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国调中心 许洪强等:未来电网调控系统应用功能的新特征

2018-02-11 09:17:56
分类: 技术应用
导读

目前电网调控系统都是按调度机构独立建设和运行,调控系统之间难以及时获取管辖区域外的电网信息。这种一个调控机构建设一套调控系统的技术体系已经难以支撑大型交直流混联电网调度运行的需求,必须针对变化了的电网特性,按照“物理分布、逻辑统一” 的总原则,构建监视控制分布、分析决策集中的新型调控技术体系,在全网统一的模型基础上,由全网分析决策中心实现面向全网的应用功能。

许洪强,姚建国,南贵林,於益军,杨胜春,翟明玉

1 未来调控系统需要全、快、准的应用功能

目前电网调控系统都是按调度机构独立建设和运行,调控系统之间难以及时获取管辖区域外的电网信息。这种一个调控机构建设一套调控系统的技术体系已经难以支撑大型交直流混联电网调度运行的需求,必须针对变化了的电网特性,按照“物理分布、逻辑统一” 的总原则,构建监视控制分布、分析决策集中的新型调控技术体系,在全网统一的模型基础上,由全网分析决策中心实现面向全网的应用功能。

未来调控系统应用功能除了针对所辖电网外,需要从全局角度处理全网面临的问题;电网规模的扩大增加了计算量,给系统的处理速度带来了挑战;新增的功能和数据加大了计算的复杂性,给系统的准确性带来了挑战。未来电网调控系统应用功能的最主要特征可以概括为:“全局、快速、准确(简称全、快、准)”。

2 应用功能的全、快、准特征

2.1 应用功能的全局性

1)模型全。根据全网一体化调控的需要,将电网模型由以往各个调度机构各自构建过渡到统一建模,从一次到二次、从电网到环境、从物理属性到经济属性等全方位建模,实现“一个电网、一套模型”的建设目标。

2)数据全。未来调控系统除了采集处理传统的电网运行数据以外,还需要准确采集继电保护、安全自动装置等二次设备的运行状态和定值设置等实时运行参数,将变压器、输电线路等设备状态监测数据纳入统一监控范围之内,并从其它系统自动获取天气、雷电、地理、微气象等外部环境数据。

3)功能全。未来调控系统的功能全包含两方面含义,一方面需要对已有功能以全局视野进行升级改造,另一方面需要研发新的功能,引入人工智能技术,支撑大电网一体化调控运行,完善现货市场技术支撑功能,保证市场化运作情况下电网的安全稳定运行。

2.2 应用功能的快速性

1)获取快。快速获取电网模型和运行数据是保证应用功能在线运行的基本前提,需要无差别地快速获取本地以及其它区域的全网运行数据,实现电网实时信息的广域同步感知和同景展示,支持全网分析决策。

2)计算快。考虑新能源出力不确定性的计算量远超常规的分析计算,其计算速度成了在线应用成功与否的决定性因素。只有采取各种有效措施,成指数倍地提高计算速度,各项应用功能才有可能在大电网一体化分析决策中发挥作用。

3)响应快。通过大电网一体化在线安全风险评估、预警和协调控制,实现对电网运行的快速响应,将人工触发计算提升到场景自动响应。通过对运行风险的预想、预判和预控,将电网被动调度提升为主动调度,从根本上实现电网安全防控的快速响应。

2.3 应用功能的准确性

1)信息准。全网统一建模省去了拼接或等值中间环节,提高了一次模型和二次模型的准确性。通过全网数据直接采集,避免大量数据的频繁转发,消除量测延时对实时数据断面的影响,为电网在线分析决策提供准确的运行断面。

2)决策准。未来调控系统在全网模型和数据一致的基础上,根据安全、经济、环保等不同运行目标进行统一分析计算,分析决策结果的准确性得到充分保证。

3)控制准。决策准需要面向全网进行复杂的分析计算,而控制准只需要针对当地电网执行简单可靠的操作指令。未来调控系统根据决策和控制的不同特点,将这两个功能有效解耦,实时性强的控制类功能面向当地,分析决策优化类功能面向全网,在克服以往调控系统决策不够精准的同时,继续保持了控制准的特点。

3 支撑全、快、准应用功能的核心技术要素

3.1 数据透明访问

数据透明访问突破了主子站通信完全依赖规约点对点传输的瓶颈,建立了跨业务的通用实时数据传输机制,只要权限允许,任何用户都可以通过访问服务自由获取网络上的数据,实现任意数据的透明访问,将极大提高数据访问的实时性和便捷性。

3.2 分析决策中心

将原本分散于各个调控中心的计算资源集中到一起,建设统一的分析决策中心,面向所有调控中心提供统一的分析决策服务,在降低建设成本的同时大幅提高系统的计算服务能力。通过中心之间的双活或多活技术,正常情况下分析决策中心可以就近或按照负载均衡策略对外提供分析决策服务,任意一个分析决策中心故障可由其他分析决策中心快速接管业务,保证分析决策业务不中断。

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图1 未来电网调控系统应用部署模式

3.3 并行计算

通过对分析决策中心硬件、数据、模型等多维度资源的动态调度,实现资源的快速分配和弹性扩展,构建基于多机多核和GPU的高速并行计算框架,实现不确定潮流和多目标优化等的并行计算,大幅提高分析决策中心的计算速度,满足应用功能计算快的要求。

3.4 大数据

大数据挖掘相比传统方法在计算准确性和计算速度方面存在独到的优势,未来调控系统通过构建多级电网运行知识库,借助电网运行事件序列模式关联规则挖掘技术,可根据电网运行数据特征识别电网运行轨迹;通过构建调控人员操作行为专家知识库,借助行为模式机器学习技术,可为调控人员操作自动推荐辅助决策。

3.5 人工智能

人工神经网络、模式识别、多智能体和深度学习等人工智能技术已经在电力暂态稳定分析和负荷预测等领域得到了初步应用。将人工智能技术和和电力系统分析技术相结合,可以为调控系统全、快、准的应用功能提供智能化解决方案。

4 实现全、快、准应用功能的基础工作

4.1 模型云建设

借鉴先进的云计算技术,构建按需服务的大电网模型云,建立多区域多业务多用户分责维护机制,每个调控中心直接在模型云中完成管辖范围的设备建模,实现模型维护和设备参数的流程化管理,提高模型更新的实时性。根据各类业务对电网模型时间、空间和区域的不同使用需求,提供合适的模型裁剪与发布服务。

4.2 数据云建设

调控系统存在多种类型的大数据,这些数据目前分散在不同调度机构、不同专业、不同安全区,严重影响了基于大数据的人工智能的实现。建设服务于全网的数据云,不断积累数据,结合调控业务开展大数据智能挖掘技术研究,寻求智能化应用的突破,提高数据对于分析决策的支撑能力。

4.3 管理措施创新

未来调控系统可针对国、分、省和省、地、县两个层面分别建设统一的分析决策中心,在各级调控机构建设分散的当地监控系统。需要创新调控系统建设和运维等方面的管理方法,构建各级调控中心协同管理流程,有效提高模型和数据质量,使面向全网一体化运行的未来调控系统能更好地支撑五级调度管理体系。

5 结语

未来调度控制系统的应用功能以模型全、数据全、功能全为基础,以获取快、计算快、响应快为特征,以信息准、决策准、控制准为目标,实现调控技术支撑手段由局部向全局、由经验向智能、由计划向市场的转变,有望将电网调控运行提升到“正常状态下的自动巡航,故障状态下的自动导航”的智能调度新高度。

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来源:电力系统自动化

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来源:万选通资讯
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