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        基于綜合監(jiān)控和智能化技術(shù)下的電網(wǎng)調(diào)度自動化

        2021-09-10 07:22:44宮龍威
        電子樂園·中旬刊 2021年1期
        關(guān)鍵詞:自動化

        宮龍威

        摘要:電力系統(tǒng)的發(fā)展,對于調(diào)度可靠性的要求越來越高。大量新能源電站和電力設(shè)備的運用,使得現(xiàn)代電網(wǎng)的復(fù)雜程度越來越高,出現(xiàn)了多樣化、隨機、多源、高密度、大數(shù)據(jù)的特征,這些因素影響、甚至改變了電力系統(tǒng)的運行環(huán)境,如何建立一個高效、高可靠性、高智能化、高信息化的電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng),已經(jīng)成為當(dāng)前新形勢下電力系統(tǒng)急需解決的問題。

        關(guān)鍵詞:智能化技術(shù);電網(wǎng)調(diào)度;自動化

        1 調(diào)度數(shù)字化轉(zhuǎn)型可行性分析

        1.1 調(diào)度數(shù)字化轉(zhuǎn)型內(nèi)涵和外延

        調(diào)度的數(shù)字化內(nèi)涵和外延可以從數(shù)字化的演進階段明確相關(guān)概念。演進主要包括3個階段:第一階段是規(guī)模的信息化,經(jīng)過數(shù)十年持續(xù)建設(shè)的調(diào)度自動化系統(tǒng),已經(jīng)能滿足離線計劃性的調(diào)度系統(tǒng)運行需求,這個階段操作的方式是“直接控制”。為了確保整體系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,非主要的干擾因素將會被排除,以計劃性固定的方式實現(xiàn)核心業(yè)務(wù),但對于增量的、臨時性的需求無法有效響應(yīng)。

        第二階段是簡單的數(shù)字化階段,用感知技術(shù)手段提前將干擾因素識別出來,并采取相應(yīng)的對策和措施,形成“前饋控制”,如今調(diào)度的各類仿真預(yù)測系統(tǒng)屬于這種。這個階段雖然已經(jīng)能對干擾因素做出響應(yīng),但是執(zhí)行還需要人判斷,且增加的邏輯會越來越復(fù)雜,使整個系統(tǒng)很難向前演進和優(yōu)化迭代。第三階段是智能的數(shù)字化階段,對于干擾因素能實時感知并自動給出反饋修正及執(zhí)行相應(yīng)預(yù)案對策,這需要用算法和數(shù)據(jù)驅(qū)動進行“反饋控制”,實現(xiàn)系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境條件下的自動化運行。

        1.2 調(diào)度現(xiàn)狀和數(shù)字化必要性

        目前各級調(diào)度普遍存在以下問題。

        1)各級調(diào)度機構(gòu)建設(shè)彼此孤立系統(tǒng),總量巨大,不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)打通困難,導(dǎo)致各層級、各專業(yè)系統(tǒng)無法面向新能源吸納和電力交易市場的需求做出統(tǒng)一應(yīng)對和行動。

        2)虛擬資源池、大數(shù)據(jù)平臺、人工智能等技術(shù)平臺割裂,未起到全局支撐作用,僅作為技術(shù)支撐應(yīng)用于各個專業(yè)系統(tǒng)。安全與技術(shù)等方向更新迭代困難,需要每個系統(tǒng)分別打補丁或升級。

        3)單一系統(tǒng)SCADA實時采集支撐能力不足,規(guī)模在十萬點級,這使得全網(wǎng)全域的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)處理能力被減弱。

        4)大部分傳統(tǒng)IOE架構(gòu)的可靠性、穩(wěn)定性提升困難,緊急情況時很難保證系統(tǒng)恢復(fù)時間,緊急部署同步也會遇到瓶頸。一方面從業(yè)務(wù)的“道”上來講,調(diào)度從以前的“三公”調(diào)度,逐步轉(zhuǎn)向更智能、更經(jīng)濟并保障全網(wǎng)安全的目標;另一方面,從技術(shù)的“術(shù)”來講,“云大物移智鏈”等新興技術(shù)在調(diào)度領(lǐng)域廣泛、深入實踐已經(jīng)具備一定的現(xiàn)實條件。

        1.3 調(diào)度數(shù)字化轉(zhuǎn)型的 3 個挑戰(zhàn)

        調(diào)度在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的道路上,需要以平臺化的模式去思考支撐未來發(fā)展需求的基礎(chǔ)設(shè)施,這將面臨“數(shù)據(jù)、算力、算法”3個方面的挑戰(zhàn)。

        1)數(shù)據(jù)方面。需要支持百萬級甚至千萬級數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)處理,規(guī)模是原來的8倍。這對調(diào)度數(shù)字化平臺的性能和可靠性提出了更高要求。

        2)算力方面。需要進行高精度高頻次全網(wǎng)安全分析計算及電力現(xiàn)貨市場出清的相關(guān)計算,從原來每天1次縮短至每10min以內(nèi)1次,并可作為服務(wù)器被調(diào)用。這對調(diào)度數(shù)字化平臺的擴展性、彈性和算力提出了高要求。

        3)算法方面。要求對電網(wǎng)調(diào)度方式進行優(yōu)化,并且能明顯提升調(diào)度工作人員的效率及調(diào)度決策的準確性、實時性,這需要不斷積累迭代,對調(diào)度數(shù)字化平臺的開放性也提出了更高要求。

        2電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)可靠性評價體系

        2.1 調(diào)度系統(tǒng)指標

        大數(shù)據(jù)的使用,使得電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的指標更立體化,需要綜合考慮的指標也很多。綜合調(diào)度系統(tǒng)的實際運行情況,主要可以包括安全、質(zhì)量、管理、隊伍、任務(wù)等5個方面,一共包括16個運行指標,安全生產(chǎn)方面:主要包括應(yīng)急處置、動作正確、缺陷消除等5個指標。安全生產(chǎn)指標主要是考查電力系統(tǒng)在處理應(yīng)急事故方面的能力,通過多重考量,保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。運行質(zhì)量方面:主要包括斷路器跳閘、事故監(jiān)控、電壓合格率等5個指標。

        通過大數(shù)據(jù)的方式對電網(wǎng)的運行質(zhì)量進行監(jiān)控,保證在出現(xiàn)系統(tǒng)事故、異常等電力系統(tǒng)故障時,能夠及時有效的做出反饋,避免產(chǎn)生大范圍的電力波動。運行管理方面:主要包括檢修管理、定檢完成等4個指標。通過定時檢修,防范事故于未然,從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

        隊伍培養(yǎng)方面:主要是關(guān)于人力資源素質(zhì)的指標。人才是電力系統(tǒng)運行保證的核心,只有好的人力資源素質(zhì),才能有效保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定。任務(wù)工作方面:主要關(guān)于重點任務(wù)和特種任務(wù)方面的指標。針對特殊任務(wù)和重點任務(wù),需要重點強調(diào),保證任務(wù)的完成程度。

        2. 2 可靠性評價方法

        針對復(fù)雜電力系統(tǒng)的多指標體系,需要根據(jù)指標的重要程度進行賦權(quán),從而對電力系統(tǒng)調(diào)度進行評價。在綜合評價的方法中,主要包括主觀賦權(quán)和客觀賦權(quán)兩種方法。主觀賦權(quán)主要依靠經(jīng)驗決策,分別有專家法、層次法以及評價法,這類評價方法主觀性成分占了多數(shù),更多依賴于專家等人員的工作經(jīng)驗,因此其評價結(jié)果不夠客觀。

        客觀賦權(quán)主要是采用數(shù)理統(tǒng)計的方法,將各參數(shù)數(shù)值化,通過目標優(yōu)化、概率算法等,得到不同指標參數(shù)的差異性和有效信息量,進而確定不同指標的權(quán)重,但這種方法又不能綜合考慮指標的應(yīng)用價值。

        為了衡量電力調(diào)度系統(tǒng)的穩(wěn)定性,需要綜合考慮其歷史數(shù)據(jù),結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù),對電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的各項數(shù)據(jù)進行深入挖掘,獲得電網(wǎng)調(diào)度的各項信息,根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果對系統(tǒng)可靠性進行評估。

        結(jié)語

        現(xiàn)今電力市場和新能源急劇增長,給調(diào)度傳統(tǒng)運行方式的沖擊帶來巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)在先前的設(shè)計時還未充分考慮,因此調(diào)度的新型數(shù)字化轉(zhuǎn)型勢在必行。一方面,“云大物移智鏈”等新興技術(shù)已經(jīng)成熟,為電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域深度使用這些技術(shù)奠定基礎(chǔ);另一方面,電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域的專業(yè)性和系統(tǒng)復(fù)雜性對這些基礎(chǔ)數(shù)字化支撐技術(shù)提出了更高的要求,安全、高效、穩(wěn)定是非常重要的考量,電網(wǎng)調(diào)度數(shù)字化、自動化和智能化可有效促進行業(yè)生態(tài)的發(fā)展,相當(dāng)于建設(shè)調(diào)度決策的“大腦”,配合邊緣計算在更廣泛的范圍部署、提供算力和配用電側(cè)及分布式電源側(cè)個性化的業(yè)務(wù)需求。

        參考文獻:

        [1]朱旭,楊軍,李高,俊杰,等.計及虛擬儲能系統(tǒng)的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度策略[J].電力建設(shè),2020,41(8):99-110.

        [2]崔楊,周慧娟,仲悟之.考慮火電調(diào)峰主動性與需求響應(yīng)的含儲能電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度[J].高電壓技術(shù),2020,7:1-12.

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