智能配电网优化调度技术研究及应用

卢亚娟

摘要：近年来，电力行业处于快速发展和不断变化的重要阶段。为了适应日益扩大的配电网规模，智能配电网工程正在不断地开展。电力调度需要研究现有调度系统灵活性、实用性、标准化和仿真性能的不足，积极应用综合电力预测、调度网络、分布式发电等先进技术，搭建智能实时仿真平台，通过多种手段实现节能调度目标，应用智能自动化和高精度数字测量，提高智能配电网调度管理水平。

关键词：智能配电网;仿真平台;电力调度

1智能配电网优化调度的目标和框架

1.1智能配电网调度系统的优化目标

智能配电网的调度优化方法主要包括分布式發电、用户负荷多样化和综合态势感知[1-2]。在预测配电网发展趋势时，可以利用配电网运行分析技术和综合功率预测技术准确获取配电网运行轨迹信息[3]。在此基础上，调度系统可以通过快速在线仿真功能分析计算配电网指标，根据预设的控制策略给出最优的调度方式，并向各执行单元发出调度指令，实现配电网的智能控制[4-7]。根据实际运行经验，可以不断优化和调整策略库，提高调度系统的自动化和智能化水平。当配电网智能调整不能满足最优调度时，调度员将进行人工干预。

1.2智能配电网的总体框架

智能配电网优化调度的关键是选择科学合理的指标体系，该指标体系在态势感知、趋势分析和策略制定中起着重要作用。在对配电网进行综合感知分析的基础上，可以根据配电网的实际运行环境对调度策略进行优化和创新。改进后的调度策略需要综合分析配电网的诸多因素，考虑配电网各组成部分之间的互补性和互动性，保证调度方案的解耦性和并行性。

2配电网调度系统的不足

近年来，广域测量、能源管理、在线预决策、生产调度等系统从监控的角度增强了配电网的调度效果，降低了调度员控制复杂配电网的难度。然而，目前的调度系统仍有以下主要改进方向：

2.1系统灵活性

智能配电网的调度管理需要满足垂直渗透和水平协调的基本需求，系统架构需要覆盖各级调度和各专业。过去，为了保证配电网的安全稳定运行，调度机构、变电站和发电厂建设了大量独立的单一定值系统。这些定值系统存在兼容性差、无法快速融入智能配电网整体调度规划、缺乏标准化设计结构等缺点。存在定值系统变动、数据共享困难、缺乏集成性和安全性等问题。，这对配电网的运行维护和调度管理产生不利影响。

2.2功能实用性

电网企业在保证配电网安全运行的前提下，通过创新和技术升级，不断提高调度工作的效率和质量。然而，由于资金限制，与调度系统优化相关的新服务往往缺乏足够的资金支持。

2.3标准化推广

近二十年来，我国大力进行电力系统自动化改造。这期间对电力系统的认知和各种专业职能的划分发生了几次大的变化，产生了几个不同版本的电网模型。由于缺乏标准化，调度中心甚至有多套电网模型。不同的调度服务由不同的模型支持，它们很难相互兼容，这使得模型很难集成。此外，电厂和主站应用的调度模型不统一，在电网信息共享和监控过程中需要结合多方资源。部分500kV及以上站没有配备支持RTU数据格式的PMU测量单元，难以实时、准确获取关键运行数据。

2.4系统业务导向

在电力行业的发展过程中，调度系统虽然按照专业功能划分业务类型，但划分是分阶段、分批进行的，而不是统筹规划。各部门之间缺乏统一的基础技术体系，不能为监控预警、调度计划、调度管理、纠正控制等提供足够的技术支持。

2.5实时模拟能力

实时仿真和调节控制是配电网调度的难点，日益复杂的电网结构给传统的调度方式带来了困难。基于经验的调度已经不能适应大规模配电网的调度管理，调度系统需要提高实时仿真性能，完善控制功能。这项工作需要大规模、高水平的计算机软硬件支持。

3智能配电网优化调度的关键技术

3.1电力综合预测技术

在配电网调度过程中，需要及时预测供电负荷和功率，评估配电网运行状态，以提高调度管理效果。在实际应用中，负荷和供电预测的准确性较差，尤其是在大型配电网中。因此，在电力预测中，需要使用多种管理系统，采用大数据技术，将负荷和供电相结合进行电力综合预测，以提高预测精度。

3.2调度网络优化技术

智能配电网的优化调度可以从网络技术入手，结合电网的供电能力，对配电网架构进行梳理和优化。根据时间维度确定不同时期的控制目标，并分别采取相应的措施：超短期目标侧重于节点电压、失电负荷和开关动作次数;短期目标侧重于日最小线损、开关次数和最优节点电压;中长期目标侧重于每月最小线损、最佳节点电压和最小开关时间。配电网的优化调度可以通过分别完成超短期、短期和中长期的调度目标来实现。

3.3分布式电源优化管理技术

近十年来，配电网中基于光伏发电和储能的分布式发电日益增多，改变了原有配电网的纯负荷模式和潮流方向。在优化调度过程中，需要充分考虑分布式光伏和储能系统对配电网潮流的影响。分布式发电的优化管理主要采用实时校正和短期调节两种方式。结合电力用户的需求侧响应和大负荷的电力调度，通过提高分布式光伏电池的吸收能力，充分利用分布式光伏电池的日间输出特性和储能系统的“调峰填谷”运行模式，可以达到调峰填谷的调度效果。

3.4“源网络负载”协调技术

智能配电网的电源、电网框架和负载在空间维度上相互作用。“源网负荷”的短期协调需要考虑区域电力平衡，而“源网负荷”的长期协调需要综合考虑可再生能源消耗、线损等因素。优化调度需要建立不同类型的配电网拓扑，以保证负荷的多样性，并着重分析馈线之间的相互支持和配电网的整体平衡，以提高配电网的调度效率。

3.5智能在线仿真平台

南方电网架构复杂：交流/DC线路串联，运行方式多种多样。现有调度仿真平台存在稳定性不足、离线仿真偏差大、在线仿真性能不足、预警功能不完善等问题。中国南方电网基于分布式数据中心，借助在线控制、仿真分析、辅助决策等智能功能，实现了调度工作从人工经验分析向智能调度的转变。智能在线仿真平台需要围绕平台架构、算法、计算机软硬件，应用数字孪生、大数据、并行计算、内存计算等互联网技术，完善实时仿真、自动预警、规划、在线检查等功能。

4智能配电网优化调度技术的应用

4.1智能自动化技术

智能自动化技术可以降低电网调度管理的人力需求，实现电网运行信息的高速处理和调度主站、变电站的自动化运行功能。例如，通过实时采集相关参数、自动检测和及时报警的故障智能预警功能，可以有效提高电网的运行可靠性。2019年，中国南方电网研究的“机器人模式”实现了35-500 kV电网的调度运行。广东省调度控制中心开发的智能机调（AO）系统能够智能调度复杂电网，具有独立决策和进化能力。它可以结合运行数据绘制电网运行知识图谱，是智能配电网优化调度技术的重要应用成果。

4.2高精度数字测量技术

高精度数字测量技术的应用，可以实现电网运行的实时反馈，及时发现不同时期的电量和电量变化，为电力需求分析提供数据，有效提高电网调度管理的效果。同时，这项技术也有助于发现窃电行为，辅助电费收取。比如用智能电表代替电磁表，可以大大降低电能计量的难度。

4.3分布式能源发电技术

在智能配电网发展规划过程中，分布式发电技术得到积极应用。例如，鼓励电力用户科学合理地建立分布式发电和储能系统，并将其纳入调控范围，可以改善区域能源结构，降低高峰时段的供电压力，提高供电可靠性，节能环保，具有良好的经济性。

5结束语

随着中国经济的发展和人民生活水平的不断提高，配电网的规模也相应增加。为了提高电网调度的效率、安全性和可靠性，电网企业需要建设智能配电网，应用优化调度技术，提高电力综合预测、调度网络和分布式能源优化的技术水平，构建实时仿真分析平台，提高电力调度的节能环保效果，促进智能配电网的可持续发展。

参 考 文 献

[1]杨挺，赵黎媛，王成山.人工智能在电力系统及综合能源 系统中的应用综述[J].电力系统自动化，2019，43（1）：2-14.

[2]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）：49-57.

[3]程乐峰，余涛，张孝顺，等.机器学习在能源与电力系统领 域的应用和展望[J].电力系统自动化，2019，43（1）：15-31.

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