電網調度運行管理OMS系統優化方案設計

張宗包， 王子滔

(深圳供電局有限公司， 廣東, 深圳 518000)

0 引言

配電網在電能配置中屬于一個重要環節，可以與用戶直接實現供電信息傳輸，具有覆蓋區域廣泛的特點，由于電網調度在運行管理過程中配電線路和負荷比較密集，因此導致輸電線路損耗越來越嚴重[1]。根據相關數據統計分析，輸電線路的線損電量大約占電網調度運行管理OMS系統的78%。由此可見，配電網調度運行管理OMS系統的線損占據的比例很大。

隨著電力領域中的市場化程度越來越高，能量損耗與電網調度的經濟效益存在非常密切的關系，電網調度運行管理OMS系統的經濟性不僅關系著用戶與企業的經濟效益，還關系著電網調度帶來的能量消耗[2]。由于電網調度運行管理OMS系統的負荷增長比較快，在節能方面具有非常強大的挖掘潛力[3]。

文獻[4]考慮到電網運行指標在管理和控制過程中的不足，基于大數據平臺設計了一種電網運行指標管控方案，利用電網調度運行管理數據、供電數據分析挖掘能力以及處理能力，融合了電網調度運行管理多業務數據，并實現了數據的共享，通過定義指標體系，實現了管控指標的計算功能，最后將該設計方案應用到實踐中，結果表明該方案可以有效提升電網調度運行管理的精細化水平。文獻[5]為基于涵蓋多種類型負荷對電網調度系統展開優化改造分析，引入負荷調度模型建立電網調度系統，并為負荷側資源提供了更多的調度接口，從而通過數據預處理模塊、服務優化模塊、結果處理模塊對電網調度系統實施優化改造。然而將上述改造方案應用于電網調度運行管理OMS系統后發現其存在能耗高的缺點。為此，本研究提出了電網調度運行管理OMS系統優化改造方案。

1 優化改造方案設計

1.1 分析電網調度運行管理OMS系統的輸出統計特征

在分析電網調度運行管理OMS系統輸出的統計特征之前，先對其輸出傳輸鏈路展開建模處理，并引入統計特征采樣的方式[6]，在采集電網調度運行管理OMS系統輸出信息的基礎上，基于云計算模式的支撐，系統輸出的電能是通過供電信息處理中心對電能進行集成與調度，將電網數據儲存在系統的存儲池中[7]，分析系統輸出的統計特征并采集信息。圖1顯示了電網調度運行管理OMS系統輸出的數據處理模型。

圖1 電網調度運行管理OMS系統輸出的數據處理模型

基于圖1的數據處理模型，在每一個統計節點和電能轉換器中，構建供電輸出的比特流非線性序列xt，然后采用自回歸滑動平均模型(ARMA模型)[8]構建電網調度運行管理OMS系統的輸出電能傳輸序列非線性模型，那么自回歸滑動平均模型表示為

(1)

其中，a0表示電網調度運行管理OMS系統輸出的初始采樣幅值，xn-i表示電網提供電能過程中功率損耗分布時間序列，bj表示振蕩幅值。

對電網調度運行管理OMS系統的供電輸出進行衰減調制，構建一個衰減函數，表示為

(2)

其中，a表示電網調度運行管理OMS系統供電輸出的方程系數，BH(t)表示關聯系數。

以上過程實現了對電網調度運行管理OMS系統輸出電能傳輸序列的非線性建模，根據模型構建結果提取系統輸出的統計特征[9]，并對其進行詳細的分析。

x(t)=ej2πvx(t)t

(3)

vx(t)=v0+2βt

(4)

Yp(u)=Xp(u)+δ(v-(v0+βt))

(5)

其中，vx(t)表示供電輸出樣本從時域轉換頻域的關聯系數。根據電網調度運行管理OMS系統輸出供電數據的交叉項，對其進行自適應均衡處理[10]，得到供電輸出樣本序列關聯特征分布，表示為

(6)

其中，H(·)表示Heavside函數，表達式為

(7)

綜上所述，數據處理模型在對供電數據進行統計回歸分析的基礎上，建立了供電數據的特征相空間，分析了電網調度運行管理OMS系統輸出的統計特征。

1.2 預測電網調度運行管理OMS系統可靠性

在分析電網調度運行管理OMS系統輸出的統計特征基礎上，預測其可靠性，假設電網調度運行管理OMS系統輸出的采樣時間為τt，那么根據第i組電網調度節點輸出的電壓和電流特征量[11]，構建供電數據的統計回歸分析模型，表示為

(8)

(9)

根據以上過程，可以得到電網調度運行管理OMS系統可靠性的預測步驟如下。

Step 1 定義電網調度運行管理OMS系統供電輸出的特征分布向量，即：

(10)

Step 2 采用自適應算法和均衡調度原理，求解電網調度運行管理OMS系統可靠性預測的第k個近似問題。

Step 3 尋找目標函數的最優值，得到一個電網調度運行管理OMS系統可靠性預測的最優解s(k+1)。

Step 4 引入自適應學習的算法，得到電網調度運行管理OMS系統可靠性預測結果。

Step 5 預測電網調度運行管理OMS系統可靠性。

利用以上步驟，即可預測電網調度運行管理OMS系統可靠性。

1.3 設計電網調度運行管理OMS系統優化改造方案

針對電網調度運行管理OMS系統在技術融合過程中存在很多難題，本研究采用“三層兩網”的設計思路，設計了具體的電網調度運行管理OMS系統優化改造方案。

對電網調度運行管理OMS系統進行優化改造分為二次微機保護的優化改造和電網調度運行管理OMS系統網絡化優化改造兩部分。

考慮到電網調度的實際情況，電網調度運行管理OMS系統采用測控和保護裝置進行獨立配置。高壓端采用測控和保護兩個裝置分開配置，低壓端由于所有硬件設備都被更換，采用測控和保護兩個裝置整體配置[13-14]。二次微機保護的優化改造方案如圖2所示。

圖2 二次微機保護的優化改造方案

采用智能化的方式改造電網調度運行管理OMS系統的電壓等級設備，需要在控制柜中采用航空插頭接口模式，插接設備本體與控制柜。在選擇網絡通信速率時，要考慮到電網調度運行管理OMS系統的數據流量和骨干網絡[15]。在優化改造方案設計中，根據相關標準要求，對電網調度運行管理OMS系統的過程層分別配置間隔、功能、位置、單一總線等優化改造方案。

2 實驗對比分析

為了驗證上述提出的電網調度運行管理OMS系統優化改造方案具有一定有效性，引入文獻[4]中設計的改造方案和文獻[5]中設計的改造方案與其做對比，測試了三種優化改造方案的電網調度能耗、系統運行能耗，并結合優化改造品質值的測試，驗證了三種優化改造方案在電網調度運行管理OMS系統中的應用效果。

采用系統響應時間作為自變量，測試了三種電網調度運行管理OMS系統優化改造方案的電網調度能耗，結果如表1所示。

表1 電網調度能耗測試結果

從表1可以看出，隨著電網調度運行管理OMS系統的運行時間越來越長，三種電網調度運行管理OMS系統優化改造方案的電網調度能耗越來越大。經計算，在實驗測試過程中，本文方案的平均能耗為319.4 J，文獻[4]方案的電網調度平均能耗為680.3 J，文獻[5]方案的電網調度平均能耗為504.7 J。產生這一結果的原因在于本文方案通過分析電網調度運行管理OMS系統輸出的統計特征，降低了電網調度能耗。

三種電網調度運行管理OMS系統優化改造方案的系統運行能耗測試結果，如表2所示。

表2 系統運行能耗測試結果

從表2可以看出，在系統運行能耗方面，本文提出的電網調度運行管理OMS系統優化改造方案是能量消耗最低的，說明該優化改造方案具有較好的優化改造效果。

三種電網調度運行管理OMS系統優化改造方案的優化改造效果品質值測試結果，如圖3所示。

圖3 優化改造效果品質值測試結果

從圖3可以看出，在多次迭代中，本文方案在優化改造效果上，品質值基本都超過了0.9。產生這一結果的原因在于本文方案預先預測電網調度運行管理OMS系統可靠性，從而大大提高了電網調度運行管理OMS系統的優化改造效果。

3 總結

本研究通過分析電網調度運行管理OMS系統的輸出統計特征，預測了其可靠性，并對電網調度運行管理OMS系統進行優化改造。結果顯示，本研究提出的優化改造方案具有較好的應用效果。但是本文在研究過程中未考慮到外部因素對電網調度運行管理OMS系統的影響，在今后的研究中，將主要考慮進一步提高電網調度運行管理OMS系統在優化改造中的抗干擾能力。