智能调度（精选12篇）
智能调度 篇1
在城市公交营运中,由于传统调度弊端影响了线路运营效率与服务质量。若采用智能调度系统,便可对车辆线路全面系统整合调度,使公交服务高效、优质。智能公交调度系统采用无线通信技术、全球卫星定位技术(GPS)、地理信息系统技术(GIS)、互联网与数据库技术,实现实时监控与调度城市公交车辆。目前,泰安市公交公司已采用智能调度系统,该系统应用后,调度管理人员对车辆的运营状况能实时进行监控,对拥堵路段的车辆能及时合理地调度。
1 智能公交调度的技术问题
(1)采集和处理数据。智能公交调度系统的实施需要大量的静态与动态交通数据,将这些数据有效融合还要依靠科学先进的数据融合技术,因数据源涉及很多,该技术也是全球上众所周知的智能运输系统所研究的难点。
(2)智能公交调度系统理论与技术。因GPS技术的日趋成熟,可以保证公交车辆和分调度中心双向通信的可靠性,需要解决的重点在于如何实时调度快车、区间车、跨线车与紧急情况车辆。该问题实际上为一个模式上的识别问题。一定的交通状态(由车辆运行状况、客流量、交通流量等部分组成)与一种特定的调度方案有所对应。
(3)智能公交优化理论和方法。主要在地理信息系统操作窗口中,利用城市交通调查数据与公交出行数据,进行预测各种公交方式民众出行需求。在原有的基础上对公交线网、票价、发车间隔、站点布置、公交配置方式等优化设计,从规划方面使公交服务水准得到有效提高;对于公共交通优化问题可采取蚁群算法、遗传算法进行求解。
(4)实现智能公交信息服务的方法。如何动态地提供出行前或在途公交路径信息给出行者,在智能公交信息服务子系统当中是最难解决的问题。实际上涉及到的问题主要是研究智能公交系统与ATIS (出行者信息系统)的信息共享和相关接口。在此过程中需创建快速的查询系统与巨型网络数据库,并且设计以人工智能方式的路径选择算法,从而有效保证短时间能查询准确的结果。如泰安公交公司对乘客免费提供的公交手机查询软件,使广大乘客通过手机可以实时掌握公交车辆的运行情况,避免忙等车现象,减少了乘客等车时间,满足了乘客乘车需求。公交智能调度系统和公交手机查询软件相结合,即提高了车辆运营效率及服务质量,也提升了广大乘客乘坐公交车的积极性。
2 公交线路静态调度优化的分析
(1)乘客利益:对于乘客而言,公交出行重点关注的都是同个人利益密切相关,所以,车辆在运营过程中要想做到合理化,让乘客的需求得以满足,减少乘客等候的时间及车内的拥挤就一定要尽量安排多一些车辆,同时线路的发车频率要高,间隔时间要短,但从各种不同的道路容量、环境限制与企业运作的经济效益出发,公交调度要满足乘客的利益需求,只能考虑在一定程度上的实现。
(2)企业利益:现阶段公交均是企业承包制方式,所以企业需要对公交的维修与保养费用加以承担,且购新车、使用能源与管理费也占到企业收入的几成,但是公交企业的收入都是经由收取票款来获取的,还要赖于政府方面的补助。公交当作大众的一种交通方式,其票价根据最低标准而制定,若想使企业的经济效益得以提高,除收取票款之外还需减少人员与车辆的投入。
(3)静态调度优化问题:经上述分析显示,企业利益与乘客利益是互相抵触的,牺牲企业的利益才能使乘客的利益得到满足,但在某种程度上而言,两者的利益也有相同之处,公交企业若是能让公交服务提高到一定的程度,乘客出行感觉舒适方便,这样不但可以吸引更多的客流,而且促使企业的经济利益得到增长。
3 公交线路动态调度优化的研究
3.1 公交运营中出现的异常事件
(1)客流出现异常:在公交运营过程中的客流集中于某一天或某一站点,应考虑各种因素进去。
(2)车场资源出现异常指线路运营的车辆数量有所欠缺,站台容量小或备用车辆不足等,此外还包括车辆故障、交通事故等。
(3)路况出现异常主要是路面施工或路面上举行大型活动,致使公交道路的正常使用遇到困难。
(4)车况发生异常指车辆在行驶过程中出现车辆故障、意外事故及乘客产生纠纷等。
3.2 公交车辆调度方法
(1)简单移动方法。包括不移动、双向移动、向前移动与向后移动四个移动策略。
(2)预测调度法。该方法按现时正执行的操作来估算全部执行操作所完成的时间,从而对未执行详细操作的开始时间适当地移动,如此便可按照路况与部分突发事件对车辆的行车顺序、行车间隔及行驶区域进行随时调整。
(3)基于时间与事件驱动的动态调度方法。此方法按照车辆在运营时期,若是调度执行过程中的动态变化有所差异,运用时将系统当时的参数当作调度方法的最初条件。时间动态调度指的是车辆数量与抵达的时间受到客观方面影响,与行车时刻表的时间产生较大差距,按车辆实际数量、客流量、单程行驶时间与停车时间对行车间隔加以计算,进而维持线路正常运营;而事件驱动的动态调度指的是若市区中有重大的事件出现需线路及时到站,此策略方案需按上级的有关指示来对其行车路线、行车频率及停站时间等加以确定,从而保证事件有效地进行,等待事件结束后再恢复往常的策略方案。
智能调度 篇2
规范智能调度员的岗位职能，强化智能调度员日常工作的监督管理，确保GPS智能调度系统的正常运作，保障线路的服务水平和经营效益。范围
本规范适用于公司全体智能调度员的日常工作。3 职责
智能调度员实行轮岗制度，包括两个岗位：一是智能调度室，二是线路总站。
3.1智能调度室岗位：
3.1.1 负责按分公司调度员制定的调度计划，正确操作GPS智能调度系统，做好线路车辆的日常调度管理。
3.1.2 负责协助营运中心、维修中心等相关管理部门、单位做好GPS智能调度系统软件的升级维护工作，以及系统硬件的故障报修工作。
3.1.3 负责对所辖线路定期客流调查，及时掌握线路客流变化情况，协助分公司调度员完善线路行车计划。
3.1.4 负责完成上级交办的其它工作任务。3.2 线路总站岗位：
3.2.1 负责线路驾驶员的后勤保障工作；
3.2.2 负责协助GPS智能调度员做好线路车辆的日常调度工作。当GPS调度系统故障时，负责线路现场调度，保障线路正常营运秩序。3.2.3 负责监控、维持站场营运秩序，协调解决责任线路各类突发情况，遇须上级协调的情况应及时上报相关职能部门。
3.2.4 负责监督线路驾驶员对智能调度指令的执行情况，发现问题应及时向智能调度员反馈，不得私自变更执行调度指令。
3.2.5 负责协助分公司调度员、派替员开展营运车辆租赁业务。
3.2.6 负责传达、落实相关职能部门各项工作指令。3.2.7 负责通过对所辖线路定期客流调查，及时掌握线路客流变化情况，并及时反馈相关职能部门。
3.2.8 负责收集线路驾驶员思想动态并定期上报分公司调度员、分公司相关职能部门。
3.2.9 负责完成上级交办的其它工作任务。4 工作要求
4.1 智能调度员属营运分公司管理，具体营运业务受公司指导和监督，其它日常工作受相关业务主管部门管理。
4.2 执行公司营运中心、分公司下达的各项指令和规定，并负责向线路传达营运中心和分公司的各项指令。
4.3 按时参加公司、分公司组织的会议、培训等集体活动。
4.4 上班期间必须穿着工作服，佩带员工证。4.5 智能调度室岗位的具体工作要求：
4.5.1 早班须在线路规定发车时间前20分钟到达监控中心，打扫机房卫生，启动机器，并检查电脑、网络和调度系统运作情况，查看对班留言，安排好各出场车辆的发车时间。
4.5.2 确保首、末班车准点开出和正常营运；严格执行高、低峰放车原则（高峰时段“放尽车”，车辆停站时间控制为2分钟，按行车时间控制车距；低峰时段车辆严格执行分公司调度员制定的线路发车计划；吃饭车位控制在20分钟内），充分利用GPS智能调度系统，保证线路的营运间距，能适应客流的需要。
4.5.3 掌握线路各时段的客流、路面、配车等情况，深入了解线路客流动向和外部竞争线路的变化情况，要求现场客流调查每月不少于2次，以利于灵活放车及完善营运计划。
4.5.4 按GPS智能调度系统工作要求，及时、准确录入每台营运车的各项数据[包括报修、加气（油）等]，将司机、车辆的各项营运数据上传到收款中心数据库。
4.5.5 按时安排车辆租赁、保养等工作。
4.5.6 编列次日线路车辆调度日志，将保养车辆及其它类别车辆相关工作落实到相关人员并如实登记，配合跟踪车辆的维修情况和维修质量。
4.5.7 特殊情况的车辆调度
4.5.7.1 按行车作业计划准时发车，遇特殊情况，及时反馈相关部门并灵活调度。
4.5.7.2 当交通事故、道路严重阻塞、车辆机件故障等客观因素造成发车间距过长，影响正常行车秩序时（断车位30分钟以上），及时反馈公司营运总台、客服中心，并根据现场实际情况采取灵活措施实施有效调度。4.5.7.3 根据线路即时客流特点，智能调度员可通过适当采取长短线结合、大站快车等调度措施，加快车辆周转，及时疏散客流。
4.5.8 负责协助派替员安排、落实司机的加班任务及相关日常工作任务。
4.5.9 严格执行《线路营运情况日报制度》。4.5.10 熟练编制线路行车计划表。
4.5.11 做好对班留言（当日配车、实际出车、保养车、抽车及包车任务等行车情况），转告落实到位。
4.6线路总站岗位的具体工作要求：
4.6.1须按规定时间（早班须在首班车发车时间前10分钟）到线路总站，查看对班智能调度员的留言。
4.6.2 做好总站站务用房的保洁工作，并负责为司机提供规定的后勤服务。
4.6.3 高峰期间，车辆到站后，如遇司机需要下车，须上车负责监票工作；
4.6.4 做好清凉饮料的发放、各类补贴的发放、保管；以及站务用房墙报的更新工作等。
4.6.5 督促司机按照GPS智能调度系统的指令操作，在线路的高峰时段须于发车道发车，确保车辆高峰周转效率。
4.6.6 督促当班驾驶员正确使用“此车先开”、“末班车”等标志，确保首、末班车准点发车。
4.6.7 督促当班驾驶员检查车辆“三牌”等服务标志是否符合标准，不符合的不能参加营运生产。
4.6.8 遇司机与乘客发生纠纷，要设法平息事态，提倡得理让人，耐心解答乘客咨询，并及时上报相关职能部门。
4.6.9 负责对候派、它线支援、新上岗等不熟悉本线路情况的司机介绍线路的运行路线、停站及事故多发地点等情况。
4.6.10 定期向公司营运中心及分公司相关职能部门反馈线路司机的工作情况、思想状态等影响行车安全、线路营运秩序的因素。
4.6.11 妥善保管在车厢内拾获的乘客遗留物品，如遇贵重物品，须及时上报相关职能部门。
4.6.12 协助承接营运车辆租赁业务，并指引乘客办理相关业务手续。
4.6.13 主动制止或举报司机的贪污行为。4.6.14 督促当班驾驶员按核定站点按章停靠。4.6.15 当GPS智能调度系统发生故障时，及时联系智能调度室并上报线路总站车辆的具体情况，严格执行高、低峰的放车原则（高峰时段遵循“放尽车”的原则，应控制车辆停站时间为2分钟，按行车时间控制车距；低峰时段车辆严格执行分公司调度员制定的线路发车计划；吃饭车位严格控制在20分钟内）指挥车辆和做好车辆的运行记录，待GPS智能调度系统恢复正常后将车辆的运行记录告知智能调度室。
4.6.16 做好对班留言（当日配车、实际出车、保养车、抽车及包车任务等行车情况），转告落实到位，关闭电源，锁好门窗后方可离开。GPS智能调度系统操作流程（智能调度室）5.1 早班（到达分控中心）：
5.1.1 启动电脑，如有异常应及时通知技术人员。5.1.2 启动监控调度台软件，如有异常应及时通知技术人员。
5.1.3 选择监控调度线路。
5.1.4 核对、修改前一天司机、车辆的营运数据，并把前一天核对后的营运数据上传到收款中心数据库。
5.2 收到当班司机发送的车辆营运签到提示： 5.2.1 确认营运、上班签到记录。
5.2.2 发送调度指令给司机，如有异常应及时通知技术人员。
5.3 收到车辆进总站的提示： 5.3.1 发送调度指令给司机。
5.3.2 营运记录的确认，确认上一单程更纸记录。如记录缺失须及时更正或补充。
5.4 收到司机交接班的提示：
5.4.1 考勤记录确认。如记录缺失须及时更正或补充。5.5 接受司机上报的固定信息：
5.5.1 分析固定信息并采取相应的应急策略。5.5.2 通知并落实司机相应的应急策略，如信息交换不畅通则电话通知司机。
5.5.3 异常情况记录确认，如记录缺失须及时更正或补充。
5.6 下班（离开分控中心）： 5.6.1 退出监控调度台软件。5.6.2 关闭电脑。5.6.3 关闭电源。5.7 发现司机异常操作：
5.7.1 通过车载机的短信功能了解情况，如因司机操作引起的，则进行驾驶员的操作指导；如因设备引起的，则通知技术人员。
5.7.2 进行后台辅助操作，确认异常记录，如记录缺失须及时更正或补充。考核
6.1 有以下任何一项行为者，可视情减发其当月绩效工资50元。
6.1.1 拒绝或未能完整执行上级营运指令，虚报、瞒报、谎报线路情况者。
6.1.2 高峰时间总站停车超过1个车位，低峰期间没有执行分公司调度员制定的线路发车计划，用膳时间安排在高峰期或超过20分钟。
6.1.3 当班期间做私事者。
6.1.4 不服从营运稽查人员的检查督促和现场指挥者。6.1.5 当班期间不能保证通讯设备畅通无阻且影响日常工作者。
6.1.6不按要求参加会议、培训且不参加补课者。6.2 对智能调度室岗位存在以下行为时，可视情减发其当月绩效工资50元。
6.2.1 未能严格执行运行计划或如实修改车辆的行车记录或未按车辆保养计划安排车辆回厂（场）保养。6.2.2 线路首、末班车未按规定准点发出。
6.2.3 因人为原因造成线路发车间距长（超过线路正常发车间距的1倍）者。
6.2.4 违反《线路营运情况日报制度》相关条款者。6.3 对线路总站岗位存在以下行为时，可视情减发其当月绩效工资50元：
6.3.1 高峰期间未离开站亭，到发车道发车。6.3.2 高峰时间总站停车超过一个车位，低峰期间没有执行分公司调度员制定的线路发车计划，用膳时间安排在高峰期或超过20分钟。
6.3.3 未做好乘客导乘工作。
6.3.4 未督促当班驾驶员正确放置“此车先开”标志者。6.3.5未督促当班驾驶员检查车辆“三牌”等服务标志，导致不符合标准的车辆投入营运。
6.3.6 当班期间必须保证通讯设备畅通无阻，因个人原因导致通讯设备无法正常使用。
6.3.7 未按规定封钱箱（暂未造成司机贪污票款行为）者。
6.3.8其它线路车辆加行时，未监督司机做好三牌、导向图、IC卡收费机的更换，未准备好有关证照等设施者。
6.4 智能调度室岗位出现迟派、错派、漏派包车及保养车辆者，可视情减发其当月绩效工资50元；所造成经济损失在300元以上者，减发其当月绩效工资150元。
6.5 线路总站岗位凡违反《对贪污票款及严重业务过失人员的处理办法》相关职责规定，造成钱箱失窃等严重后果者，作合谋贪污票款处理。
6.6 当班期间未穿工作服者、未佩戴工作证者，按照公司相关规定处理。
6.7 违反劳动纪律，存在迟到、早退、旷工、擅离职守等行为，按照公司《考勤制度》等相关制度进行处理。
6.8 违规性质严重或屡教不改者，可视情给予口头或书面警告处理。公司营运中心负责本制度的解释和组织实施。8 相关文件
《线路营运情况日报制度》
《对贪污票款及严重业务过失人员的处理办法》 《考勤制度》 9 记录表格
智能电网与节能经济调度分析 篇3
关键词:智能电网 节能经济调度 影响
中图分类号:TM73文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)01(a)-0183-01
智能电网技术主要是用于实时采集、处理信息等用途的,虽然其是在电力部门运用,但是在整体架构上,与其他的信息采集还是有类似的地方,从硬件方面考虑,主要采用嵌入式处理器作为核心控制部分。目前世界上嵌入式处理器多达1000多种,从单片机、DSP到FPGA,功能越来越强,速度越来越快,价格也越来越低,在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用;而FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚,是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一,用户不需要投片生产,就能得到合用的芯片。用电信息采集系统采用J2EE实现各种层次的逻辑设计,并可以实现数字系统的逻辑综合、仿真验证和时序分析,极大地简化了对外围器件的控制。
1 智能电网与节能经济调度概述
所谓智能电网,简单地说就是电网实现智能化,以集成及高速的双向通信网络为依托,借助现代化测量及传感技术、智能设备制造技术、信息处理及通信等一系列技术,达到确保电网可靠性、安全性、经济性、高效性及环境友好等目标的实现。
智能电网最关键的内容、最主要的体现同时也是智能电网运行控制中心的就是调度智能化。为更好的满足智能电网的要求,调度系统必须具有准确的数据资料收集系统、强大的安全预警功能,在调度过程中协调好系统安全性与经济性之间的关系,一旦系统出现问题,要及时准确的明确故障点并提供有效的解决对策,实时向调度员提供电网运行的相关情况。
所谓电网节能环保经济调度,指的是在确保电力供应可靠性的基础上,以环保、节能及经济性为指导原则,可再生能源发电予以优先调度,对于火电机组,以能耗和发电污染物为依据进行排序,依次调度石化类发电资源,将能源与资源的消耗量及发电导致的污染物排放量控制在最低水平;与此同时还要兼顾节能性和环保性,促进经济及环境效益的不断提升。与传统的调度相比较而言,节能经济调度是具有里程碑意义的一次重大改革,以往所实行的电厂发电指标平均分配的做法被摒弃,电力行业也因此迎来更广阔的发展空间。
2 节能经济调度带给电力企业的影响
节能经济调度带给电力企业的影响主要体现在以下几方面:
第一,改变了以往所实行的平均分配发电量指标的方式,以环保、节能以及经济性为原则,重新排列机组顺序,在确保安全性的前提下,加大序位靠前的机组任务,相应缩减序位靠后的机组任务,摒弃平均化方式,实现对电力调度规则的彻底转变。
第二,给小火电企业带来一定的冲击。以供电煤耗等微增率原则对火力发电机组序位进行安排,从本质上讲,就是以发电煤耗的高低对发电进行重新安排,煤耗低的机组优先,煤耗高的机组将会逐步被淘汰。
第三,给再生能源发电企业带来新的发展机遇。处于电网覆盖范围内的可再生能源发电企业所发的上网电量,将会被电网企业优先全额收购,同时还赋予其并网保障,使可再生能源开发投资回报得到有力保障。
第四,容量大、参数及效率高的机组在竞争中的优势更加显著。在容量、参数及效率等方面,火电大机组占据明显优势,以往依据计划分配方式而得到一定发展机会的小火电机组的发展空间将会逐步被大火电机组所挤占,小火电机组出力空间将会逐步萎缩,直至被市场所淘汰,小火电机组关停进程将会加快,最大的受益者当属拥有大量先进大型机组的发电集团。
智能电网节能经济调度与以往所实行的调度方式相比,变革主要体现在以下几方面:(1)在计划制定方式方面,以机组发电能耗为主要依据进行发电排序取代了传统的平均分配发电指标的方式;(2)在管理方式方面,以往粗放且简单的管理方式被精细化及边际化的管理方式所取代.
3 做好智能电网下10kV配网的经济运行
10kV配电网功率损耗的主要原因是功率因数低,其原因是多方面的,如供电线路支接多、线路长、辐射面光,受季节时段影响大等。功率因数的降低意味着同等电压情况下输电电流变大,不但会造成无功消耗,也会使有功功率损耗增大。加装电力电容器进行无功功率补偿是提高功率因数的的有效方法。对于10kV配电网进行无功补偿,主要是对配电变压器进行补偿,配电变压器的空载电流一般为额定电流的10%左右,功率因数仅为0.2,考虑到用户用电情况不稳定,如能将按照变压器容量10%进行补偿,则空载时功率因数提高到0.8上,在节能降耗方面的效果非常明显。此外,无功补偿对于保障电压稳定,提高电能质量都具有重要意义。进行无功补偿时,应尽量进行分散补偿,从维持整个配电网的水平出发,保障足够的无功补偿容量,实行无功功率的分区就地平衡。在当前无功功率普遍不足的情况下,适当的进行无功补偿,是减少功率损耗最直接有效也是最经济的措施之一。
三相负荷不平衡,也会增加线路、变压器的损耗,最理想的情况是三相的功率完全平衡,但这在实际中时难以做到的。负荷的投切是有用户而非供电企业决定的,因此供电企业应根据负荷的性质、重要性、用电量及用电时间,尽量做到在时间和功率上都趋于平衡,从而降低功率损耗。同时,我国对于电流不平衡的度也有相应的规定,如配电变压器出口处的电流不平衡度不大于10%,干线及分支线前端的不平衡度不大于20%,中性线的电流不超过额定电流的25%等。具体措施有:定期测量三相用户的负载,检查负荷是否平衡,以便及时调整。二是单相接线用户,应综合考虑其主要输送距离、用电时间和用电量尽量均匀的分配在A、B、C三相上。三是对功率因数较低的用户,应对其所在线路加装低压电容器。
4 結语
节能经济调度的实行,也会使相关调度机关面临新的挑战,一直以来所实行的计划体制下的发电平均分配的方式必须加以改变,以节能序位为依据进行调度安排;推动有助于调度科学化的相关配套机制的尽快建立和完善;对于由于转变调度方式所导致的电价及环保等方面的问题要及时予以解决,清楚机制及体制方面的障碍,切实达到利用方式转变实现节能环保的目的。
参考文献
[1] 黎静华,韦化,夏小琴.智能电网下节能发电调度多Agent系统的研究.电力系统保护与控制,2010(21).
[2] 王兴国,姚力强,常澍平,郭江龙,张赞.基于智能电网的节能调度实现方法探讨.河北电力技术,2009(S1).
[3] 杨德昌,李勇,C.Rehtanz,刘泽洪,罗隆福.中国式智能电网的构成和发展规划研究.电网技术,2009年(20).
[4] 雷耀基.智能电网与节能经济调度.科技资讯,发表时间:2011-04-03.
智能调度 篇4
关键词：智能电网,智能调度,成熟度模型,调度中心,业务能力
0 引言
智能电网(smart grid)对提高电网安全、灵活、自愈、互动、经济、兼容、清洁等方面的水平,推动电力行业能源结构调整以及可持续发展将发挥至关重要的作用[1],已成为未来电网的发展方向[2,3,4,5]。
全球性地开展智能电网建设,需要一套能指导其发展和评估其发展阶段的模型和体系。IBM联合美国生产力和质量中心(APQC)以及全球智能电网联盟(GIUNC),提出了智能电网成熟度模型(smart grid maturity model,SGMM)[6],从策略、管理和监管、组织结构、技术、社会与环境、电网运行、人员及资产管理、产业链的整合、用户的体验与管理等9个方面出发,通过提供一组关键性能指标(KPI)来衡量智能电网发展。智能电网成熟度模型不仅可衡量电力企业在智能电网方面取得的进展,明确当前所处的阶段,而且作为一种战略和决策的框架,可帮助电力企业建立一个可分享的智能电网发展蓝图,同时提供技术、管理和组织方面的指导。
智能电网涵盖范围较大,包括了电网规划、建设、调度、维护、营销等电网运营的各个环节。在电网运营诸环节中,调度环节通过信息的获取、传输、处理和反馈等,实现对一次电力系统运行的监视、分析和控制,保障电能流通的安全、经济和优质,在智能电网体系中起到“神经中枢”的作用,是电网的大脑。调度环节由电网调度中心完成,因此提高调度中心智能调度的业务水平是智能电网建设的重要和关键一环。
目前,国内外在此领域已开展了一些卓有成效的研究和实践。在国际上,有PJM先进控制中心[7]、高级配电自动化系统[8]、电力战略防御系统(SPID)[9]等;在国内,有国家电网的智能调度技术支持系统[10]、华东电网高级调度中心项目群[11]、华北电网安全防御及全过程发电控制系统[12]等。
上述研究均在一定程度上反映了智能调度的思想和内涵,但出发点和落脚点不尽相同,且没有针对智能调度的整体描述,没有全面详尽的智能调度建设路线图。本文将在上述研究的基础上,借鉴智能电网成熟度模型的思想,给出调度中心智能调度业务成熟度模型,以期建立统一且适应面广的能力评估模型和建设指导体系,为调度中心提供可分享的智能调度战略框架和发展蓝图。
1 调度中心的业务分析
调度中心是电网运行的调度指挥机构,是负责电网电力调度、运行方式、水调、继电保护、电力通信、电网调度自动化管理的职能部门。随着电网发展和电网管理水平的不断提高,电力系统运行调度涉及的业务范围不断扩大、业务量不断增加,业务之间的关联也越来越紧密。为全面梳理调度中心的业务,首先从调度中心面临的问题入手。为实现对电网的调度指挥,调度中心需要解答以下问题:电网正在发生什么,发生了什么,为什么发生,将要发生什么,以及希望发生什么。回答上述问题的过程也就是调度中心完成业务的过程。
因此,调度中心的业务可以划分为感知、评估、预测、决策4个层面,如图1所示。这4个层面构成了调度中心的业务链:通过感知可获取电网当前的运行状态,了解电网正在发生什么;并在感知的基础上对电网运行状态进行评估,获知某一时间段内电网运行的总体态势,是否发生了安全稳定事故,是否存在隐患和风险,同时对于各种运行状况,分析其出现的原因,为后续调度控制提供依据;由于电网的调度控制总是针对未来的(已发生的事情不能被改变),因此还需要在评估和分析的基础上,预测电网将要发生什么;最后可通过决策,生成相应的控制指令并执行,使得电网运行回归到满意状态,即希望发生的状态。
此外,还需对业务链的整体运作能力进行仔细考察。在传统的调度系统中,业务链中的业务流程相对固定。但在智能电网环境下,一方面由于风电等新能源具有随机性、间歇性强的特性,另一方面由于需要与用户或其他调度中心进行实时互动,调度中心的业务链将不再是固定的,需要建设具有动态、高度适应性、及时响应特性的柔性业务链。这也正是智能调度系统与传统调度系统的最大区别之处。
国家电网公司研发的智能电网调度技术支持系统,也反映出了对上述调度中心各项业务的支持。该系统具有四大类应用:实时监视与预警类应用、调度计划类应用、安全校核类应用和调度管理类应用。其中,实时监视与预警类应用包含了调度中心的感知、评估和决策业务,调度计划类应用包含了预测业务,安全校核类应用包含了评估和决策业务,调度管理类应用则包含了感知业务以及部分敏捷反应的功能。由此可见,本文所述内容与国内最先进的调度系统具有一致性,与目前调度支持系统各试点单位所做工作也并不冲突,可用于各地智能电网的建设。
2 智能调度业务成熟度模型
智能调度业务成熟度模型,用于评估调度中心业务能力,因此需要对感知、预测、评估、决策4项业务进行阶段性的能力评估。同时,由于调度系统的高效率运作不仅需要各方面的良好性能,还需要整个业务链的通力协作,实现业务链的敏捷反应,因此还需在业务能力成熟度分析基础上对业务链进行能力成熟度分析。
下文分别从“实时感知、预测未来、运行评估、智能决策”4项业务和表征业务链的“敏捷反应”出发,分阶段对其能力评估进行分析,从而得到智能调度业务成熟度模型,如图2所示。值得一提的是,由于智能调度的发展需要建立在基础硬件设施的发展之上,如数据采集、网络传输等,因此该模型也适用于评估和指导物理电网以及相关辅助设备的发展。
2.1 实时感知
实时感知是指依托于先进的传感、通信、信息技术,通过量测、采集、传送、监视等环节,实现对表征电网运行状态的关键数据的实时监测,进而全面了解电网的实时运行状态,是后续分析和控制的基础。
实时感知包括快速、全面和准确3项特性:快速是指感知的频度能够捕捉电网的动态特性,满足实时分析和闭环控制的要求;全面是指感知的范围能够涵盖全网所有的关键信息;准确是指感知的内容具有高可信度。按照这3个特性实现程度的不同,可以将实时感知划分为以下4个阶段。
1)稳态数据采集、传送与监视
目前各电网公司主要依托于数据采集与监控(SCADA)系统实现对电网运行状态的实时感知。SCADA系统的远程终端单元(RTU)的数据采集速度较低,使得SCADA系统只能提供周期为3~6 s的稳态数据,不能测量动态数据,且其通信和数据库技术也不能满足动态信息传送与存储的要求。此外RTU没有引入全球定位系统(GPS)的卫星同步信号,测量数据没有时标,导致数据同步性差,在一定程度上影响了上层高级应用的调控效果。
2)动态数据采集、传送与监视
随着智能电网的不断推进,电网运行特性日益复杂、运行状态变化频繁,基于稳态数据的实时感知已经无法满足电网调控的需求,动态信息的测量越来越重要。进入21世纪以来,广域测量系统(WAMS)得到了快速的发展和应用,WAMS以同步相量测量技术为基础,通过相量测量单元(PMU)以及现代通信技术,对地域广阔的电力系统运行状态进行动态监测和分析。与传统量测相比,具有全网同步、精度高、密度高、数据刷新快等特点。但由于PMU本身价格昂贵,只能在关键节点配置,导致其测量结果无法满足系统的能观性,此外PMU没有数据下行通道,不能提供指令下发功能。
3)广域数据同步、多数据源融合
目前,SCADA系统和WAMS数据不共享,无法最大限度地发挥各自的优点,因此实现两者的相互融合成为关键,但融合存在采样频率不一致和无法利用时标进行数据同步的困难。针对这一问题,提出了动态SCADA(DSCADA)系统的概念,即通过集成各种数据采集渠道,建立统一、开放的广域信息平台,从而实现广域数据同步和多数据源融合。
4)基于先进数据过滤技术的高可信度实时感知体系
由于测量精度、通信干扰等原因,量测数据不可避免地存在误差,甚至可能严重偏离真实状态,使得量测数据不能准确地反映电网的运行状态。因此,在数据融合的基础上,通过先进状态估计系统等先进的数据过滤技术,来消除各种扰动造成的数据偏差,辨识不良数据,从而提高量测数据的可信度,建立高可信度的实时感知体系。
2.2 预测未来
预测未来是指通过分析电网运行内外部环境的变化提前感知电网未来的运行状态,作为决策的基础,其预测结果将直接影响决策的适用性。目前广泛应用于调度部门的预测包括负荷预测、风电/光伏发电功率预测、天气水文预测等。
预测结果是对未来不确定性的描述。按照对于不确定性描述的方法和范围不同,可以将预测未来划分为以下4个阶段。
1)确定性或概率性的预测
传统的预测结果一般都是确定性的,如常规的负荷预测只给出一个确定的数值,其缺点是无法确定预测结果可能的波动范围。实际上,由于预测问题的超前性,确定性的预测并不符合客观需求。区间预测和概率性预测可以在一定程度上给出预测结果的变化范围,但其实际应用效果还有待检验和完善,特别是各种预测结果的概率分布函数难以解决[13]。
2)基于情景分析的不确定性预测
为应对传统预测的不足,引入情景分析的方法实现对未来的不确定性预测。情景是对未来以某一概率发生的确定性态势的描述[14],情景分析根据当前组织或系统所处的具体环境,辨识影响环境的确定性以及不确定性等因素,抽象出未来环境可能面对的多种情景,从而将具有高度不确定性的未来环境规划为有限多个典型的情景,大大降低了不确定性。
3)考虑智能电网需求和外部环境不确定性的情景分析
在智能电网新形势下,需求和外部环境的不确定性大大增加。以大规模风电场接入电力系统为例,由于风能的随机性和波动性较大,导致风电输出功率的不确定性较大,而且其功率波动常与用电负荷的波动趋势相反,给传统的、基于确定性负荷预测的电力系统调度带来了很大的挑战。情景分析恰好适用于高度不确定性的情况,因此,将情景分析的方法推广到考虑智能电网需求和外部环境的预测。
4)基于情景的统一预测、仿真、培训体系
情景是对电网某一运行状态的描述,而调度中心的仿真和培训系统都是基于历史数据或模拟数据进行的,这些数据表征的就是电网的某一特定运行状态,因此都可以抽象成情景,即可将情景分析的方法推广到仿真和培训领域中,形成统一的预测、仿真、培训体系。
2.3 运行评估
运行评估是调度中心调控、管理的基础,通过评估发现隐患或者需要改进的地方,进行调控和管理,从而实现电网的趋优运营。评估不仅需要对运行状态进行评估,即分析发生了什么,还需要对可能导致该状态的原因进行评估,即分析为什么发生。评估依托于指标,指标的选取和指标标准的制定将直接影响评估的优劣。据此,可以将运行评估划分为以下4个阶段。
1)分散、孤立的指标评价及离线的考核管理
目前各电网公司往往通过相对分散和孤立的指标对电网运行状态进行评价,通过单一指标的统计对调度中心的业务能力进行离线考核,使得评估不能实时、动态地进行,具有滞后性;不能全面反映电网的运行状态,具有片面性;同时不能反映电网运行状态出现的原因,具有表面性。
2)在线运行状态评估与隐患识别
决策依赖于对电网运行状态的准确把握,对电网运行状态进行准确、及时、全面的评估是进行有效决策的前提。该阶段在实时监测信息和离线信息的基础上对电网的实时状态、历史状态进行综合评价,包括状态指标的实时计算、历史统计与考核、能力指标的计算分析,从而进行隐患识别与风险评估。
3)面向多级决策的综合评估分析
该阶段对电网出现的某个不满意的运行状态进行综合分析,找出不满意运行状态出现的原因。
电网运行状态是调度中心不同时间尺度的多级调度策略共同作用的结果,调度策略的优劣和执行情况的好坏直接影响电网运行的最终状态。此外由于需求和外部环境的不确定性,调度策略的优劣是相对的,如果需求或外部环境发生强烈变化,那么提前制定的调度策略则很难满足电网安全经济运行的要求,进而可能导致电网出现不满意的运行状态,此时根源在于需求或外部环境。因此,需要在对调度中心内部的调度策略及其执行情况评估的基础上,对外部的需求和环境进行综合分析与评估,从而找出电网不满意运行状态出现的根源,为下一步调控提供依据。
4)全方位、一致性的电网运行指标体系
从电力系统实际运行的需求来看,为确保电网的安全、稳定、经济、高效运行,亟需建立一套全方位、一致性的电网运行指标体系。全方位是指指标体系涵盖内容广泛,既包括运行状态评估,也包括决策评估、需求评估、外部环境评估等,同时容纳时间维、空间维等多个维度的信息;一致性是指指标体系本身具有开放性的架构,具有可扩展性、可移植性,灵活地适应不同的场景。通过电网运行指标体系的建立,为全面认知电网的运行态势提供了系统化的平台,从而减少了调度人员的工作量,提高了调控效率。
2.4 智能决策
决策是为实现电网安全、优质、高效运行,针对所有的可控手段,动态制定调控方案的过程。决策是实现电网安全经济运行最直接和最重要的手段,也是调度中心的核心业务。按时间尺度的不同,调度中心需要做出多项决策,如图3所示。图中:AVC表示自动电压控制;AGC表示自动发电控制。
智能决策应面向所有可控手段,在不同的时间尺度上协同优化,以满足不同利益相关者的需求,实现电力大系统的趋优化运营。按照实现程度不同,将智能决策分为以下4个阶段。
1)面向传统的调控对象,离线计划制定、在线辅助决策与调控
目前调度中心的各项决策大多面向传统的调控对象,如火电机组、水电机组、断路器、变压器分接头、低频减载装置、柔性交流输电系统(FACTS)等,往往采取离线制定、在线辅助决策和人工调控相结合的方式对电网进行调控。此外各个决策均以自身的调控目标为依据,彼此之间缺乏沟通,往往导致调控效率低,甚至可能出现反复调节、调节振荡的现象,给电网安全稳定带来了一定的风险。
2)不同调控手段和时间尺度的协调优化决策
决策的时间尺度与调控手段的时间尺度一致,同一时间尺度上的决策,其调控手段将同时作用在电网上,共同影响电网的运行状态,因此在同一时间尺度上的决策应该进行协同,即协同所有的可控资源进行优化决策,以达到控制成本的最小化和控制效果的最大化。
不同时间尺度上的决策层层递进,形成决策链,下级决策在上级决策的基础上进行,上级决策在制定的过程中要充分考虑下级决策的可操作空间,因此不同时间尺度的决策同样需要协同。
3)面向需求和外部环境不确定性的优化决策
在智能电网的新形势下,调度中心的决策归结为如何在不确定性情形下科学、合理地安排电能的生产、输送和使用。因此,智能决策需要更广泛地处理需求和外部环境的不确定性。例如:需要充分考虑新能源发电功率的大规模接入,将新能源发电技术纳入到电网长中短期能源优化调度中,包括风电功率预测精度校核、含风电的发电计划制定、含风电的实时运行控制技术等;考虑如何应对自然灾害等可能导致大停电的安全隐患,应建设集动态安全评估、预防控制、紧急控制于一体的电网灾变防控系统,应对台风、暴雨等恶劣自然灾害的影响,为电网的安全稳定运行护航。
4)互动决策,实现整个电力系统的优化运行与管理
随着智能电网的发展,电力系统相关方的角色也发生了变化:传统的用户不再只是电能的消费者,而是在特定情况下可以转变为电能的提供者;电网不再只是被动地满足用户的电力需求,而是可以通过需求侧管理的方式主动地调控用电需求;随着储能技术的快速发展,发电厂也不再只是输出电能,而是可以吸收一部分电能,起到削峰填谷的作用。综上,包括电网在内的电力系统相关方打破了原有的依赖关系,具有了主动和被动的双重角色。
在此基础上,调度中心决策所面对的可调控对象涵盖的内容大幅增加,包括了参与需求侧响应管理的用户、风电场、各类储能设施等。因此,需要对决策的内容进行同样的扩充,实现互动决策(即互为主动),进而实现整个电力系统的优化运行与管理。
2.5 敏捷反应
敏捷反应的关键在于建立一套具有动态、高度适应性和及时响应特性的柔性业务链,其可以分为以下4个阶段。
1)传统的基于职能部门划分、人工协作的业务机制
在现有调度管理架构中,采用基于职能管理的组织架构,即按照职能部门进行业务划分(见图4)。其中,运行方式部门负责在长时间尺度上整个电网运行能力的设计与规划,即确定电网运行状态的可行域;计划部门负责在短时间尺度上电网能量流的配置,即电网典型运行点;调度部门负责实时状态下对计划部门制定的电网运行点进行微调,以适应系统外部干扰的变化;继电保护部门负责电网非正常运行状态下的紧急处理;而自动化部门、通信部门和综合部门则负责处理电网二次系统的管理。
在职能部门内部,易于形成自动化的业务流程,职能部门之间往往需要花费大量的人力、物力进行业务对接和切换,依靠人工协作来实现业务流程正常运转的方式,这将在一定程度上导致运营效率低下和反应迟缓。
2)业务均质化、集成化
业务依托于应用系统来完成,而现有的应用系统往往针对单个业务,无法面向整个的业务链,且各个系统之间难以紧密集成,使得“环环相扣”的业务被分散的系统分隔开来,存在大量的应用孤岛。因此,实现业务链的敏捷反应,首先必须解决应用孤岛的问题,即基于统一的构建思想实现应用系统的集成。
自律分散系统(autonomous decentralized system,ADS)[15]是近年来逐渐发展起来的一个新的系统概念。它突破了原来传统集中式/分布式的C/S模型,建立了全新的系统模型。
采用自律分散的思想作为系统的集成方案,需要对现有的应用系统进行改造,实现子系统的均质化,基于统一的集成规范将子系统中的应用组件集成起来,实现相互之间以及与其他应用系统之间的交互。
3)基于数据驱动的柔性流程链
传统系统需要事先确定应用软件的工作顺序(控制流程),即在某个应用开始工作后,确定应该驱动哪个应用软件或在什么时刻驱动等。将这种按照时间关系不断推进的处理称为同步处理,该处理方式导致流程效率大为降低,达不到敏捷反应的要求。
采用数据驱动的方式,数据到齐后自行开始处理,无需其他子系统的指令,一方面各应用软件的处理完全是异步进行的,实现了应用组件的即时启动,另一方面应用软件之间没有直接的驱动关系,通过数据保持了松散的结合,流程链完全按照实时运行中数据产生的顺序动态制定,从而实现了流程的动态调整,成为柔性流程链。
4)基于整合化逻辑的容错性和在线测试
无论系统的可靠性有多高,故障还是可能发生,因此需要提高系统的容错性,以保证局部故障不波及系统其他部分。对功能模块中重要的、有容错性要求的模块,根据其要求的不同程度进行多重化管理。各应用系统加装基于整合化逻辑的表决器功能,在多重化功能模块发出的多个同类型数据中选择正确的数据、废弃错误的数据,从而阻止该功能模块故障的影响。
即使系统具有容错性,在发生故障时系统仍大都需要对故障部分进行维修。传统系统难以进行在线维护和测试,因为在线模式和测试模式的功能模块不能共存。借鉴自律分散的思想,各应用之间并不共享数据,且在每个应用中加装测试管理模块,通过在信息控制字段内的测试特性空间设定来实现测试模式的标识,从而实现在线测试的功能。
3 智能调度业务成熟度模型的应用
以上几个方面都是调度中心必须完成的业务以及由这些业务构成的业务链,而要建成功能完备的智能调试中心,需要这5个方面都发展完善,即发展到最高阶段。在发展过程中,如何判断各个方面是否完善、距离发展完善还有多大差距,或者判断整个智能调度中心是否成熟、距离发展成熟还有多大差距,则需要用到此智能调度业务成熟度模型。因此,本文提出的智能调度业务成熟度模型,可以用于评价智能调度业务链中4个关键环节的发展程度以及整个业务链的柔性,进而评价整个调度中心的发展水平。
在评估的基础上,此模型还可用于指明智能调度的发展路线图。电网公司人员可根据自身发展情况以及外部环境,按照此模型中的标准,制定各方面的整体目标以及详细发展计划。
目前,该模型已应用于海南电网智能调度建设项目中。首先,用成熟度模型对海南电网现状进行了评估:目前,海南电网主网架厂站均配置了同步PMU,在此基础上搭建了WAMS,率先步入了“实时感知”的第2阶段。而在其他方面,目前仍采用传统的能量管理系统(EMS)、负荷预测系统以及传统的工作划分方案,因此均处于第1阶段。
然后,在评估基础上,结合海南电网公司智能电网建设的目标,制定海南电网智能调度系统的发展目标。在实时感知方面,由于海南电网公司已具备了全PMU量测这一有利条件,且数据采集服务是其他所有功能的基础,因此将其发展目标定为最高的第4阶段。在预测未来方面,由于智能电网将接入大量风电、太阳能发电等新能源,具有很强的不确定性,并且海南电网时常遭受台风等恶劣天气的影响,因此必须将其发展到第3阶段。在运行评估方面,鉴于之前已经开展了一部分电网运行指标体系的研究工作[16],因此也计划将其发展到最高阶段。在智能决策方面,由于开展用户侧管理需要大量硬件上的支持,在短期内无法实现,但在不确定性情景分析的基础上,面向不确定性的优化决策完全可以实现,因此将其目标定为第3阶段。在敏捷反应方面,由于这是可持续性的EMS(SEMS)与传统EMS的最大区别所在,因此需要对其着重进行发展,再考虑到第4阶段的硬件成本较低,软件实现已有成功范例[15],因此完全可以将目标定到第4阶段。
综合这5个方面的发展现状与目标,分析出当前调度中心缺少的功能,即得到海南电网智能调度中心发展路线图。按照此路线图,海南电网计划在未来几年内建立DSCADA系统、先进状态估计系统、电网运行综合指标体系、频率电压协同控制系统、电网灾变防治系统等一系列相关的系统,并用自律分散的思想改造调度中心的业务链,从而实现调度系统的智能化。
4 结语
建设智能调度系统意义重大,是解决未来日益复杂的电网调度与控制问题的最有力的手段。智能调度系统的研究与建设任务艰巨而具有挑战性,是一个系统的工程,绝不可能一蹴而就,而智能调度业务成熟度模型不但是对这一过程的剖析和细化,更将各个方面的发展联系了起来,将较为分散的研究系统化,对智能调度系统的建设与发展具有科学评估与指明方向的双重意义。
智能电网与节能经济调度分析论文 篇5
节能经济调度实际上就是在保证电网运行稳定性和安全性的前提下，以环保为指导性原则，利用可再生资源进行发电，并对电网运行中所产生的污染物进行排序，依次更换为可再生资源，减少发电所产生的污染物排放量，降低发电对生态环境的污染程度，实现人类和生态的可持续发展，提高环境效益。相比于传统的调度来说，节能经济调度是电力企业的一次重大改革，传统的调度模式被取代，在一定程度上推动了电力行业的快速发展。
2 节能经济调度的实行对电力企业发展的影响分析
节能经济制度的实行对电力企业发展的影响主要体现在以下几个方面：一是节能经济制度替代了传统的平均分配调度方式，更加注重环保和节能，对电力企业原有的机组进行合理排列，并在保证电网运行稳定性和安全性的基础上加大每台机组的任务，彻底改变电力调度的方式。二是对电力企业机组顺序进行重新排列，实际上就是以机组的`电煤耗能为标准进行排列，电煤消耗量低的机组排列在前方，电煤耗能高的机组排列在后方，甚至直接被替换。三是节能经济调度的实行给新型电力企业的发展提供了机遇，很多利用再生能源发电的电力企业被国家高价收购，企业的投资得到了回报。四是节能经济调度的容量比较大，而且可以提高电力企业电力设备的运行效率。
设计智能化烟草调度指挥中心 篇6
调度指挥中心为近几年流行起来的一种新鲜事物，因其显示直观、调度智能、管理方便，现在已经被越来越多的单位采纳和使用。临沂烟草正在考虑如何充分发挥其调度指挥、综合协调的作用，为企业持续健康发展保驾护航。
面临的困难
目前，临沂烟草的信息化发展面临诸多客观制约因素：一是信息系统种类繁多，服务器数量庞大；二是市、县、基层三级间网络带宽不能满足正常工作需求；三是机房面积严重不足。怎样在目前的条件下解决以上发展难题，全面提升临沂烟草信息化应用和管理水平，唯有走“系统集成、资源整合、信息共享”的信息化发展之路。
临沂烟草的信息化建设，经历了从无到有，从局部到全局，从低水平到高水平发展的过程。特别是经过2003年以来的快速发展，信息化已成为生产经营活动和管理工作的重要手段和支撑，在企业的改革和发展中发挥了重要的、不可替代的作用，促进了企业持续健康发展。
临沂市各县区局基层站的网络访问模式为VPDN拨号方式。由于信息系统的不断增加，市、县、基层之间的数据流量越来越大，现有的带宽已经不能满足正常工作的需要。
目前市局机关中心机房是在2003年建成的，面积不足40平方米。由于近几年信息化应用发展迅速，机房内的机柜、服务器、网络设备、UPS等设备占用的空间越来越大，机房面积已经捉襟见肘，机房专用精密空调等关键保障系统无法得到应用，机房存在安全隐患。
搭建临沂烟草系统调度指挥中心是顺应信息化需求的，可对外展示烟草形象，对内高度整合系统。建设“前台统一、后台整合”的临沂烟草数据中心，可开发应用临沂烟草信息系统统一身份认证平台，利用虚拟化技术重新规划现有服务器，按需分配使用资源，减少服务器数量，最大化设备利用率。伴随着调度指挥中心的建成，公司也可升级改造市、县、基层三级网络架构，提高网络带宽和网络吞吐量，全面提升网络性能。
解决之道
调度指挥中心是一个包含软件、硬件和网络的系统集成工程，需要聘请有资质的开发单位进行前期需求调研、设计规划和开发实施工作。本着先进性、适用性和经济性相结合的原则，在软件、硬件、网络等几方面有如下需求。
软件方面首先，需要搭建临沂烟草信息系统统一身份认证平台，对现有业务系统进行有效整合，对现有业务数据进行科学筛选、按需提取，建设“前台统一、后台整合”的临沂烟草数据中心，为临沂烟草系统调度指挥中心提供数据保障。其次，要与现有OA系统进行无缝连接，有效利用OA系统数据库中的账户数据，科学设置角色，为用户按需分配使用权限，用户只需一个登录账户，一个登录地址便可以登录所有相关的信息系统。再次，需要搭建GIS引擎平台和网络视频会议平台，购买合适比例尺的电子地图和网络视频会议平台软件。最后，需要利用CTI技术为指挥坐席的调度指挥职能提供技术支持。
硬件方面调度指挥中心数据量大，访问频率高，需要购置高性能的服务器设备提供数据库服务和应用服务，服务器应采用双机热备的方式，消除单点故障，提高安全性能；需要使用高分辨率的大屏幕和液晶电视搭建数据展示平台；还需要采购GPS监控终端、工控机、摄像头、耳麦等设备。
网络方面升级改造现有市、县、基层三级网络架构，将市、县之间的广域网络由目前的2M SDH主线路升级为8M SDH双线互备模式，将基层的网络访问模式由现在的VPDN方式改造为通过网桥技术光纤接入全市骨干网络，全面提升全市广域网络性能，为调度指挥中心顺利地投入应用“修好路”。
移动通信技术方面一是要搭建手机短信平台，需要电信运行商提供相应的硬件和软件支持；二是要取得3G无线网络的使用权限，并使用特制的手机终端产品。
读者来信
南京大学网络信息中心主任给本报来信，阐述了他对CIO的一些看法。他认为，只要CIO能真正服务于业务，就能找到自己的位置。
我看CIO生存环境
■ 南京大学网络信息中心主任 陈俊良
《计算机世界》报关于CIO的一些报道真实记录了调查内容，不轻易下结论，这非常好，写得明白。有些案例从不同方面反映了信息主任们的一些思想和看法。当然，他们是从所处的环境和自己的主观判断出发得出结论的，确实反映了一些现实和思想。作为一个从1992年开始转入网络信息化工作、现在既是一个旁观者，又常常接触各种各样的信息中心主任，与他们做朋友谈天说地，而且还十分热衷于信息化讨论的人，我想从另一个角度来谈谈。
先说一些案例中谈到的几个问题。
1.CIO是否是“高危”职业的问题。其实在今天的我国，只要手中有采购任务的，都有这个问题，绝不仅仅是CIO独有的。这个问题不是CIO讨论的问题，是全中国各行各业的问题，应该在中国现实社会下做“社会与个人品德”问题的讨论。我想，要调查明白的应该是他们为什么有这种想法，为什么会这么说？
2.“人一走，茶就凉”，这是体制问题，也不是CIO所特有的。这个问题几十年已经形成，是一个根深蒂固的现实。仅仅只因为有关领导个人的品德不同而有所不同。但是作为个人也一定不要把自己和自己的工作看得太重，一是应该适应社会，二是提高个人修养。
3.在信息化当中，譬如医院与医保中心的矛盾问题，这也不是CIO所特有，而是所有单位与单位之间都有的。就信息化中的问题而言，那就是要解决这种矛盾不能从技术角度出发考虑问题。这是社会矛盾，不是信息化的矛盾，如果从医院和医生以及社会的角度提问题就对了。要知道信息化仅仅是社会中的一件事而已。
4.强硬CIO或者铁腕CIO的风格。这不是人人可以做的，给CIO撑腰的是某个领导，不是凭的信息化。假如领导换了呢？这只是特例。这样做信息化最终是做不好的。
读了贵报的一些报告，我也想了许多。只要是信息化服务于单位的主流业务，CIO就是成功的。反过来思考，信息化应该做什么？
我想CIO本身的问题可能是很重要的。因为我发现许多CIO并不明白信息化的目的是什么，不真正明白信息化能做什么？往往以为现在大家离不开网络了，所以这里就应该是一切。可是，我们都离不开电话了，难道电话就是一切，就最重要？要知道，信息化不管如何，它只能是辅助性的服务，它不能替代其他产业，也不能替代别人的业务。
信息化不是一切，不要过高看待信息化，这是一。二是不少CIO在做了几年主任以后，就会太过自负，自以为是，怨天尤人，大大影响了自己的判断力和工作能力。其实CIO只要做到真正能服务于本单位的业务，就能找到自己的位置。
总结来说，关于CIO的问题是，其一，有些问题不是CIO的问题，而是大环境下的问题，如“高危”职业、体制问题、社会矛盾等。其二，CIO不能单纯地依靠领导，而是要依仗自己的业务，让信息化见效。其三，CIO要自我认识清楚位置，不断努力，才能“活得更明白。”
智能调度 篇7
太原作为发展中城市,近10年来经济发展迅速,使交通量持续增长,交通拥堵现象日益严重,并导致公交车辆运营条件恶化,主要公交走廊上公交时速仅为15.01 km/h。与个体机动客车相比,公交是载客效率最高而占用道路资源最少的方式,因此,本文介绍了太原公交智能信息系统中智能调度的设计,以引导太原城市交通高效率地使用道路资源,使太原的道路交通有序畅通。
1 现状分析
目前,我国的智能公交系统的发展尚处于比较低级的阶段,仅仅局限于少量的引进和使用一些关键技术,还没有形成一套完整的公交管理运营系统,也没有与智能交通系统形成有效的连接。“九五”、“十五”期间,北京、上海、杭州和青岛等城市开始小规模地在公交车上安装GPS 装置,试验有车辆定位功能的调度系统。太原、南京、青岛、杭州、沈阳等相当一批城市在公交车上实施了IC 卡付费系统。但这些技术仅作为独立技术运用,没有对多种技术和信息进行整合,为公交决策和管理提供完整的方案。
本文根据太原市实际情况,对太原公交智能信息系统中智能调度进行设计,以实现营运数据采集、信息传输、信息自动化处理和信息发布等功能。
2 智能信息系统总体设计
太原公交智能信息系统的总体设计以太原公交公司五年发展规划确定的管理改进计划为基础,配合公司体制、机制、管理和技术的持续创新,目的是建立一个覆盖太原公交公司总部、下属公司、车队场站、站台以及移动车辆的整体网络。在公司内部建立数据中心和监控指挥调度中心,并建立和形成满足公司及下属单位协同运转、高效管理和科学决策需要的集团综合信息系统,同时建设一套统一的安全体系、标准体系、运维体系和服务体系,为深度开发信息资源、加速信息流通、实现信息资源共享和提高信息利用能力提供有效手段,促进公司的生产、经营、管理和决策方式的改进和优化,提高公交公司的整体创新能力、市场竞争力和公共服务水平。
要保证太原公交ITS信息化建设的顺利实施,就必须在框架中明确信息化建设过程的各个建设层次,明晰了层次,才能在具体实施中明确各具体项目的前置过程,使建设过程有序高效地进行。图1为太原公交智能信息系统整体框架。主要由基础资源层、应用支撑层、应用系统层、全媒体交互层等组成。
2.1 基础资源层
IT基础设施是计算机软、硬件资源运行的基础,在基础资源层的建设上主要分为5个中心(机房中心、数据中心、灾备中心、监控中心、应用中心),基础资源层的建设围绕这5个中心展开,各中心相辅相成,同时为应用支撑层提供资源保障。
2.2 应用支撑层
应用支撑层是非常关键的一层,是承上启下的层次,是太原公交整个信息化建设的基础。 应用支撑层将整个信息化建设的通用和前置元素抽象出来,通过通用平台技术、统一用户管理技术、资源库、目录和交换技术等形成资源目录和交换平台、主题数据库和基础数据库平台、GIS平台、开发运行管理平台、安全支撑平台、视频监控平台等共6个平台。 这6个平台作为统一的应用支撑层的具体实现,提供各种标准服务功能来构建和实现对系统应用业务的技术支撑。
标准服务主要有:组织服务、权限服务、表单服务、流程服务、展现服务、数据交换服务、资源服务、业务协同、信息服务、日志服务等。6个平台采用SOA架构实现,具有良好的扩展性与易维护性。利用这些服务和统一用户管理系统,结合二次开发,可以构建出太原公交的各项业务过程。 利用平台技术提供的系统接口适配器和开放的系统架构,可以任意与第三方系统进行无缝集成,构建太原公交的信息化集中展示平台。 应用支撑层的实现就是太原公交信息化建设的标准化和平台化实现,这个实现将使太原公交公司的信息化过程始终是一个标准化的、可扩展的、解耦性的过程。 信息化过程将不再受制于某个软件的原始承建商,避免了某个厂商的IT私有化,任何有实力的IT厂商都可以根据统一平台的标准规范接手来进行后续改进和开发,IT厂商还能够随时利用平台的各成熟组件和服务,加速其开发的速度和效率,并大大提高开发质量。
2.3 应用系统层
应用系统层是在应用支撑层上的具体业务实现,是贯彻管理层的管理思想、固化管理流程、执行经营理念、自动化各项业务的实体化过程,各项业务的业务逻辑均在此实现。 通过应用支撑层提供的支撑,根据管理思想和经营理念来确定各阶段的业务实现需求。
2.4 全媒体交互层
全媒体交互层是用户端的各种形式的接口,主要包含内部门户、外部网站、语音短信、移动设备、站台交互、车载交互等。
2.5 其他层次
除以上各层外,该系统的纵向两部分分别为安全保障和相关法律政策法规,在法律政策法规的指导下形成安全保障,成为整个系统的支撑框架。
太原公交的ITS信息化建设应该是基于咨询方法论和实施方法论完成需求、分析、策划、实现、装配、测试、运行等步骤。
3 智能信息系统中的智能调度系统
在整个智能信息系统应用系统层中,我们对智能调度系统应用逻辑分为5层架构设计,包括通信接口层、数据存储层、核心处理层、应用层、功能表现层(也就是应用操作的客户端),5层架构更方便业务管理系统的管理、维护和今后的业务扩展。公交智能调度应用系统层次架构见图2。其具体功能如下:
(1) 功能表现层:包括各种客户端(如实时监控、实时调度、管理维护、质量监督等)及操作界面。该层将系统的操作界面与系统的功能实现分离开来。表现层不存储任何数据,主要负责用户的数据接收与发送接口,并对系统数据结果进行展示。
(2) 应用实现层:它是系统的业务逻辑实现层,是系统比较核心的部分。其主要是利用核心处服务的数据结果,实现数据的重新组合与功能的实现。
(3) 核心处理层:用于系统内数据的融合与处理,特别是公交调度模型的算法执行与中间结果的生成。它是系统的技术核心,与系统数据库紧密联合,针对系统功能的不同需要进行数据的挖掘、分析与处理。
(4) 数据存储层:存放并管理各种定位监控、调度管理等数据信息,封装对数据库的访问,但也是系统访问其他数据源的统一接口。智能管理和数据挖掘、调度智能决策分析等应用也通过这一层来访问数据库。
(5) 通信接口层:用于接收来自外部系统的数据,如车载系统中的GPS数据采集、IC卡乘客信息、上下车乘客数等;同时将系统处理的数据发布到相应的外场设备上,如电子站牌、互联网等。它也负责与外部系统的数据交换,如车上报警处理、车辆应急调度。
4 结论
太原公交智能调度作为公交核心业务系统之一,也是公交智能系统的子系统之一。智能公交最终要实现车辆位置、客流状况等基础数据的实时采集,营运班次、到站时间、出行诱导等服务信息的实时发布等功能,实现这些功能需要很多专门的硬件设备和子系统,如果没有统一接口,这些孤立的子系统往往难以发挥综合效益。 太原公交企业信息化始终要以公交智能系统的总体框架为指导,为各类信息的采集和发布建立统一的接口,并通过太原公交智能系统将其集成在一起,以充分发挥其综合效能。
摘要：分析了太原市公交信息化现状,以太原公交五年发展规划确定的管理改进计划为基础,采用442框架设计了太原市公交智能信息系统整体建设框架,并运用咨询方法论和实施方法论完成公交智能调度设计模型的设计,为整个太原公交智能调度信息系统的开发奠定了理论基础。
关键词：公交智能信息系统,智能调度,技术模块
参考文献
[1]杨兆升,史其信,高世廉.智能运输系统概论[M].第2版.北京:人民交通出版社,2009.
[2]王笑京.中国智能交通系统发展战略[M].北京:人民交通出版社,2006.
智能电网经济调度运行探讨 篇8
1 基于智能电网的动态经济调度模型
1.1 目标函数
智能电网中电动汽车与可再生能源发电接入可使单一发电商获利模式改变, 在优化目标中需要考虑发电商利益, 同时还要兼顾车主利益以及环境保护需求。鉴于放电会使电池寿命缩短, V2G服务成本升高。从发电商角度考虑应用V2G服务成本较应用常规机组要高, 从而将V2G而使用常规机组;从车组角度考虑, 使用V2G没有经济回报将放弃使用[1]。由此, 智能电网条件下经济调度是多目标、多约束的动态化优化问题, 目标函数可以表示为:
公式中, 不等式约束函数为gi (x) ;而等式约束函数为hj (x) , 优化模型分为四部分, 分别为: (1) 最大发电成本。发电成本既包括燃料成本、停留成本、还包括电动切除发电成本等。 (2) 最低碳排放量。通过使用发电机组进行经济调度可以使碳排放量减少, 从而将环境污染减少。 (3) 最大电网等效负荷率。可再生能源发电外界环境对其的影响较大, 容易增大输出功率, 由此, 可以对电动汽车充放电跟踪功率波动进行优化, 对电网负荷平滑, 从而将发电间歇减少对电网影响较少。电网等效负荷波动与等效负荷符合率存在相关性, 后者越大, 等效负荷波动越小。 (4) 最低电主充电成本。确保车主经济利益最大化是电动汽车参与V2G服务根本保证, 也可以使车主参与积极性增强[2]。
1.2 等式约束
(1) 平衡系统功率:电动汽车与可再生能源入网后, 会使传统发电机组出力出现改变, 从而使系统功率平衡受到影响;
(2) 电动汽车电池量需要与车主行车需要契合, 也是电动汽车根本功能;
(3) 入网后, 各时段电池电量与充放电功率需满足条件, 并要满足行驶前后电池容量条件。
2 模型求解
2.1 求解算法与流程
过去电网经济调度仅考虑到不同时段负荷经济分配, 是一个动态优化的过程。而在电动汽车加入后, 还要对不同时间点电量与电动汽车行驶需求考虑, 这样一来, 模型将更加复杂, 求解难度增大。BSGA-II算法是应用较为普遍的优化算法之一, 引入了拥挤距离概念与精英保留机制, 使计算复杂性降低, 且在优化分解上更加均匀。算法中优化模块有2层, 分为内层与外层, 机组组合为外层优化, 负荷经济分配为内层优化, 且外层优化模块还会将机组停机状态生成, 统计发电数量, 将这些数据传输到分层优化模块内, 整体优化过程由NS-GA-II完成, 内层优化可依据外层传递进行, 通过机组启动与停机状态经济分配每个机组负荷, 然后将机组负荷分配结构传输到外层模块进行综合评估。
2.2 算法改进
在实际计算中采用二进制数字法优化时间过长, 不容易马上将最优解找到, 由此, 对发电机组停机组初始化方法进行修改, 修改内容为:每一个机组随机发电功率、与t时段各机组总发电功率、各机组发电功率比;按t时段负荷重新分配各机组发电功率;按照发电约束条件对发电功率进行调整。
3 算例分析
3.1 数据
(1) 机组数据依据以上优化模型对机组系统进行分析, 24h内机组负荷情况见表1所述, 系统旋转备用设定为15%。
(2) 电动汽车数据
假设电网可供调度电动汽车有2000辆, 将每辆电动汽车功率设定为3k W, 连续充电5h。电动汽车两个时段行驶在路上, 分别为上午7:00~8:00、下午16:00~18:00, 其他时间可与选择的放电。早上7:00出发时SOC为100%, 一个充电、放电周期过后恢复原有的SOC, 平均行驶路程为45英里, 耗电5英里/k W·h。
(3) 可再生能源发电数据
假如电网中风电、光伏发电安装容量为25MW、12MW, 采用分布概率模型对风电与光伏分布建模, 从而生成一个出力数据, 详见图1。
3.2 数据仿真结果
3.2.1 Pareto解集
依据上述模型与优化方法对机组进行仿真计算, NSGA-II参数设置为:N=100, 进化代数为150, 交叉概率Pc=0.8, 变异概率Pm=0.2。
3.2.2 最种方案确定
在不同的Pareto解集中, 可以依据用户需求选择最优方案, 本文确立方案的选择为:先将发电成本减少, 从而使发电商获利机会增大, 采用V2G服务, 而不采用昂贵的机组;其次, 为了使车主更多的选择V2G服务, 需将充电成本减少;将对环境的污染减少;发电使用可再生能源, 为了将电网等效负荷率提高, 优化目标进行优化排序与选择, 最终确立机组优化方案见图2。
通过图2可以看出, 机组1~4承担系统基础负荷, 而机组1、2、3则在较大与中等的模型机组中发电的成本较低, 由此, 一直处于满发电状态。但是其他机组则需要依据发电量多少而对发电量进行调整;机组1~10作为小型发电机组, 发电量少, 在负荷高峰时段可以投入使用。此外, 晚间22:00与第二日的7:00电网负荷较低但是风能较为丰富, 需充分利用这段时间, 为早间出行大下良好基础, 同时还要提高电网负载率。早上7:00~8:00电动车在路上行驶, 停车后SOC会下降, 从8:00~15:00期间可再生能源发电功率也在不断攀升, 但是此阶段电动汽车不需要充电, 因为此阶段的电网负荷处于高峰期, 且负荷最高达1600MW, 且光能功率有限, 由此, 此段时间不宜充电, 而是想电网中输送部分电能, 从而将供电质量提高, 还能将负荷压力减少[3]。此外, 在负荷高峰时段, 充电价格要较平时高, 但是放电的效益较大, 由此, 此阶段适宜放电。16:00~7:00负荷开始下降, 且15:00负荷有所减少, 此阶段充电价格会略低, 适宜充电, 从而使行驶需求满足。18:00~19:00电动汽车已经回到家中, 且此时电网负荷也会降低, 可以对汽车充电, 19:00~21:00电网负荷再次升高, 但风电减少, 电动汽车可以向电网释放电能, 从而将电网压力减轻。
3.2.3 结果对比
本次提出的优化模型应用有着不同效果, 第一种方式:不对可再生能源发电进行考虑, 电网调控中电动汽车仅作为负荷;第二种方式:不对可再生能源发电进行考虑, 电动汽车仅作为负荷也可以作为电源为电网提供辅助服务;第三种方式:对可再生能源发电进行考虑, 电动汽车可作为负荷充电也可以作为电源参与电网辅助服务。三种方法均可以作为等效负荷与负荷率, 在原始负荷下, 需充分利用电网低谷时段, 负荷峰谷差增大下, 等效负荷率则会降低。即使第一种方式在低谷时段充电, 但是负荷高峰没有释放电能, 电网峰荷没有降低。第二种方式在低谷充电, 同时可以向电网放电, 可将峰荷降低。
4 结束语
本文基于智能电网构建了一种动态经济调度模型, 这种模型设计包括可再生能源发电与电动汽车, 将单一电商利益模式打破了, 减少了充电成本与环境污染, 值得进一步研究与采用。
摘要：随着我国经济发展水平的不断提高, 智能电网应用日渐普遍, 促使电网从传统的集中控制转变为分布式控制, 直接对传统电机组功率输出造成影响。电动汽车可为电网提供一系列辅助服务 (V2G) , 从而使过去单一经济调度模式发生改变。车组充电与可再生能源发电间歇性对电网调度能力要求增大, 由此, 本文将使用动态经济调度模型, 对奠定汽车充放电时间与功率进行调节, 以体现智能电网经济调度应用的合理性及有效性。
关键词：智能电网,经济调度,电机功率,调度模式
参考文献
[1]郑漳华, 艾芊, 徐伟华, 施婕, 解大, 韩利.智能电网经济运行的多目标调度优化策略 (英文) [J].电网技术, 2010, 02 (08) :7~13.
[2]李碧君, 周晓宁, 刘强.基于智能电网调度技术支持系统的电网运行安全风险在线防控[J].华东电力, 2014, 06 (21) :1057~1063.
智能调度 篇9
关键词：智能告警,智能电网,调度控制系统,应用
随着我国电网在实际运行特性方面出现的较大变化, 就需要对现有调度模式给予不断更新, 对调度业务进行不断创新, 此外还需要对调度事故的处理水平给予有效提升, 进而才能真正的保障电网的稳定性以及安全性运行。
1 初探智能告警的整体架构
一般来讲智能告警通常是贯穿于电网的整个调度系统中, 以各个运行环节的告警信息作为主要要素, 通过利用任务驱动模式进而实际构建电网监控告警框架。具体从横向集成来讲, 智能告警整体架构包含了计量中心、调控中心信息系统的数据采集, 监控告警信息分析、评估和发布, 促发客服中心、市场营销、设备运维部门的联动等等, 可以说智能告警是对电网实际运行状况的横向有效感知。而从纵向集成来讲, 智能告警整体架构则包含了厂站以及网、省、地各级调控中心, 实现了各个层级之间告警信息的有效纵向传递贯通, 从而真正的促进了告警信息在多级调度间的协同感知和技术交流。
相较于以往电网系统中告警功能而言, 智能告警具有了以下三大优势。
1) 建立了电网告警信息的统一汇总平台。对各类告警信息进行了有效汇集, 并在此基础上对告警信息进行专家库逻辑诊断和分析, 形成结论性的智能告警信息。
2) 保证了纵向告警信息的有效传递和呈现。使多级调度之间的告警信息得到广域式传递。
3) 保证了横向告警信息的有效传递。使综合判断后结论性的告警信息实时发布到关联部门联动处理。
2 探析应用于智能电网系统中的几种智能告警技术
2.1 层级式告警技术
所谓的层级式告警技术主要是建立在纵向智能告警整体架构基础上研发而来的[1]。主要是由厂站告警以及各级调度告警构成。下面就两方面技术构成部分进行分析。
1) 从厂站告警来讲, 其实际告警数据主要是来源于变电站动作信号以及开关变位和故障波数据、相量单元数据等。依据变电站动作信号以及相应的开关变位同时利用搜索方式、拓扑分析对可疑的相关故障元件按照告警规则进行有效匹配。在此基础上对可能存在故障的相关设备进行进一步有效判断, 判断分析内容主要是包含了设备是否在通电的状态下出现故障, 若设备在无电状态下出现故障则需要对其实际调试信号进行有效分析, 同时对其故障波给与数据采集以及故障区域定位。
2) 从各级调度告警来讲, 利用各自采集的告警信息和从其他调度转发分享来的信息, 形成告警信息量的冗余, 对冗余数据进行综合分析, 实现对数据的有效过滤。
2.2 多源式告警技术
相较于层级式告警技术而言多源式告警技术主要是建立在横向智能告警整体架构基础上研发而来的。通过对电网运行监控信息的获取以及事故总信号的获取和相应二次设备使用信号的获取等等多个源头搜集告警信息, 在此基础上对首先要对多源告警信息给与严格校验, 校验需要得出相应的校验结果。其次依据得出的校验结果对可能存在的相关故障给与有效在线分析, 并通过研究分析得出故障结果。其三在分析故障的基础上对所有故障信息进行有效整合并最终得出故障简报。可以说该种告警技术能够搜集到多方面多源头的告警信息, 只要是符合告警规则的相关告警信息均可以进行有效搜集, 进而真正的保障了告警信息的可靠性以及有效性和实时性。此外通过多源式告警技术还可以对告警信息做到层层分析总结, 增加了最终故障简报的科学性以及有效性[2], 为提升故障处理水平以及电网系统业务操作技能奠定了基础。
2.3 分类式告警技术
所谓的分类式告警技术主要是在告警信息广泛搜集的基础上对其进行有效分类从而实现故障及时处理的一种技术。该种技术能够有效对零散告警信息给与整合分类, 如将零散告警信息汇总之后分为动态性信息以及稳态性信息和干扰性信息等等, 通过这些信息分类进而有效识别可利用的告警信息以及无用的告警信息, 在此基础上对故障区域以及实际发生故障的设备给与良好判断。而相较于多源式告警技术以及层级式告警技术而言, 该种告警技术较为简单, 应用起来也较为便捷, 但是却不具备上述两种技术所具有的科学性以及有效性故障简报分析。因而相较于上述两种技术, 该种技术使用范围比较有限[3]。
3 结论
综上分析可知, 随着我国新能源开发技术的不断更新以及我国电网特高压建设的不断发展, 中国电网在实际运行特性方面出现了较大变化。在该种环境背景下就需要将多源性告警技术以及层级性告警技术和相应的分类式告警技术实际的应用在电网系统中。
参考文献
[1]金芬兰, 王昊, 范广民, 等.智能电网调度控制系统的变电站集中监控功能设计[J].电力系统自动化, 2015 (1) :241-247.
[2]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.
智能调度 篇10
随着中国新能源的快速发展以及以特高压电网为骨干网架的大规模电网建设,电网运行特性发生了重大变化,客观上要求转变现有调度运行模式,提升调度业务创新能力,尤其需要加强调度事故处置的智能化水平,提高调度事故处置效率,以保障大电网的安全稳定运行。
近年来国内外学者和专家围绕智能告警技术开展了深入研究和初步实践,取得了显著的成果。从现有研究成果来看,主要集中在两个方面:一是运用专家系统、遗传算法以及模糊集等人工智能分析算法,对调度端的告警信息进行分析处理,实现设备故障的在线诊断[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10];另一方面是结合监控业务的特点,研究告警 信息分层 分类、推理分 析和综合 展示[11,12,13]。从实践效果来看,上述研究成果对于改善调度自动化系统告警信息处理的智能化水平起到了重要作用,但离支撑大电网运行还存在一定的距离, 主要体现在以下几个方面。
1)随着特高压交直流互联电网建设的推进,区域电网间运行特性发生显著变化,单一设备故障引发大面积设备停电的风险不断增加。近年来的美加大停电以及欧洲大停电的调查结果表明,各级调度机构间缺少信息共享是导致事故范围扩大的重要因素。因此,需要研究广域分布式智能告警技术,实现电网扰动的一点告警、多点响应,提升各级调度应对电网故障的协同处理能力。
2)电网在线故障诊断的实用化水平有待提升。目前在线故障诊断算法多是基于单一数据源,易受基础数据质量影响,故障分析准确率不高,因此需要研究基于多源信息融合的在线综合故障诊断,提升在线故障诊断的准确率和实用化水平。
3)以往调度中心内部各个生产系统独立建设, 包括能量 管理系统 (EMS)、广域测量 系统 (WAMS)、在线安全稳定预警、继电保护及故障信息管理系统(简称保信系统)以及雷电在线监测等数十套系统,告警信息分布在各个独立系统中,缺乏有效的整合和分类,调度运行监控中需要同时对多个系统的告警信息进行监视,增加了告警处置的压力, 难以适应大电网一体化运行的业务要求。因此,需要从调度日常监控的业务角度出发,通过统一的告警服务接口,实现各个应用功能告警信息的整合、分析和分类展示,提升运行人员告警处置效率以及对电网运行状态的整体感知能力。
为此国家电力调度控制中心(简称国调中心)在智能电网调度控制系统设计之初就对告警信息的智能化开展了深入研究,本文结合智能电网调度控制系统综合智能告警功能的研发和应用,从其整体架构、关键技术、示范应用以及后续展望4个方面展开论述。
1 整体架构
综合智能告警以智能电网调度控制系统中的各类告警信息为要素,采用面向任务的驱动模式,建立调度日常监控告警处置的整体框架,如图1所示。在横向上通过消息总线集成系统内部各个业务的告警信息,包括数据采集与监控 (SCADA)、WAMS、保信系统、电力系统应用软件(PAS)以及动态安全评估(DSA)等,实现对电网运行状态的在线感知,在纵向上实现变电站、省调中心、调控分中心以及国调中心多级调度间告警信息的纵向贯通,为多级调度间告警信息的协同感知与处理提供技术支撑。
相对于以往调度自动化系统的告警处理,智能调度控制系统的综合智能告警功能具有三大特点: 1在纵向上实现了变电站、省调中心、调控分中心以及国调中心多级调度机构间的广域分布式智能告警;2在横向上构建了基于稳态、动态以及暂态数据的综合故障诊断;3利用统一的基础平台,实现各应用告警信息的汇集与整合,建立了面向调度运行模式的综合告警。
2 关键技术
2.1 广域分布式智能告警
智能告警的数据根源在于子站侧的原始告警信息,以往的智能告警多采用集中式分析架构,主站端需要采集子站大量的原始告警信息,增加了主子站间的数据通信压力以及主站端的运维工作量,因此需要研究 变电站—调控 中心分布 式智能告 警架构[14,15],实现设备故障的变电站侧就地判别和告警直传,优化主子站间告警传输内容,降低主子站间大量原始告警信息的传输。
此外,随着特大电网一体化运行特性的增强,单一设备故障波及全网的风险不断增加,因此需要研究设备故障告警信息的全网实时共享技术,实现电网扰动的一点告警、多点响应,以支撑多级调度间的故障快速协同处置能力。
2.1.1 变电站—调控中心分布式智能告警
变电站—调控中心分布式智能告警由变电站侧智能告警、变电站 告警直传 以及主站 侧智能告 警3个部分构成。
1)变电站侧智能告警
变电站侧设备故障告警的数据源包括开关变位、保护动作信号、相量测量单元(PMU)数据以及故障录波数据等4类信息,其告警处理的总体架构如图2所示。
首先,根据开关变位和保护动作信号,采用启发式搜索方法,通过网络拓扑分析和专家告警规则库, 匹配出满足告警规则的可疑故障元件集;在得到可疑故障元件集的基础之上,进一步判断故障设备在故障前是否带电,若故障前设备不带电,为区分设备调试告警信号和试送失败这两种情况引起的上述告警信息,利用PMU数据或故障录波数据的电气量信息进行分析校验,若故障前后发生电流突变,则为故障设备,否则为调试告警信息。此外,针对复杂故障,进一步采用类似保护装置的故障分析方法(即软保护故障分析),基于故障录波的原始波形数据对故障设备进行定位。
在故障设备定位的基础之上,利用故障录波数据或保护子站系统的故障简报,进行故障详情分析, 得到故障相别、故障测距以及短路电流。
2)变电站告警直传
变电站智能告警是解决主子站间传输大量原始告警信息最为合理的技术解决方案,然而变电站智能告警尚处于初步研究阶段,软件功能的稳定性、可靠性及告警正确性都有待提升,目前只是在部分变电站开展试点,尚未进行大规模的推广建设。
因此,现阶段主子站间仍以传输大量原始告警信息为主,但是随着调控一体化业务的开展,相对于调度业务,变电站集中监控需要采集大量的设备状态告警信息(单个500kV站的告警信号在几十万条左右,甚至更多),而目前主子站间数据传输采用IEC 60870-5-101/IEC 60870-5-104协议,主站侧必须对告警信息进行建模,对点号进行配置,显著增加了主子站间的数据通信压力和运维工作量,已无法适应电网运行发展的要求。
为了解决上述问题,国调中心制定了Q/GDW 11021—2013《变电站调控数据交互规范》[16],其重要内容是实现变电站的告警直传。所谓变电站告警直传就是在现有变电站监控系统的基础上,增加图形网关机,将变电站原有告警信息转化为标准化的告警条文,通过DL/T 476—2012《电力系统实时数据通信应用层协议》直传给调度主站端,调度主站端在接收到变电站告警直传信息后,对标准化的告警条文进行解析处理,得到告警等级、时间、设备以及原因等信息,并在主站端的综合智能告警功能中进行分类展示。
告警直传定义参照syslog的方式,告警条文按照“级别、时间、设备、事件、原因”的五段式标准进行描述,各段之间用空格分隔,具体格式为“〈告警级别〉〈空格〉告警时间〈空格〉设备名称〈空格〉告警内容〈空格〉告警原因”,其每一项具体定义可参见《变电站调控数据交互规范》,本文不再详述。
以华北电网沽太一线故障为例,变电站将原始告警信息按照告警直传的格式,形成告警直传条文, 例如“〈1〉2013-11-16 23:22:05华北电网.沽源站/ 500kV.沽太一线间隔.沽太一线/第一套保护动作BC相故障,RCS931保护动作”,然后通过变电站的图形网关机将该告警条文上送给调度主站端。
告警直传的好处显而易见,由于告警直传的信息是字符串编码,且采用标准化的命名方式,主站侧不需要对告警信息进行额外的建模和维护工作,直接对告警条文进行解析,即可得到告警内容,实现了告警信息的源端维护、远程共享。
同样,对于具备智能告警功能的变电站,其分析结果也可以按照变电站告警直传的标准化格式进行组织,并上传给调度主站端。
3)主站侧智能告警
主站侧智能告警功能在接收到变电站告警直传或变电站智能告警信息后,根据标准化的告警条文格式,对告警条文内容进行解析处理,得到告警等级、时间、设备、事件以及原因,并将上述告警信息作为主站端智能告警功能的告警数据源之一,同时结合主站端其他告警信息进行综合分析,得到故障简报,其详细分析过程见2.2节。
然而在实际应用过程中,个别变电站存在告警分级不准确,一次设备名称与主站不一致等问题,为了主站端智能告警功能可以充分利用变电站的告警直传信息,对告警条文的半结构化文本信息进行了大量分析探索,并研究实现了一整套告警信息过滤、一次设备模糊匹配以及信号类型判断的规则和方 法,且在实际运行中得到了有效验证。变电站告警直传文本解析、处理流程如下。
步骤1:按规范对告警直传信息中的“级别”“时间”“设备”“事件”“原因”各段内容进行提取。
步骤2:根据事先设置的规则对告警信息进行过滤,只保留故障诊断所需的事故总信号和保护动作信号。
步骤3:一次设备解析,为提高定位效率和定位速度,采用厂站定位、设备类型判断、设备名称模糊匹配相结合的原则,首先按“设备”段内容所含关键字确定告警所属厂站和设备类型,然后读取该厂站所有该类型的设备,对主站的设备名称和告警信息中的设备名称进行模糊比配处理,定位一次设备。
步骤4:信号类型判断,通过“事件”段内容,获取动作的保护类型信息。
步骤5:与其他告警源应用的告警信息进行综合,按设置的规则进行处理。
以国调收到的 实际告警 信息“〈1〉2012-12-21 03:38:35.471国调.宝鸡换流站/500kV.极1.闭锁/极.闭锁动作”为例,按以上步骤进行分析处理, 过程如下:1提取各段内容,告警条文结构符合规范,初步解析通过;2过滤处理,该告警等级为1,且不包含复归等关键字信息,解析通过;3设备定位, 该告警信息来自国调.宝鸡换流站,并且包含“极”, 判断为换流器设备,读取宝鸡换流站所有换流器设备,名称分别为“国调.宝鸡换流站/330kV.极Ⅰ换流器”和“国调.宝鸡换流站/330kV.极Ⅱ换流器”, 告警信息中设备描述包含阿拉伯数字1,与罗马数字Ⅰ具有对应关系,所以定位到“国调.宝鸡换流站/ 330kV.极Ⅰ换流 器”;4信号类型 判断,根据“闭锁”“动作”关键字,判断为直流闭锁信号;5结合稳态数据及其他各应用告警信息进行综合分析,决定是否推出告警。
2.1.2 多级调控中心间故障告警实时推送
为了解决多级调度间故障信息实时感知的问题,综合智能告警功能首次提出并实现了多级调度间故障信息的实时共享,其总体架构如图3所示。以调控分中心为例,当发生设备故障后,调控分中心侧的综合智能告警功能通过基础平台的服务总线, 向国调中心推送故障简报(包括故障时间、故障设 备、故障相别、重合情况以及故障测距等),国调中心在收到故障简报推送信息后,发送故障简报确认信息,以实现故障简报的可靠传输,同时国调中心的综合智能告警功能对告警信息进行解析处理及推图告警。此外,调控分中心根据该设备所属监控权,将该设备故障简报类似地推送给对应的省调中心。
因此,一旦省调中心、调控分中心或国调中心三者中的任何一个系统诊断出电网故障后,均可以快速推送给其他系统并进行告警,实现了电网故障信息的全网共享,有利于辅助多级调控中心间及时开展故障应对协同处置,避免故障范围的进一步扩大。
2.2 基于多源信息融合的综合故障诊断
电网设备故障时的告警信息共分为3类:稳态数据(包括开关 变位、事故总 信号、保护动 作信号等)、动态数据(PMU装置实时采集的同步相量数据)以及暂态数据(故障录波),不同类型的数据对于故障分析的实时性和分析结果具有不同的特性[17]。
稳态数据实时性强、布点全,但分析结果只能涵盖故障时间、故障设备、重合情况;PMU数据实时性强,布点不全,分析结果在稳态数据的基础上可以进一步得到故障相别;暂态数据实时性较差,稳定性也有待提升,且现阶段不具备全部接入的条件,但分析结果在PMU数据的基础之上可以进一步得到故障测距、短路电流等信息。
因此,需要综合利用各类告警信息,一方面通过不同的数据特性完善故障诊断的结果,提高故障诊断的实时性和分析结果的全面性,另一方面通过多源信息之间的冗余性,有效解决由于单一错误告警信息引起的误告警问题[18,19,20]。
综合智能告警功能建立了基于多源信息融合的故障诊断架构,如图4所示,左边为告警信息数据源,右边为在线故障诊断数据流程。告警信息来源包括原始告警信息和分析结果信息两大类,其中原始告警信息包括来自稳态监控功能的开关变位、事故总信号、变电站告警直传以及来自二次设备在线监视功能的保护动作信号;分析结果信息包括来自在线扰动识别功能的设备短路故障、机组跳闸、直流波动和闭锁,以及来自二次设备在线监视功能的保护和录波简报。在线故障诊断数据流程分为3个部分,即多源信息校验、故障在线分析以及故障信息整合。多源信息校验对不同来源的告警信息进行分析校验,实现错误告警信息的在线辨识;故障在线分析在多源信息校验的基础之上,综合各类告警信息实现故障设备的在线诊断;故障信息整合在故障分析的基础上,将不同来源的告警信息和分析结果进行整合,形成完整的故障事件报告。通过故障信息的整合,最终形成故障简报,指导调度进行故障处置。
上述故障诊断架构的好处是任一来源的告警信息,只要满足告警规则,即可实现快速告警,保证了故障告警的实时性和可靠性,另一方面通过对不同来源告警信息和分析结果的整合,故障诊断的结果更加丰富,提升了对调度事故处置业务的支撑能力。
2.2.1 多源信息校验
以往在线故障诊断算法在设计之初对基础数据质量问题估计不足,缺乏针对错误告警信息的有效校验手段,在投入实际运行后整体误报率偏高,影响其实用化水平。因此研究实用化的告警信息校验技术,是电网在线故障诊断算法设计的关键,也是提升其实用化水平的重要手段。
综合智能告警功能针对基础数据质量的问题, 重点从原始告警信息以及各应用分析结果告警信息两个方面开展研究,对告警信息的正确性进行辨识, 以降低错误故障告警率。
1)原始告警信息的正确性辨识
利用开关变位、事故总信号、保护动作信号以及变电站告警直传等信息在设备故障情况下的内在关联关系,结合调度运行经验,建立基于专家知识的信息辨识规则,实现对告警信息的正确性辨识。
以事故类告警信号正确性辨识为例,线路故障情况下告警信息包括厂站事故总信号、间隔事故总信号、第一套保护动作信号、第一套保护出口跳闸信号、第二套保护动作信号、第二套保护出口跳闸信号 等,考虑到线路首末端,至少应有12个事故类告警信号。因此,当调度主站端收到事故类告警信号时, 自动根据上述告警信息规则,对告警信息进行校验, 若事故类告警信号和上述信号模式匹配度偏离很大,则该告警信息可能为错误告警信息。例如设备检修拉停情况下事故总信号误发,而保护动作信号不动作,通过上述规则,即可识别错误的事故总信号。
此外,针对全厂站/多个厂站数据跳变、调试情况下事故类信号误发等典型场景也采取了类似的方法,结合调度运行经验,建立告警信息正确性辨识模型,运用启发式搜索、模式识别等方法,实现告警信息的在线辨识,并在实际生产中进行了验证,能够对绝大部分错误告警信息进行有效辨识。
2)多应用间分析结果的正确性校验
在线扰动识别、二次设备在线监视两个功能在故障分析过程中也是基于单一数据源,因此当出现数据异常时,上述两个功能有可能得到错误的分析结果,为了避免上述问题,建立了不同应用分析结果间的正确性校验规则。其校验的总原则是利用其他功能的分析结果或原始告警信息进行相互校验,以降低错误告警率。
以在线扰动识别发出的短路故障信息为例,首先根据告警信息得到故障时间、故障设备,然后对故障时间范围内故障设备的其他告警信息进行整合, 包括故障设备的开关变位、间隔事故总信号、保护动作信号以及故障简报等,最后根据专家知识库的校验规则,结合上述告警信息,判断是否满足其中的正确性校验规则,若满足则告警信息正确,否则告警信息错误。同样,对保护故障简报、录波故障简报建立了相应的正确性校验规则,并在实际运行中得到有效验证。
2.2.2 故障在线分析
故障在线分析是在告警信息分析校验的基础之上,在线快速诊断故障设备。故障分析包括两部分: 1对于开关变位、事故总信号、保护动作信号以及变电站告警直传等原始告警信息,采用专家知识库和启发式搜索相结合的分析算法,实现对电网故障的在线诊断;2对于分析结果类的信息,如在线扰动识别的分析结果、二次设备的故障简报等,直接形成故障事件。
针对原始告警信息的故障分析流程为:首先,根据实时接收到的开关变位、保护动作信号以及变电站告警直传信息,采用基于启发式的网络拓扑搜索方法,得到可疑故障元件集;然后,遍历可疑故障元件集,将每个可疑故障元件的告警信号进行整合,根据专家知识库中每类设备的多个告警规则进行在线匹配,若满足其中任一告警规则,则该设备为故障元件,否则,对下一个可疑故障元件进行处理,直至可疑故障元件集中的所有设备均遍历完成。
2.2.3 故障信息整合
故障信息整合功能在故障分析的基础上,以故障时间、故障设备为索引建立故障事件,然后根据不同告警信息在分析结果上的优先级(如表1所示,其中数值小的表示优先级高),将同一故障事件不同来源的分析结果进行整合,完善和补充故障简报内容, 形成完整的故障事件报告,指导调度进行故障处置。
注:“-”表示无此数据。
2.3 面向调度运行模式的分类告警
2.3.1 告警分类
为了解决以 往调度中 心各个系 统 (EMS和WAMS及保信系统等)独自建设,告警信息分散、零乱的问题,需要从调度日常监控的业务特点出发,将多个系统或功能的告警信息进行整合,建立面向调度运行模式的综合告警。
智能调度控制系统为各个应用功能提供了统一的基础平台,从而为告警信息的整合处理提供了技术支撑手段,面向调度运行模式的综合告警总体架构如图5所示,其中AGC表示自动发电控制,AVC表示自动电压控制。各应用功能通过基础平台的消息总线服务,采用统一的告警接口将告警内容发送给综合智能告警功能,综合智能告警功能在接收到各个功能的告警信息后,按照调度实时监控、预防控制以及故障处置3个维度对告警信息进行整合,形成实时监视分析、预想故障分析以及故障告警分析3类告警。其中实时监视分析类告警主要包括一次设备的潮流、电压越限,二次设备的装置投退、通信或装置状态异常,以及系统级的断面、频率越限。预想故障主要包括静态安全的N-1校验、系统稳定裕度以及外部气象环境的风险预警。故障告警主要包括设备短路故障、机组跳闸、直流闭锁以及低频振荡等。
这样划分的好处是告警信息的集成度更高,运行人员只需关注告警内容,而不用区分告警的来源, 提高了告警处置的效率。
2.3.2 通用告警信息服务
考虑到智能电网调度控制系统的建设是一个长期持续发展的过程,后续将会有更多的应用功能集成到智能电网调度控制系统中,因此综合智能告警功能在设计之初便进行了仔细分析和详细设计,制定了通用告警信息交互规范。
在信息交互方式上,综合智能告警利用智能电网调度控制系统消息总线、事件转发以及服务总线等通用交互方式,以实现Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ区各应用功能与综合智能告警的信息交互。
在信息交互内容上,制定了标准化的交互内容, 针对不同的告警类型对告警交互内容进行抽象和封装,以便于后续扩展。以设备越限为例,交互内容包括告警时间、告警设备、越限值、设备限值、越限类型以及告警来源等。
在告警信息展示方面,支持按照告警类型、工作站节点以及用户责任区对告警信息进行个性化配置,以满足不同用户的需求。
3 示范应用
综合智能告警作为智能电网调度控制系统的一项核心功能,在2010年由国家电网公司华北分部负责试点建设和示范应用,目前已完成国家电网公司系统内所有省级及以上调控中心的推广建设。
以华北电网2011年11月16日的沽太一线故障跳闸为例,对综合智能告警功能进行简要介绍。 综合智能告警功能在线诊断出的设备故障简报见附录A图A1,包括故障设备、故障时间、故障相、重合情况、故障测距以及短路电流等故障关键信息,故障判断路径显示上述信息来自稳态监控、WAMS、故障录波、省调中心以及变电站等多个来源的告警信息。
此外,在多级调度间故障告警实时推送方面,已实现330kV及以上电 压等级设 备故障在 省调中心—调控分中心—国调中心三级调控中心 间的联动告警,故障告警准确率达到95%以上,为调度快速感知电网运行状态、及时开展故障协同处置提供了重要的技术支撑。
4 未来展望
综合智能告警作为智能电网调度控制系统的核心功能之一,已成为调度日常监控和故障处置的重要技术支撑工具。智能化是一个不断渐进,循序创新的过程,针对调度运行监控的业务要求,后续需要在现有功能的基础上,对故障恢复以及未来运行趋势风险预警等方面开展研究,以支撑大电网的安全运行。
4.1 基于专家知识库的故障处置辅助决策
目前,综合智能告警功能主要侧重于设备故障定位,对于故障后的电网运行状态调整、恢复供电等故障处置方面的支撑能力较弱。
调度运行经验往往是决定故障处置效率的关键因素,对调度故障处理经验、离线事故预案以及设备操作危险点等非结构化信息进行收集、整合以及对象化建模,形成调度故障处置专家知识库,在实际发生故障情况下通过和专家知识库的在线匹配[21,22], 给出调度事故处置的辅助建议,可有效提升故障处置效率。
此外,针对简单故障,在各类告警信息一致性的基础上,可结合调度运行经验库,自动给出试送的操作步骤,并在人工确认及流转审核后,下发至监控系统,完成开关的远方操作,实现简单故障的自愈控 制。
4.2 电网未来运行态势风险预警
超前控制是预防电网发生大停电事故的重要手段之一,目前综合智能告警功能主要是基于当前运行状态给出告警信息,对于未来一段时间范围内电网运行潜在风险点缺乏必要的预警手段,难以支撑调度应对未来电网运行风险的超前控制。
为此需要结合短期/超短期负荷预测数据、发电计划、检修计划以及外部气象环境等综合信息,研究电网未来运行态势的在线快速推演技术[23],并在此基础之上评估未来一段时间范围内的潜在风险点, 给出风险预警信息。同时,结合考虑多种安全约束的优化调度功能,给出消除潜在运行风险的超前控制策略,进一步结合AGC/AVC进行闭环控制,从而实现对电 网未来运 行态势的 风险预警 和超前控制。
智能调度 篇11
【关键词】PLC;单片机;电磁阀;供水管网;智能控制
0.引言
城市供水管网是结构复杂、规模巨大的管线网络系统,是城市赖以生存的血脉。近年来,随着技术进步和改造资金投入,多数供水企业建立了供水数据监测与控制系统(SCADA),实现了水源和原水输送系统监测、净水构筑物和工艺设备监控以及供水管网测压和供水的智能调度功能。
供水的调度的执行部件为供水的网络的阀门。管网阀门是供水系统中的重要设施,起到输送、关断、调节供水流量、压力和改变流向等管网调控作用,是供水系统畅通输配和管网抢修、维护、改造的重要保证措施。因此阀门作为管网中的一个重要设备,如何更好地管理,对搞好管网建设及运行管理显得越来越重要。
1.供水管网监控系统
通常供水管网监控系统由四部分组成:管网参数测量,阀门智能控制系统,管网监测中心,阀门电动执行机构。其原理是通过传感器远程采集管网系统运行的数据,经有线或无线等方式将信号传递到企业管网控制中心和阀门智能控制系统,阀门智能控制系统根据传送来的适时反馈监测数据,控制电动执行机构进行阀门调节。其中阀门智能控制系统是控制的核心部分。
2.管网参数测量
供水管网监测点一般要求测量压力、流量、流速、流向四路数据。所以现场需要配置压力、流量、流速、流向变送器,然后通过有线或无线的方式把参数信号发送到阀门智能控制终端或管网监测中心。对主管道应分段测量。
阀门V1的参数监测模块位于阀门V2前方,阀门V2的参数监测模块位于阀门V3前方。如此类推,这样参数监测模块才能准确地把主管道L1,L2,…段的参数,反馈给阀门智能控制系统和管网监测中心。
3.阀门智能控制系统
阀门智能控制系统可独立地对传递来的管网参数信号进行处理,根据处理后的结果向阀门电动执行机构发出执行信号,还可以把参数上传到管网监测中心。
阀门智能控制系统可由计算机系统、单片微型机系统、PLC系统等来实现。本文以单片机为控制核心并给出了针对某一测量点的设计方案。
3.1 硬件设计
阀门智能控制系统主要包括主控制器CPU、A/D、D/A、按键输入电路、LED显示电路、报警电路、时钟和复位电路。
系统以AT89C52单片机为核心,配合相应的传感器将检测到的压力、流量、流速、流向四路数据经变送器处理后,转换成0~5 V标准信号,送ADC0809芯片进行A/D转换,单片机每隔500 ms循环采样一次,采样5次后进行中值滤波,经数据变换后,在LED上显示各参数的实际值(工程量),并将信息发送到管网监测中心。同时检测值与给定值进行比较,根据比较结果输出控制信号经D/A转换器转换后输出控制电压,驱动阀门电动执行机构实现对阀门的自动调节。
为了增加系统的灵活性,设计了一个4×4的矩阵式键盘。键码0～9为输入的数字量,按“A”键,显示压力;按“B”键,显示流量;按“C”键,显示流速;按“D”键,显示流向;按“E”键,撤销报警;按“F”键,投入报警。
3.2 软件设计
系统应用程序由主程序及中断服务程序两大部分組成。
3.2.1 主程序
主程序：包括三个主要环节:一是实现各种初始化,包括设置堆栈指针、8255A芯片初始化、定时器/计数器0初始化、以及开中断、定时器/计数器启动等。二是实现显示(按照人机对话功能显示各种不同参数)。三是不断进行键盘扫描,判断是否有键按下,若无键按下,则返回显示;如有键按下,则根据所按键实现相应的人机对话功能[1]。
3.2.2 中断服务程序
中断服务程序主要包括采样、数据处理、报警、控制算法及控制值输出等环节,均以调用子程序实现[1]．
4.管网监测中心
管网监测中心的信息处理系统可由计算机系统实现。通过RS 422/RS 485/Lonworks等不同的网络接口[2],使阀门终端接入网络中。管网监测中心根据传递来的管网参数,通过后台监控软件可实现对数据的记录、分析处理、在控制中心的显示屏上实时显示出管网运行状态及各种所需数据,并提供出解决方案。如果数据异常,可发出报警提示职守人员。管网监测中心对阀门电动执行机构的控制权高于阀门智能控制系统。
5.阀门电动执行机构
阀门电动执行机构中的阀门采用电磁阀。电磁阀是用电磁控制的工业设备,用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀里有密闭的腔,在的不同位置开有通孔,每个孔都通向不同的油管,腔中间是阀,两面是两块电磁铁,哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边。通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔,然后通过油的压力来推动油刚的活塞,活塞又带动活塞杆,活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。另外,阀门还需配置手动调节的手柄,以备系统出现故障时以手动调节阀门。
6.结语
城市供水管网检测及阀门智能控制系统的主要目的是解决自来水公司对供水管道中各监测点的数据采集、监控以及阀门开关的自动控制。便于及时迅速地了解及控制管道及阀门,降低了故障率和检修时间,减少停水次数,提高了供水企业的服务水平,从而实现了城市供水的信息化、现代化。■
【参考文献】
［１］韩志军,沈晋源,王振波.单片机应用系统设计[M].北京:机械工业出版社,2005.
［２］苗强,何凤有,邓世建,等.基于RS 485总线的变电所监测系统设计[J].仪器仪表学报,2006,(S1):921-922.
［３］张萌,和湘,姜斌.单片机应用系统开发综合实例[M].北京:清华大学出版社,2007.
［４］赵晓安.MCS-51单片机原理及应用[M].天津:天津大学出版社,2001.
智能电网调度支持系统的探讨 篇12
关键词：智能电网,调度,支持系统,结构体系
前言
近年来, 随着国民经济的发展, 电网建设的规模不断增加, 其结构体系也日趋复杂, 这给电网安全运行带来了诸多困难, 目前随着电力市场化改革的推进, 以及对节能降耗、环境保护的重视, 作为电网的指挥中心, 在承担传统的调度任务的同时, 也增加了许多与电力交易、节能环保相关的工作, 其在运行中承担的角色和任务变得更加复杂和繁重, 传统的经验型、分析型调度模式已经不能适应新的要求。
1. 智能调度支持系统与传统调度系统的区别。
传统调度系统只需要处理一次系统的信息, 是电网稳态水平上的监控分析, 各应用系统相对独立, 数据库结构、数据格式、图形格式各不相同, 系统间通过既定的访问接口进行数据交互和共享, 纵向数据转发环节较多、时延明显, 各系统的数据分析结果在系统间几乎没有交互。
智能调度系统则面向调度全专业, 需要实现一、二次系统的同步建模、采集与分析, 是扩展到静态、动态、暂态只位一体的信息处理与分析、是分布式一体化的标准系统平台, 可实现全网调度范围内的统一协调控制, 实现多级调度主、备系统间实时与非实时数据的横向集成与纵向共享。智能调度支持系统具备辅助调度员值班的辅助决策功能, 涵盖调度中心的各专业, 通过智能化的手段服务于坚强的智能输电网, 它是智能电网建设的关键内容, 是智能电网的神经中枢, 是维系电力生产过程的基础, 是保障智能电网运行和发展的重要手段。
2. 智能调度支持系统的结构体系
2.1. 设计原则
一体化的电网模型技术是智能调度的关键技术之一, 总体设计遵循:
2.1.1. 系统平台标准化
采用统一的平台规范标准以及接口规范标准, 通过标准化实现平台的高度开放性。基础平台在图形、模型、数据库、消息、服务、系统管理等方面提供标准化的应用接口, 为各种应用提供统一的支撑。
2.1.2. 系统功能集成化
以面向服务的体系结构, 按照应用和数据集成的理念, 构造统一支撑的数据平台和应用服务总线, 实现数据整合和应用功能整合。
2.1.3. 系统应用智能化
实现电网运行可视化全景监视、综合智能告警与前瞻预警、协调控制和主动安全防御线从年月方式分析向日前和在线分析推进, 实现运行风险的预防预控。
主调和备调将采用完全相同的系统体系架构, 实现相同的功能, 实现主备调的一体化运行。横向上, 系统通过统一的基础平台实现四类应用的一体化运行、以及与SG186的有效协调, 实现主、备调间各应用功能的协调运行和系统维护与数据的同步;纵向上, 通过基础平台实现上下级调度技术支持系统间的一体化运行和模型、数据、画面的源端维护与系统共享, 通过调度数据网双平面, 实现厂站和调度中心之间数据采集和交换的可靠运行。
2.2. 功能应用
智能调度支持系统按功能分为实时监控与预警、调度计划、安全校核和调度管理四类应用。这种分类方式突破了传统安全分区的约束, 完全按照业务特性, 四类应用建立在统一的基础平台之上, 平台为各类应用提供统一的模型、数据、CASE、网络通信、人机界面、系统管理等服务, 所有的数据交互均是通过基础平台进行。四类应用之间的数据逻辑关系 (见图1) 。
在图1中, 实时监控与预警类应用向其他三类应用提供电网实时数据、保存的历史数据和断面数据等。从调度计划类应用获取发电计划和交换计划从安全校核类应用获取校核断面的越限信息、重载信息、灵敏度信息等校核结果;从调度管理应用获取设备原始参数和限额信息等。
调度计划类应用将预测数据、发电计划、交换计划、检修计划等数据提供给实时监控预警类应用、安全校核类应用和调度管理类应用。调度计划类应用从实时监控与预警类应用获取历史负荷信息、水文信息;从调度管理类应用获取限额信息、检修申请等信息, 用于需求预测和检修计划编制;从实时监控与预警类应用获取电网拓扑潮流等实时运行信息;通过调用安全校核类应用提供的校核服务, 对调度计划进行多角度的安全分析与评估, 并将通过校核的调度计划送到实时监控与预警类应用, 用于电网运行控制。
安全校核类应用主要是将越限信息、重载信息、灵敏度信息、稳定信息等校核结果提供给其他各类应用。从调度计划类应用获取母线负荷预测、发电计划、交换计划、检修计划等从实时监控与预警类应用获取实时数据、历史数据并实时研究、分析评估。
调度管理类应用将电力系统设备原始参数、设备限额信息、检修申请等提供给其他各类应用。从实时监控与预警类应用获取实时数据和历史数据从调度计划类应用获取预测结果、发电计划、交换计划、检修计划等。
2.3. 系统的硬件配置
系统的硬件配置 (见图2) .按照网段划分为数据采集与交换、数据、人机和应用四类。数据采集与交换处于内外网边界, 主要完成内外部的信息交换按照数据特性, 数据存储和应用相对独立, Ⅰ、Ⅱ区进行统一的基于SAN的数据存储, 遵循安全防护的要求, Ⅰ、Ⅱ区配置另外一套SAN;根据不同应用的业务特性来配置相应的应用服务器群;人机工作站按照安全区统一配置, 既可节省硬件投资, 又能实现界面统一, 实现最大化的资源共享。
3. 建议与展望
目前电网智能调度支持系统的建设还处于初级阶段, 在智能电网建设的过程中需要结合地方电网的特点, 适应智能电网发展的要求, 加强统一协调规划, 强化基础支撑建设, 有步骤的开展以下工作。
3.1. 积极推进厂站侧数字化进程
在IEC6180标准的指导下, 推动数字化变电站建设;实现发电厂的数字化生产, 如汽机/锅炉的效率管理、发电机的调频/调压管理等, 依靠智能控制方法, 减少人工参与, 实现实时在线的定值修改、策略搜索、在线自动控制等功能;借鉴国外在综合自动化方面的经验, 积极发展配电自动化。
3.2. 加强调度侧高级应用系统的集成和标准化建设
统一调度侧各控制系统的功能、接口、数据库等, 实现输电元件的测量、保护、控制、通信一体化, 实现对输电元件的数字化监测以及分散式的智能决策;采用电网稳态、动态、暂态二位一体安全防御及全过程发电控制系统, 将分散的EMS、电网广域动态监测系统、在线稳定分析预警系统高度集成。调度人员无需在不同系统和平台间频繁切换, 实现对电网综合运行情况的全景监视, 并获取辅助决策支持。
3.3. 加强系统元件数学模型研究。
精确且物理意义明确的数学模型, 可以更好地指导数字化过程中的数据采集、状态监测、安全控制, 尤其是一些传统难点 (如负荷模型) 或新型元件 (如风电机组、柔性交流输电系统设备等) 的数学模型分析。
3.4. 优化协调全局范围内的自动控制措施
如"三道防线"间的协调、有功、无功控制间的协调、频率、电压控制间的协调等, 研究如何让风力发电实现"即插即用"。
3.5. 积极与公共服务系统配合
将对系统安全稳定影响较大的外部信息 (如天气、地质等) 数字化, 并集成到相应的决策分析系统中, 实现电力系统的经济节能运行, 避免自然灾害导致的大停电事故。
4. 结语
随着智能电网建设的不断深入, 今后在电力建设中智能电网将倍受关注, 只有在掌握智能电网的性能的前提下, 才能更好的发挥调度工作。
参考文献
[1]杨善林.智能决策方法与智能决策支持系统[M].北京科学出版社, 2005.
[2]刘振亚.智能电网技术[M].北京:中国电力出版社, 2010.