电网调度应急处置辅助系统的智能架构及功能研究_颜少伟.pdf

行业应用与交流Industrial Applications and Communications自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 6 期Techniques ofAutomation&Applications电网调度应急处置辅助系统的智能架构及功能研究颜少伟,符树雄,李 卓,黎值源,王 俊(海南电网有限责任公司电力调度中心,海南 海口 570000）摘要:为了及时处置电网误调度事件，避免经济损失，提出电网调度应急处置辅助系统的智能架构及功能研究。在满足开放性、便利性、维护性、先进性与成熟性需求的前提下，搭建电网调度应急处置辅助系统智能架构，以此为基础，设计系统功能模块，主要为电网调度数据接口模块、数据导入、查询与分析模块、电网调度指令票管理模块、电网误调度预警模块、应急物资调度模块及其数据库构建模块。通过上述智能架构的搭建与功能模块的设计，实现了电网调度应急处置辅助系统的运行。通过实验数据对比可知系统电网误调度检测精度较高，应急处置响应时间较短，应急处置辅助效果较好。关键词:电网调度；应急处置；辅助系统；智能架构中图分类号：TP273+.5文献标识码:A文章编号:1003-7241(2023)06-0150-05Research on Intelligent Architecture and Function of Power GridDispatching Emergency Response Auxiliary SystemYAN Shao-wei,FU Shu-xiong,LI Zhuo,LI Zhi-yuan,WANG Jun(Power Dispatching Center of Hainan Power Grid Co.,Ltd.,Haikou 570000 China)Abstract:In order to deal with the wrong dispatching events of power grid in time and avoid economic losses,the intelligent architectureand function research of power grid dispatching emergency response auxiliary system are put forward.On the premise of meetingthe requirements of openness,convenience,maintainability,advancement and maturity,the intelligent architecture of power griddispatching emergency response auxiliary system is built.Based on this,the system function modules are designed,which mainlyinclude power grid dispatching data interface module,data import,query and analysis module,power grid dispatching order man-agement module,power grid error dispatching early warning module,emergency material dispatching module and its databaseconstruction module.Through the construction of the intelligent architecture and the design of the functional modules,the opera-tion of the auxiliary system for power grid dispatching emergency disposal is realized.Through the comparison of experimentaldata,it can be seen that the system has higher detection accuracy shorter emergency response time,and better auxiliary effect ofemergency response.Keywords:power grid dispatch;emergency response;auxiliary system;intelligent architecture收稿日期:2021-06-15DOI:10.20033/j.1003-7241.（2023）06-0150-05.1引言电网安全、可靠运行是国家经济健康、稳定发展的前提与关键，也是国家电网公司的首要目标。在电力系统运行过程中，各个环节（发电、输电、配电、调度等）均非常重要。如果电力系统中某一个环节出现故障，会对整体电网产生影响，严重时会导致大面积停电，影响人们正常的生活与生产。在现今这个不可再生资源较为匮乏的时代，如何降低损耗、提升清洁能源的利用率成为国家发展亟待解决的问题之一1。而电力资源是现今使用最为频繁的清洁能源之一，如何对其进行有效的开发利用，成为国家政府极为重视的主要问题之一。要想对电力资源进行有效的利用，需要对电网进行统一调度，有针对性地整合资源，增加配给，并需要配置应急处置辅助功能，以此保障电网调度的安全性与及时性2。从本质角度出发，电网调度对电网整体安全性起着至关重要的作用，误调度会对国家、社会以及大众带来较大的损失。为了防止误调度事件的发生，各级调度机构起草了相关的调度管理制度，但是依然无法降低误调度事件的发生概率，成为了电力系统发展的一大阻碍。近几年，城镇化进程加快，电网规模也在不断地扩张，对电网调度决策等提出了更高的要求，电网调度应急处置辅助系统应运而生。由于电网运营模式的不同，国内外电网调度工作核心存在着较大的差异3。相较于国外来说，国内电网调度相关研究较晚，但发展较为迅速，已有研究成果中涉及电网调度应急处置辅助系统的较少，无法满足现今电网调度需求，故提出电网调度应急处置辅助系统的智能架构及功能研究。150自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 6 期行业应用与交流Industrial Applications and CommunicationsTechniques ofAutomation&Applications2电网调度应急处置辅助系统智能架构搭建智能架构搭建过程中，需要满足开放性、便利性、维护性、先进性与成熟性的需求，才能支撑电网调度应急处置辅助系统功能的实现4。在满足当前电网调度应急处置辅助业务需求的同时，随着业务与功能类别的增加，智能架构需要根据发展要求进行不断变革与更新，故搭建智能架构必须保障结构、平台、数据等的开放性；设计的主要功能是对电网误调度业务进行应急处置辅助，具有一定的及时性要求，故在架构搭建过程中，需要根据业务使用习惯，构建便捷的结构，提升整个架构的便利性；电网调度需要保证自身的稳定性，若是出现故障，就需要应急处置辅助措施的及时出现，以此为居民用电提供保障，故搭建架构必须具备维护性；先进性与成熟性指的是搭建智能架构需要依据时代的需求，技术的更替情况，对架构进行实时的更新，这样才能保障搭建架构跟上时代的发展，发挥出最大的功效。同时，还要保证先进与成熟的有效结合，这是至关重要的5。若是应用先进技术没有发展成熟，系统运行过程中可能会出现一定的问题，威胁电网的稳定运行，也会降低电网输出的电能质量。依据上述描述，综合系统的实用性需求，搭建电网调度应急处置辅助系统的智能架构，示意图如图1所示。图1电网调度应急处置辅助系统智能架构示意图3电网调度应急处置辅助系统功能分析依据上述搭建的智能架构，对电网调度应急处置辅助系统的功能进行详细分析与设计，主要功能模块包含电网调度数据接口模块、数据导入、查询与分析模块、电网调度指令票管理模块、电网误调度预警模块、应急物资调度模块及其数据库建立模块，具体功能模块设计过程如下所示。3.1电网调度数据接口模块系统采用网络TCP方式进行通信，此种通信方式具备端口可自由配置的优势，通过Client端与电网调度服务端进行连接，为电网调度数据接收与传输做准备6。在接口传输内容上，主要采用单向信息传送形式，以帧为单元，其传输信息格式如表1所示。表1接口传输内容格式表内容序号0102030N帧同步字控制字信息字0信息字N-3组成部分由六个字节构成，分别为0EBH/90H/0EBH/090H/0EBH/090H由六个字节构成，分别为控制字节、帧类别码、目的站址、源站址、信息字数N与校验码发送当前系统采集到的设备状态发送当前系统采集到的设备状态另外，常规情况下，信息字数指的是帧内预定发送的信息字总数量，其范围为小于或者等于255；校验码表示为8位的BCH码7。3.2数据导入、查询与分析模块为了全部数据的应用，必须设置多种数据导入功能，则需要制定多种数据导入通道，例如手动采集、数据库加载、GIS导入等，具体如图2所示。图2数据导入结构示意图数据查询也是电网调度应急处置辅助系统的关键功能，为应急处置辅助功能的选择与实现提供有效的数据查询接口。系统可以在数据库中，通过属性、图形以及空间位置等信息对相关数据进行查询。另外，对查询的电网调度数据进行深入分析，判定电网误调度出现的具体位置，快速地、及时地找寻最佳应急处置路线，并设置一定的缓冲区，为应急物资调度提供一定的空间支撑8。3.3电网调度指令票管理模块电网调度指令票是设计系统的关键数据信息，其生成到使用的整个过程，需要对权限、配合关系等进行详细的考虑，以免出现指令票不合格的现象。电网调度指令票执行流程为：调度副值拟票调度正值审票预令（以Web方式发布）打印电网调度指令票操作人进入准备操作状态监护人进入监护状态下令，正式开始执行操作逐步下令执行，将执行完成时间等信息自动填写调度票调度票执行完成、归档9。在调度指令票生成过程中，需要进行网络拓扑防误校验，以此来判定电网是否出现甩负荷、违规并列、带地151行业应用与交流Industrial Applications and Communications自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 6 期Techniques ofAutomation&Applications刀合闸等现象。网络拓扑防误校验流程如图3所示。图3网络拓扑防误校验流程图3.4电网误调度预警模块电网调度数据表现为时间序列形式，并且不同设备的数据之间存在着量级不同的问题，故在电网误调度预警之前，需要对数据进行一定的处理与清洗，然后对其电网误调度数据进行检测与预警10。此研究采用SAX算法将原始电网调度数据进行处理，具体步骤如下：步骤一：将原始数据进行规格化，也就是将数据转化为标准差为1，平均值为0的时序数据，并对其进行规范化处理，表达式为（1）式（1）中，ci表示的是数据集合C的元素；表示的是时序数据中全部数据的平均值；表示的是全部数据的标准差。步骤二：以步骤一获得结果为基础，对其进行数据降维处理。数据降维处理后，获得集合C的分段累积近似，记为C，表达式为（2）式（2）中，N表示的是时序数据的分段数量。步骤三：对步骤二获得的数据集合C进行离散化字符，即将时间序列数据映射到有限的字符集上，基于高斯分布表查询区间分裂点i，将同一个区间内的ci采用同一字符表示，从而将时序数据转换为相应的字符串，为后续电网误调度检测与预警提供便利11。部分区间分裂点对应的高斯分布取值如表2所示。由于篇幅的限制，对电网误调度数据检测过程不进行过多的赘述。若发现出现电网误调度数据，系统会立即发出警报，并同时显示出电网误调度相关数据信息，帮助工作人员快速了解情况12。另外，依据显示数据制定应急处置辅助措施，以此来保障电网调度的安全、稳定进行。表2部分区间分裂点对应的高斯分布取值表12345620-3-0.430.43-4-0.6700.67-5-0.84-0.250.250.84-6-0.96-0.4200.420.96-7-1.07-0.57-0.180.180.571.073.5应急物资调度模块在应急处置辅助过程中，应急物资调度占据着关键的位置，只有在充足的应急物资支撑下，才能够对电网误调度事件进行补救13。根据系统需求，制定应急物资调度流程如图4所示。图4应急物资调度流程图3.6数据库模块建立数据库是功能模块实现的基础及其前提。一般情况下，数据库需要具备强大的运算能力以及存储能力，并对数据库内部的数据进行统一管理14。数据库以表结构建立，包含内容为长度、含义、类型等。由于篇幅的限制，只对部分数据库内容进行展示，如表3所示。通过上述过程完成了电网调度应急处置辅助系统的智能架构及功能模块的设计，实现了电网调度应急处置辅助系统的运行，为电网调度的安全提供更加有效的保障15。4应用性能分析152自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 6 期行业应用与交流Industrial Applications and CommunicationsTechniques ofAutomation&Applications为了验证设计系统与现有系统之间的应用性能差异，搭建实验环境进行测试，具体实验过程如下所示。表3部分数据库内容表中文名称调度任务编号调度任务名称调度项目内容显示顺序操作对象点号操作对象类型操作起始状态操作结束状态指令票索引编号指令票票号操作内容操作状态完成时间字段名AttemperMissionIDAttemperMissionID ContentAttemperItemContentShowOrderTarget_PointNoTarget_TypeState_StartState_EndUUIDDispatchTT_NoSubStepContentOpStateOverTime长度4102410244444450451218类型intvarcharvarcharintintintintintvarcharintvarcharTinyinttime4.1实验对象选取实验选取某城市电网系统作为实验对象，为了保障实验的顺利进行，对实验对象结构进行展示，具体如图5所示。图5实验对象结构示意图由图5所示，实验对象某城市电网系统中，与国家网络、省级网络均存在着紧密的连接，若某一环节电网调度出现失误，会对国家电网产生较大的不利影响，由此可见，电网调度应急处置辅助系统的重要性。4.2实验网络环境搭建网络环境是实验是否能够顺利进行的保证，网络环境的优劣也会直接影响实验结论的精准度。因此，根据实验需求搭建网络环境，具体如图6所示。4.3实验结果分析依据上述选取的实验对象，搭建的实验网络环境，进行电网调度应急处置辅助实验，通过电网误调度检测精度与应急处置响应时间来反映系统的应用性能，具体实验结果分析过程如下所示。图6实验网络环境示意图通过实验获得应用性能数据如表4所示。表4应用性能数据表（A）电网误调度检测精度数据实验数组01020304050607080910（B）应急处置响应时间数据实验数组01020304050607080910现有系统45.26%50.00%48.79%44.23%45.01%46.59%48.59%42.13%45.20%49.51%现有系统23.56 ms24.15 ms20.01 ms20.00 ms19.56 ms24.35 ms26.15 ms28.79 ms26.15 ms20.47 ms设计系统65.63%66.95%70.00%70.15%70.01%72.45%73.25%75.48%72.19%76.58%设计系统10.02 ms10.00 ms9.85 ms8.23 ms10.25 ms12.49 ms13.57 ms11.20 ms11.33 ms12.40 ms如表4数据显示，现有系统电网误调度检测精度范围为42.13%-50.00%，应急处置响应时间范围为19.56 ms-28.79 ms；设计系统电网误调度检测精度范围为65.63%-76.58%，应急处置响应时间范围为8.23 ms-13.57 ms。通过上述实验数据显示：与现有系统相比较，设计系统电网误调度检测精度较高，应急处置响应时间较短，充分证实了设计系统电网调度应急处置辅助效果更好。153行业应用与交流Industrial Applications and Communications自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 6 期Techniques ofAutomation&Applications5结束语此研究在智能架构与功能模块的设计基础上，实现了电网调度应急处置辅助系统的运行，并极大地提升了电网误调度检测精度，缩短了应急处置响应时间，能够为电网调度安全提供更加有效的保障，也为应急处置辅助系统研究提供一定的参考。参考文献:1 闪鑫,陆晓,翟明玉,等.人工智能应用于电网调控的关键技术分析J.电力系统自动化,2019,43(1):69-77.2 杨欢欢,周剑,黄磊,等.网省一体化电网计算数据平台设计及实现J.水电能源科学,2019,37(2):188-191,164.3 范士雄,李立新,王松岩,等.人工智能技术在电网调控中的应用研究J.电网技术,2020,44(2):16-26.4 王勇,韩少晓,尚力,等.智能变电站监控系统新型体系架构研究与实践J.电力系统保护与控制,2019,47(8):151-157.5 张怡冰,刘其辉,洪晨威,等.基于模糊控制的区域电动汽车入网充放电调度策略J.电力自动化设备,2019,39(7):147-153.6 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