武國(guó)亮,王瑾,宋涌平,王瓊
(國(guó)網(wǎng)介休市供電公司,山西 晉中 032000)
隨著配電網(wǎng)中網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、設(shè)備類(lèi)型、數(shù)據(jù)容量日趨復(fù)雜龐大,其接入的不同類(lèi)型用戶對(duì)供電范圍、供電質(zhì)量、用電性質(zhì)以及安全可靠性的要求千差萬(wàn)別。此外,由于外界天氣環(huán)境等信息的不確定性,對(duì)供電設(shè)備的工作環(huán)境適應(yīng)性能產(chǎn)生了較大影響[1]。為了實(shí)現(xiàn)供電服務(wù)的智能指揮與決策,保證供用電系統(tǒng)安全可靠,亟需開(kāi)發(fā)低成本、有技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力、強(qiáng)數(shù)據(jù)支撐的智能電力供電服務(wù)指揮平臺(tái),以推進(jìn)智能配電網(wǎng)的自動(dòng)化建設(shè)[2]。
目前的實(shí)際供電服務(wù)指揮系統(tǒng)仍處于半自動(dòng)化的發(fā)展?fàn)顟B(tài),主要依據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工決策,對(duì)數(shù)據(jù)的加工與利用程度較低[3]。在國(guó)內(nèi),以國(guó)網(wǎng)公司運(yùn)檢、營(yíng)銷(xiāo)及調(diào)度專(zhuān)業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)為基礎(chǔ),構(gòu)建“信息匯集、一口對(duì)外;過(guò)程督辦、協(xié)同指揮;事件稽查、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警;全景分析、綜合評(píng)價(jià)”的供電服務(wù)指揮應(yīng)用,然而在實(shí)際操作過(guò)程中存在信息化平臺(tái)多樣化導(dǎo)致多源數(shù)據(jù)難以集成、營(yíng)配難以一體化等問(wèn)題[4]。在國(guó)外,通常在售電側(cè)市場(chǎng)中引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,賦予電力用戶自由選擇權(quán)[5]。電力公司針對(duì)不同的客戶群體,根據(jù)用途、用電量、用電時(shí)段和季節(jié)制定不同的電價(jià)策略和個(gè)性化的服務(wù)。然而電力公司業(yè)務(wù)范圍較為狹窄,難以獲得全網(wǎng)準(zhǔn)確全局信息,以提供高級(jí)應(yīng)用。同時(shí),不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間存在明顯的專(zhuān)業(yè)隔閡,各個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)之間信息不能共享交互,形成了一系列信息孤島[6]。因此,需要全面融合目前離散的信息資源,對(duì)電力大數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一收集、歸類(lèi)、篩選、加工,對(duì)電力業(yè)務(wù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析與最優(yōu)決策,搭建基于電力大數(shù)據(jù)的整體供電服務(wù)指揮平臺(tái)[7]。
配電網(wǎng)供電服務(wù)指揮平臺(tái)以功能強(qiáng)大、高兼容性、擴(kuò)展性強(qiáng)的硬件系統(tǒng)作為基礎(chǔ),以統(tǒng)一調(diào)度的平臺(tái)構(gòu)建技術(shù)與協(xié)調(diào)控制的軟件架構(gòu)作為支撐[8]。平臺(tái)既具備完善的基礎(chǔ)功能,如數(shù)據(jù)庫(kù)管理、加密設(shè)計(jì)、權(quán)限管理、安全告警、數(shù)據(jù)接口、終端交互等功能,也能實(shí)現(xiàn)包括配電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控、運(yùn)行管理、安全監(jiān)測(cè)、用電分析、分布式能源協(xié)同控制等高層應(yīng)用的一體化運(yùn)行[9]。通過(guò)對(duì)不同業(yè)務(wù)的整合再加工,搭建融合多種營(yíng)銷(xiāo)、檢修、調(diào)度等應(yīng)用子系統(tǒng)的統(tǒng)一平臺(tái)架構(gòu),實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自適應(yīng)安全控制,保障配電網(wǎng)安全運(yùn)行。
地縣供電服務(wù)指揮平臺(tái)是加快推進(jìn)供電公司集約化、專(zhuān)業(yè)化、扁平化協(xié)同一體化管理模式的重要決策。平臺(tái)以電力大數(shù)據(jù)技術(shù)作為支撐,實(shí)現(xiàn)用戶精準(zhǔn)服務(wù)與安全態(tài)勢(shì)專(zhuān)業(yè)評(píng)判,實(shí)現(xiàn)不同電力業(yè)務(wù)的整合與再應(yīng)用。通過(guò)海量數(shù)據(jù)與實(shí)際電網(wǎng)機(jī)理聯(lián)合驅(qū)動(dòng),能夠?qū)I(yíng)銷(xiāo)、調(diào)度、檢修等不同大類(lèi)業(yè)務(wù)之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性與因果關(guān)聯(lián)性進(jìn)行挖掘,分析電力網(wǎng)絡(luò)中的復(fù)雜狀態(tài)關(guān)聯(lián)性[10]。本算法對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、利用與反饋,生成一系列以用戶需求為導(dǎo)向的服務(wù)指令,實(shí)現(xiàn)全天候的用戶服務(wù)響應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)狀況安全監(jiān)測(cè)[11]。
本文的結(jié)構(gòu)主要分為以下幾部分:第一節(jié)對(duì)配電網(wǎng)中目前數(shù)據(jù)特征與應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析,說(shuō)明供電服務(wù)平臺(tái)需要有力的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)支撐。第二節(jié)對(duì)所提供電服務(wù)指揮平臺(tái)設(shè)計(jì)的基本原則進(jìn)行了歸納,第三節(jié)對(duì)平臺(tái)的軟件、硬件及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。第四節(jié)以智能負(fù)荷參與電網(wǎng)需求響應(yīng),維護(hù)電網(wǎng)潮流穩(wěn)定為例,介紹所提平臺(tái)的應(yīng)用場(chǎng)景。最后對(duì)本文進(jìn)行了總結(jié)與展望。
智能供電服務(wù)指揮平臺(tái)的建立需要考慮目前電網(wǎng)實(shí)際調(diào)配過(guò)程中的一系列痛點(diǎn)問(wèn)題。隨著目前配電網(wǎng)中分布式電源與柔性負(fù)荷不斷接入,以及信息通信技術(shù)的深層應(yīng)用,配電網(wǎng)中能量流、信息流與業(yè)務(wù)流的高度融合對(duì)配電網(wǎng)智能、安全、可靠、高效運(yùn)行控制帶來(lái)了很高的技術(shù)與管理難度[12]。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行控制的需求,需要改變傳統(tǒng)供電服務(wù)指揮系統(tǒng)的架構(gòu),實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化的設(shè)計(jì)與管理,實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與廣大多源異構(gòu)終端的自動(dòng)對(duì)接、識(shí)別與信息交換技術(shù),特別是對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理技術(shù)[13]。
配電網(wǎng)中的電力大數(shù)據(jù)的特征為數(shù)據(jù)規(guī)模大、數(shù)據(jù)類(lèi)型多、狀態(tài)變化快與價(jià)值密度低等特征[14]。隨著目前用戶側(cè)智能表計(jì)布點(diǎn)越來(lái)越廣泛與采樣頻率越來(lái)越快,以及累積的歷史數(shù)據(jù),電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型也隨著采樣方式的豐富而更加多變。在這樣的情形下,數(shù)據(jù)中涵蓋了絕大部分無(wú)效信息,導(dǎo)致真正反映電網(wǎng)關(guān)鍵運(yùn)行態(tài)勢(shì)的有用信息被淹沒(méi),難以挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值。因此,如何利用好海量多源異構(gòu)的電力大數(shù)據(jù),挖掘數(shù)據(jù)中反映出的電網(wǎng)運(yùn)行問(wèn)題,迅速?zèng)Q策出最優(yōu)的安全控制方法,是構(gòu)建智能供電服務(wù)指揮平臺(tái)的關(guān)鍵[15]。
此外,供電服務(wù)指揮平臺(tái)需要從配電網(wǎng)與用戶側(cè)角度對(duì)數(shù)據(jù)處理、潛力分析、模型建立、優(yōu)化策略制定、控制策略制定和恢復(fù)策略制定等環(huán)節(jié)進(jìn)行研究。
統(tǒng)一信息平臺(tái)可以確保上述三部分功能的互聯(lián)互通和實(shí)時(shí)共享,保證三部分“業(yè)務(wù)模型、信息模型、數(shù)據(jù)模型、安全架構(gòu)”的四統(tǒng)一[16]。統(tǒng)一信息平臺(tái)主要需要開(kāi)展以下工作:一是結(jié)合分布式能源、電動(dòng)汽車(chē)、智能家居等新興業(yè)務(wù),構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型,編制規(guī)范的數(shù)據(jù)交互接口;二是完成數(shù)據(jù)全量接入,進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)和分析計(jì)算,提供公用的數(shù)據(jù)模型服務(wù)。同時(shí)在通信網(wǎng)建設(shè)方面,要實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)的泛在接入,需要建設(shè)以光纖專(zhuān)網(wǎng)為主、無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)為輔、多種通信方式并存的終端通信接入網(wǎng)絡(luò),以此來(lái)提升配網(wǎng)自動(dòng)化、用電采集、大用戶和海量微負(fù)荷用戶的通信安全和傳輸速率,構(gòu)建統(tǒng)一、泛在的終端通信接入網(wǎng)。
支持統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口、開(kāi)放式通信、多源異構(gòu)設(shè)備即插即用的配電網(wǎng)供電服務(wù)指揮平臺(tái)需要結(jié)合配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行控制,面向配電網(wǎng)營(yíng)銷(xiāo)、運(yùn)維、調(diào)度、檢修工作人員,適應(yīng)海量電力大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理需求,支撐配電網(wǎng)日常配調(diào)業(yè)務(wù)需求。應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)研究技術(shù),提高電網(wǎng)饋線自動(dòng)化、緊急情況處理以及分布式能源協(xié)同控制能力,使得配電網(wǎng)供電服務(wù)的業(yè)務(wù)響應(yīng)時(shí)間、實(shí)用性達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平?;诮M件的面向服務(wù)架構(gòu)的思想,對(duì)外提供統(tǒng)一的交換服務(wù)、模型服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、圖形服務(wù)和應(yīng)用服務(wù),構(gòu)建面向應(yīng)用、高度開(kāi)放、可靈活擴(kuò)展的資源共享平臺(tái),支撐配電網(wǎng)調(diào)度、生產(chǎn)指揮等的業(yè)務(wù)管理需求,保障配電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。
配電網(wǎng)智能供電服務(wù)指揮平臺(tái)的設(shè)計(jì)原則如下:
(1)一體化原則
平臺(tái)能夠統(tǒng)一兼顧信息管理大區(qū)與運(yùn)行控制大區(qū)的信息資源,不僅可以支撐配電網(wǎng)信息收集整合、可視化管理配電網(wǎng)整體運(yùn)行狀態(tài),同時(shí)進(jìn)一步滿足配電網(wǎng)各類(lèi)電力信息業(yè)務(wù)交互、數(shù)據(jù)融合、統(tǒng)一管理等需求,從而實(shí)現(xiàn)調(diào)配一體化、配網(wǎng)地縣一體化。
(2)流程精簡(jiǎn)原則
從模型匹配角度,平臺(tái)能夠?qū)π略龅脑O(shè)備進(jìn)行自動(dòng)匹配,降低人工審查難度;從設(shè)備接入角度,平臺(tái)需要對(duì)不同類(lèi)型的設(shè)備與終端進(jìn)行自動(dòng)接入,實(shí)現(xiàn)即插即用;從人機(jī)界面角度,平臺(tái)需要對(duì)不同電力業(yè)務(wù)展示界面進(jìn)行高度集成,減少冗余信息干擾,使得各類(lèi)告警等重要信息能夠以更加清晰明了的方式展現(xiàn),化簡(jiǎn)分析流程,提高工作人員工作效率。
(3)未來(lái)預(yù)期原則
智能供電服務(wù)指揮平臺(tái)不僅需要考慮當(dāng)下的目標(biāo)電網(wǎng)規(guī)模與拓?fù)?且同時(shí)要對(duì)未來(lái)5~10 年電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、規(guī)模、新技術(shù)與新設(shè)備進(jìn)行預(yù)測(cè),從電網(wǎng)角度分析未來(lái)電網(wǎng)變電站、線路、配變?cè)O(shè)備等發(fā)展水平,從外部因素分析人口、用電水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等相關(guān)因素的態(tài)勢(shì),從而充分考慮在動(dòng)態(tài)發(fā)展環(huán)境下的配電網(wǎng)規(guī)劃需求,提出適應(yīng)遠(yuǎn)景發(fā)展下的平臺(tái)構(gòu)建方案。
(4)可擴(kuò)展原則
智能供電服務(wù)指揮平臺(tái)支持在已有地區(qū)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)基礎(chǔ)之上,能夠方便、安全、快速地升級(jí)、擴(kuò)建配網(wǎng)相關(guān)功能。模塊功能分為基礎(chǔ)功能與開(kāi)放功能,縮短技術(shù)開(kāi)發(fā)與實(shí)際應(yīng)用之間的周期,達(dá)到前期研究結(jié)果能夠智能反饋并應(yīng)用于后期研究的改進(jìn)過(guò)程,從而實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的迅速迭代與自我優(yōu)化進(jìn)程。
智能供電服務(wù)指揮平臺(tái)的功能主要分為配電網(wǎng)安全監(jiān)控、配電網(wǎng)運(yùn)行管理和配電網(wǎng)分析應(yīng)用三大類(lèi),其軟件與硬件架構(gòu)在下文中介紹。
平臺(tái)基于統(tǒng)一調(diào)度管理技術(shù),實(shí)現(xiàn)跨區(qū)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)“一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái),三套業(yè)務(wù)體系”。具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
圖1 平臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)
安全監(jiān)控軟件系統(tǒng)是配電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行調(diào)度與監(jiān)控業(yè)務(wù)的核心支撐?;谝欢谓涌谌诤吓c信息融合機(jī)制,實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全監(jiān)管以及分布式能源協(xié)調(diào)控制,實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)安全防護(hù)與故障恢復(fù),保障配電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。
運(yùn)行管理軟件系統(tǒng)主要用于支撐配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)調(diào)度管理功能,主要包括可視化管理、終端設(shè)備管理、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)與調(diào)度指令下發(fā)等業(yè)務(wù)。除此之外,該軟件系統(tǒng)還負(fù)責(zé)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互、信息接入、數(shù)據(jù)共享與場(chǎng)景聯(lián)合分析,從而實(shí)現(xiàn)基于電力大數(shù)據(jù)的統(tǒng)一配電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度進(jìn)程。
分析應(yīng)用軟件系統(tǒng)包括各類(lèi)電力物理側(cè)業(yè)務(wù)應(yīng)用,包括潮流計(jì)算、狀態(tài)分析、解列分析等應(yīng)用。通過(guò)IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)采集廣泛分布的配電網(wǎng)潮流運(yùn)行數(shù)據(jù),利用配電網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)一分析配電網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)感知,從而為配電網(wǎng)運(yùn)行和檢修過(guò)程提供輔助決策,支撐配電網(wǎng)安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行最優(yōu)策略求解。
此外,軟件系統(tǒng)還包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、進(jìn)程管理等軟件,其中關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)電網(wǎng)靜態(tài)模型及相關(guān)設(shè)備參數(shù)、系統(tǒng)配置、告警和事件記錄、歷史統(tǒng)計(jì)信息等需要永久保存的數(shù)據(jù);實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)用以提供高效的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存取;進(jìn)程管理用以監(jiān)控應(yīng)用進(jìn)程的運(yùn)行情況,可根據(jù)進(jìn)程的重要性級(jí)別制定不同的管理策略。
系統(tǒng)的硬件組成部分主要為工作站、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、防火墻與傳感器量測(cè)設(shè)備。依據(jù)不同的硬件配置、系統(tǒng)規(guī)模、延時(shí)需求與性能需求,各工作站與服務(wù)器可按子模塊組裝的形式合并成需要的規(guī)模與組織結(jié)構(gòu),以虛擬地址的形式進(jìn)行邏輯調(diào)用。
基于不同硬件設(shè)備的組合,平臺(tái)可主要分為安全生產(chǎn)采集區(qū)、安全生產(chǎn)監(jiān)控區(qū)、用戶信息采集區(qū)、用戶信息監(jiān)控區(qū)以及統(tǒng)一服務(wù)指揮區(qū)。系統(tǒng)縱向與橫向區(qū)域之間均設(shè)置了安全防護(hù)模塊,其中,縱向的數(shù)據(jù)傳輸采用防火墻或者數(shù)據(jù)加密裝置進(jìn)行安全防護(hù),橫向的不同網(wǎng)絡(luò)大區(qū)之間采集正反向物理隔離裝置進(jìn)行高層防護(hù)。從而保障網(wǎng)絡(luò)中某一區(qū)域的安全風(fēng)險(xiǎn)不會(huì)傳播蔓延至其他區(qū)域。平臺(tái)采用面向服務(wù)的體系架構(gòu),為各類(lèi)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)、運(yùn)行和管理提供通用的技術(shù)支撐,為整個(gè)系統(tǒng)的集成和高效可靠運(yùn)行提供保障,為電網(wǎng)生產(chǎn)控制大區(qū)和生產(chǎn)管理大區(qū)橫向集成、縱向貫通提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐。平臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2 所示。
圖2 平臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)
(1)安全生產(chǎn)采集區(qū)
該區(qū)主要面向配電側(cè)分布式電源、配電變電站等中壓區(qū)域,通過(guò)在電網(wǎng)部署RTU、PMU 等量測(cè)單元,通過(guò)遙信與遙測(cè)功能對(duì)電網(wǎng)重點(diǎn)區(qū)域態(tài)勢(shì)進(jìn)行采集。
(2)安全生產(chǎn)監(jiān)控區(qū)
該區(qū)是安全生產(chǎn)采集區(qū)的上層監(jiān)控應(yīng)用區(qū),負(fù)責(zé)對(duì)配電網(wǎng)整體運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全評(píng)估與控制策略下發(fā)。
(3)用戶信息采集區(qū)
該區(qū)主要面向負(fù)荷側(cè)的低壓用戶區(qū)域,主要負(fù)責(zé)對(duì)用戶用電數(shù)據(jù)如功率、電壓、電流等進(jìn)行采樣,為每類(lèi)用戶精細(xì)刻畫(huà)用電行為畫(huà)像。
(4)用戶信息監(jiān)控區(qū)
該區(qū)是用戶信息采集區(qū)的上層監(jiān)控應(yīng)用區(qū),負(fù)責(zé)分析用戶用電行為,保障供電質(zhì)量,提供用戶服務(wù)。
(5)統(tǒng)一服務(wù)指揮區(qū)
該區(qū)可匯總以上分區(qū)的數(shù)據(jù)流與業(yè)務(wù)流,通過(guò)統(tǒng)一的服務(wù)指揮平臺(tái),對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析決策。
智能配電網(wǎng)中存在多個(gè)數(shù)據(jù)源與業(yè)務(wù)信息管理系統(tǒng)。根據(jù)采集數(shù)據(jù)的類(lèi)型,主要分為安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)與用戶信息數(shù)據(jù)。根據(jù)采集數(shù)據(jù)的區(qū)域,涵蓋了配電變電站、開(kāi)關(guān)站、負(fù)荷側(cè)表計(jì)等配電與用電區(qū)域。根據(jù)業(yè)務(wù)種類(lèi),包含調(diào)度、檢修、營(yíng)銷(xiāo)等多個(gè)業(yè)務(wù)。根據(jù)數(shù)據(jù)原始程度,可以分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)與管理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)源的種類(lèi)如表1 所示。
表1 平臺(tái)數(shù)據(jù)來(lái)源
基于智能需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)的發(fā)展,利用供電服務(wù)指揮平臺(tái),融合廣域電力信息,本節(jié)提出了智能化的負(fù)荷有序響應(yīng)控制方法。在智能電網(wǎng)環(huán)境下,考慮本地信息、廣域信息、設(shè)備狀態(tài)、潮流特征等海量電力數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了智能終端設(shè)備主動(dòng)響應(yīng)功能和多信息交互協(xié)調(diào)優(yōu)化。從而在電網(wǎng)處于緊急情況時(shí),利用數(shù)據(jù)來(lái)優(yōu)化需求響應(yīng)算法,匹配最合適的負(fù)荷響應(yīng)資源,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的故障自愈與恢復(fù)控制。
基于多級(jí)電力數(shù)據(jù),負(fù)荷需求響應(yīng)的采集、傳輸、協(xié)調(diào)與控制過(guò)程如圖3 所示??梢园l(fā)現(xiàn),供電服務(wù)指揮平臺(tái)可以同時(shí)利用生產(chǎn)側(cè)潮流、設(shè)備信息與用戶側(cè)負(fù)荷響應(yīng)信息,從而綜合得出最優(yōu)方案。
圖3 負(fù)荷響應(yīng)控制信息鏈路
其控制流程如圖4 所示,主要步驟為:
圖4 負(fù)荷響應(yīng)控制流程圖
(1)變電站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)線路潮流功率,當(dāng)出現(xiàn)擾動(dòng)使得線路功率高于安全值時(shí),引發(fā)負(fù)荷響應(yīng)控制方案主動(dòng)投入工作。
(2)通過(guò)部署在各負(fù)荷點(diǎn)的智能電表,將參與主動(dòng)響應(yīng)的負(fù)荷容量及響應(yīng)速度等信息上傳至供電服務(wù)指揮平臺(tái)協(xié)調(diào)控制中心。
(3)平臺(tái)通過(guò)匯總不同區(qū)域的實(shí)時(shí)頻率、電壓、有功、無(wú)功等狀態(tài)信息量,與該地點(diǎn)負(fù)荷響應(yīng)能力匹配,計(jì)算確定最優(yōu)化的負(fù)荷響應(yīng)量分配方案。確定當(dāng)前工況下需要投入的負(fù)荷量。
(4)將優(yōu)化后的負(fù)荷恢復(fù)策略下發(fā)至各就地裝置。就地裝置接收指令,更新每輪動(dòng)作值,經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后動(dòng)作切除響應(yīng)負(fù)荷。
(5)平臺(tái)重新收集線路潮流功率,如果達(dá)到安全要求則保持該方案不變;如果仍未達(dá)到要求則按更新后的差值進(jìn)行新一輪的負(fù)荷響應(yīng)控制流程,直至系統(tǒng)滿足安全裕度要求。
本算例以IEEE33 節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)為例,介紹負(fù)荷需求響應(yīng)在配網(wǎng)潮流治理中的作用,系統(tǒng)如圖5所示。
圖5 包含可控負(fù)荷的IEEE33 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)
在原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,設(shè)置在節(jié)點(diǎn)4、18、20、24與29 分別有四個(gè)智能可控負(fù)荷,節(jié)點(diǎn)的總負(fù)荷及可控負(fù)荷比例如表2 所示。
表2 可控負(fù)荷及其比例
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中由于節(jié)點(diǎn)負(fù)荷過(guò)大,發(fā)生線路堵塞時(shí),需要對(duì)配電網(wǎng)潮流拓?fù)溥M(jìn)行分析,制定安全經(jīng)濟(jì)的潮流調(diào)度計(jì)劃。與被動(dòng)切負(fù)荷相比,基于智能表計(jì)可以分析得出網(wǎng)絡(luò)中的可響應(yīng)負(fù)荷,采取主動(dòng)需求響應(yīng)的方法,可以在成本最優(yōu)的情況下,有效緩解線路堵塞程度,最優(yōu)化系統(tǒng)安全裕度,優(yōu)化結(jié)果如圖6所示。
圖6 響應(yīng)前后線路功率變化
負(fù)荷響應(yīng)前后線路潮流變化幅度如表3 所示,為了驗(yàn)證算法有效性,以傳統(tǒng)只切除線路過(guò)載最嚴(yán)重處的負(fù)荷情形進(jìn)行對(duì)比??梢钥闯?通過(guò)智能負(fù)荷響應(yīng)控制算法,與傳統(tǒng)算法相比,配電網(wǎng)中各條線路功率均有較大幅度的降低,從而保持配電網(wǎng)線路的潮流安全裕度。
表3 響應(yīng)前后線路功率下降程度
本文通過(guò)對(duì)海量多源異構(gòu)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的集成方式與其信息交互算法的分析,提出了構(gòu)建智能供電服務(wù)指揮平臺(tái)的方案。從關(guān)鍵技術(shù)、平臺(tái)架構(gòu)與應(yīng)用場(chǎng)景角度,本文對(duì)智能供電服務(wù)指揮平臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)一體化技術(shù)、跨區(qū)協(xié)調(diào)控制技術(shù)以及高層業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹。從負(fù)荷側(cè)入手,挖掘大量可控負(fù)荷在需求響應(yīng)與配電網(wǎng)潮流控制中的潛力,運(yùn)用服務(wù)指揮平臺(tái)對(duì)考慮大量負(fù)荷與潮流數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一負(fù)荷響應(yīng)調(diào)配,從而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)安全穩(wěn)定。
在未來(lái)研究中,需要對(duì)供電服務(wù)指揮平臺(tái)的功能進(jìn)行進(jìn)一步拓展,對(duì)各類(lèi)業(yè)務(wù)進(jìn)行深度融合與下沉應(yīng)用,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全生命周期管理,實(shí)現(xiàn)供電方與用電方的雙向互動(dòng)與資源共享,最大化用電體驗(yàn)與用電質(zhì)量。