基于大數據平臺的電網運行指標控制系統算法研究

劉 宇，李鵬儒

（國網遼寧省電力有限公司鐵嶺供電公司，遼寧 鐵嶺 112000）

0 引 言

隨著社會經濟的不斷發展，用電量逐漸增加，逐漸出現了大型電網。大型電網運用了各種先進技術，使電網的運行更加復雜，管理與指標控制工作的難度增加[1]。在大數據時代下，先進技術與電網周邊的許多產業相互融合，逐漸形成了一個統一的整體。通過對電網運行指標的控制、相關系統的計算及運行情況進行判定，并根據相關數據對電網的薄弱緩解進行了解，以做出相應完善。在大數據平臺下，電網運行更加自動化與智能化，運用了許多先進科學技術如傳感技術、遠程遙控技術等，使電網各個運行指標均在控制范圍內。電網類型種類繁多，我國常用的電網類型為分布式電網，在運行指標控制方面有較為突出的表現[2]。電網的運行過程并不是十分隨意，具有相應的策略。在電網運行前，要制定多種運行策略，最后選擇最優的方案應用于電網運行過程。根據上述分析，在大數據平臺的基礎上，電網的數據處理能力與存儲能力不斷增加，形成了相對完整的數據處理系統。對電網運行過程中獲取的數據進行統一處理，通過獨有的計算方式滿足復雜的電網變化情況，從而實現對電網監控與運行指標的控制。

1 基于大數據平臺的電網運行指標控制系統

大數據平臺下，對電網運行指標進行控制，需要完整的評價系統與原則。這類原則可分為不同等級，大體為五個部分。每一部分的構成都不一樣，如一級評價系統要對電網運行所使用的資源進行合理控制與調配，將有限的資源整合在一起，達到最好的評價效果。電網運行指標控制系統的具體組成如表1所示。

由表1可知，五個不同的評價系統分別用不同的字母表示。1級評價系統用字母A表示，2級評價系統由字母B表示，其中2級評價系統中包含4個指標，分別用B1～B4表示。由于3級評價系統中與B2指標有許多相似之處，即用C21～C24表示，在4級評價系統中，包含出4個指標進行采集，分別以Dη1～Dη4表示，并以此類推。評價系統是不斷更新不斷發展的，為了方便相關工作人員理解，表示方式是不變的。電網運行指標控制系統第5級中有許多采集項目，這些指標同樣是需要被控制的一部分，因此也要進行標記。通常這種數值用字母H來表示。

表1 電網運行應用能力指標體系表

2 電網運行指標控制系統結構

我國電網通過不斷發展逐漸更新完善，打破了傳統電網的束縛，滿足不同電力用戶的不同需求。采取分布式電網將電網分成不同模塊，每一個模塊具有的電功率都是不同的。分布式電網與用戶之間的距離較近[3]，因此必須保證電網的安全運行，對電網運行指標進行控制，形成相對獨立的系統結構。常用的電網通常可以分為以下幾個部分，即能源存儲部分、電力傳送部分及電力承載部分。大數據平臺的使用，使多個地區的電網技術與數據得到共享，使電網的運行指標得到控制，增加了電網的可用周期，通過大數據平臺掌握最前沿的電網信息與科學技術。電網的運行指標與狀態通過準確記錄總結出一定規律，為電網運行提供理論基礎。大數據平臺背景下，出現了越來越多的科學技術，尤其是互聯網技術的廣泛應用，對電網運行指標控制起到了至關重要的作用。互聯網技術對電網管理設置了權限，相關工作人員可以通過不同權限對電網運行指標進行控制，并進行系統計算。為使電腦更加智能化，在電網運行各項工作進行調配過程中，可以根據已知指標對未知指標進行計算，使電網運行更加智能化。大數據平臺中增加了指標可視化功能，能夠更加直觀地控制電網運行指標，實現自動化，打破傳統的電網控制方式，彌補傳統系統算法的不足。新系統算法的應用使電網運行指標控制一定程度上獲得了提高，增強了執行能力。它強大的可視化功能對電網運行起到了一定的監控作用。電網運行指標控制系統算法具體技術結構如圖1所示。

圖1 電網運行指標控制系統的總體結構

根據圖1結構可知，大數據平臺中的系統計算與指標數據處理都是整體構架的基礎，貫穿電網運行的整個指標控制工作，使多項指標完成融合作業，增強了操作人員對電網的管控力度，可在大數據平臺的基礎上對各項指標數據進行管理、存儲及分析，使電網運行指標控制更加規范化與實用化。大數據平臺的應用，實現了資源共享，在電網運行管理方面起到了重要作用。為重，故障自動報修及分布式電源運行數據儲存，都是傳統電網運行管理無法達到的。大數據平臺中的系統算法，包含運行指標控制系統、運行規劃系統及電網調度系統等。電網運行中所產生的數據指標及參數，都對電網中各個設備的運行狀況起到了監督作用，使工作人員及時了解電網設備存在的缺陷。大數據平臺中蘊含的信息量十分廣泛，將許多地區的電網運行指標數據進行統一分析，使系統算法擁有更多的指標數據作為運行基礎，有效解決了信息資源匱乏的問題，為各地電網運行提供了有力支撐。

3 基于大數據平臺的電網運行指標控制系統算法

大數據平臺的電網運行指標控制算法中存在許多問題。首先，我國常用分布式電網中包含了許多設備，電器設備之間存在通信問題，相關工作者必須引起注意。隨著互聯網技術的不斷發展，各種協議不斷涌現，使設備之間可以采用通信網口對接的方式進行信息傳遞。這種轉化協議的方式能夠加強設備之間的聯系。此外，電網運行過程中會使用到多種能源，能源在電網系統中的分布如圖2所示。

圖2 電網能量分布

如今，各個行業都在提倡節能減排，遵循“綠水青山才是金山銀山”的綠色環保思想。這種情況下，在電網運行過程中，節能就成為了一項重要工作。要加大清潔能源的使用，如使用太陽能或風能提供電網運行中需要的動力支持。具體地，將能量進行轉換進入到電網運行過程中實現節能目標，算法為：

其中Q表示電網運行的輸出能量，Qmax表示輸出的最大能量，Qmin表示輸出的最小輸出能量，W表示儲能系統的數據，h表示調控數據指標，a表示指標運行系數。

根據控制方案能夠總結出電網運行時各個設備的控制系統算法。清潔設備運行時的算法為：

其中f表示控制電能，e表示輸出能量，r表示最大輸入輸出數值，λ清潔設備運行時的參數。

儲能設備運行時的算法為：

其中Qmax表示最大儲能電量，I表示儲能運行時的電流，U表示儲能運行時的電壓。

除清潔能源轉換外，能源的儲備也是一項重要工作。若要堅持環境保護原則，需要在電網運行過程中率先使用清潔能源。當清潔能源不足以維持電網供電時，再起用電網中的其他能源。這就對電網的儲電能力提出了更高要求。當用電量增大時，儲電模塊中的電量逐漸減小，達到一個最小臨界值。而在電力需求較低時，觸電模塊中的電量達到了最高臨界值，這時儲電模塊對儲電設備進行充電，達到循環作業的效果。具體運行參數為：

其中U表示電網運行時的電壓，單位為V；I表示電網運行時的電流，單位為A。對節能電網進行系統計算，盡量使用清潔能源減少對儲備能源的使用，避免循環系統出現問題。

4 結 論

信息技術的不斷發展，使得大數據平臺出現，為各行各業的發展提供了有力基礎，尤其是電力行業，使用相關技術實現指標數據的資源共享。對電網運行提供信息支持，各個系統之間協調合作，更好地監控指標控制與系統算法，并對權限做出一定管理，使電網運行實現統一規劃。對指標控制的各個節點進行分析，在電網運行前進行系統結構算法及管理方式的確定。整體算法要以電網安全穩定運行為基礎，結合先進科學技術更新系統算法，從而為電力用戶提供更好的用電體驗，促進我國電力行業發展。