調(diào)度中心智能調(diào)度業(yè)務(wù)成熟度模型及其應(yīng)用

2.1實(shí)時(shí)感知

實(shí)時(shí)感知是指依托于先進(jìn)的傳感、通信、信息技術(shù)，通過量測(cè)、采集、傳送、監(jiān)視等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)表征電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而全面了解電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，是后續(xù)分析和控制的基礎(chǔ)。

實(shí)時(shí)感知包括快速、全面和準(zhǔn)確3項(xiàng)特性：快速是指感知的頻度能夠捕捉電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性，滿足實(shí)時(shí)分析和閉環(huán)控制的要求;全面是指感知的范圍能夠涵蓋全網(wǎng)所有的關(guān)鍵信息;準(zhǔn)確是指感知的內(nèi)容具有高可信度。按照這3個(gè)特性實(shí)現(xiàn)程度的不同，可以將實(shí)時(shí)感知?jiǎng)澐譃橐韵?個(gè)階段。

1)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)采集、傳送與監(jiān)視

目前各電網(wǎng)公司主要依托于數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知。SCADA系統(tǒng)的遠(yuǎn)程終端單元(RTU)的數(shù)據(jù)采集速度較低，使得SCADA系統(tǒng)只能提供周期為3～6s的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，不能測(cè)量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，且其通信和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)也不能滿足動(dòng)態(tài)信息傳送與存儲(chǔ)的要求。此外RTU沒有引入全球定位系統(tǒng)(GPS)的衛(wèi)星同步信號(hào)，測(cè)量數(shù)據(jù)沒有時(shí)標(biāo)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)同步性差，在一定程度上影響了上層高級(jí)應(yīng)用的調(diào)控效果。

2)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集、傳送與監(jiān)視

隨著智能電網(wǎng)的不斷推進(jìn)，電網(wǎng)運(yùn)行特性日益復(fù)雜、運(yùn)行狀態(tài)變化頻繁，基于穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)感知已經(jīng)無法滿足電網(wǎng)調(diào)控的需求，動(dòng)態(tài)信息的測(cè)量越來越重要。進(jìn)入21世紀(jì)以來，廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用，WAMS以同步相量測(cè)量技術(shù)為基礎(chǔ)，通過相量測(cè)量單元(PMU)以及現(xiàn)代通信技術(shù)，對(duì)地域廣闊的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析。與傳統(tǒng)量測(cè)相比，具有全網(wǎng)同步、精度高、密度高、數(shù)據(jù)刷新快等特點(diǎn)。但由于PMU本身價(jià)格昂貴，只能在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)配置，導(dǎo)致其測(cè)量結(jié)果無法滿足系統(tǒng)的能觀性，此外PMU沒有數(shù)據(jù)下行通道，不能提供指令下發(fā)功能。

3)廣域數(shù)據(jù)同步、多數(shù)據(jù)源融合

目前，SCADA系統(tǒng)和WAMS數(shù)據(jù)不共享，無法最大限度地發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，因此實(shí)現(xiàn)兩者的相互融合成為關(guān)鍵，但融合存在采樣頻率不一致和無法利用時(shí)標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步的困難。針對(duì)這一問題，提出了動(dòng)態(tài)SCADA(DSCADA)系統(tǒng)的概念，即通過集成各種數(shù)據(jù)采集渠道，建立統(tǒng)一、開放的廣域信息平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)廣域數(shù)據(jù)同步和多數(shù)據(jù)源融合。

4)基于先進(jìn)數(shù)據(jù)過濾技術(shù)的高可信度實(shí)時(shí)感知體系

由于測(cè)量精度、通信干擾等原因，量測(cè)數(shù)據(jù)不可避免地存在誤差，甚至可能嚴(yán)重偏離真實(shí)狀態(tài)，使得量測(cè)數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確地反映電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。因此，在數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)等先進(jìn)的數(shù)據(jù)過濾技術(shù)，來消除各種擾動(dòng)造成的數(shù)據(jù)偏差，辨識(shí)不良數(shù)據(jù)，從而提高量測(cè)數(shù)據(jù)的可信度，建立高可信度的實(shí)時(shí)感知體系。

2.2預(yù)測(cè)未來

預(yù)測(cè)未來是指通過分析電網(wǎng)運(yùn)行內(nèi)外部環(huán)境的變化提前感知電網(wǎng)未來的運(yùn)行狀態(tài)，作為決策的基礎(chǔ)，其預(yù)測(cè)結(jié)果將直接影響決策的適用性。目前廣泛應(yīng)用于調(diào)度部門的預(yù)測(cè)包括負(fù)荷預(yù)測(cè)、風(fēng)電/光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)、天氣水文預(yù)測(cè)等。

預(yù)測(cè)結(jié)果是對(duì)未來不確定性的描述。按照對(duì)于不確定性描述的方法和范圍不同，可以將預(yù)測(cè)未來劃分為以下4個(gè)階段。

1)確定性或概率性的預(yù)測(cè)

傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)結(jié)果一般都是確定性的，如常規(guī)的負(fù)荷預(yù)測(cè)只給出一個(gè)確定的數(shù)值，其缺點(diǎn)是無法確定預(yù)測(cè)結(jié)果可能的波動(dòng)范圍。實(shí)際上，由于預(yù)測(cè)問題的超前性，確定性的預(yù)測(cè)并不符合客觀需求。區(qū)間預(yù)測(cè)和概率性預(yù)測(cè)可以在一定程度上給出預(yù)測(cè)結(jié)果的變化范圍，但其實(shí)際應(yīng)用效果還有待檢驗(yàn)和完善，特別是各種預(yù)測(cè)結(jié)果的概率分布函數(shù)難以解決[13]。

2)基于情景分析的不確定性預(yù)測(cè)

為應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)預(yù)測(cè)的不足，引入情景分析的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)未來的不確定性預(yù)測(cè)。情景是對(duì)未來以某一概率發(fā)生的確定性態(tài)勢(shì)的描述[14]，情景分析根據(jù)當(dāng)前組織或系統(tǒng)所處的具體環(huán)境，辨識(shí)影響環(huán)境的確定性以及不確定性等因素，抽象出未來環(huán)境可能面對(duì)的多種情景，從而將具有高度不確定性的未來環(huán)境規(guī)劃為有限多個(gè)典型的情景，大大降低了不確定性。

3)考慮智能電網(wǎng)需求和外部環(huán)境不確定性的情景分析

在智能電網(wǎng)新形勢(shì)下，需求和外部環(huán)境的不確定性大大增加。以大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)為例，由于風(fēng)能的隨機(jī)性和波動(dòng)性較大，導(dǎo)致風(fēng)電輸出功率的不確定性較大，而且其功率波動(dòng)常與用電負(fù)荷的波動(dòng)趨勢(shì)相反，給傳統(tǒng)的、基于確定性負(fù)荷預(yù)測(cè)的電力系統(tǒng)調(diào)度帶來了很大的挑戰(zhàn)。情景分析恰好適用于高度不確定性的情況，因此，將情景分析的方法推廣到考慮智能電網(wǎng)需求和外部環(huán)境的預(yù)測(cè)。

4)基于情景的統(tǒng)一預(yù)測(cè)、仿真、培訓(xùn)體系

情景是對(duì)電網(wǎng)某一運(yùn)行狀態(tài)的描述，而調(diào)度中心的仿真和培訓(xùn)系統(tǒng)都是基于歷史數(shù)據(jù)或模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行的，這些數(shù)據(jù)表征的就是電網(wǎng)的某一特定運(yùn)行狀態(tài)，因此都可以抽象成情景，即可將情景分析的方法推廣到仿真和培訓(xùn)領(lǐng)域中，形成統(tǒng)一的預(yù)測(cè)、仿真、培訓(xùn)體系。

2.3運(yùn)行評(píng)估

運(yùn)行評(píng)估是調(diào)度中心調(diào)控、管理的基礎(chǔ)，通過評(píng)估發(fā)現(xiàn)隱患或者需要改進(jìn)的地方，進(jìn)行調(diào)控和管理，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的趨優(yōu)運(yùn)營(yíng)。評(píng)估不僅需要對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，即分析發(fā)生了什么，還需要對(duì)可能導(dǎo)致該狀態(tài)的原因進(jìn)行評(píng)估，即分析為什么發(fā)生。評(píng)估依托于指標(biāo)，指標(biāo)的選取和指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的制定將直接影響評(píng)估的優(yōu)劣。據(jù)此，可以將運(yùn)行評(píng)估劃分為以下4個(gè)階段。

1)分散、孤立的指標(biāo)評(píng)價(jià)及離線的考核管理

目前各電網(wǎng)公司往往通過相對(duì)分散和孤立的指標(biāo)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過單一指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)對(duì)調(diào)度中心的業(yè)務(wù)能力進(jìn)行離線考核，使得評(píng)估不能實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地進(jìn)行，具有滯后性;不能全面反映電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，具有片面性;同時(shí)不能反映電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)的原因，具有表面性。

2)在線運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估與隱患識(shí)別

決策依賴于對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確把握，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)、全面的評(píng)估是進(jìn)行有效決策的前提。該階段在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息和離線信息的基礎(chǔ)上對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)、歷史狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，包括狀態(tài)指標(biāo)的實(shí)時(shí)計(jì)算、歷史統(tǒng)計(jì)與考核、能力指標(biāo)的計(jì)算分析，從而進(jìn)行隱患識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。