調控一體化模式下的調度操作票應用優(yōu)化研究

陳 偉

（云南電網有限責任公司昆明供電局，云南昆明 650000）

供電企業(yè)對電網調度工作人員較為重視，對其專業(yè)技能掌握程度要求較高，編制票據時須嚴格遵守行業(yè)、企業(yè)標準并結合自身工作經驗及專業(yè)的電力知識，完成編制的票據須保證格式規(guī)范、內容正確、具有可操作性。如果編制操作調度票采用人工編制，要求頁面清晰工整，沒有涂改或修正痕跡[1]。采用人工編制方式或基于規(guī)則庫、電網技能庫等簡單的自動化工具的編制方式，要求工作人員有豐富的電網調度工作經驗、堅實的專業(yè)技能，具備耐心謹慎的工作態(tài)度。編制過程費時、費力、容錯性低，易造成電網調度操作失誤，進一步影響電網的運行。隨著計算機編程技術的發(fā)展，電網調度操作票出票的效率明顯提高，可根據具體的工作環(huán)境及工作標準對調度操作票進行調整[2]。采用計算機完成調度操作票編制工作，將人力從繁重的編制工作中釋放，轉投在大局管理及調度規(guī)劃工作中，提高企業(yè)的工作效率、經濟效益及服務質量。

隨著電網規(guī)模日益擴大，一方面，操作票系統(tǒng)過度重視電氣設備的連接關系，忽略了電網潮流計算方面的設計[3]，單一設備執(zhí)行操作命令時，可能造成剩余設備過載，電網整體系統(tǒng)的安全性受到影響；另一方面，錯誤操作導致的電網、設備等故障，可能造成大面積停電。

本文介紹了調控一體化模式下調度操作票的主要組成部分，對比常規(guī)編制的調度操作票系統(tǒng)最優(yōu)潮流算法，提出了高效的算法選擇，并對調控一體化模式下的電網調度防誤操作系統(tǒng)進行研究，為調控一體化模式下的調度操作票的正常運行提供參考，為電網的正常運轉提供幫助。

1 調控一體化模式下調度操作票概述

調控一體化模式下調度操作票的主要組成部分及功能：

（1）系統(tǒng)維護模塊。維護系統(tǒng)基礎數據提供，支持后續(xù)系統(tǒng)運行。

（2）操作票生成模塊。為系統(tǒng)提供具體的開票操作，具備安全校驗功能，確保操作項的合理性，對錯誤信息進行提示。最優(yōu)潮流優(yōu)化方法是操作票生成模塊的重要組成部分。

（3）流程控制模塊。系統(tǒng)的主要組成部分，流程化控制操作票的整個運行周期，包括調度指令票流程、廠站倒閘票等流程。

（4）操作票管理模塊。統(tǒng)的核心部分，對開出的操作票進行編號統(tǒng)計，可提供人工開票時需要調用的典型票和歷史票。該部分可被自動調用，此情況出現在調度員調用或被流程管理的操作反饋部分。

（5）操作票培訓模塊。為接受培訓的調度員提供軟件模塊，方便其開票。

2 調控一體化模式下的調度操作票優(yōu)化研究

2.1 最優(yōu)潮流優(yōu)化方法選擇

目前，傳統(tǒng)的優(yōu)化方法包括線性規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法、混合整數規(guī)劃法及動態(tài)規(guī)劃法等。這些方法對解決最優(yōu)潮流的部分問題起到決定性作用，且具有各自的優(yōu)越性及適用范圍，但每種方法存在的問題較為突出。線性規(guī)劃法將系統(tǒng)模型線性化處理，對一些離散型變量進行了與實際情況不相符的連續(xù)處理，導致計算結果與實際結果存在較大差異。非線性規(guī)劃法的優(yōu)化模型符合實際工況中的數據波動，計算結果精確度較高，但由于非線性的問題，常遇到搜索方向失誤、計算處理量大、運算內存要求高、耗時長等問題，提高外部設備運算速度并非最佳解決途徑。混合整數規(guī)劃法的優(yōu)化步驟共分為兩步，導致模型整體的最優(yōu)性被削弱，且計算處理量大、計算過程復雜度較高，隨著維數的增加，計算所需的時間呈指數型增加。動態(tài)規(guī)劃法的適用度低，難以描述實際問題中遇到的動態(tài)數學模型，當系統(tǒng)中的狀態(tài)變量數量增加時，計算復雜程度會出現“維數災”問題。

隨著計算機技術的不斷發(fā)展，智能算法逐漸成為最優(yōu)潮流優(yōu)化問題的主要手段，如模擬退火法、禁忌算法、遺傳算法等，但存在部分問題無法解決的情況。模擬退火法的收斂性較好，整體布局精確度較高，但系統(tǒng)規(guī)模越大，系統(tǒng)越復雜，計算所需的時間越長。禁忌算法計算耗時相對較短，局部尋優(yōu)能力強，但初值難以確定，是由于最優(yōu)潮流問題的約束條件較苛刻。遺傳算法解決了傳統(tǒng)優(yōu)化方法處理離散變量精度低、局部最優(yōu)處理程度低的問題，但尋優(yōu)耗時長、搜索能力不足，電力系統(tǒng)的規(guī)模程度越大，計算時間越長。

綜上所述，最優(yōu)潮流優(yōu)化方法存在計算精度低、計算復雜度高、計算耗時長的問題。近年來可靠性高、精度高、計算速度快的內點法已廣泛應用于各種規(guī)模程度大、復雜程度高的線性規(guī)劃問題，是二次規(guī)劃及非線性規(guī)劃問題的主要計算方法。原始內點法計算速度快是因為可選擇非內點啟動算法，解析過程明朗、結果精度高，且搜索方向為目標函數的導數信息，解決了其他算法搜索難、計算耗時長的問題。原始對偶內點法對信息存儲量要求相對較低，由于其采用導納稀疏陣進行存貯，故算法本身的大量求導、求逆的計算被壓縮，提高了程序的運行速度。因此，在最優(yōu)潮流優(yōu)化方法選擇中應盡量選擇原始對偶內點法。

2.2 電網調度智能防誤系統(tǒng)研究

電網調度智能防誤系統(tǒng)具有四個主要功能。

第一，具有比較完善的防誤操作功能。電網調度智能防誤系統(tǒng)由其固定的技術和專業(yè)的平臺統(tǒng)一管理，系統(tǒng)的所有操作均遵循統(tǒng)一的制度，工作步驟按照其固有的流程進行。系統(tǒng)化的操作保證每一個步驟均可精準完成，從而防止電網信號波動、人為因素、其他原因等影響。該系統(tǒng)具備潮流計算及拓撲分析等輔助方法，完成對電網實時信息的基本控制，根據操作過程中電網的相應變化進行調整，使設備操作結果明確，最終獲得校驗結果，并與相關標準進行比較。若兩者不相符，則拒絕執(zhí)行這一操作，同時將校驗結果反饋給相應的操作人員，提醒肯能存在的操作隱患。

第二，根據實際工作環(huán)境完成基本操作票的編制。通過防誤系統(tǒng)可以快速、準確地生成擬票，對操作人員的相關工作進行約束管理，記錄所下的命令及操作流程，將實際工況與擬票環(huán)境有效區(qū)分，方便工作人員對兩種環(huán)境下的操作指令票進行控制。

第三，該系統(tǒng)具備二次以上的自定義編制功能。該系統(tǒng)可以對操作指令票編號方法、新加設備種類、設備語句等按照用戶意愿進行重新定義編輯，使該系統(tǒng)應用范圍更廣泛、更全面，更能滿足不同用戶的個性化需求，承接各行各業(yè)的業(yè)務。該系統(tǒng)主要有兩種操作模式：緊急操作模式和常規(guī)計劃性操作模式。緊急操作模式的操作方法為模擬操作、下令、完成操作；常規(guī)計劃性操作模式的操作方法為擬票、審票、模擬操作、下令、完成操作。

第四，該系統(tǒng)具備預警及記錄存儲功能。發(fā)生故障時，系統(tǒng)通過操作語言或操作動作進行預警，提示技術人員，技術人員在操作時形成操作記錄進行存儲，以便技術人員在后續(xù)工作中進行查詢。

電網調度智能防誤系統(tǒng)除了上述四個主要功能外，還具有部分高級功能。

（1）網絡拓撲功能。電網系統(tǒng)中有刀閘、斷路器等開關類元件，網絡拓撲主要針對開關類元件進行基本狀態(tài)搜索，并對元件的實際工作信息進行實時處理，合理分配發(fā)電廠資源，傳遞系統(tǒng)中的應用程序所需的接線方式信息。網絡拓撲功能能夠完成復雜、繁重的邏輯計算，節(jié)省時間，避免因電網系統(tǒng)開關信息變化導致變電站母線、計算節(jié)點產生跳躍變化，以避免電網合環(huán)、開環(huán)并列以及解裂現象，為電網正常運行提供保障。

（2）調度員潮流功能。該功能可根據從設計數據到實際應用數據對工作人員操作時的潮流分布進行準確運算，并可以依據數據分布趨勢對未來一段時間的數據進行預估處理。外界環(huán)境對整體系統(tǒng)未造成影響時，相關信息數據僅在內網中獲取，調度操作僅在自身管轄范圍內。當工作人員下達操作指令并進行工作時，整個系統(tǒng)的內部都處于潮流分布，因此，調度員潮流應當充分考慮外網因素。隨著計算機及編程技術的不斷發(fā)展，外網方式受到重視并得到了廣泛應用，傳統(tǒng)的簡化處理相似度較高的外網模型逐漸被取代。相鄰調度中心間數據網絡日益完善，說明調度員潮流質量不斷提高。

（3）無功電壓優(yōu)化及狀態(tài)估算。該系統(tǒng)以企業(yè)電網調度相關章程及操作員的實際工作經驗為框架，綜合電網的運轉實際工況與潮流分析結果，優(yōu)化可控無功電源的工作狀態(tài)，更正變壓器分接頭，提升電壓質量，降低電能在電網中的傳輸損失，使電網調度智能防誤系統(tǒng)能夠高效節(jié)能運轉。該系統(tǒng)可通過統(tǒng)計節(jié)點、線路及變壓器是否有功注入，全面估算節(jié)點復數電壓。上述估算以電網實際數據、對應時刻的網絡方程為基礎，明確向技術操作人員展示了系統(tǒng)的運轉狀態(tài)，并根據掌握的電網基本特征及時調整系統(tǒng)的運行參數。

3 結語

本文針對調控一體化模式下的調度操作票進行了詳細研究，介紹調控一體化模式下的調度操作票的主要組成部分，并對操作票生成模塊中的最優(yōu)潮流優(yōu)化方法及電網調度智能防誤系統(tǒng)進行了詳細分析。其中最優(yōu)潮流優(yōu)化方法對比了傳統(tǒng)優(yōu)化方法與智能算法，分析了目前存在的問題，提出了原始對偶內點法的相應優(yōu)勢，即計算時間相對較短、存儲消耗小；介紹了電網調度智能防誤系統(tǒng)的主要組成部分，同時介紹了電網調度智能防誤系統(tǒng)應補充的其他功能。本文為調控一體化模式下的調度操作票優(yōu)化提供參考，為其實際應用提供資料支持，為電網的正常運行提供幫助。