǒng)實現(xiàn)電氣計算的可視化

GIS是計算機圖形學、測量與遙感等多種技術的結合產(chǎn)物。決策系統(tǒng)將充分發(fā)揮GIS平臺強大的圖形展示功能，可提供豐富的視圖展示手段，為規(guī)劃人員提供了一套可視化的認知和操作平臺。該系統(tǒng)對同一套規(guī)劃數(shù)據(jù)提供地理接線圖與電氣接線圖兩種可視化交互展示模式，并實現(xiàn)了由地理接線圖自動生成電氣接線圖的功能，支持地理接線圖、電氣接線圖的雙視圖顯示以及同步操作。此外，針對規(guī)劃所需變電站內部連接情況輔助以站內主接線圖進行展示，能夠滿足規(guī)劃領域不同層面分析決策以及規(guī)劃日常化工作的需求。

3.3電網(wǎng)規(guī)劃方案更加可靠

建立更加細致全面的電網(wǎng)規(guī)劃評估體系，電網(wǎng)規(guī)劃分析完成后，GIS會生成大量的報表和規(guī)劃文本。并對最終的規(guī)劃結果進行匯總管理，并打印出相應的文本。此外，系統(tǒng)還提供了多種形式的自定義報表功能，都由設備直接更新和生成。我們只需操作計算機就可實現(xiàn)所有信息的導入和導出及信息的更新，使規(guī)劃人員擺脫了日常工作中最繁瑣部分。使得電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)更加可靠。

3.4電網(wǎng)適應性更加智能

電網(wǎng)規(guī)劃工作的開展，是在分析電網(wǎng)現(xiàn)狀了解電網(wǎng)擁塞、分配不均等現(xiàn)象的基礎上，進行分析整理，得出改善電網(wǎng)結構的結果，以增強適應性，使其更加智能。以經(jīng)濟性為準則，能夠在一定負荷與裝機容量基礎上，對電網(wǎng)輸送能力進行智能評估，促進電網(wǎng)的有序快速發(fā)展。

3.5實現(xiàn)了電網(wǎng)規(guī)劃的有效決策

不同的規(guī)劃方案對于電網(wǎng)的經(jīng)濟性都有著不同程度的影響。當存在資金瓶頸時，應先確定項目投資的順序，這是電網(wǎng)企業(yè)的首要問題。智能輔助決策系統(tǒng)，引入投資優(yōu)先級，能夠為項目的安全和經(jīng)濟效益考慮，從而實現(xiàn)有效條件下的投資排序。

四、電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)的功能

本系統(tǒng)應是建立在大量理論數(shù)據(jù)基礎上，能夠為決策提供技術支撐等功能。

4.1預測功能

系統(tǒng)建立了平均、綜合預測等多種預測模型。可以對某地區(qū)每年或者每個月的最大電量進行預測，并提供可信的數(shù)據(jù)，使得用戶可以對模型進行篩選，并形成預測報告。

4.2投資優(yōu)先級決策功能

在已有基礎上，建立投資優(yōu)先級決策模型，對規(guī)劃項目進行分析，了解負荷情況，計算各個項目故障情況及對系統(tǒng)的影響度，影響度大的則投資優(yōu)先。

4.3多種電網(wǎng)規(guī)劃方案對比功能

不同規(guī)劃方案的對比是比較不同方案的技術，經(jīng)濟，客觀條件下的優(yōu)缺點和可行性。比較內容包括技術參數(shù)、規(guī)模，預算等等。而電網(wǎng)規(guī)劃方案本身非常復雜，并具有不確定性，因此方案的對比也是非常復雜的。不僅需要做地區(qū)之間的比較，而且要做不同年份，不同情況下的比較，也即橫向和縱向的比較。不同方案的可行性和必要性比較由為重要，然后在從設計上比較不同方案的優(yōu)缺點。本系統(tǒng)可以代替人工決策， 減輕規(guī)劃人員工作量，進一步增強了規(guī)劃的科學可信度。

4.4智能化全方位評估功能

這個功能的原理是基于電網(wǎng)基礎，考慮線路輸送極限以及不考慮線路輸送極限的兩種情況下，分別計算發(fā)電機組的處理，比較兩種情況，潮流變化率大的效益則較高，反之效益較低。適應性評估模型中包含有兩個模型，分別為火電機組處理優(yōu)化模型以及潮流評估模型。前者采用逐臺投入的方式，確定最經(jīng)濟的處理情況，直到全部滿足為止。

在電網(wǎng)的建設過程中，可以將能夠反應規(guī)劃方案特性的指標進行組合，并建立包括線路與電量分析等大數(shù)據(jù)在內的評估體系，例如，在電網(wǎng)建設中，可以再評價體系當中加入環(huán)保指數(shù)，這就可以體現(xiàn)當前電網(wǎng)建設中低碳的要求。

五、電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

決策系統(tǒng)覆蓋電網(wǎng)規(guī)劃工作的全過程，可以在系統(tǒng)中完成規(guī)劃，同時具有對電網(wǎng)的適應性進行決策的功能。可進行投資優(yōu)先級決策，可視化電氣計算項目管理等。是面向電網(wǎng)規(guī)劃人員的智能輔助決策系統(tǒng)，根據(jù)電力規(guī)劃流程的需要，我們將系統(tǒng)設計為以下模塊，并就主要模塊進行闡述。

其中基礎信息模塊為這種系統(tǒng)對電網(wǎng)中線路、機組等設備，以及電量、經(jīng)濟等信息進行導入和維護。現(xiàn)狀分析模塊為通過與GIS結合，展示電網(wǎng)負載率等相關指標，同時給用戶提供適應性功能。對電量、國民經(jīng)濟等多方面進行多層面分析，幫助用戶了解市場狀況，實現(xiàn)對電力市場的分析。市場預測部分為以完備的預測方法為基礎，對電力電量實現(xiàn)多時間的預測，并可根據(jù)需要，選擇預測的方式，對多級電網(wǎng)的預測進行有效地平衡與協(xié)調。電源規(guī)劃為對指定的年份進行電力平衡計算，充分考慮水電特性，以確定系統(tǒng)是否滿足需求。這種功能模塊有效的提高了工作效率。電網(wǎng)規(guī)劃部分為直接獲取電力預測結果，分電壓等級進行決策，并根據(jù)GIS上發(fā)電廠情況進行網(wǎng)絡規(guī)劃，實行不同方案的分別管理。

我們也可以實現(xiàn)無電源規(guī)劃方案、多種電網(wǎng)接線方案的調度模擬。可以得到系統(tǒng)檢修計劃、可靠性指標以及環(huán)保型指標等計算結果。可以實現(xiàn)不同電源規(guī)劃方案的多種組合，可以實現(xiàn)不同方案之間的比較及對不同符合水平的敏感校核等。

如今，人工智能已經(jīng)用于各個領域當中，但電力系統(tǒng)復雜龐大，如何有效的利用人功能，增強系統(tǒng)的智能型，依然十分的漫長。但在研究出氣，可以嘗試針對某一時間，比對系統(tǒng)給出的方案和實際的調整方案，修正結論。

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