（國網(wǎng)浙江省電力有限公司杭州供電公司，杭州 310016）

0 引言

地區(qū)電力調(diào)度的主要任務(wù)包括指揮地區(qū)電力系統(tǒng)的運行、操作和故障處理，負(fù)責(zé)監(jiān)控范圍內(nèi)設(shè)備的集中監(jiān)視、信息處置和遠(yuǎn)方操作[1]。隨著電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展，電力數(shù)據(jù)和信息量不斷膨脹，單純依靠經(jīng)驗和獨立輔助決策系統(tǒng)已不能滿足地區(qū)電力調(diào)度業(yè)務(wù)需求。在現(xiàn)有自動化系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，地區(qū)電力調(diào)度開始研究并嘗試建設(shè)基于大數(shù)據(jù)等技術(shù)的智慧調(diào)度功能，使調(diào)度運行管理從傳統(tǒng)的單一、被動和低效的模式逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榻y(tǒng)一、主動和高效的模式。文獻[2]介紹了專家系統(tǒng)、可視化技術(shù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，但未涉及具體調(diào)度業(yè)務(wù)功能。文獻[3]提出基于電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的智能調(diào)度的應(yīng)用場景構(gòu)架，僅簡單描述了提高發(fā)用電平衡效率的調(diào)度功能。文獻[4]給出了大電網(wǎng)智能告警設(shè)計，介紹基于多源信息融合的綜合故障診斷流程，提出故障恢復(fù)和風(fēng)險預(yù)警功能的進一步研究目標(biāo)。文獻[5]描述了智能電網(wǎng)調(diào)度的多智能體系統(tǒng)特征，提出利用多個智能體形成交互式團體來完成大規(guī)模調(diào)度任務(wù)的概念。文獻[6]對智能電網(wǎng)調(diào)度適應(yīng)電力市場發(fā)展等作了技術(shù)展望?！叭蛢删W(wǎng)”能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略提出以后，地區(qū)電網(wǎng)智慧調(diào)度功能的建設(shè)迎來了新的機遇和挑戰(zhàn)。本文闡明地區(qū)電網(wǎng)智慧調(diào)度功能的建設(shè)，既要滿足地區(qū)調(diào)度當(dāng)前的關(guān)鍵業(yè)務(wù)需求，使調(diào)度業(yè)務(wù)的處理更便捷和更準(zhǔn)確，提升電網(wǎng)調(diào)控能力，又要考慮適應(yīng)未來業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，推進調(diào)度業(yè)務(wù)創(chuàng)新，提升調(diào)控機構(gòu)的服務(wù)價值。在此基礎(chǔ)上，本文對地區(qū)電網(wǎng)智慧調(diào)度功能作了進一步描述。

1 智慧調(diào)度功能應(yīng)用場景

1.1 地區(qū)調(diào)度當(dāng)前業(yè)務(wù)應(yīng)用場景

從地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度當(dāng)前業(yè)務(wù)來看，智慧調(diào)度最關(guān)鍵的應(yīng)用場景在于調(diào)度事故應(yīng)急處置能力、電網(wǎng)運行方式管控能力、緊急操作輔助能力、調(diào)度日常業(yè)務(wù)替代能力等方面。

（1）調(diào)度事故應(yīng)急處置能力

隨著電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展，設(shè)備故障告警信息的數(shù)量呈現(xiàn)幾何級增長趨勢。當(dāng)發(fā)生大型電網(wǎng)事故時，故障信息量大且信息源多，調(diào)控員缺乏對海量信息處理和分析的手段，延長了精準(zhǔn)判斷故障的時間。而當(dāng)故障范圍確定以后，根據(jù)實際運行方式和人工經(jīng)驗制定最佳負(fù)荷轉(zhuǎn)移和故障恢復(fù)方案的時間較長，延長了調(diào)度事故處置決策的時間。比如，當(dāng)臺風(fēng)“利奇馬”來襲時，地區(qū)電網(wǎng)多處發(fā)生故障，需要從大量故障信息中迅速作出故障判斷，并根據(jù)可以恢復(fù)供電的范圍推送出故障恢復(fù)方案。因此需要構(gòu)建智慧調(diào)度系統(tǒng)相關(guān)功能，利用多源信息有效的融合以及基于數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)、人工智能等技術(shù)，對大型電網(wǎng)事故快速作出精準(zhǔn)判斷；通過比對事故后系統(tǒng)運行方式與故障恢復(fù)策略的條件，向調(diào)控員推送故障恢復(fù)策略建議。

（2）電網(wǎng)運行方式管控能力

在電網(wǎng)檢修高峰期，需要編排的設(shè)備檢修運行方式和評估的電網(wǎng)風(fēng)險內(nèi)容較多，而依靠人工編制運行方式和評估電網(wǎng)風(fēng)險時，需要考慮多方面因素，容易受到人員主觀因素的影響。電網(wǎng)臨時運行方式調(diào)整時，也需要及時評估實時電網(wǎng)運行風(fēng)險。而在較大規(guī)模的地區(qū)電網(wǎng)中，多個運行方式都可以選擇，多個異常運行方式也往往同時存在，因此需要對它們進行長期的動態(tài)管理。比如，地區(qū)電網(wǎng)迎峰度夏期間，針對某個設(shè)備重載問題需要掌握全部可行的運行方式調(diào)整方案，然后從中作出比較合理的選擇，或是根據(jù)負(fù)荷預(yù)測提前作出運行方式調(diào)整或恢復(fù)的建議，從而消除設(shè)備重載告警現(xiàn)象。因此需要構(gòu)建智慧調(diào)度系統(tǒng)相關(guān)功能，在獲取設(shè)備檢修運行信息的基礎(chǔ)上，通過設(shè)備N-1 分析和潮流計算，實現(xiàn)電網(wǎng)運行風(fēng)險的客觀評估，并向調(diào)控員及其他專業(yè)人員推送出評估結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，統(tǒng)一錄入其余運行方式的調(diào)整安排，由智慧調(diào)度來實現(xiàn)對運行方式的動態(tài)管理。

（3）緊急操作輔助能力

調(diào)控業(yè)務(wù)中的緊急負(fù)荷控制，包括500 kV 供區(qū)之間的負(fù)荷轉(zhuǎn)移、220 kV 變電站供電區(qū)域負(fù)荷調(diào)整、220 kV 線路斷面負(fù)荷控制以及事故情況下的限負(fù)荷措施等，緊急負(fù)荷控制包含的操作任務(wù)往往不止一個，但任務(wù)時間緊，調(diào)控員需要依靠經(jīng)驗來選擇運行方式并花費一定時間計算負(fù)荷容量。為確保大電網(wǎng)穩(wěn)定，需要及時做出負(fù)荷群控等應(yīng)急措施。因此，需要構(gòu)建智慧調(diào)度系統(tǒng)相關(guān)功能，對各種情況下的負(fù)荷控制容量和方式進行計算，并響應(yīng)調(diào)控需求及時推送給調(diào)控員決策。

（4）日常業(yè)務(wù)替代能力

利用智慧調(diào)度功能來完成調(diào)度日常業(yè)務(wù)中的報表和記錄制作等重復(fù)性工作，可以節(jié)省調(diào)控員及其他專業(yè)人員的部分精力，并且有利于避免人為差錯。雖然，目前已有一些報表和記錄通過程序生成，但在系統(tǒng)性、可擴展性以及多個信息綜合方面還有待提高。比如，運行日報中的設(shè)備負(fù)載情況可以通過程序從自動化系統(tǒng)中獲取，但是天氣情況及負(fù)荷預(yù)測情況還要查閱氣象信息系統(tǒng)和負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)，并進行人工的信息拼接，其便捷程度和可靠性程度都有待提高。因此，需要構(gòu)建智慧調(diào)度系統(tǒng)相關(guān)功能，通過一個更智慧的平臺來對日常報表進行統(tǒng)一管理，并實現(xiàn)報表的自動生成。

1.2 地區(qū)調(diào)度發(fā)展需求應(yīng)用場景

2019 年以來，全國電力行業(yè)圍繞“三型兩網(wǎng)”展開了積極廣泛的探索和討論。周孝信院士認(rèn)為對能源互聯(lián)網(wǎng)核心目標(biāo)的認(rèn)識應(yīng)包括：最大幅度提高能源綜合利用效率；最大限度開發(fā)利用可再生能源；為終端用戶提供便捷可靠優(yōu)質(zhì)的綜合能源服務(wù)；推動技術(shù)裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展。能源“萬物互聯(lián)”要取得很多數(shù)據(jù)，包括從傳感器全面感知，到可靠傳輸，再到大數(shù)據(jù)平臺處理，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能化。有了這些數(shù)據(jù)以后，就可以通過建立模型實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動，支持能源系統(tǒng)更高水平的價值創(chuàng)造。一是對電網(wǎng)內(nèi)部的價值創(chuàng)造，信息化可提高效率，還有更重要的是給社會給用戶的價值實現(xiàn)創(chuàng)造出新的商業(yè)模式[7]。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)應(yīng)用場景主要包括四方面，一是規(guī)劃，提升未來綜合能源的規(guī)劃能力；二是運行，提升新能源的調(diào)度能力；三是營銷，提升用電用能行為的分析能力；四是用能，提升商業(yè)價值和社會價值，包括社會、環(huán)境和經(jīng)濟效應(yīng)[8]。2019 年5 月，浙江電力現(xiàn)貨市場模擬試運行啟動，標(biāo)志浙江電力現(xiàn)貨市場籌備工作初步就位，意味著現(xiàn)貨市場正式運行指日可待。電力市場的建設(shè)發(fā)展，對電網(wǎng)企業(yè)的運行支撐作用提出了要求，地區(qū)調(diào)度在業(yè)務(wù)及功能上也將賦予新的內(nèi)涵。

因此，從地區(qū)調(diào)度發(fā)展需求上來看，智慧調(diào)度的應(yīng)用場景包括局部負(fù)荷感知能力、新能源接入承載力評估能力、供電路徑追溯能力和數(shù)據(jù)增值服務(wù)能力等方面。

（1）局部負(fù)荷感知能力

為了實現(xiàn)運行方式的動態(tài)管理、優(yōu)化新能源調(diào)度、支撐電力市場運營，需要對各變電站、各臺主變、各條母線、各條線路的負(fù)荷進行準(zhǔn)確預(yù)測。目前，負(fù)荷預(yù)測一般只針對整個地區(qū)電網(wǎng)的用電負(fù)荷、網(wǎng)供電負(fù)荷，母線負(fù)荷方面雖有預(yù)測但應(yīng)用不多。在日常工作中，只是根據(jù)需要對某個變電站或某條線路進行負(fù)荷查詢和估計，沒有形成對各臺主變、各條線路等設(shè)備負(fù)荷的系統(tǒng)性預(yù)測。因此，需要構(gòu)建智慧調(diào)度系統(tǒng)相關(guān)功能，實現(xiàn)對各片區(qū)、各類設(shè)備負(fù)荷的準(zhǔn)確感知，以優(yōu)化運行方式安排、實現(xiàn)運行方式動態(tài)管理，并為電網(wǎng)風(fēng)險管控等功能做好支撐。感知包括對電流、有功、無功的感知，能及時發(fā)覺系統(tǒng)的異常情況，并為準(zhǔn)確預(yù)測負(fù)荷打好基礎(chǔ)。

（2）新能源接入承載力評估能力

杭州地區(qū)的新能源裝機規(guī)模不斷增長，截至2019 年7 月底，杭州境內(nèi)光伏發(fā)電共計接入26 897座，容量109 萬kW，占杭州地區(qū)地方電廠總?cè)萘康?3%。根據(jù)國家有關(guān)政策，“十四五”期間，新能源裝機還將繼續(xù)增長。太陽能、風(fēng)能等新能源出力具有隨機性和波動性，給電網(wǎng)的調(diào)峰帶來壓力。大量新能源并網(wǎng)運行，改變了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。地區(qū)電網(wǎng)在保障消納不斷接入新能源的同時，需要及時評估電網(wǎng)的接納能力，以給出電網(wǎng)改造措施和引導(dǎo)新能源有序并網(wǎng)。2019 年，調(diào)控中心根據(jù)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開展了分布式光伏接入承載力測算，但由于沒有測算系統(tǒng)，全部依靠人工進行數(shù)據(jù)的錄入和統(tǒng)計，而且測算結(jié)果展示效果不佳。因此，需要構(gòu)建智慧調(diào)度系統(tǒng)相關(guān)功能，實現(xiàn)新能源承載力或消納能力的實時評估和展示，引導(dǎo)新能源有序并網(wǎng)。

（3）供電路徑追溯能力

在重大保供電期間，需要根據(jù)用戶保電級別梳理相應(yīng)級別的保電設(shè)備，給保電工作提供參考。目前，保電設(shè)備的梳理主要依靠人工完成，不僅工作量大而且容易疏漏，在保電用戶新增或變更時，保電設(shè)備的梳理更新也比較繁瑣。此外，根據(jù)用戶實時供電路徑，可以為電力交易的過網(wǎng)費用、電網(wǎng)故障損失負(fù)荷、電網(wǎng)精準(zhǔn)投資分析等計算提供依據(jù)。因此，需要構(gòu)建智慧調(diào)度系統(tǒng)的相關(guān)功能，實現(xiàn)用戶供電路徑實時溯源和記錄。

（4）數(shù)據(jù)價值服務(wù)能力

為了提升智慧調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)功能，智慧調(diào)度應(yīng)盡可能挖掘有價值的運行信息，提供給電網(wǎng)規(guī)劃、運維檢修、營銷服務(wù)等部門，服務(wù)“三型兩網(wǎng)”的建設(shè)發(fā)展和政府、社會有關(guān)部門行業(yè)決策。在提供對外服務(wù)的同時，智慧調(diào)度價值服務(wù)功能及時獲取外部有價值的信息，經(jīng)過校驗后成為自身功能的支撐。數(shù)據(jù)價值服務(wù)能力一是能改變以往相關(guān)數(shù)據(jù)收集的被動性，以及質(zhì)量不高、效率不高的特點，二是通過整個智慧調(diào)度的運作，有效提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，真正使電力大數(shù)據(jù)產(chǎn)生價值。因此，需要構(gòu)建智慧調(diào)度系統(tǒng)的相關(guān)功能，以實現(xiàn)對內(nèi)、對外兩方面的數(shù)據(jù)服務(wù)和支撐。

2 智慧調(diào)度功能搭建

2.1 地區(qū)電網(wǎng)智慧調(diào)度的功能及平臺

目前，故障處理、負(fù)荷預(yù)測、方式安排、風(fēng)險管控、運行評價、報表統(tǒng)計等地區(qū)電力調(diào)度業(yè)務(wù)，大多還是在自動化系統(tǒng)和獨立的輔助決策系統(tǒng)基礎(chǔ)上加以人工判斷來實現(xiàn)。隨著電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展和供電可靠性要求的提高，調(diào)度業(yè)務(wù)中故障處理的頻次、負(fù)荷預(yù)測的范圍、方式安排的數(shù)目、運行評價的對象、報表統(tǒng)計的內(nèi)容等都明顯增多或擴大。傳統(tǒng)調(diào)度模式將無法滿足實際需求，而大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新技術(shù)的日益發(fā)展給電網(wǎng)的規(guī)劃研究、運行控制等提供了新的平臺和技術(shù)[9-11]。因此，電網(wǎng)規(guī)模較大的地區(qū)電力調(diào)度機構(gòu)基于多源信息融合，結(jié)合新技術(shù)實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的快速高效處理，率先實現(xiàn)能有效提高調(diào)度業(yè)務(wù)處理效率的智慧調(diào)度功能將是很有益的，也是很有必要的。

根據(jù)地區(qū)調(diào)度的智慧功能應(yīng)用場景，智慧調(diào)度功能宜包括：故障快速隔離和供電最優(yōu)恢復(fù)、電網(wǎng)風(fēng)險掃描和運行方式梳理、緊急操作輔助決策、智慧報表生成、負(fù)荷感知和預(yù)測、新能源承載力評估、供電路徑溯源、數(shù)據(jù)價值服務(wù)等。這些功能之間相互聯(lián)系、相互支撐，形成智慧調(diào)度功能體系。

在調(diào)控系統(tǒng)內(nèi)部，支撐智慧調(diào)度功能的信息和業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)、調(diào)控云、電網(wǎng)實時風(fēng)險輔助決策系統(tǒng)、電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)、一體化保護整定系統(tǒng)等，以及包含運行操作規(guī)定、運行方式安排原則、事故處置原則、保電設(shè)備梳理方法等專業(yè)知識庫。圖1 展示了地區(qū)電網(wǎng)智慧調(diào)度功能搭建的技術(shù)層次。在感知層，智慧調(diào)度功能依托自動化信息系統(tǒng)、保護信息系統(tǒng)以及專業(yè)知識庫等等獲得感知和知識；在網(wǎng)絡(luò)層，智慧調(diào)度功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通和校驗；在平臺層，智慧調(diào)度功能統(tǒng)一多個輔助系統(tǒng)的功能，匯集經(jīng)過校驗的數(shù)據(jù)，執(zhí)行大數(shù)據(jù)分析、人工智能的算法，并向應(yīng)用層輸送結(jié)果；在應(yīng)用層，智慧調(diào)度功能展示調(diào)度業(yè)務(wù)實現(xiàn)結(jié)果和提供服務(wù)請求支持。其中，在平臺層，智慧調(diào)度與企業(yè)數(shù)據(jù)中臺進行必要的數(shù)據(jù)交互，獲得外部數(shù)據(jù)和輸出部分?jǐn)?shù)據(jù)增值服務(wù)。

2.2 地區(qū)電網(wǎng)智慧調(diào)度各功能間的聯(lián)絡(luò)

地區(qū)電網(wǎng)智慧調(diào)度的各個功能之間相互聯(lián)系和支撐，共同協(xié)作實現(xiàn)對調(diào)控業(yè)務(wù)的輔助決策。智慧調(diào)度各功能根據(jù)需要從平臺層獲取其他功能模塊的有用信息和數(shù)據(jù)，并向其他模塊提供信息和數(shù)據(jù)服務(wù)。其中，數(shù)據(jù)價值服務(wù)功能與企業(yè)數(shù)據(jù)中臺進行數(shù)據(jù)交互，提供有價值的電力信息和數(shù)據(jù)，同時獲取外部的信息和數(shù)據(jù)，處理后傳遞給其他功能使用。智慧調(diào)度各功能間的信息和數(shù)據(jù)互通以及應(yīng)對某個具體調(diào)度業(yè)務(wù)的協(xié)作關(guān)系，在智慧調(diào)度總的協(xié)調(diào)管理模塊的作用下完成。協(xié)調(diào)管理模塊是智慧調(diào)度的統(tǒng)一調(diào)配控制中心，通過管控實現(xiàn)對數(shù)據(jù)、流通渠道的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，完成分散控制以及并行處理的功能，利用分布式計算處理和運行數(shù)據(jù)合理整合，解決各類不確定影響并達到工作效率的提升。圖2 顯示了平臺層中智慧調(diào)度各功能間的聯(lián)絡(luò)情況，以及協(xié)調(diào)管理模塊的關(guān)鍵作用位置。

圖1 智慧調(diào)度功能搭建技術(shù)層次

圖2 智慧調(diào)度各功能間聯(lián)絡(luò)

各功能間的信息和數(shù)據(jù)互通包括：負(fù)荷感知和預(yù)測功能向運行方式梳理功能提供局部負(fù)荷預(yù)測信息，以協(xié)助判斷未來運行方式調(diào)整安排的合理性和可行性；供電路徑溯源功能向電網(wǎng)風(fēng)險掃描功能提供重要用戶實時供電路徑，以協(xié)助判斷重要用戶供電電源全停引起的電網(wǎng)運行風(fēng)險。各功能間的信息和數(shù)據(jù)互通情況，將在下文描述地區(qū)電網(wǎng)智慧調(diào)度的功能設(shè)想中再列舉。

2.3 地區(qū)電網(wǎng)智慧調(diào)度的網(wǎng)絡(luò)安全防護

隨著信息安全環(huán)境的日益嚴(yán)峻和惡化，網(wǎng)絡(luò)攻防環(huán)境正在發(fā)生快速變化。采用信息融合及大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的智慧調(diào)度系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)安全方面也將面臨著挑戰(zhàn)。一方面，為適應(yīng)“三型兩網(wǎng)”發(fā)展和調(diào)度業(yè)務(wù)需求，智慧調(diào)度系統(tǒng)的功能逐步加強，將面對更加復(fù)雜的接入環(huán)境、靈活多樣的接入方式；另一方面，智慧調(diào)度功能需要調(diào)控云作支撐，離不開云計算的虛擬化技術(shù)和環(huán)境，傳統(tǒng)的安全保護手段難以滿足云計算虛擬化技術(shù)和環(huán)境的需求。因此，智慧調(diào)度系統(tǒng)在電力信息網(wǎng)絡(luò)安全方面會面臨更多要求，難度也更高。

面對嚴(yán)峻的信息安全形勢和復(fù)雜的信息安全挑戰(zhàn)，智慧調(diào)度系統(tǒng)在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)安全防護體系時應(yīng)注意遵循以下原則：一是整體性與分布性結(jié)合，在力求從整體上反映信息安全能力的同時，還需充分考慮不同信息安全保護對象間的差異，以提供全方位、多層次的安全防護；二是主動性與動態(tài)性結(jié)合，貫徹積極防護與事前控制的思想，具備完整的安全漏洞發(fā)現(xiàn)機制和彌補機制，以及對未知安全事件的防范能力和免疫能力，各安全功能構(gòu)成閉環(huán)的動態(tài)控制系統(tǒng)，并能根據(jù)系統(tǒng)安全需求的變化動態(tài)地調(diào)整部署。

3 地區(qū)電網(wǎng)智慧調(diào)度的功能設(shè)想

3.1 故障快速隔離和供電最優(yōu)恢復(fù)

故障快速隔離和供電最優(yōu)恢復(fù)，主要體現(xiàn)智慧調(diào)度學(xué)習(xí)、判斷、計算等能力。智慧調(diào)度首先根據(jù)一、二次故障信息進行分析判斷，然后實施故障隔離和供電恢復(fù)推送。

智慧調(diào)度通過對歷史故障信息進行分類并提取特征信息，與故障事件組合形成歷史故障事件信息庫。通過深度學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對歷史故障信息進行學(xué)習(xí)訓(xùn)練。比如，一種多層的、非線性與線性結(jié)合的、全連接型的深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：

式中：X 為經(jīng)過合理分類的故障特征信息向量；Y為故障事件向量；w 和b 分別為各層節(jié)點權(quán)重和偏移量。

故障發(fā)生時，智慧調(diào)度對多源故障信息進行同樣的分類和特征信息提取，提供給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進行計算分析。

故障最快隔離和供電最優(yōu)恢復(fù)的一種實現(xiàn)思路是：當(dāng)故障發(fā)生時，首先，智慧調(diào)度根據(jù)各類故障特征信息計算分析出故障事件，并依靠故障處置原則等知識，判斷出它認(rèn)為較小的故障范圍和損失負(fù)荷情況，給出故障范圍最快隔離操作方案及故障范圍外失電負(fù)荷的恢復(fù)供電方案；其次，智慧調(diào)度通過獲取新出現(xiàn)的故障信息或通過人機互動方式獲取新的設(shè)備巡視結(jié)論，針對新出現(xiàn)的信息或設(shè)備巡視結(jié)論（明確狀態(tài)良好的設(shè)備），進一步縮小故障范圍，并再次給出故障范圍縮小后的最快隔離操作方案及失電負(fù)荷的恢復(fù)供電方案，如果沒有失電負(fù)荷（前一步已經(jīng)完成恢復(fù)供電），則給出故障范圍進一步最快隔離操作方案及恢復(fù)供電優(yōu)化方案；最后，智慧調(diào)度將故障范圍縮小到具體的故障設(shè)備個體，這個故障設(shè)備個體可以不止一個。供電恢復(fù)方案同時考慮操作的可行性、操作量，以及對廠站所用電恢復(fù)供電和失電負(fù)荷恢復(fù)供電操作受阻的備用方案。智慧調(diào)度故障隔離和供電恢復(fù)的處理流程如圖3 所示。智慧調(diào)度根據(jù)故障事件分析、負(fù)荷損失計算、故障隔離和供電恢復(fù)過程自動生成故障處置報告。

圖3 故障隔離和供電恢復(fù)的處理流程

故障隔離和供電恢復(fù)功能與其他功能的聯(lián)絡(luò)和支撐包括：依靠緊急操作輔助決策功能，獲得有效的運行方式預(yù)控措施庫信息，支撐恢復(fù)供電方案的選擇推送；依靠負(fù)荷感知和預(yù)測功能，獲得負(fù)荷損失情況、供電恢復(fù)過程中及恢復(fù)后一段時間內(nèi)的負(fù)荷平衡情況，支撐供電最優(yōu)恢復(fù)方式的判斷和故障報告的生成；依靠數(shù)據(jù)價值服務(wù)功能，獲取設(shè)備健康狀態(tài)、負(fù)荷性質(zhì)，支撐供電恢復(fù)操作的可行性判斷；等等。

3.2 電網(wǎng)風(fēng)險掃描和運行方式梳理

電網(wǎng)風(fēng)險掃描和運行方式梳理，主要體現(xiàn)了智慧調(diào)度記憶、分析、判斷等能力。智慧調(diào)度設(shè)定每隔一定時間通過枚舉法對地區(qū)電網(wǎng)進行N-1實時掃描，根據(jù)4 個評價指標(biāo)對全網(wǎng)運行風(fēng)險進行分項評價和總體評價。其中，負(fù)荷削減指標(biāo)代表事故后損失負(fù)荷的大??；設(shè)備失電指標(biāo)代表事故后廠站及其主設(shè)備全停的個數(shù)；設(shè)備過載指標(biāo)代表事故后相關(guān)線路、主變等設(shè)備過載程度；系統(tǒng)解列指標(biāo)代表事故后系統(tǒng)解列的分片情況。評價指標(biāo)與電網(wǎng)風(fēng)險事件等級標(biāo)準(zhǔn)進行比對得出電網(wǎng)風(fēng)險等級，在統(tǒng)計分項電網(wǎng)風(fēng)險等級和個數(shù)后形成全網(wǎng)總體評價。

智慧調(diào)度對電網(wǎng)檢修運行風(fēng)險評估的過程是：先提取檢修計劃項目及相關(guān)運行方式信息；再根據(jù)不同檢修項目的起始時間生成系統(tǒng)研究態(tài)；然后結(jié)合系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測和潮流計算結(jié)果，根據(jù)4 個評價指標(biāo)對各項電網(wǎng)檢修運行風(fēng)險進行評定并形成電網(wǎng)風(fēng)險等級。

在電網(wǎng)實時風(fēng)險掃描及電網(wǎng)檢修運行風(fēng)險評估的基礎(chǔ)上，智慧調(diào)度統(tǒng)一管理計劃檢修運行方式和特殊情況運行方式調(diào)整信息，并與存儲著的正常運行方式按照設(shè)定的時間定時梳理或按照請求即時梳理比對，給出異常運行方式清單，并分類成檢修方式、特殊方式、保供電方式等，交由專業(yè)人員審核確認(rèn)，實現(xiàn)對電網(wǎng)運行方式的持續(xù)動態(tài)管理。

電網(wǎng)風(fēng)險掃描和運行方式梳理功能與其他功能的聯(lián)絡(luò)和支撐包括：依靠負(fù)荷感知和預(yù)測功能，獲得未來一段時間的局部負(fù)荷或區(qū)域負(fù)荷，支撐梳理運行方式調(diào)整安排的合理性、可行性以及負(fù)荷損失指標(biāo)的電網(wǎng)運行風(fēng)險掃描；依靠供電路徑溯源功能，獲取重要用戶實時供電路徑，支撐重要用戶供電電源全停的電網(wǎng)運行風(fēng)險掃描；依靠數(shù)據(jù)價值服務(wù)功能，獲取外部檢修計劃信息，支撐檢修計劃的電網(wǎng)運行風(fēng)險掃描；依靠故障快速隔離和供電最優(yōu)恢復(fù)功能，獲取故障后的供電恢復(fù)方式，支撐運行方式梳理的完整性；等等。

3.3 緊急操作輔助決策

緊急操作輔助決策主要體現(xiàn)智慧調(diào)度記憶、判斷、計算等能力。智慧調(diào)度將專業(yè)人員設(shè)定的運行方式調(diào)整方案、事故拉限電方案、低周減載方案、運行方式預(yù)控措施等與實際網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒃O(shè)備健康狀況等進行比對，常態(tài)化檢驗方案措施的有效性，描述無法執(zhí)行方案措施的原因，以供調(diào)控員及方式專業(yè)人員參考和決策。遇緊急操作任務(wù)時，根據(jù)請求推送有效的運行方式調(diào)整方案、事故拉限電方案、運行方式預(yù)控措施等輔助調(diào)控員決策。為應(yīng)對大電網(wǎng)事故下，智慧調(diào)度推送有效的負(fù)荷群控方案供調(diào)控員決策。當(dāng)電網(wǎng)故障發(fā)生時，根據(jù)事故下的負(fù)荷轉(zhuǎn)移，智慧調(diào)度根據(jù)負(fù)荷變化情況，緊急推送平衡負(fù)荷的措施，作為故障應(yīng)急處置的一部分，及時推送給調(diào)控員決策。在推送調(diào)控員有關(guān)方案措施的同時，計算出方案措施相關(guān)的運行指標(biāo)，比如負(fù)荷容量大小、電壓控制水平等，對緊急操作的效果進行量化計算。

緊急操作輔助決策功能與其他功能的聯(lián)絡(luò)和支撐包括：依靠負(fù)荷感知和預(yù)測功能，獲得局部負(fù)荷平衡的變化，支撐緊急轉(zhuǎn)移負(fù)荷的運行方式調(diào)整策略推送以及相關(guān)的運行指標(biāo)計算；依靠數(shù)據(jù)價值服務(wù)功能，獲取設(shè)備健康狀態(tài)，支撐緊急情況下有效方案措施的推送；依靠數(shù)據(jù)價值服務(wù)功能，獲得外部錯避峰負(fù)荷安排容量，支撐不同區(qū)域或具體變電站錯避峰容量計算和推送；等等。

3.4 智慧報表生成

智慧報表生成和數(shù)據(jù)價值服務(wù)，主要體現(xiàn)智慧調(diào)度知識、記憶、計算等能力。與調(diào)度運行有關(guān)的報表有迎峰度夏日報、電網(wǎng)運行周報、無功電壓運行分析、調(diào)度交接班內(nèi)容清單等等，智慧調(diào)度事先建立相關(guān)的模板，自動計算、填充運行數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要獲取不同信息源數(shù)據(jù)，完成報表的自動生成和存儲。對于能從不同信息源直接提取的數(shù)據(jù)，智慧調(diào)度通過在相應(yīng)信息源尋址獲?。粚τ谛枰ㄟ^計算間接生成的數(shù)據(jù)，智慧調(diào)度通過建立常用計算數(shù)據(jù)表計算和存儲，并提供給多個相應(yīng)報表填充使用。智慧報表提供報表模板自動組合功能，滿足專業(yè)人員不同的需求。

智慧報表生成功能與其他功能的聯(lián)絡(luò)和支撐包括：依靠負(fù)荷感知和預(yù)測功能，獲取設(shè)備運行數(shù)據(jù)和負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)，支撐運行報表的生成；依靠故障快速隔離和供電最優(yōu)恢復(fù)功能，獲取故障處理的整個過程，支撐調(diào)度交接班內(nèi)容清單的生成；依靠數(shù)據(jù)價值服務(wù)功能，獲得檢修計劃信息，支撐運行周報的生成；等等。

3.5 負(fù)荷感知和預(yù)測

負(fù)荷感知和預(yù)測，主要體現(xiàn)智慧調(diào)度感知、知識、計算等能力。氣象信息是負(fù)荷變化的重要因素，數(shù)值天氣預(yù)報也已應(yīng)用于風(fēng)電、光伏發(fā)電的有功功率預(yù)測中，所以氣象信息的接入能幫助智慧調(diào)度預(yù)測負(fù)荷的變化。智慧調(diào)度能記憶每條母線、每臺主變的負(fù)荷，并根據(jù)發(fā)電計劃、異常方式等信息來進一步感知負(fù)荷的變化，通過突變量閾值判斷負(fù)荷變化的合理性，推送調(diào)控員進行不合理突變量確認(rèn)。通過感知負(fù)荷的變化和獲取的氣象信息，智慧調(diào)度實現(xiàn)每條母線、每臺主變的負(fù)荷預(yù)測。目前，針對負(fù)荷預(yù)測的方法模型有不少研究，比如基于時間序列法的預(yù)測模型、利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法的預(yù)測模型?？紤]到越來越多的分布式電源接入地區(qū)電網(wǎng)后，對地區(qū)電網(wǎng)的局部負(fù)荷特性造成影響，以及不同區(qū)域的負(fù)荷性質(zhì)和發(fā)展變化均有差異，因此負(fù)荷感知和預(yù)測功能建設(shè)方面，除了需要重視融合多源信息（包括主配網(wǎng)專業(yè)信息，以及氣象、經(jīng)濟等信息）外，還應(yīng)考慮采用合理的預(yù)測方法和預(yù)測模型。比如，采用二階段還原的預(yù)測方法，能較好地解決分布式電源影響的負(fù)荷預(yù)測問題，該方法對感知的歷史負(fù)荷按照全社會負(fù)荷和分布式電源進行分解，再對負(fù)荷和出力分別預(yù)測，最后合成還原預(yù)測結(jié)果。在預(yù)測分布式電源出力時，智慧調(diào)度根據(jù)分布式電源裝機分布和歷史出力情況，結(jié)合數(shù)值天氣預(yù)報信息對各區(qū)域分布式電源出力進行有效預(yù)測；在預(yù)測全社會負(fù)荷時，利用自適應(yīng)的負(fù)荷預(yù)測模型，通過對預(yù)測模型參數(shù)進行自適應(yīng)的調(diào)整優(yōu)化，得出自適應(yīng)的預(yù)測結(jié)果[12]。

負(fù)荷感知和預(yù)測功能與其他功能的聯(lián)絡(luò)和支撐包括：依靠數(shù)據(jù)價值服務(wù)功能，獲得檢修計劃及檢修方式安排信息，支撐檢修方式引起的負(fù)荷轉(zhuǎn)移的感知，以及獲得低壓用戶光伏掛接情況和大用戶負(fù)荷性質(zhì)，支撐局部負(fù)荷感知能力；依靠故障快速隔離和供電最優(yōu)恢復(fù)功能，獲得故障隔離和供電恢復(fù)方式安排信息，支撐故障處理引起的負(fù)荷轉(zhuǎn)移的感知；等等。

3.6 新能源承載力評估

新能源承載力評估，主要體現(xiàn)智慧調(diào)度知識、計算、判斷等能力。為保障分布式可再生能源的全額消納，智慧調(diào)度根據(jù)電力行業(yè)有關(guān)分布式電源接入電網(wǎng)承載力評估標(biāo)準(zhǔn)，高效利用基礎(chǔ)信息和運行數(shù)據(jù)進行在線測算統(tǒng)計，對全地區(qū)及各區(qū)域的分布式電源接入電網(wǎng)承載力進行全面的、實時的測算評估和展示，引導(dǎo)分布式電源的接入和為接納新能源進行的電網(wǎng)設(shè)備改造。測算評估對象包括220 kV 及以下各電壓等級的主變和線路，測算的項目為反向負(fù)載率λ 和可新增分布式電源容量Pm[13]：

式中：PD為分布式電源出力；PL為同時刻等效用電負(fù)荷；Se為變壓器或線路實際運行限值；kr為設(shè)備運行裕度系數(shù)，一般取0.8。

針對Pm值，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)進一步對短路電流、電壓偏差和諧波進行校核，根據(jù)校核的結(jié)果來確定Pm值或降低Pm值再測算。

智慧調(diào)度根據(jù)承載力評估結(jié)果對各區(qū)域各變電站的新能源接入承載力進行展示。

新能源承載力評估功能與其他功能的聯(lián)絡(luò)和支撐包括：依靠電網(wǎng)風(fēng)險掃描和運行方式梳理功能，獲取測算評估日運行方式，支撐新能源承載力測算時的運行方式確定；依靠數(shù)據(jù)價值服務(wù)功能，獲得母線的諧波電流監(jiān)測值，支撐評估中的諧波電流校核；依靠數(shù)據(jù)價值服務(wù)功能，獲得母線供電范圍信息，支撐新能源承載力評估結(jié)果展示更加具體和可查詢；等等。

3.7 供電路徑溯源

供電路徑溯源主要體現(xiàn)智慧調(diào)度記憶、辨別、計算等能力。供電路徑溯源可以記錄和展示低壓用戶到電源之間的實時供電路徑，包括從用戶到220 kV 主變之間、用戶至電廠之間的供電路徑溯源。為了實現(xiàn)供電路徑溯源功能，需要建立設(shè)備的溯源模型，如：

式中：L，B，S 分別代表線路或支路設(shè)備、母線設(shè)備、主變設(shè)備；X1為設(shè)備的首選上一級設(shè)備；X2為設(shè)備的備選上級設(shè)備；m，n 分別為溯源選擇條件。

智慧調(diào)度根據(jù)設(shè)備運行狀態(tài)變化觸發(fā)掃描，記錄供電路徑改變的結(jié)果和時間，從而實現(xiàn)供電路徑實時追溯，記錄和展示供電路徑上的全部線路、主變、母線等主設(shè)備，用于保供電設(shè)備梳理或電網(wǎng)精準(zhǔn)投資分析計算等多種應(yīng)用。

供電路徑溯源功能與其他功能的聯(lián)絡(luò)和支撐包括：依據(jù)數(shù)據(jù)價值服務(wù)功能，獲得從配變臺區(qū)至配網(wǎng)主干線的溯源路徑，實現(xiàn)與10 kV 以上供電路徑的溯源對接，支撐供電路徑完整溯源，以及獲得用戶保電等級、供電電源等信息，支撐保電設(shè)備梳理；依據(jù)電網(wǎng)風(fēng)險掃描和運行方式梳理功能，獲得實時運行方式確定，支撐供電路徑溯源結(jié)果的比對和驗證；等等。

3.8 數(shù)據(jù)價值服務(wù)

數(shù)據(jù)價值服務(wù)主要體現(xiàn)智慧調(diào)度分析、計算、辨別等能力。在獲取外部數(shù)據(jù)價值方面，主要有運維檢修專業(yè)的設(shè)備狀態(tài)、檢修計劃等信息，營銷專業(yè)的低壓用戶分布式光伏裝機情況、母線供電范圍、用戶負(fù)荷性質(zhì)、電能質(zhì)量檢測等信息，配網(wǎng)專業(yè)的供電路徑溯源、負(fù)荷割接等信息，以及氣象信息、社會經(jīng)濟發(fā)展等信息。智慧調(diào)度在獲取時，通過對其進行必要的數(shù)據(jù)自校驗或者有條件地利用專業(yè)知識庫和其他功能進行互校驗以后，轉(zhuǎn)化為固定的格式，按需要提供給包括智慧調(diào)度的其他功能使用，也可以由數(shù)據(jù)價值服務(wù)功能直接用來統(tǒng)計分析形成新的數(shù)據(jù)價值，比如，獲得高能耗用戶的供電電源信息和負(fù)荷類型信息，通過與負(fù)荷感知和預(yù)測功能結(jié)合，得出高能耗用戶的用電情況統(tǒng)計分析等。

在統(tǒng)計比較不同產(chǎn)業(yè)負(fù)荷及用電量時，在提供外部數(shù)據(jù)價值方面，智慧調(diào)度在有關(guān)功能計算分析的結(jié)果上，通過報表統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析的功能設(shè)計，進一步進行數(shù)據(jù)整合和分析，挖掘出更高的數(shù)據(jù)價值，提供給外部使用。比如，10 kV 小電流接地選線正確率、高能耗用戶的用電情況等等，用于設(shè)備廠家選擇、用能監(jiān)測，并可適時提供給設(shè)備廠家、政府決策。又如，根據(jù)變電站負(fù)載率計算，統(tǒng)計分區(qū)域或分供區(qū)的負(fù)載情況和容載比，分析相應(yīng)區(qū)域容載比裕度，形成反映區(qū)域負(fù)載水平的報告；通過負(fù)荷平衡分析，給出各區(qū)域、各供區(qū)的供電能力水平、輸送斷面受限情況，給電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運行提供參考；通過統(tǒng)計比較各年負(fù)載情況，給出各區(qū)域、各供區(qū)負(fù)荷及用電量增長率曲線，包括不同產(chǎn)業(yè)負(fù)荷水平、電量水平，給出不同產(chǎn)業(yè)負(fù)荷及用電量變化曲線，提供給政府決策。

數(shù)據(jù)價值服務(wù)功能與其他功能的聯(lián)絡(luò)和支撐包括：依靠供電路徑溯源功能，獲得負(fù)荷及供電電源的區(qū)域?qū)傩孕畔?，以計及不同區(qū)域間交叉互供的情況，支撐區(qū)域供電能力水平和負(fù)載水平分析；依靠負(fù)荷預(yù)測和感知功能，獲得大用戶及電廠功率因素控制情況、發(fā)用電出力、負(fù)荷曲線等信息，支撐對大用戶、電廠的運行情況進行管理評價。

4 展望

目前，電網(wǎng)和電網(wǎng)調(diào)度的智能水平還處于淺層階段，人工智能技術(shù)發(fā)展還遠(yuǎn)未達到高峰[14-15]。地區(qū)電網(wǎng)智慧調(diào)度系統(tǒng)依靠大數(shù)據(jù)等技術(shù)來提升地區(qū)電力調(diào)度控制能力，并能適應(yīng)未來發(fā)展需求，為最終過渡到地區(qū)電網(wǎng)的智能調(diào)度打好數(shù)據(jù)匯集、治理、分析的基礎(chǔ)。為使地區(qū)電網(wǎng)智慧調(diào)度系統(tǒng)有效發(fā)揮應(yīng)有的作用，除了及時完成配套制度的編制，理清管理流程、明確職責(zé)分工、規(guī)范人員操作以外，下一步的研究包括以下幾方面：

（1）數(shù)據(jù)整治

發(fā)揮智慧調(diào)度功能本身就是一種數(shù)據(jù)的驅(qū)動，智慧調(diào)度各功能相關(guān)的數(shù)據(jù)治理情況，將直接影響智慧調(diào)度功能的有效性和正確性，只有重視數(shù)據(jù)的治理，才能真正實現(xiàn)調(diào)度的智慧功能。數(shù)據(jù)的整治應(yīng)包含數(shù)據(jù)的唯一性、正確性等方面，以及數(shù)據(jù)流管理延伸的范圍和職責(zé)等。

（2）運維策略

智慧調(diào)度功能的應(yīng)用需要與調(diào)度業(yè)務(wù)的規(guī)定相適應(yīng)，當(dāng)調(diào)度業(yè)務(wù)或其規(guī)定發(fā)生變化時，應(yīng)能及時對相關(guān)模塊及模塊間的聯(lián)系作出調(diào)整，從而保證整個智慧調(diào)度系統(tǒng)運轉(zhuǎn)有效。

（3）智能化條件

在對智慧調(diào)度的多個功能應(yīng)用完善的基礎(chǔ)上，研究有關(guān)智慧調(diào)度功能實現(xiàn)智能化的條件，為真正實現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)自愈、智能調(diào)度機器人等建立基礎(chǔ)。

新技術(shù)的發(fā)展速度超乎人們想象。比如人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)越來越受關(guān)注，一方面，區(qū)塊鏈的共識算法、加密算法和智能合約有望高效應(yīng)用于電網(wǎng)運行管理[16-17]；另一方面，我國已正式進入5G 元年，5G 因其超高速、超大連接、超低時延三大特性得以應(yīng)用推廣。這些新技術(shù)的應(yīng)用必將推動和影響能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，地區(qū)電網(wǎng)智慧調(diào)度功能將有更大的創(chuàng)新發(fā)展空間[18]。