关键词： 广义智能;智能调度;调度自动化
中文分类号： TM73 文献标识码：A
On the Status and Development Trend of Smart Grid Dispatching Automation System
ZHAO Zi-hui, WANG Yun-fei
(State Grid Beijing Electric Power Company, Beijing 10000, China)
Abstract: Combined with the status of smart grid dispatching automation system in China, the future development trend of the smart grid dispatching automation system was discussed. Some issues related to intelligent dispatching were analyzed and studied, the structure and levels of Intelligent dispatching center were discussed, and the understanding of the core technology issues of Intelligent dispatching center was elaborated.
Keywords: generalized intelligence; intelligent dispatching; dispatching automation
0 引言
针对国外科研机构和政府部门在近年来提出的智能电网建设策略，中国有关电力部门提出了以特高压电网为骨架，以各级电网为基础，通过自主创新，建设具有中国特色的智能化电网系统。作为电网运行的中枢，调度自动化系统的建设还不很完善。在电网处于运行故障的情况下，还要借助人工经验进行处理。但是人工处理这种方式在当今电网规模宏大的状态下已失去了其有效性。因而，电网调度自动化系统应实现广义上的智能化，其关键在于智能调度各应用业务。
1 狭义的智能电网调度实践
1.1 调度人员辅助决策
电网建设日渐庞杂。在电网运行出现紧急的非正常状态时，电网调度人员需要在有限的时间内判断和处理大量的信息，认知障碍就不可避免。这种环境状态中，不论调度人员的经验有多丰富、应急能力有多强，想要准确及时地处理问题也是不太可能。我们从认知学的角度分析得出结论，人的认知和判断能力是会随着事物不断增加的复杂性而下降的。
即便是经验丰富的调度人员，在巨大的压力之下要想准确并且及时地找出问题的根源所在也很不容易。而且随着调度人员的退休或转岗，在处理紧急状况时所积累的经验方法也难以形成知识传接下去。所以，智能调度的最基本特征就是调度人员辅助决策[1]。
1.2 开发实践
国外科研人员提出了AO(调度机器人)概念。所谓AO，就是让机器人通过学习，掌握电力系统的运行规则。国外一些电力公司还借助决策树的原理，利用 WAMS(广域相量测量系统)实现对电压稳定情况的实时测量。美国华盛顿大学研发了logic-based system和knowledge-based system原理的智能系统，用来实施故障排查和安全性能评估，对电力系统进行维护。
Scottish Southern Energy则针对工程师和调度人员的经验出台相应的知识化解决方案,从而使这些经验知识能够形成有效的传接。调度人员依托狭义智能调度的辅助实施运作，此类方法的要点是依靠机器学习及样本训练，是在电力系统的运行中人工智能化的标志，一定程度上实现了调度中心智能化。
2 广义的智能电网调度实践
2.1 PJM的AC2研究
advance dcontrol center，AC2(美国pjm公司的先进控制中心)是集成了资产和资源的一整套系统，该系统具备以下特点：
a) 保证业务的连贯。其实行准同步的运行策略，对原控制中心系统加以逐步代替，从而实现业务的连贯性;
b) 模块化的、具备拓展空间的软件架构。利用“积木”的设计思路，重点优化各软件供应商的操作协调性;
c) 安全性能提升。采取保护应用与数据手段及边界防护、管理与监视、授权与访问等措施，加强安全性能[2]。
2.2 美国电力科学研究院智能控制中心
该中心研发的智能电网包括了智能化的控制中心、变电站和一次输电网。该电网的智能控制中心具备以下特点：
a) 可视化控制。以更先进的PMU技术替代现有的SCADA和RTU手段进行状态估计，利用GIS混合显示状态测量结果，真正地实现了可视化[3];
b) 分析评估。智控中心的实时分析形成动态更新模型，实时掌握运行状态，实现了中短期控制;
c) 控制能力。系统中的各类控制设备得到最大程度地优化，相较传统的控制中心对电网的控制更具优势;
d) 交互性的加强。其涵盖了与配电网内能源及与动态的业务结构的交互。
2.3 智能电网调度技术的支持系统
中国国家电力调度中心于二零零八年二月份正式开启了智能电网关于调度支持系统的开发研究。此系统由两部分组成，分别是一体化技术支持系统基础平台及高级应用功能。一体化技术支持系统基础平台由两个基本应用和八个模块组成，具体为调度、商用数据、系统管理和服务、消息总线及SCADA、实时数据库、数据的交换与采集、安全防护、人机界面等[3]。高级应用功能由调度管理及计划、实时监控与预警、安全校核等组成。
2.4 国网电力科学研究院大停电防御框架
中国国家电网电力科学院开发了“时空协调”的大规模停电的防御性架构，此架构将EMS和SCADA集成到动态运行的 DSCADA/DEMS中，以集中处理大量的动、静态信息，利用EEAC算法实现量化分析和欲决策的在线稳定，利用在线准确预算、实时精确匹配的手段达到稳定控制的协调和自适应优化。
2.5 南方电网的综合防御架构
针对该网交、直流混合输电的复杂性，南方电网提出综合协调防御系统架构，七个功能子系统和一个广域综合信息平台是该系统中心站的核心组成。七个功能子系统分别是在线预防控制与辅助决策子系统、安全稳定预警和实时监测子系统、电力交易计划安全校核子系统、实测数据离线综合应用研究子系统、超短期安全稳定态势预测与辅助决策子系统、基于在线数据的电网运行离线研究与辅助决策子系统、安全稳定控制在线协调与优化子系统。
2.6 三维协调的电网EMS
新型EMS具有三维协调的特点，该系统由清华电网调度实验室研发。此系统是实时闭环控制系统，可以在三个维度上(时间、空间、目标)进行广泛地协调，实现了全局优化的目的。该系统的核心技术有：综合分析、预警、决策;有功优化闭环控制;无功电压优化闭环控制;电网模型重建;基于多智能代理和计算机集群的支撑平台;基于三维分解协调的体系设计等[4]。
3 若干智能调度问题的思考
3.1 智能调度的需求分析
智能调度的需求主要是电网运行的稳定性。其功能是保障电网有序、安全、稳定地运行。概括说来，其需求涵盖了监视庞杂的电网系统各级运行稳态及动态，提供对电网各项设施及措施的分析、计算、评估及报警功能、对调度人员进行考核和培养等功能。
3.2 智能调度系统设计方向
在智能调度系统的规划设计过程中，要充分考虑这几个因素：
a) 以调度应用为重点。要明确“技术为应用服务”这一出发点;
b) 基于现有调度自动化系统来进行。要明确对现有系统优化的目的，在现有系统的基础上进行升级和改造;
c) 要顺应电网的发展趋势。要准确分析未来电网的运行架构和特点，同时兼顾发展中可能出现的关乎环境、安全、经济等相关问题因素。
3.3 对于智能调度的技术要求
首先要考虑到维护成本。在兼容行业标准和业务的连续性上动脑筋，在用户界面、操作系统上入手，以达到高水准的互操作性和高频的软件模块应用，其运行架构的各平台兼容性和可扩展性要强，要同时具备高度的安全性。
3.4 关于智能调度的研究模式
目前关于智能调度的研究模式主要有两种：
a) 从外入内的模式。此类模式主要是政府主导的“研”“商”合作式模式。其特点是具备新颖的开发思路，研发取得进展后再由电网公司投入使用;
b) 自主开发模式。此类模式是电网运营商在电网运行中，针对已有系统的特点及发现的问题所进行的改造及优化[4]。
4 智能调度中心的层次结构和关键技术的简要分析
调度中心的智能化是智能调度的基本体现，我们从数据流及业务的需求方面对智能调度中心的层次结构加以设计分析。其层次结构分别由各种高级应用功能和系统级支撑平台所组成。智能调度中心的关键技术主要包括信息及计算机关键技术、数据及模型关键技术和电力系统高级应用关键技术。
5 结语
目前智能电网正在兴起，也因而引发了新一轮电力工业界的革命浪潮。智能调度的涵义也不再是狭义上的调度人员辅助决策，而已发展成为全面智能化的调度技术手段。调度业务的需求成为智能调度的核心组成部分，我们不能仅仅止步于开发先进的技术，要明白开发技术的最终目的是为了服务应用。智能调度是当下调度自动化系统的升级产品，在数字化和信息化工作方面还需深入研究开发。智能调度中心是智能调度的灵魂，支撑其的平台需要从数据流的角度进行探究;调度业务的需求体现在高级功能的应用上。我们还要考虑到智能电网发展的趋势及可能遇到的问题，从而为智能电网的未来发展提供坚实的基础保障。
参考文献：
[1] 黄凤梅.结合实践着重探讨智能电网高度自动化技术[J].建材与装饰(上旬),2011(6):65-66.
[2] 孙茜.智能化在电网调度自动化中的可行性研究[J].科学与财富,2012(12):97-98.
[3] 庞晓燕,李建,梁汉泉,等.智能电网高度技术支持系统构架及调度自动化现状研究[J].四川电力技术,2013,36(4):32-33.
[4] 马韬韬,郭创新,曹一家,等.电网智能调度自动化系统研究现状及发展趋势[J].电力系统自动化,2010,34(9):72-73.
