調度中心智能調度業(yè)務(wù)成熟度模型及其應用

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(guò)量測、采集、傳送、監視等環(huán)節，實(shí)現對表征電網(wǎng)運行狀態(tài)的關(guān)鍵數據的實(shí)時(shí)監測，進(jìn)而全面了解電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，是后續分析和控制的基礎。

實(shí)時(shí)感知包括快速、全面和準確3項特性：快速是指感知的頻度能夠捕捉電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性，滿(mǎn)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;準確是指感知的內容具有高可信度。按照這3個(gè)特性實(shí)現程度的不同，可以將實(shí)時(shí)感知劃分為以下4個(gè)階段。

1)穩態(tài)數據采集、傳送與監視

目前各電網(wǎng)公司主要依托于數據采集與監控(SCADA)系統實(shí)現對電網(wǎng)運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知。SCADA系統的遠程終端單元(RTU)的數據采集速度較低，使得SCADA系統只能提供周期為3～6s的穩態(tài)數據，不能測量動(dòng)態(tài)數據，且其通信和數據庫技術(shù)也不能滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)信息傳送與存儲的要求。此外RTU沒(méi)有引入全球定位系統(GPS)的衛星同步信號，測量數據沒(méi)有時(shí)標，導致數據同步性差，在一定程度上影響了上層高級應用的調控效果。

2)動(dòng)態(tài)數據采集、傳送與監視

隨著(zhù)智能電網(wǎng)的不斷推進(jìn)，電網(wǎng)運行特性日益復雜、運行狀態(tài)變化頻繁，基于穩態(tài)數據的實(shí)時(shí)感知已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足電網(wǎng)調控的需求，動(dòng)態(tài)信息的測量越來(lái)越重要。進(jìn)入21世紀以來(lái)，廣域測量系統(WAMS)得到了快速的發(fā)展和應用，WAMS以同步相量測量技術(shù)為基礎，通過(guò)相量測量單元(PMU)以及現代通信技術(shù)，對地域廣闊的電力系統運行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監測和分析。與傳統量測相比，具有全網(wǎng)同步、精度高、密度高、數據刷新快等特點(diǎn)。但由于PMU本身價(jià)格昂貴，只能在關(guān)鍵節點(diǎn)配置，導致其測量結果無(wú)法滿(mǎn)足系統的能觀(guān)性，此外PMU沒(méi)有數據下行通道，不能提供指令下發(fā)功能。

3)廣域數據同步、多數據源融合

目前，SCADA系統和WAMS數據不共享，無(wú)法最大限度地發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，因此實(shí)現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(wú)法利用時(shí)標進(jìn)行數據同步的困難。針對這一問(wèn)題，提出了動(dòng)態(tài)SCADA(DSCADA)系統的概念，即通過(guò)集成各種數據采集渠道，建立統一、開(kāi)放的廣域信息平臺，從而實(shí)現廣域數據同步和多數據源融合。

4)基于先進(jìn)數據過(guò)濾技術(shù)的高可信度實(shí)時(shí)感知體系

由于測量精度、通信干擾等原因，量測數據不可避免地存在誤差，甚至可能?chē)乐仄x真實(shí)狀態(tài)，使得量測數據不能準確地反映電網(wǎng)的運行狀態(tài)。因此，在數據融合的基礎上，通過(guò)先進(jìn)狀態(tài)估計系統等先進(jìn)的數據過(guò)濾技術(shù)，來(lái)消除各種擾動(dòng)造成的數據偏差，辨識不良數據，從而提高量測數據的可信度，建立高可信度的實(shí)時(shí)感知體系。

2.2預測未來(lái)

預測未來(lái)是指通過(guò)分析電網(wǎng)運行內外部環(huán)境的變化提前感知電網(wǎng)未來(lái)的運行狀態(tài)，作為決策的基礎，其預測結果將直接影響決策的適用性。目前廣泛應用于調度部門(mén)的預測包括負荷預測、風(fēng)電/光伏發(fā)電功率預測、天氣水文預測等。

預測結果是對未來(lái)不確定性的描述。按照對于不確定性描述的方法和范圍不同，可以將預測未來(lái)劃分為以下4個(gè)階段。

1)確定性或概率性的預測

傳統的預測結果一般都是確定性的，如常規的負荷預測只給出一個(gè)確定的數值，其缺點(diǎn)是無(wú)法確定預測結果可能的波動(dòng)范圍。實(shí)際上，由于預測問(wèn)題的超前性，確定性的預測并不符合客觀(guān)需求。區間預測和概率性預測可以在一定程度上給出預測結果的變化范圍，但其實(shí)際應用效果還有待檢驗和完善，特別是各種預測結果的概率分布函數難以解決[13]。

2)基于情景分析的不確定性預測

為應對傳統預測的不足，引入情景分析的方法實(shí)現對未來(lái)的不確定性預測。情景是對未來(lái)以某一概率發(fā)生的確定性態(tài)勢的描述[14]，情景分析根據當前組織或系統所處的具體環(huán)境，辨識影響環(huán)境的確定性以及不確定性等因素，抽象出未來(lái)環(huán)境可能面對的多種情景，從而將具有高度不確定性的未來(lái)環(huán)境規劃為有限多個(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)新形勢下，需求和外部環(huán)境的不確定性大大增加。以大規模風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統為例，由于風(fēng)能的隨機性和波動(dòng)性較大，導致風(fēng)電輸出功率的不確定性較大，而且其功率波動(dòng)常與用電負荷的波動(dòng)趨勢相反，給傳統的、基于確定性負荷預測的電力系統調度帶來(lái)了很大的挑戰。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)境的預測。

4)基于情景的統一預測、仿真、培訓體系

情景是對電網(wǎng)某一運行狀態(tài)的描述，而調度中心的仿真和培訓系統都是基于歷史數據或模擬數據進(jìn)行的，這些數據表征的就是電網(wǎng)的某一特定運行狀態(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領(lǐng)域中，形成統一的預測、仿真、培訓體系。

2.3運行評估

運行評估是調度中心調控、管理的基礎，通過(guò)評估發(fā)現隱患或者需要改進(jìn)的地方，進(jìn)行調控和管理，從而實(shí)現電網(wǎng)的趨優(yōu)運營(yíng)。評估不僅需要對運行狀態(tài)進(jìn)行評估，即分析發(fā)生了什么，還需要對可能導致該狀態(tài)的原因進(jìn)行評估，即分析為什么發(fā)生。評估依托于指標，指標的選取和指標標準的制定將直接影響評估的優(yōu)劣。據此，可以將運行評估劃分為以下4個(gè)階段。

1)分散、孤立的指標評價(jià)及離線(xiàn)的考核管理

目前各電網(wǎng)公司往往通過(guò)相對分散和孤立的指標對電網(wǎng)運行狀態(tài)進(jìn)行評價(jià)，通過(guò)單一指標的統計對調度中心的業(yè)務(wù)能力進(jìn)行離線(xiàn)考核，使得評估不能實(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)的運行狀態(tài)，具有片面性;同時(shí)不能反映電網(wǎng)運行狀態(tài)出現的原因，具有表面性。

2)在線(xiàn)運行狀態(tài)評估與隱患識別

決策依賴(lài)于對電網(wǎng)運行狀態(tài)的準確把握，對電網(wǎng)運行狀態(tài)進(jìn)行準確、及時(shí)、全面的評估是進(jìn)行有效決策的前提。該階段在實(shí)時(shí)監測信息和離線(xiàn)信息的基礎上對電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)、歷史狀態(tài)進(jìn)行綜合評價(jià)，包括狀態(tài)指標的實(shí)時(shí)計算、歷史統計與考核、能力指標的計算分析，從而進(jìn)行隱患識別與風(fēng)險評估。