电网自动智能调度架构

关键词： 日益 电力 电网 资源

电网自动智能调度架构（精选七篇）

电网自动智能调度架构 篇1

新时代, 如何可持续利用资源, 降低损耗, 提高清洁能源的利用率成为各国发展面临的重大问题和亟待解决的技术性难题, 资源的日益短缺催生了电网资源的整合。电力资源作为一种清洁能源, 如何高效地加以开发利用, 也成为了各国政府日益重视的问题, 在之前琐碎、不协调的电力体系下, 电网调度发电计划体系应运而生。新体系可以有效提高电力资源的利用率, 统一调配, 有针对性整合资源, 增加配给。当下, 智能电网体系在各国并未形成统一的认识, 但是必将是一场电力工业革命, 是新时代发展的需要。通过分析电网发电计划体系架构及技术分析, 可以发现现存体系中的不足之处, 改进技术, 有助于进一步优化智能电网体系建设。

1智能电网调度发电计划体系内涵

智能电网调度体系以特高压电网为主要网络, 各低级电压网络为辅, 多级电网协调的综合输电网络体系。由国家电网公司牵头, 统一组织、几种创新研发, 各分级研发机构参与, 各级调度控制中心参与研发、执行, 部门结合、上下联动的整体架构体系。

该体系通过顶层优化设计, 分级研发、调度机构积极参与执行, 实现电力资源的整体规划, 统一布局, 满足各大电网高效运行的需要, 并提供切实可靠的技术支持, 保障电网运行安全, 实现电网运行的经济性, 灵活接入各种所需资源。智能电网调度发电计划体系架构兼具科学性、灵活性、综合性、稳定性、高效性等特点[1]。

2智能电网发展历程

纵观我国智能电网体系发展历程, 一直伴随着技术的革新与基础网络的覆盖, 大体可以分为三个阶段:一是学习阶段, 吸收各国发展经验, 布局中国基础网络建设。二是研发创新阶段, 探索适合中国国情的电网体系, 综合考量, 整体规划。三是走在世界先进潮流阶段, 研发具有世界领先性的技术, 支撑世界一流智能电网体系建设。

学习阶段大体始于20世纪80年代, 为满足跨省智能电网调度监控系统建设, 电力部引进“四大网”能量管理系统及开发技术, 实现基础电网体系的布局。研发创新阶段指20世纪90年代, 在前期基础工作经验基础上, 中国工作人员不断学习新技术, 顺应互联网潮流, 自主研发创新。中国电力科学院自主研发新一代的调度自动化系统CC-2000、国家自动化研究院自主研发SD-6000, 这两项新技术得到了市场的广泛认可, 占据较大市场份额, 并且技术水平与当时国际领先系统SPIDER持平。第三阶段始于21世纪初, 基于大规模的需求及网络建设, 电网系统的安全性得到了越来越多的重视[2]。国家电网公司也全面启动智能电网发电调度系统的技术研发与集成应用, 至2013年, 智能电网调度系统已经覆盖32个省地导读控制中心, 实现了电网智能调度发电的统一化运作, 大大提高了电力资源的高效利用。

3智能电网调度发电计划体系架构

智能电网调度发电体系主要实现电力资源的“横向集成、纵向贯通”, 实现电网实时监测, 保持统一、稳定与经济运行。

1) 电网统一调度。智能电网发电计划体系应在发电与用电之间实现平衡, 保持电网运行的稳定性, 这就需要电力资源可以实现统一调度。通过多级协同电网实时监控、预警、控制系统的实施, 实现高压电网实时信息呈现, 建立起广域的信息控制系统, 适时调整。通过故障定位系统、电网安全校核系统、电网预警系统、电能量采集系统四位一体的配合, 及时发现问题, 处理问题, 统一调度, 实现电网的安全稳定运行。

2) 数据一体化。实时进行电网数据的传输并及时分析, 是保障电网统一运行的要求。各分级电网调度实时监测电网数据, 并将问题数据及时上报, 电网运行数据的及时获得是相关工作人员第一时间了解情况并解决问题的基础。

智能电网体系庞杂, 实时电量、故障预警等多系统并行, 信息的相互交换及利用频繁, 各级信息的交换所使用的标准应当统一, 参考公共信息模型, 形成覆盖各基层调度中心的统一信息模型, 信息对象的编码原则、借口、扩展方式都应当制定一致的原则。对于已经实施的系统, 可以通过增加相应的适配器进行数据信息校正, 推陈出新, 以此为基础, 才能切实操作, 为智能电网调度发电计划体系的顺利实施提供标准化的系统支撑。

3) 功能一体化。智能电网调度系统基本功能一致, 才可以保障数据的有效传输, 实现电网数据实时共享。目前在建的电网辅助系统与预警系统的主要功能是为电网工作人员提供实时电网运行数据。为进一步实现智能电网, 可以将电网辅助系统与预警系统应用到电网的运行方式安排上。在同一的数据平台上, 根据现有情况实时调整工作安排, 最大化的利用数据信息。

4技术探索

4.1预测技术

预测技术主要包括母线负荷预测技术与可再生能源发电预测技术。电网母线负荷预测是统一调度电力资源的前提, 所有的电网必须在其负荷范围内运行, 传统的母线负荷预测大都是以历史数据为基础推算, 实效性不高。为此, 智能化的预测与校正技术不可或缺, 根据母线负荷数据的变化, 实施校正数据, 保持相关数据的准确性, 并建立数据库, 作为智能化校正的基础。可再生能源收自然环境影响较大, 电网接入分散, 给电网的安全运行带来较大影响[3]。通过智能化广泛式数据记忆, 基于智能化模型, 推算各种情况下可再生资源的发电能力是智能电网发电计划体系中的重要基础, 以此, 才会实现电网发电与用电两端的运行平衡。

4.2安全校核技术

传统的安全校核技术是以静态的历史数据为基础, 以此作为约束, 对发电计划进行控制。这种粗放式的安全控制技术, 对预测值与实际发电量之间的平衡关系控制的比较粗糙, 不利于电力资源的最大开发利用。因此, 建立智能化、精细化的智能控制技术显得更加重要, 深入研究高压电网和交直流混合系统模型, 建立相应的数学模型, 全时段实时调整数据, 可以快速准确的判断电网的安全状况, 在电网安全运行的情况下, 实现效益最大化。

4.3评估技术

智能电网发电系统的高效运转依赖于评估技术的精准性。通过对历史数据的记录、整合、分析, 以精准数学模型为指导, 预测未来需用量, 评测现有负荷量, 得出现有电网客观的运行状况, 才能促进整个电网体系的有效运行, 评估技术具有统领全局的重要作用[4]。

尽管智能电网调度发电计划体系取得了突出的进步, 一定程度上实现了电力资源的调配整合, 但是面对日益变化的社会需求, 电网体系的安全运行、可再生资源的有效吸收、网络环境的安全性都面对的机遇与挑战。诸如调度发电平台的集群化应用、变电站及电网模型、实时信息共享系统、网络系统的安全都需要在现有水平的基础上, 不断更新, 适应更严峻的市场环境变化。

5结语

智能电网调度发电计划体系是从统一控制角度出发, 实现横向、纵向资源的整合, 在电网安全负荷量的前提下, 实现电力资源的高效、经济、可持续开发利用。整个调度体系实现了由点到面的全覆盖控制, 可以最大化地实现利用率。技术的开发是调度体系运转的保障, 智能化使复杂的系统具有敏锐的问题发现、数据校正、预测的能力, 进一步提升调度体系运行的科学性与精细化程度, 避免了认为工作的疏忽, 保障电网调度发电计划体系的高效运行。

参考文献

[1]辛耀中, 石俊杰, 周京阳, 等.智能电网调度控制系统现状与技术展望[J].电力系统自动化, 2015 (1) :2-8.

[2]王恒, 辛耀中, 尚学伟, 等.智能电网调度控制系统数据总线技术[J].电力系统自动化, 2015 (1) :9-13;182.

[3]周京阳, 王斌, 周劼英, 等.市场机制下智能电网调度控制系统调度计划应用模型及分析[J].电力系统自动化, 2015 (1) :124-130.

电网自动智能调度架构 篇2

关键词：电网智能调度；自动化系统；层次结构；数字化；集成化

中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0130-02

众所周知，电力系统运行经济性、安全性的保障在很大程度上取决于电网调度自动化系统的运行质量。对于我国而言，在近50年的发展过程当中，电网调度自动化系统已实现了自专用型向通用型发展的工作，下一步的发展重点则是实现整个调度自动化系统的智能化转型，从而更好地与整个电网、电力系统的智能化发展方向相适应。近年来，我国已展开了大量有关电网智能化调度自动化系统的研究工作，并在层次结构以及关键技术等方面取得了突出的进展，下一阶段工作的重点则是实现系统的集成化、数字化发展。本文试做详细分析与说明。

1 电网智能调度中心层次结构分析

智能调度的核心是实现调度中心的智能化，其应当分别从业务需求和数据流这两个方面入手，实现对智能化调度中心层次结构的详细分析与设计。具体而言，智能化调度中心应当具备以下两个方面的层次结构：

1.1 数据流基础之上的系统级支撑平台

对于电网控制中心而言，在实际运行过程当中所涉及到的数据主要可以分为以下四种类型：应用数据、历史数据、交换数据和实时数据。同时，还涉及到一定的电网模型。不但如此，智能电网智能调度过程当中还需要涉及到对相关数据的融合，在数据流以及数据模型驱动之下实现对整个业务流程的优化处理。从这一角度上来说，系统级的主要功能均是建立在系统级支撑平台基础之上所实现的。按照层次结构划分，该支撑平台主要由硬件层、数据资源中心、数据引擎这三个方面所构成。其中，硬件层主要涵盖包括路由器、交换器、储存器在内的相关物理设备，面向后续两个层次提供具体的数据支持；数据资源中心则主要包括数据交换以及数据应用的平台，实现相关数据的交互性处理；而数据引擎则主要借助于对总线技术以及在/离线机器人学习技术的应用，一方面可为数据模型驱动提供相应的数据模型，应用业务，另一方面也可通过对智能电网运行规则的学习，辅助智能化调度工作的开展。

1.2 调度业务基础之上的高级应用功能

按照系统级支撑平台对于业务需求的划分，可针对性地将智能电网调度过程中所涉及到的高级应用功能同样划分为以下五个方面：检测功能、综合分析与评估功能、调控功能、调度计划功能、调度管理功能。上述各个功能当中不但涉及到了对电力系统已有高级功能的关注，同时也涵盖了在智能电网运行背景之下所涉及到的，注入分布式能源调度、风力预测等相关功能。以此保障应用功能的全面性。在智能化调度过程当中，各个应用之间的封装处理多采取SOA面向服务架构的方式实现，其目的在于保障各应用相互之间的可实现有效的调用处理。同时，展现层能够以GIS技术为基础，实现页面的定制。

2 电网智能调度自动化系统关键技术分析

2.1 电网智能调度自动化系统计算机信息技术

在智能化电力系统当中，系统运行对于实时性提出了要求极高。与此同时，智能电网自身结构的复杂性也对其所承载平台的计算能力提出了极为严格的要求。在当前技术条件支持下，整个平台计算能力的实现需要借助于对网格计算技术以及集群计算技术的应用而达成。同时，数据引擎层次当中还需要通过应用数据总线技术以及服务总线技术的方式，保障所提供数据模型与模型驱动的一致性。更加关键的一点是：考虑到电网智能调度控制系统属于典型的分布式环境，因此在控制技术及协议的选取方面，需要以针对分布式系统的开发技术为首要选择。主要可涉及到以下两个方面：（1）公共对象请求代理结构（监理在分布式应用服务标准基础之上）；（2）简单对象访问协议（建立在分布式对象通信协议基础之上，可实现对.xml以及.http格式传输协议的支持）。通过对上述两项技术的应用，取公共对象请求代理结构突出的执行力优势以及简单对象访问协议突出的互操作性优势，可以确保两者之间的紧密结合，以此提高调度智能化水平。

2.2 电网智能调度自动化系统数据模型技术

在现阶段电网智能调度自动化系统当中，比较常见的数据模型技术主要涉及到以下三个方面：（1）IEC标准（主要包括61970*61850*61968*这几类）；（2）图形拼接技术；（3）电网网络调度、省级调度、地级调度、县（区）级调度模型。通过上述相关数据模型技术的综合应用，使得各级调度中心能够实现对基础数据的全面维护以及高清共享。还需要特别注意的一点是：数据模型技术作为整个电力系统应用业务的核心所在，并非调度自动化系统升级背景下就需要对相关数据模型技术进行升级。在中心层次设计中，保障数据模型技术质量即可。

3 电网智能调度自动化系统发展趋势分析

可以说，调度自动化系统是建立在适应电网调度工作需求这一基础之上而形成，并逐步发展起来的。在电网调度工作智能化转型需求的背景之下，现代意义上的智能调度自动化系统还应当特别重视对数字化以及集成化的发展。这也正是现阶段电网智能调度自动化系统应当重点关注的发展方向所在。

3.1 电网智能调度自动化系统应向着数字化方向发展

相对于电网智能调度自动化系统而言，实现数字化的根本在于对电网调度过程中所涉及到的全部数据信息进行量化统计与处理。将调度管理的对象演变成为数字量模式。相关研究人员指出：数字化可以称得上是未来一段时间内，整个电网智能化发展的主导方向。发展过程中需要实现调度系统运行内部，各相关数据及应用功能的全面共享及协调处理，提高电网运行信息的有效性与精确性，为数字化电网监控质量的提高提供一定的数据支持与保障。与此同时，在智能化与数字化并行的调度模式下，能够通过对数据的稳定处理，及时发现存在于电网运行系统中的不良隐患，从而提高电网运行的安全性、稳定性以及可

靠性。

3.2 电网智能调度自动化系统应当向着集成化方向发展

在电网智能调度自动化系统的集成化发展作用之下，需要实现对电网信息以及电网调度控制系统各分散性数据信息的综合且全面性应用。可以说，数据调度集成化发展的最主要目的在于实现调度的智能化服务，并在此过程当中确保对相关调度数据整合的有消息给，提高系统内部数据资源的有效整合与共享。按照此种方式，也可为电网调度的进一步发展提供平台支持，同时可借助于对数据分析、资源配置以及建模处理的方式，达到提高调度数据智能化的目的。

4 结语

对于我国而言，在“十二五”规划进程的促进作用之下，市场经济一体化发展进程不断加深，这对于我国电力系统的建设与发展而言可以说是极好的机遇。实践研究已证实：要想实现电网系统的全面发展，只有在智能调度自动化系统方面苦下功夫，以电力调度的智能化适应电网系统的智能化，从而更好地提高电力系统各项业务的运行质量与水平。总而言之，本文针对有关电网智能调度自动化系统研究与发展过程中所涉及到的相关问题做出了简要分析与说明，希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。

参考文献

[1]曹晋彰，朱传柏，刘波，等.基于公共信息模型的电网智能调度编码体系研究与实现[J].电力系统自动化，2011，35（2）.

[2]徐宏雷，郑伟，王维洲，等.基于各电网子公司职能的智能电网三层空间架构探讨[J].电力系统保护与控制，2010，38（21）.

[3]吴兴华，王文刚，罗鲁东，等.青岛电网智能调度仿真统在反事故演习中的应用分析[A].江苏省电机工程学会2010年学术年会暨第四届电力安全论坛论文集[C].2010.

[4]晁进，刘文颖.基于黑板理论的地区电网智能调度决策 支持系统中MAS任务协作与冲突消解的研究[A].中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十五届学术年会论文集[C].2009.

作者简介：罗彬萍（1985—），女，四川西充人，南充电业局助理工程师，研究方向：变电运行。

电网自动智能调度架构 篇3

智能电网调度控制系统的目标是适应智能电网的发展,保障电网安全,满足电网“经济、优质、环保”运行的要求[1,2]。目前各国电网大多属于交直流混联电网,运行方式复杂多样。大容量可再生新能源电源并网带来了电源输出的不稳定性和不确定性,如何优化资源配置,提高设备传输容量和利用率,如何利用这些新的负荷点进行削峰填谷,以及如何通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理,从而提升电力系统的安全运行水平[3],这些需求都对自动化系统在线稳定预警、智能分析和调控、电网自愈等功能提出了新的要求。

近年来,电网监视和调控的手段逐渐丰富,如能量管理系统(EMS)、数据采集与监控 (SCADA)系统、广域测量系统、调度管理信息系统、电力市场系统、脱硫监测系统、在线预决策系统、信息披露平台系统等都得到了进一步的发展。但目前大多数系统均为信息孤岛,传统的SCADA系统中调度中心与变电站间有通信,调度中心上下级间有信息的传递,具备了纵向信息传输通道,而同级之间一般没有信息交换,因此通信存在障碍,不利于广域故障诊断和监控,导致应对智能电网发展所带来的调度需求不确定性力不从心[4,5]。

电力调度的研究主要集中在两方面:一方面是智能电网发展的前瞻性研究[3,6];另一方面是一体化调度智能体系和调度运行智能化关键技术[5,7]的深入研究。作为世界上最复杂的系统之一,电网本身是一个刚性系统,电源的接入与退出、电能量的传输等都缺乏弹性,致使电网没有动态柔性及可重组性,系统自愈、自恢复能力完全依赖于实体冗余。自动化系统、信息系统、自动控制等技术的快速发展都是为了提升电网本身的柔性和智能化运行与管控能力[7,8,9]。

为了提高调度控制系统的智能处理水平,国内外研究机构针对面向服务和多智能体开展了大量的研究。面向服务架构(serviceorientedarchitecture,SOA)已被广泛接受,但对其如何实现的研究主要集中在两大方向:一是软件 即服务 (softwareasaservice,SaaS)[10],如文献[11-12]介绍了SaaS管理平台的构成,SaaS服务生命周期管理的概念以及基于多租户的应用 架构;另一方面 是以平台 即服务(platformasaservice,PaaS)的思想将开发的业务逻辑交付给支撑平台[13,14,15]。在电力系统应用领域,SOA作为新一代软件架构受到追捧,如电厂竞价系统、电子诊断系统和在线报警系统[16,17,18]。关于多智能体的研究,文献[19]提出一种基于多智能体技术的电力企业开放信息集成过程中的体系结构。电力系统调度自动化就广域应用而言,文献[20-21]提出代理(Agent)技术在电 网线路的 后备保护 应用方案,可提高后备保护动作的快速性和选择性。文献[22]提出了基于Agent技术的广域电流差动保护系统,具有设备故障智能自检、信息快速收集及故障点选择性好 的优点。文 献 [23]基于面向AgentPetri网的广域后备保护建模与分析,提出一种面向AgentPetri网的改进型模型,给出了该Petri网模型的一般性结构、网络的形式化描述和结构特性属性的定义及其定理,将Agent的自治性、协作性、容错性在模型中予以具体的表达。上述研究均基于原有的应用架构 设计,采用面向 对象的方 法。文献[24]提出了结合Agent技术和SOA技术解决微网信息管理问题。鉴于现有电力系统各个生产环节自有系统多样、复杂,大多数系统处于信息孤岛状态,从协作、可靠、实时和实际的角度出发,设计一种能够最大限度地整合原有资源、灵活可靠且适合电力系统生产特点的整体架构的新的解决方案势在必行。

本文针对上述问题,以电力调度生产为切入点,针对传统电力调度自动化系统架构存在的信息孤岛和软件设计的高 耦合度问 题,提出了一 种基于多Agent的面向服务的智能电网调度控制系统应用架构的解决方案。通过对Agent技术在电力领域的应用研究,改进传统自适应Agent模型,设计服务监听型自适应Agent模型。依据Agent技术特有的个体独立自治又相互协作的特性,将服务监听型自适应Agent模型和多Agent技术相结合,为基于SOA的智能电网调度控制系统提供一种解决方案,并给出了面向服务的电力调度控制系统结构。

1基于SOA的智能调度控制系统架构设计

SOA是一种思想、模式和体系[25],其思想的表现就是将业务逻辑和功能分解成更小的独立逻辑和功能单元。通过聚合技术,将这些单元构建成一个较大的业务逻辑单元,从而实现服务的独立存在,通过标准技术,使服务保持足够的共性,实现系统的体系化。在SOA风格中,服务是最核心的抽象手段,业务被划分(组件化)为一系列粗粒度的业务服务和业务流程。业务服务相对独立、自包含、可重用,由一个或者多个分布系统所实现,而业务流程由服务组装而来。一个“服务”定义了一个与业务功能或业务数据相关的接口,以及约束这个接口的契约,如服务质量要求、业务规则、安全性要求、法律法规的遵循、关键业绩指标(KPI)等。接口和契约采用中立、基于标准的方式进行定义,它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。

SOA代表了一种基于“分解”概念 的思想[26]。任何事物,如果能够以定义明确的相关功能集的形式处理,就可以更好地加以构造、执行或者管理。例如:电力调度生产(活动)中所涉及的各个单元(如省调、地调、变电站、电厂等,各单位、部门以及具体到某具体点的设备)都是面向服务的个体。这些个体构成了不同的职能分工与团体。但是,一个职能单元不可能为一个调度过程提供所有的服务,这就形成了一种分布式的服务环境。在这个分布式环境中,职能单元间是一种相互关联又相互独立的“松耦合”的关系。在分布式环境下的服务应用实现方式主要有两种:有中心的和对等(peertopeer)的。有中心的系统框架存在很多问题:当访问量较大时,造成处在中心地位的成员组织任务繁重,产生性能瓶颈;当中心组织成员发生问题时,整个系统会随之失效[27]。在对等方式的系统框架中,成员组织直接进行通信而不需要经过第三方(中心),从而实现了成员的隐私保护,避免了性能瓶颈,降低了对中心服务器计算和存储能力的要求,在一定程度上达到了负载均衡的目的;同时随着成员的增多,对等系统良好的可扩展性使得系统性能与中心化系统相比存在较大的优势;当然对等模式也存在成员管理维护困难等问题[28]。

传统电力调 度自动化 系统发展 至今已历 经了3代。文献[29]总结了传统电力调度自动化系统结构,如图1所示。

SOA从业务角度理解,它是针对企业的一些旧的软件体系加以重新利用和整合,构建一套松耦合的软件系统,同时也能方便地结合新的软件,共同服务于企业的一个体系,使系统能够随着业务的变化更加灵活适用[19]。按照“统一调度,分层管理”的电网调度运行管理模式,按调度生产所涉及的基本生产单元进行粗粒度划分,最大限度地整合各个调度生产单元现有的信息系统。利用中间件技术屏蔽底层操作系统的复杂性,使程序开发人员面对一个简单而统一的开发环境,减少程序设计的复杂性,将注意力集中在自己的业务上,不必再为程序在不同系统软件上的移植而重复工作,从而大大减轻了技术开发的负担。针对电力调度生产的特点,设计基于SOA的智能电网调度控制系统架构如图2所示。

图2中,基于SOA的第三方支持系统和ESB负责提供最基本的面向服务的计算环境。服务运行时环境提供服务(和服务组件)的部署、运行和管理能力,支持服务编程模型,保证系统的安全和性能等质量要素。ESB提供服务中介的能力,使得服务使用者能够以技术透明和位置透明的方式来访问服务;服务注册库支持存储和访问服务的描述信息,是实现服务中介、管理服务的重要基础;而服务组装引擎,则将服务组装为服务流程,完成一个业务过程;服务网关用于在不同服务计算环境的边界进行服务翻译,比如安全。

参与电力调度生产过程的各级调度单元事先在服务中心注册。第三方支持系统负责发现和匹配调度应用之间的协同关系,开发和构建组合服务应用。参与调度的不同级别用户可以快速按需定制出个性化、虚拟化的业务协同应用。

2服务监听型自适应 Agent模型

Agent技术来源 于分布式 人工智能 领域。Hewitt认为Agent技术是一种处于一定环境下包装的计算机系统,为实现设计目的,能在该环境下灵活、自主的活动。目前,在计算机领域得到广范认可的定义是Wooldridge和Jennings的定义,即Agent应该具备自治性、社会性、反应性和能动性4个基本特性[5]。

Agent的特性使其成为SOA实施中的有效手段,尤其是Agent的交互性和主动性。例 如:一个Internet上的用户需要使用Agent通信语言向主动服务Agent陈述信息需求,主动服务Agent在获得新的信息之后能够按照约定主动将其提交给需要的用户;一个工作流管理Agent,能够按照约定将最新的工作进展情况主动通报给有关的工作站。

Agent之间的通信交互协议为事先约定好的协议时,Agent通信模式如图3所示。

当有新协议加入时,原有协议规则库找不到匹配协议,发生交互失败。为了保证通信成功,Agent应具备适应新协议的能力,即自适应性,需新协议互认的Agent通信如图4所示。

鉴于面向服务设计带来的新需求,在文献[30]的Agent模型基础上,将原有模型升级为具有服务监听功能的自适应Agent模型,使其适用于SOA。首先在原有的基础上加入服务发现模块,由服务发现模块负责不间断侦听网络,判断是否有服务需求,若发现有服务需求则激活通信模块,与提出服务请求的Agent进行通信。同时,在原有模型中添加一条由信息识别分发器到输出任务生成器之间的通信信道,当交互协议为原有互认协议时,由输出任务生成器直接产生输出任务,以减少推理机工作量,提高响应速度。具有服务监听功能的自适应Agent模型结构如图5所示。

早期的Agent研究,关注重点在推理机。经过大量的研究,推理机技 术已相对 成熟[31,32,33,34,35]。目前Agent的应用及其交互对象多为预先设定,是可预知的,而对未在设定范围内的情况和信息识别存在一定的困难,这也限制了其扩展性。随着面向服务理念的推广,最大范围地整合资源和增强系统扩展性成为关注的重点。服务监听型自适应Agent模型的目的是通过增加的服务发现模块,使传统自适应Agent可以更好地为基于SOA的系统服务,满足对未预先设置在信息识别中的服务提供者提供的服务进行识别,以便更大限度地利用全局空间中的服务资源。

3基于多 Agent的面向服务调度控制系统架构

多Agent系统由多个自主或半自主的智能体组成,每个Agent或履行自 己的职责,或与其他Agent通信,以获取信息、互相协作完成整个问题的求解。它的目标是将大而复杂的系统建设成彼此互相通信和协调 且易于管 理的小系 统。与单Agent相比,多Agent系统的协作特性为基于SOA的系统提供了实施基础。除此之外,对于本来就具有分布式结构的控制与自动化系统(如电力系统、过程控制等),尤其适合采用多Agent系统体系结构。与传统控制系统相比,这种基于Agent的系统可以使系统每一个成员具有更大的自治性。多Agent系统的分布协调理念可广泛应用于各级EMS、调度管理信息系统、厂站自 动化系统 之间的分 布协调控制[3]。本文以改进的具有服务监听型自适应Agent作为多Agent系统的基本构件Agent,设计基于多Agent的面向服 务的调度 控制系统 架构,如图6所示。

传统多Agent系统中的构成元素Agent,其应用及交互对象是可预知的预先设定的对象,对未在设定范围内的情况和信息识别有一定的困难,这也限制了多Agent系统的扩展性。服务监听型自适应Agent可以对未预先设定的交互对象(即服务提供者)提供的服 务进行识 别和不间 断监听,为多Agent系统内各个独立Agent之间的交互(服务发现)提供保障 和支持,从而进一 步提高了 整个多Agent系统的实时性。

基于SOA计算环境,企业级Agent将服务请求通过服务提出(即步骤1)的方式发布到ESB,由其中的ESB名空间来确定该服务应属于哪类企业及服务请求,并激活相应的业务服务注册Agent,由业务服务注册Agent找出符合请求条件的相应服务,将这些符合 条件的服 务信息发 送给业务 编排Agent。业务编排Agent根据知识库,推理机组成合理业务流程输出 信息,反馈给服务请求Agent。服务请求Agent得到可用服务信息(即步骤2)后,向服务提供Agent发服务请 求 (即步骤3 )。经ESB网关,对步骤3的信息进行一系列的安全评估后,转给服务提供者Agent,服务提供者Agent对服务请求信息中的协议进行分析,若为已认可协议,则按约定直接提供服务(即步骤8反馈订单确认信息,并提供服务)。如果协议为新协议,则进行步骤4身份验证。经ESB网关,身份验证信息到达服务请求Agent,服务请求Agent比对身份验证协议,如果为已有协议,则直接执行步骤7,向服务提供者反馈信用信息;如果身份验证协议为新协议,则执行步骤5查询交互协议。ESB名空间向服务请求Agent提供交互协议(即步骤6),服务请求Agent进行协议配置(自适应),生成步骤7中的信用信息发给服务提供Agent。服务提供Agent对信用进行核对 分析,符合企业要求则按约定提供服务(即步骤8反馈订单确认信息,并提供服务)。基于多Agent的面向服务的系统结构在电力调度控制系统的应用实例如图7所示。

图7中,电力调度生产的各个单位以Agent的身份参与生产,相互独立,且内部独立自治。在第三方SOA支持系统Agent和ESB的协助下集成原有系统,相互协作完成任务。按调度生产所涉及的基本生产单元进行粗粒度划分,最大限度地整合各个调度生产单元现有的信息系统,如省调Agent、广域故障诊断Agent等。对于采用SOA构建的系统,只需包装统一信息接口,以保证在一定范围的“全局空间”中的服务 接口一致;对没有采 用SOA的系统,在整合过程中,需借助基于SOA的第三方支持系统Agent,提供服务发现和服务提供功能。

4案例分析和仿真系统

本文取电力调度控制系统中典型的故障诊断子系统和SCADA子系统为例,通过对这两个子系统架构的详细设计和分析,解释本文采用基于服务监听型自适应Agent的多Agent系统实现面向服务的电力调度控制系统架构,为调度控制系统的架构设计提供一种新的思路。对比基于传统面向对象设计的电力调度自动化系统软件架构,基于SOA构建的调度控制系统有着松耦合和易扩展的优势。对比基于传统Agent模型的系统实现方案,基于服务监听型自适应Agent模型的多Agent系统实现电力调度控制系统具备更好的实时性和协同性。

基于多Agent系统的仿真系统,由故障诊断系统服务监听型 自适应Agent(简称故障 诊断系统Agent)、SCADA系统服务监听型自适应Agent(简称SCADA系统Agent)和ESB构成。故障诊断系统Agent将可提供的基本故障诊断服务包装成不同的服务,并将服务信息发布到ESB中的服务注册Agent。SCADA系统Agent负责监控各个并网点,并进行数据采集。以风电场并网为例,SCADA系统Agent监测各个并网点。当测得某风电场A并网点电压发生跌落,则发出故障诊断服务请求,并同时将采集数据包装成服务,发布到ESB的服务注册Agent。ESB中的服务注册Agent负责以下两方面职责。

1)接收请求Agent发布的服务请求信息,经过提取、分类,然后通知服务管理Agent,触发服务管理Agent,编排业务服务,协调服务提供者和服务使用者双方,以及多个服务提供者之间的协同工作。

2)接收服务提供Agent服务注册信息,将服务提供者信息和服务描述信息进行分类登记,以便于服务管理Agent编排业务服务所用。业务服务编排Agent负责给出协同服务业务流程。Agent之间的交互可通过协议来进行,对于常规协议事先已通过规则库的形式固定在软件的Agent之中。对于新的通信协议,Agent之间通过自适应的消息传递进行协商匹配。ESB网关对安全、服务质量和信用进行评价等。

本文以数据 分发服务 中间件RTIDDS和VS2010为软件开发平台,构建基于SOA的仿真实验测试环境。配置小型局域网如下:含3台相同的PC机、一台笔记 本、两台风力 发电机和 一台10 Mbit/s/100 Mbit/s以太网交 换机。两台 风力发电机模拟风电场的发电和并网。第1台PC机连接dSPACE1104板为采样机,模拟SCADA系统中并网点的智能电子设备(IED)。第2台PC机部署故障检测系统,第3台PC机模拟在线决策系统。IED采集数据,并按照每200ms一组将数据打包成服务向外发布。当采集点线电压低于额定电压(预设值)时,在发布数据服务包的同时,激活故障请求线程,发布故障诊断服务请求。故障检测系统24h不间断监听故障服务请求,当请求服务与提供服务匹配时提供诊断服务。在线决策系统监听诊断服务、实时数据服务等,将综合决策结果打包成服务向外发布。

针对现阶段大力发展建设的分布式电源带来的一系列新问题,如新增发电单元并网等,以服务监听型自适应Agent模型为基 本构件的 基于多Agent的面向服务的电力调度控制系统,是通过各服务监听型自适应Agent来体现电力调度控制系统所涉及的业务逻辑单元和功能单元,并采用面向服务的系统体系结构。面向服务的解决方案可以通过构建一个全新逻辑Agent单元或全新功能Agent单元的方式,较方便地并入整个调度控制系统,而无需对系统进行底层设计实现的改变。因为面向服务的设计方法鼓励逻辑处理单元未知行为的创建,有效地降低了面向对象设计方法本身不可克服的紧耦合问题,使得整个系统具备更强有力的逻辑单元和功能单元扩充能力。传统的面向对象设计方法鼓励逻辑处理和数据的绑定,这种绑定在构建非常智能的单元的同时增加了内在的紧耦合。同时由于面向服务鼓励粗粒度接口,因此每个通信单元(消息)都包含完成给定任务所需的尽可能多的信息。不存在传统面向对象体系结构下设计的电力调度系统所面临的因为基于预定义的依赖类,而造成和逻辑处理单元(对象)的紧耦合,以及因继承自逻辑处理单元而导致的依赖紧耦合。

5结语

与传统体系结构相比,面向服务的电力调度控制系统架构将业务逻辑和功能分解成更小的独立逻辑和功能单元,并通过聚合技术,将这些单元构建成一个较大的业务逻辑单元,实现服务的独立存在,从而达到电力调度生产中的各单元之间在软件设计上保持低耦合度。SOA风格中最核心的服务抽象手段是业务被划分(组件化)为一系列粗粒度的业务服务和业务流程。业务服务相对独立、自包含、可重用,由一个或多个分布的系统协作实现。

本文基于多Agent的供应链系统中的应用,对传统自适应Agent模型加以改进,设计了面向服务的服务监听型自适应Agent模型。该模型继承了自适应Agent模型的智能、独立和自制的特点,又通过改进使Agent具有服务发现功能和更完善的协作会话功能。虽然本文未对Agent的推理机制做深入研究,但是以服务监听型自适应Agent为单位,结合多Agent技术,作为SOA解决方案应用于广域电力调度控制系统架构设计不失为一种新的思路。通过仿真实验平台的开发和设计,证明其技术上可行且系统灵活,尤其是能够有效应对风能、太阳能等可再生能源在地理位置上分布不均匀且易受天气影响,所带来的电网波动调度问题。下一步工作将致力于对原型系统的完善。

摘要：智能调度作为现代电力系统及未来智能电网的重要组成部分已成为当今研究热点。针对传统电力调度自动化系统架构存在的信息孤岛和软件设计的高耦合度问题,提出一种基于面向服务架构(SOA)的智能电网调度控制系统架构的解决方案。针对采用面向服务的软件设计理念构造和集成的电力调度控制系统所面临的服务粒度规划、服务实体实现的问题,尝试采用改进型代理模型解决。针对传统多代理系统采用面向对象设计方法存在的高耦合问题,提出采用新的面向服务的设计方法,以更好地体现多代理系统的独立自治、灵活和协作的设计初衷。对传统自适应代理模型进行了优化,设计了面向服务的服务监听型自适应代理模型。最后通过设计实现基于多代理的面向服务的智能电网调度控制仿真系统,验证了该设计思路和实现方法的可行性。

关于智能电网调度自动化技术的研究 篇4

关键词：智能电网,调度自动化,技术研究,安全

1 引言

近年来, 随着我国特高压电网的迅速发展, 智能电网正在逐步取代传统电网, 为人们用电的便利与安全提供了必要的保障, 智能电网调度自动化必将成为未来电网发展的主要趋势与方向。

2 智能电网调度自动化系统分析

与传统电网调度自动化相比, 智能电网调度自动化系统综合应用了智能技术、控制技术、自动化技术和通信技术, 提高了信息数据的获取能力, 通过采用高级的传感器、现代网络通讯、信息交互平台和资源共享等, 整合系统各种实时生产和运营信息, 实现测量、数据监控、实时态分析、诊断和优化等功能。为电网运行和管理者提供更全面、完整和精细的电网运营状态图, 并给出相应辅助决策支持, 最大程度实现更精细、准确、及时和绩优的电网运行和管理, 可极大优化电网全寿命周期管理的技术体系, 承载电网企业社会责任, 推动智能电网安全、高效、可持续发展, 实现资源优化配置。

3 智能电网调度自动化功能

3.1 实时信息采集功能

智能调度自动化实时信息采集功能主要是通过广域测量技术, 并且运用PMU全面测量电网各节点的电压、相位、功率以及开关量等多种参量对信息进行实时采集, 同时还会收集电厂相关设备的运行数据 (如煤耗、脱硫等) 以及非电参量但对电力系统运行会产生相当影响的气温、降水、风力等数据, 进而为综合分析电网运行状态提供海量数据支撑。

3.2 自愈和兼容功能

智能电网的自愈功能是采用自动化控制系统的功能, 对电网中操作不足进行自行诊断和恢复, 弥补电网运行过程中不够完善的部分, 优化电网运行效率, 实现电力系统的安全、可靠运行。分布式能源、清洁能源的接入, 对系统兼容性提出了更高的要求, 智能电网的兼容功能应能满足各系统之间的信息资源共享, 发挥其互动功能, 促进系统各个环节协调发展, 这样能够降低损耗, 实现节能环保, 促进智能电网与自然环境和谐发展。

3.3 分析与评估功能

通过智能电网调度的分析与评估功能, 可为调度员更加清晰的掌握电网实际运行情况提供帮助, 同时, 通过可视化技术的运用, 还能为调度员提供电网实时运行状况, 主要包括设备备用容量以及运行情况, 满足分布状况需求, 电网静态稳定性分析、大电网运行潜力分析、电网运行方式安排, 保护及安全自动装置的整定计算、对低频振荡的监视与告警, 对电网故障的智能告警等。还能提供教学培训功能如专业及调度人员的培训和考核、反事故演习等。在发生故障时, 由于以下四个原因要求智能调度自动化系统分析与评估部分能够协调系统安全与经济, 给出故障处理及恢复决策方案建议: (1) 发生故障时, 系统运行参数迅速变化, 给调度员施加很大压力; (2) 国外有研究显示, 当调度员承受的压力超过临界值后, 其反应速度会急剧下降; (3) 有经验的调度员退休或变更岗位, 会导致在调度系统内工作经验无法完全传承下去; (4) 个体差异的存在, 导致值班调度员的技能水平会有波动。

3.4 调控及管理功能

智能电网调度自动化技术的调控功能, 一般是指对电网的实际运行方式进行合理的调整控制, 主要包括对分布式能源的调度、自动切除可间断负荷、自动发电控制、小水电及新能源并网控制、无功电压控制、电网频率控制、二次设备控制、新设备启动控制等。同时, 通过智能电网调度自动化技术的管理功能, 还能采用计算机与网络技术对电力系统的诸多调度生产资料以及管理资料, 例如供用电计划、风力预测、水情预报、负荷预测、检修计划、并网协议、网站及信息发布、电网原始参数、检修计划、发电计划、辅助服务、运行值班以及其他各种统计报表等, 进行统一的管理, 以此来有效避免信息孤岛的产生, 提高管理效率, 为各种决策提供全面信息参考。

4 智能电网调度自动化技术的应用分析

近年来, 随着我国特高压电网的快速发展, 智能电网技术在电力调度自动化中的作用日益突现, 智能电网调度自动化是智能电网的关键环节, 主要体现在以下方面:

4.1 智能广域机器人

所谓智能广域机器人, 主要是指一种在电力混成控制论技术上提出的, 并且具有多指标自趋优化运行能力的电网, 是电网智能的最高形式。依据电力混成控制论, 就是将一切无法满足要求或者是不能令人满意的状态都分类定义为事件, 然后再通过相应的控制, 使得系统可以回归到无事件运行的状态, 以此来确保系统的各项指标 (电能质量、稳定性、经济性) 都可以达到足够满意的效果。

通过电力混成控制论, 使得将整个电力大系统控制得如同一台智能机器人成为了可能。采用智能广域机器人, 能够有效减少工作人员的工作量, 实现系统运行指标、控制命令、事件等的可视化, 同时还可以减弱二次保护以及自动化系统对于一次电网的影响, 确保一次电网各种控制目标的实现, 因此, 智能广域机器人是未来智能调度发展的主流方向。

4.2 智能变电站

智能变电站将充分利用成熟的数字通讯技术、传感技术对变电站设备运行状况进行监视和控制, 大量减少电缆用量;对站内外事故的类型进行预测和判断, 自动做出处理反应。智能变电站自动化系统的应用不仅可以保证我国电网的安全、稳定运行, 还能推动我国电力行业的良好发展。由智能化一次设备和网络化二次设备构成的智能变电站, 立足IEC61850通信规范, 可以实现信息的共享和互操作, 在智能调度中发挥着极其重要的作用。

4.3 智能化电网风险评估

电网实时运行过程中, 往往会受到诸多因素的影响, 进而导致一定运行风险的存在, 给电网运行的安全性与稳定性带来了一定的威胁与影响。因此, 必须采取合理的措施, 对电网的运行风险进行识别、判定和定量评估, 以此来有效预防电网运行风险, 强化电网安全性能。通过智能电网调度自动化技术的应用, 可以在电力调度自动化中, 利用设备故障概率模型以及相应的估计方法等, 对电网运行中的工程风险和金融风险等进行评估, 从而有效实现风险的规避和预防, 确保调度自动化系统的稳定发展。

4.4 智能在线仿真平台

随着电网规模日趋复杂和特高压电网不断发展, 运行方式多样, 稳定问题突出, 电网实时仿真和在线调控难度不断加大, 导致系统在线校核和控制等功能实用化不足, 离线仿真结果存在可参考性不强的问题。通过智能电网调度自动化技术的应用, 以分布式数据中心为基础, 利用先进的技术手段实现大电网智能在线仿真计算、辅助决策、在线控制的实用化, 采用实时预警、在线模型/参数校核、实时计划编制和校验等技术手段, 实现调度部门从经验型和分析型走向智能型调度的重要跨越。

4.5 电网运行智能决策

随着电网运行调控一体化的推进, 建立调控一体化的电网运行智能系统, 是为了保障在清洁能源和分布式能源大量接入电网、远距离输送电力的情况下电力系统安全、稳定运行。基于智能系统上的智能应用, 将能有效提升电网运行智能决策能力。通过调控一体化电网运行智能系统总线平台给出的电网全景信息, 可以对一次和二次设备的运行状态分别进行分析, 从而构建大电网运行状态下的专家系统。同时, 建立适用于外部环境的大电网运行风险评估以及控制决策系统;以全景信息为基础, 事故前提供相应预警, 事故后进行数据挖掘, 跨越专业的限制, 实现事故后智能分析, 自动生成分析报告, 实现调度决策精益化及运行风险的预防控制。

5 提高智能电网调度自动化应用水平的对策

(1) 真正地立足于我国实际国情的基础之上进行研究和应用。 (2) 对电网的技术标准要不断提高, 并在智能电网的实际建设中加以应用。 (3) 要因地制宜地利用电网的地域资源, 在发电模式上, 要安排设置多种多样的模式, 达到节约资源的目的。 (4) 增强电网的管理措施, 并且对智能化通信技术进行完善, 确保电网能够安全和无障碍地运行。 (5) 在建设智能电网的过程中, 不断创新设计方案, 对设计方案与计划的完善程度要不断提高, 以此来促进我国电网更快更好地发展。

6 结语

总而言之, 智能电网调度自动化技术对电网运行具有至关重要的作用, 因此, 必须对其进行合理的开发与利用, 以此来保证电网的安全运行, 推动社会的发展。将智能电网调度自动化技术广泛运用于电网运行, 能够为社会带来巨大的效益, 因此, 必须不断加大对其资金和人员投入力度, 确保电网的持续发展。

参考文献

[1]张鲲鹏.关于智能电网调度自动化技术的几点看法[J].大科技, 2012 (15) :157~158.

[2]任志翔, 仇群辉.智能电网调度自动化技术思考[J].经济研究导刊, 2010 (07) :182~183.

智能电网下调度自动化现状与发展 篇5

1 智能电网调度自动化功能

1.1 实时信息采集功能

智能调度自动化的实时信息采集部分通过广域测量技术, 利用PMU全面测量电网各节点的电压、相位、功率及开关量等多种参量, 同时也会收集电厂相关设备的运行数据 (如煤耗、脱硫、烟气、供热等) 以及并非电力系统的参量但对电力系统运行会产生相当影响的气温、雷暴、降水、风力等数据, 为综合分析电网运行状态提供海量数据支撑[1]。

1.2 分析与评估功能

智能电网调度系统的分析与评估部分在正常运行时, 应该可以辅助调度员更清晰的了解电网运行状况, 采用可视化技术, 将对调度员提供电网实时运行情况, 包含设备备用容量及运行情况, 符合分布状况, 电网静态稳定性分析、大电网运行潜力分析、电网运行方式安排, 保护及安全自动装置的整定计算、对低频振荡的监视与告警。对电网故障的智能告警等。同时也应提供教学培训功能如专业及调度人员的培训和考核、反事故演习等。

在发生故障时, 由于以下四个原因要求智能调度自动化系统分析与评估部分能够协调系统安全与经济给出故障处理及恢复决策方案建议。

1) 发生故障时系统运行参数迅速变化给调度员施加很大压力;

2) 国外有研究显示, 当调度员承受的压力超过临界值后其反应速度会急剧下降[2];

3) 有经验的调度员退休或变更岗位导致在调度系统内工作经验无法完全传承下去;

4) 个体差异导致值班调度员的技能水平会有波动。

1.3 调控及管理功能

调控功能是指调整控制电网的运行方式, 包含对分布式能源的调度、用电负荷控制、自动发电控制、小水电及新能源并网控制、无功电压控制、电网频率控制、二次设备控制、新设备启动控制等。管理功能指通过计算机及网络技术对电力系统中众多的调度生产资料及管理资料 (如:供用电计划、风力预测、水情预报、负荷预测、检修计划管理、并网协议管理、网站管理及信息发布、电网原始参数管理、检修计划管理、发电计划、辅助服务管理、网损管理、运行值班管理、电网前期管理以及其他各种统计报表管理等) 进行统一管理, 避免信息孤岛的产生, 提高管理效率, 为各种决策提供全面信息参考[3]。

2 我国调度自动化系统现状

我国电网调度自动化系统历经六十多年的发展, 在方法研究和实践应用两方面均获得了巨大的进步, 有效地推动了我国电力系统自动化的发展, 电网调度自动化系统已经成为我国电网安全稳定运行的核心之一。

2.1 远动技术的飞速发展

随着远动技术的不断发展以及计算机网络水平的提高, 我国电网调度自动化系统地发展经历了质的变化, 从功能单一的远动遥测装置发展到当前的多功能智能化微机远动系统;产品的普及度和稳定性、信息的准确性和完整性大大提高。如今我国110k V以上变电站、大部分35k V变电站以及各种类型的发电厂都配备了相应的调度自动化系统[4]。

2.2 科研水平令人瞩目

我国科研人员对调度自动化系统的研发过程大致经历了两个阶段:从早期引进国外优秀产品以及吸收、学习国外先进技术到如今自主研发适合我国电网运行特点的调度自动化系统。目前我国在电力系统远动和自动化专业的人才储备方面, 已达到国际先进水平, 逐渐形成了以高等院校、电力科研所院及企业研发为核心的优秀科研队伍, 涌现出了一批创新能力显著的电力企业。国内开发的许多调度自动化系统在功能和性能方面已经进入世界先进行列, 并且在很多方面取得了大幅度的突破。例如, 南瑞公司研制的OPEN-3000系统率先采用了IEC61970组件参考模型, 实现了IEC61970CIS的接口设计, 支持多上下文、在U-NIX和PC平台上均可运行, 并且能够在不同UNIX服务器上任意混合操作;科东公司开发的CC-2000A电网调度自动化系统该系统首次采用了基于SOA的调度自动化设计, 除了具有常规的数据采集、SCA-DA、AGC、DTS功能之外还具备了数据整合与共享以及一体化设计、多平台混合运行、多时序并发控制等特点。以上这些系统已通过电网实用性试验在实际应用中发挥着重要功能。据统计, 截止2012年全国现有320多个地调, 其中99%都使用了计算机监控系统, 94%通过了实用化验收;70%的调度自动化系统载入了网络潮流计算、电力系统状态估计、负荷预测等应用功能, 其中, 36%在实际应用中取得了良好的效果, 为所属网站带来了优异的经济效益[5]。

2.3 运行管理达到了较高水平

调度自动化系统在我国的飞速发展加快了电网运行管理的科学化进程。各级电网为加强系统的运行管理, 认真制订了一系列相关的规章制度和考核方法。这些规章制度的正确实施有利于各部门之间明确分工, 提升调度人员的工作效率, 为调度人员能够正确、及时地做出决策提供了保障, 增强了调度自动化系统的运行管理水平。

3 智能电网下调度自动化系统建设原则与要求

3.1 建设原则

目前, 智能电网下的调度自动化系统建设仍处于初级阶段, 各国也在结合本国国情探索适合自身的调度自动化设计方法。我国的调度自动化水平与发达国家仍存在一定的差距, 所以对智能电网下调度自动化的建设提出了更高的要求。构建智能电网下调度自动化系统原则如下[6]:

1) 系统必须是具有领先技术水平的三代及以上系统, 优先考虑系统的安全性, 同时兼顾系统的经济适用性以及兼容性。

2) 调度主站采用双机双网冗余配置, 以光纤通信为主要通信方式, 以载波或电缆通信为备用通信方式。

3) 系统要有标准的接口, 支持其他应用软件的接入, 包括监控系统、安防系统等。

4) 在传统“四遥”, 即遥测、遥信、遥控、遥调意义的基础上, 考虑增设遥视功能。

5) 要充分保证系统的安全性、完整性与可靠性。

3.2 建设要求

智能电网下调度自动化系统建设要充分考虑系统的安全性、可靠性、实用性等, 要能够把先进的技术嵌入到系统中, 既要操作方便, 又要便于维护, 具体要求如下:

3.2.1安全性和可靠性

安全性与可靠性是系统建设的首要要求。安全性要求系统采用安全的分区, 必要时设置硬件防火墙、软件防火墙及相应的数据隔离装置, 保证不同的系统、不同的功能在自己分区范围内实现;系统可靠性要求对系统所用硬件设备及软件功能要超前配置, 对系统实行双机双网双电源等的冗余配置, 提高系统的运行率和可靠性[7]。

3.2.2开放性和可扩展性

系统应遵循国际IEC61970标准, 采用通用的操作系统及数据库技术, 駣用大众的通信协议, 以便系统能够满足多种系统和软件的接入, 并且对于系统的重建或升级改造都能够提供很好的支撑。

3.2.3先进性和实用性

在系统的选型上既要满足于系统实用化的要求, 由要具有友好的界面、图模一体化功能、方便用户使用, 符合自动化系统设计的各项指标。同时, 选择一些较高配置的硬件, 保证先进性。

3.2.4灵活性和易维护性

系统功能要灵活方便, 硬件配置要能够“即插即用”, 软件要能够方便安装与使用。系统的维护上面又能做到易学易用, 面对对象, 直观方便的去维护系统的运行。

3.2.5实时性和共享性

系统应能够实时保存数据到内存中, 同时又能分布实现其他计算功能。在数据的使用上面, 既能满足实时数据库的调用、查询, 又能满足历史数据库的统、计、计算。能够在不同安全区域内, 通过有效的控制手段, 实现系统与系统之间数据的共享, 可根据情况灵活的调配使用系统资源。

4 结语

智能调度自动化系统是智能电网中不可或缺的环节, 经过多年的发展, 我国电网调度自动化系统发生了巨大的进步, 但仍与发达国家存在一定的差距, 这对我国智能调度自动化的建设突出了更高的要求。构建智能电网下调度自动化系统必须坚持一定的原则与要求, 充分考虑系统的安全性、可靠性、实用性。

参考文献

[1]姚建国, 严胜, 杨胜春, 等.中国特色智能调度的实践与展望[J].电力系统自动化, 2009.

[2]艾琳, 华栋.电力系统智能型调度[J].电力自动化设备, 2008.

[3]国家电力调度通信中心.智能电网调度技术支持系统建设框架[R], 2009.

[4]潘莹玉.我国电网调度自动化系统的发展与现状[J].继电器, 2000.

[5]周旸, 韩飞.浅析电力调度自动化系统现存问题及解决策略[J].科技创新导报, 2010.

[6]崔迎军.电网调度自动化系统的设汁与应用[J].中国新技术新产品, 2008.

电网调度自动化中的智能化研究 篇6

一、智能电网概念

智能电网是经济和科技发展的产物。最近几年来, 美国和欧洲等国家都开始了对智能电网的研究, 但是只是停留在初级阶段。美国提出了“IntelliGrid”和“GridWise”的概念;欧洲则有“SmartGrid”的理论。国际上对于智能电网并没有统一的定论, 但是都使用的是双路通信、传感器和计算机的电力传输和网络分配, 主要作用是改善电力的使用效率和安全可靠性。

二、传统电网和智能电网的调度区别

传统的电网调度是由变电站和调度主站组成。从1954年中国在东北电网安装了遥测装置开始, 中国便进入了变电站自动化系统发展时代。从此开始向华北、华东和东北的电网推广应用。变电站的自动化经过了集中式、分布式的发展历程。调度主站系统是在20世纪60年代, 基于计算机数据采集和监控的SCADA研制开始建立的。变电站和调度站组成了电网调度的基本框架, 但是由于信息单向, 所以系统内部之间缺乏信息共享。虽然局部的自动化程度比较高, 但是由于信息的共享能力薄弱, 使系统内部各个单元之间的关系相互分裂, 不能成为一个统一的整体, 因此智能化程度较低。

智能电网调度系统可以获得全面的电网信息, 以坚强、可靠、通畅的实体电网组建信息交互的平台为基础, 整合各种生产及运营信息。通过对电网业务的动态分析和优化, 从而为电网管理人员提供全面完整的电网运营状态图, 必要时可以制定方案和对策, 实现精细、准确的电网管理。智能电网可以优化各级电网, 优化电网质量, 智能重组系统等, 实现全新的电网构成体系。智能电网可以及时地获取完整信息, 极大地优化了电网的寿命周期, 确保电网实现最大的经济效益和环境保护, 从而提高能源的利用率。

三、智能电网研究现状

我国目前并没有制定智能电网的发展战略, 但是有很多的研究成果为电网智能化的发展奠定了基础。智能电网主要是建设数字化变电站和提升调度自动化的主站系统。

数字化变电站基于先进的变电站网络通信、互感器、智能终端系统和协议IEC61850标准, 以服务器模型、逻辑设备模型、节点模型和数据对象模型建立变电站模型。IEC61850定义了统一的XML配制语言来描述数据模型。这样可以使变电站的数据变得透明化, 确定化, 满足操作要求。定义各类数据对象的类型, 多种逻辑节点的类型, 多种逻辑设备最终形成模板, 定义了面向对象的数据服务方法。数字化变电站采用新型互感器, 实现信息共享;间隔层实现自由分布和集成;通过变电站的信息传输实现优化策略、防误策略、自投策略等控制中心功能。

调度自动化主站目前采用的是IEC61970标准。这个标准使EMS软件组件化和开放化。可以即插即用和互联互通, 使系统集成和信息共享更加容易。这使系统的开发和应用得到了极大的空间, 可以更好地融入到其他的产品中去。信息壁垒减弱, 信息孤岛之间的联系紧密, 系统之间可以实现资源的共享, 为系统交互提供了很大的自由。

四、智能化调度的设想

未来的智能调度化将是一个庞大的智能系统, 基于高级测量体系AMI, 将负荷数据联系起来。系统将包括基于三维的GIS地理信息子系统, 高级智能配网子系统, 高级智能输电运行子系统, 智能机器人巡视子系统等。由于系统减弱了信息壁垒, 消除信息孤岛, 使信息可以互相传输, 并且得到有效整合。可以从各个系统中调出所需数据, 形成完整的电网模型。构建信息的结构层次, 避免无谓的信息操作。新型的信息交互平台也是坚固、灵活、带防御功能和抗攻击功能的。智能化调度将发电、输电和配电统一到一个完整的平台上, 实现互动。而从用户端来说, 个性化、灵活化的电能需求将得到实现。就电网端而言, 可以及时掌握电能需求, 掌控符合分配, 有效地调节电能资源, 应对突发风险。双向交互式的信息沟通能提高真实有效的信息传递, 拉近与用户之间的距离, 培养用户主动节能的意识, 铸就良好的企业形象。

电网的建设发展关系到国家经济发展的命脉。电力市场的背景下, 要求电网调度系统展现全新的面貌。设计者应该有市场观念, 在系统的开放性、实时性、计算能力、综合决策能力方面有新的突破。智能调度自动化是智能电网运行中最重要的智能系统之一, 必须立于我国国情, 充分利用先进的科学技术和通信技术对其进行研究。要将自动化系统的数据在模型结构上统一, 兼容, 实现互动。实现数据在系统中的自由定位, 使智能电网实现信息交互, 提高社会效益。

参考文献

[1]裴非, 林一凡, 于晓牧, 等.农村电网智能化建设技术框架研究[J].陕西电力, 2010 (03) .

[2]邱雪君.浅议电力系统电网调度自动化[J].黑龙江科技信息, 2010 (33) .

[3]栾焕聚.实施“科技兴电”发展战略--推进农村电网智能化[J].农村电工, 2010, 08.

电网自动智能调度架构 篇7

智能电网调度控制系统(简称“D5000系统”)近几年已经在国家电网公司各级调度中心得到广泛应用,在推进大运行体系建设和保障电网安全运行方面发挥了重要作用。随着大运行体系建设的实施和扩展,如调控一体化、省地县一体化、调配一体化等, D5000呈现出全新的网络形态,使得电网运行和控制日益复杂。图形界面是D5000系统的重要组成部分, 是调度员、自动化人员等各类用户进行电网监视的主要工具,它作为一种主要的展示方式得到越来越广泛的应用。

在大运行体系建设下,一套智能电网调度控制系统需要绘制的图形越来越多,其中间隔图占大部分, 在地县级调度系统中可达数千幅。间隔图中最主要的操作在间隔接线部分,间隔接线是由一些紧密连接、 具有某些共同功能的部分组成。D5000系统原有间隔图生成方式受特定时期的业务需求和设计理念所限存在一定的局限性,整体上无法有效满足大运行体系下智能化快速生成的要求。本文总结并分析了D5000系统原有间隔图生成的主要方法:

(1)间隔图人工绘制方式。D5000系统还未广泛推广时,由于间隔图较少,人工绘制是主要的手段。随着D5000系统在地县级调度中心的广泛使用,间隔图越来越多,使用手工绘制方法工作量巨大,并且在系统运行过程中经常会根据模型的变化被动进行图形维护,无法满足智能化批量生成图形的需求。

(2)半自动化的根据连接关系替换相似间隔接线信息的方式。该方法所需的图形绘制工作量有所减少,但因电网结构复杂,存在多种间隔接线方式,根据每种间隔接线方式需要创建不同模板。该方式需要进行大量的数据库维护工作,配置模板类型,当间隔接线改变时,还需要重新设计模板,不具有通用性; 并且间隔图都是临时生成图,没有实体图,存在安全隐患。

在保证电网安全、稳定运行的基础下,如何实现大批量间隔图快速生成成为图形界面子系统研究的重点课题。经过多地实际调研,结合D5000现有间隔图生成方式,研究并实现了一种以通用模板的设计和间隔接线图批量导出为核心技术的新型间隔图自动生成方法。该技术利用通用模板图批量生成间隔接线实体图,其设计架构如图1所示。

1通用模板的设计

1.1引入“模板图元”概念

原有的半自动化的根据连接关系替换相似间隔接线信息的方式,不同的间隔接线模型需要设计相应的间隔模板,且需要根据源数据模型的连接关系在模板中手工绘制,在系统运行过程中源数据模型有变化,需要先更新间隔模板,然后重新生成间隔图,无法实现模板的通用性。鉴于原有方式的不足,首要任务是考虑如何设计一种通用的模板图元,不受间隔接线模型的限制,只需给出间隔接线的展示区域,就可以智能化绘制。

D5000系统图形界面首次引入了“模板图元”概念,最大限度地满足各类间隔图自动绘制。其设计原理:让任一图元带上相应的规则作为一个“模板图元”,在间隔图导出时自动匹配规则,触发相应的事件,比如匹配间隔接线区域、自动排列、自动缩放等, 最终替换“模板图元”为实际展示内容。“模板图元” 绘制具有灵活性,可任意排版设计,附属规则可根据需要填写。“模板图元”的引入,解决了因间隔接线方式的不同设计需要设计不同的模板图的问题,减少了绘制模板图的工作量,实现了模板的通用性和灵活性。

1.2模板分类定制

模板分类定制是为满足各级调度中心的间隔图表达形式而提出的,从不同角度考虑有不同的含义。 从各级别调度中心角度考虑,省、地、县级调度中心设计的模板样式各有不同,可以根据自身的特点设计特有的模板样式,符合个性化需求;从同一调度中心自身角度考虑,调度中心自身一些间隔接线图需要不同的模板样式,可根据需要自定义模板,进行数据库特殊配置,具有可扩展性。

一般情况下,调度中心只需根据电网自身特点, 一套D5000系统只需设计三种通用模板即可完全满足不同间隔类型的间隔图自动生成,其模板分别定义为:单间隔模板图、两卷变压器间隔模板图和三卷变压器间隔模板图。间隔图根据设备类型自动匹配模板,不需要进行数据库配置。如果系统提供的通用模板无法满足所有的间隔图表现方式,比如只有保护信号的间隔图,需要单独设计一种模板图,可以使用自定义模板方式进行特殊设计。自定义模板图需要按照间隔类型进行数据库设置,但因特殊模板种类很少, 工作量不会很大。

通用模板的设计,大大减少了模板的绘制种类, 在实现模板通用性的同时,也兼顾了图形个性化需求,满足了各级调度中心的间隔图表达形式。

2间隔实体图的批量创建

电网安全稳定运行是智能电网发展的前提,而原有半自动化的根据连接关系替换相似间隔接线信息的方式是根据间隔模板的接线方式临时替换动态属性进行展示,间隔图都是临时生成图,用户无法事先进行图形审核,当操作过程中出现问题时无据可查, 存在安全隐患。考虑到间隔接线图中主要的操作是在间隔的接线部分进行,因此间隔图自动生成需要以实现间隔接线实体图为基础。

通用模板的设计具有通用性,工作量大大减少。 然而,地、县调控制系统中的间隔图数量多,根据单个设备逐一手工导出间隔图效率极低,不能满足用户智能化需求。那么在实现了通用模板设计理念的基础上,如何快速一键式批量导出间隔实体图成为自动生成间隔图需要考虑的一方面。

一个源数据模型(一次接线图)包括多个间隔,鉴于厂站数量少,以厂站图为单位,批量生成间隔实体图,可以大大减少生成时间,因此本文提出了一键批量导出间隔实体图方法,其设计思路是:(1)以源数据模型为单位,搜索源数据模型所有间隔,自动根据其间隔接线连接关系进行微拓扑,并带动态属性拷贝; (2)根据通用模板中间隔接线部分的模板图元及其规则定义,间隔接线部分将粘贴到相应位置,自动缩放, 最后网络保存为实体图。间隔实体图的批量创建大大缩短了间隔图生成时间,减少了工作量。

综上所述,新型智能电网调度控制系统间隔图自动生成方法是一种安全、通用、高效的方法,它可根据通用模板和一次接线图的拓扑关系自动生成间隔接线图,如图2所示。

3结语

本文提出的新型间隔图自动生成技术紧密结合了电网调度控制系统大批量图形自动生成的实际需求,现已应用于各省地县级智能电网调度控制系统,比如北京、江西、浙江、江苏、安徽等地。在实际应用过程中,用户和工程实施人员能够明显感觉到该方法更加方便有效,需要人工绘制的图形内容仅仅是对通用模板的设计排版,以厂站的一次接线图为单位一键批量生成。自动生成的间隔图都是实体图,对间隔设备的操作具有安全性;同时还兼顾了间隔图个性化需求,更大限度地满足了各级调度中心的间隔图表达形式。

该技术的研究实现大大减少了图形绘制工作量, 缩短了图形生成时间,提高了生产效率;能够满足各省、地、县的不同需求,具有通用性和扩展性,适应电网调度控制系统安全、稳定、高效运行。

摘要：随着大运行体系的建设和实施,各级调度中心监控范围越来越广,需要生成的图形也越来越多,其中间隔图可达到数千幅,亟需研发一种大批量间隔图快速生成的方法。文章在分析了智能电网调度控制系统间隔图主要生成方式的基础上,结合市场需求,提出并实现了一种以通用模板图设计和间隔图批量导出为核心技术的新型间隔图自动生成方法。该技术已经成功应用于各级调度控制系统,有效减少了间隔图绘制的工作量,提高了工作效率,适应智能电网调度控制系统安全、稳定、高效运行。