汽车调度管理控制（精选7篇）
汽车调度管理控制 篇1
摘要：对于交通运输而言,汽车的调度管理控制是重要环节,只有合理的车辆调度管理才能够维持交通的正常运转。进行汽车的调度是为了提高汽车本身的运输工作效率,降低成本,实现汽车最大化的使用效益。本文从车队管理的基本原则出发,分析汽车调度管理控制存在的问题,从而提出相应的调度管理控制策略,然后通过GPS调度管理系统的完善,以实现最优化的汽车调度管理控制。
关键词：汽车,调度,管理
不论是何种单位,车辆的管理与调度都是其重要内容,车辆调度管理工作质量的好坏直接影响单位工作能否顺利的开展。所以需要注重车辆的调度与管理,对车辆调度管理中存在的问题进行客观的分析,将车辆运行效率提高作为基本目标,从而完善相应的管理调度制度,提高车辆驾驶员的思想觉悟,同时做好车辆科学调度和保养维护,就能够实现最大化的车辆调度效益。
1机关单位车队管理的基本原则
实际上,汽车的管理调度是一项系统性较强的工作,在工作过程中需要遵循一定的原则和规律,并严格按照制度来进行,从而在一定的规则上提升车队整体的使用效益。
第一,制度性。遵守管理制度。进行车队管理首先需要按照相应的规则制度来执行,主要是包含了汽车管理和驾驶人员管理两个方面。另外,无论是日常的车辆调度还是管理,都应该基于实际的管理,避免有任何违规的行为出现[1]。
第二,科学性。在车队调度管理过程中,应该同科学原则相互的结合起来,能够从合理的角度来进行调度。如在具体的车辆使用过程中进行严格的把控,全面了解车辆的使用规律,在这样的形势下才能够将车辆的运行效率提升。另外,不能一次性完全派出车辆,需要预留部分车辆供紧急使用。
第三,灵活性。在实际的车辆调度中,虽然需要依靠相关的规定才能够完成灵活的调度,但是并不是说调度就是一层不变的,总会出现需要变通的情况,需要利用灵活的方式来进行调度。根据实际的情况来进行安排,或者是出现紧急的情况无法严格的控制车辆,就必须按照实际的情况来进行调度,避免因出现问题而导致整体运行受到影响。
2汽车调度管理中存在的问题
2.1无法满足供需要求
只有合理的汽车调度管理才能符合车辆工序的实际要求,也能让车辆的供给和需求达到相对的平衡。实际上,由于在车辆管理中忽略基本原则,导致不少单位现有的汽车调度管理制度无法满足供需的具体要求。在使用过程中,车辆的消耗还无法控制在一个合理的范围之中,当运营之中部分车辆出现损耗之后无法再次投入到运营中去,这样就容易面临供需方面的矛盾,进一步降低车辆的使用效率,对运营活动产生不利影响[2]。
2.2制度落实困难,责任意识淡薄
汽车调度管理制度不落实是汽车调度管理落后的另一大因素。首先,驾驶人员自身的责任心不强,在维护与保养方面没有按照相应的规章制度进行,导致运营过程中车辆面临严重的损耗,出现工序不平衡的问题;其次,在驾驶操作方面以及技能维修方面,驾驶人员欠缺责任意识,无法掌握车辆驾驶专业知识和维护知识,一旦上岗,因为维护不当或者是错误的操作,就会给车辆带来不可预计的损耗。
2.3车辆配给缺乏优化
实现车辆配给的最优化模式,就是根据不同的性能、配置以及用途,确保车辆能够应用到最适当的部门之中。但是现有的车辆配给制度还无法满足这一个要求。现阶段,存在高配置的车辆配备给没有必要的部门,配置之后,这一个部门又不使用车辆,这样的矛盾不但会降低资源的利用率,甚至还会引发部门之间的不和谐问题。
3汽车调度管理控制策略
3.1优化车辆的配给制度
车辆配置制度是基于部门实际应用能力作为其基础,各个部门需要按照具体的规定,根据工作性质来确定部门所需要的车辆,做好用途与性能的归类。想要制定相应的应急制度,就需要提升车辆的使用灵活性,在面对突发事件时能够通过调控机制来处理这一类事情。最佳的车辆配置制度,是能够确保车辆基本都可以处于使用的状态,满足最大限度的车辆资源利用,同时还有一定的后备资源支持。所以,在制度允许的条件下,就可以开展车辆之间的良性互动,这样也能够调度更多的车辆来应对可能出现的突发情况。
3.2提高驾驶水平,车辆定期维护
汽车运营效率降低还可能是车辆故障造成的,通过培训驾驶人员的驾驶水平,对车辆进行定期的维修与保养就可以很好的规避这一问题。驾驶人员存在超速行驶、紧急刹车等不规范的操作,以及未能进行定期的车辆运营维护等因素都会增加故障的概率。所以,通过定期的教育,就可以帮助驾驶人员提高操作水平,养成对车辆的检查与保养习惯。另外,建立相应的赏罚机制,对运营过程中出现错误的驾驶人员和工作人员给予一定的批评与处罚,对于表现优异的给予奖励,这样也可以提升汽车的调度管理效率[3]。
3.3建立信息化汽车调度管理控制系统
为了确保车辆的安全运营,提高运营效率,就应该加强制度方面的管理,再配合上汽车调度管理系统,就能够针对性的进行调度,如下图1所示。
4以GPS汽车调度管理系统支持汽车调度管理的有效策略
4.1有效综合监控方式
GPS汽车调度管理系统本身拥有复杂多样的监控目标,为了对多个目标进行监控,就需要借助GPS技术的交叉与互换,实现分组监控的目的。,这样就可以确保在同一监控窗口下进行多目标的监控,进而提升监控质量和监控效率,降低监控人员的压力。在监控多个目标的时候,可以利用分组的模式进行监控,如果需要将同一区域中车辆划分到同一组,将方向一致的车辆划分到另外一组来进行有效的调度监控,就可以实现监控的效果与质量,这样的方式就能够满足汽车有效调度管理控制的要求。对于车辆GPS调度管理监控,如下图2所示。
4.2科学运用实时显示功能
在GPS汽车调度管理系统运用中,需要充分利用系统之中的地图显示功能,并以此为基础对地图漫游的实时情况进行监控,以便掌握路况的基本信息,及时的控制车辆。如果路况信息有所不同,需要合理的利用GOS技术,确保信息显示的及时性与动态性。如果目标与现行的位置有所差异,可以借用GPS的切换功能,掌握实际情况,并且在显示屏的右下角合理的显示地图比例,便于操作。另外就地图的操作而言,GPS汽车调度管理系统能够实现地图的自由放大与缩小,将特性的目标放大、缩小,通过直接输入确定比例尺的方式,自动的定位显示。在GPS系统中,可以设置放大镜功能,利用这一功能,监控人员就可以将实时的效果放大,同时做好大小的调整,确保其能够达到最佳化的效果。在监控系统中设置图层管理器,也有利于图层的控制,以便快速找出图层,方便后续的搜索。一般来说,这一系统都有利于查询效率的提升。工作人员只需要输入相应的关键词,就可以找到相关的位置信息,了解及时的路况[4]。如在实际的行驶过程中,为了缩短行驶路线,就可以利用位置与目的地的输入,来确定最短的行驶路线,确定汽车的调度。这样的方式对于汽车调度管理控制也有着极大的帮助作用。
5结语
总而言之,在现代化的汽车运行管理当中,可以通过创新措施和改进车队管理的方式做好车辆调度管理模式的优化,再配合上GPS系统技术,就能够提升车队的运行效率,确保车辆安全行驶,满足单位对车辆的使用要求。
参考文献
[1]李红启,吕潭.汽车列车调度问题研究综述[J].大连海事大学学报(社会科学版),2015(06):1-10.
[2]王夕平.浅析加强车队管理优化汽车调度[J].黑龙江科技信息,2014(09):279.
[3]许兆华.GPS汽车调度管理系统的研究[J].黑龙江科技信息,2015(03):28.
[4]陈谱.中小城市公共汽车运营与管理研究[D].重庆交通大学,2012.
汽车调度管理控制 篇2
【关键字】电力调度；安全管理；控制
前言
对于我国的人民生活以及社会经济发展而言，电力系统的安全稳定运行是至关重要的。对于电力调度的安全运行，应在安全防护体系、规范化运行、监督管理方面采取有效措施，确保电力调度工程的整体性安全措施能够真正落实。这同时就要求电力调度人员在日常工作中加强工作责任意识，及时查找安全隐患，采用积极措施，保证电力系统的安全稳定运行。
一、电力调度安全运行所面临的问题
1、电力调度工作是一个连续的过程，中间由多个环节组成，一旦某个环节出现问题，就会对整个系统的运行造成影响，在一些极端情况下，甚至会使得整个电力系统瘫痪。
2、由于调度人员在电力调度操作中并不是直接面对电气设备，所以调度事故的发生一般都是由于调度人员错误下达了调度指令。而电力运行人员没有对调度指令进行核实就开始执行操作，最终导致了事故。因此，电力调度的事故原因比较隐蔽，不仔细核查难以发现。
3、由于错误的调度指令所引发的事故还有一个特点，那就是事故本身不会危及到电力调度人员自身的人身安全。但是这类事故会给电力系统的安全运行、检修人员以及运行人员的人身安全带来严重威胁，造成难以估量的后果。
4、总体而言，电力调度工作对于调度人员的素质和工作能力要求都比较高，不仅因为在调度工作中操作比较频繁，而且还会面临比较多的突发情况，所以要求调度人员工作中精神一定要高度集中，处理问题时要果断做决定，并且能够针对不同类型的问题快速地作出正确的判断和反应。
二、电力调度安全管理实现的途径
1、提高电力调度人员的工作能力
随着调度可视化监控系统在电力调度工作中的应用以及电网设备不断地更新换代，电力系统的现代化以及自动化水平越来越高，这就对电力调度人员的工作能力和业务素养提出了更高的要求。因此，电网企业应该着力于对电力调度人员的培养，例如定期开展针对调度人员的专业技术培训以及职业道德培训等。
2、增強电力调度人员的责任意识
对于电力调度人员而言，责任意识是重中之重。可以这样说，责任意识是一个人综合素质的体现，责任意识强不强是干好电力调度工作的基础。在电力调度事故中，如误下命令、延误送电、误送电、误停电等都是由于调度人员责任意识不强所造成的。因此，增强电力调度人员的责任意识尤其重要。
3、创造电力调度人员发展的良好外部环境
一个良好的外部环境对于电力调度人员的成长也很重要。因此，平时要多关心他们的生活，多注意倾听他们的心声，帮助他们解决生活中的实际困难，解除他们的后顾之忧。这样可以有效地调动起他们的工作积极性，大大提高调度工作的效率。此外，还要加强电力设备检修的计划性，避免因为重复停电而增加调度人员的工作量，要尽可能保证电气设备运行可靠性，让调度人员能有较多可供选择的事故处理方案。
4、充分发挥电力调度自动化的有效作用
目前，电力调度自动化系统已经得到了较为广泛的应用，它能够使电网系统能够以更加经济和安全的方式运行，可以帮助调度人员对电网进行更好的管理。但在实际运行中，特别是县级调度对系统功能的拓展运用，如潮流计算、电网分析等功能未有效利用，不能完全发挥出系统在电网运行管理等高级应用方面的作用。而只使用了系统的遥控、遥调、遥测和遥信等基本功能。
三、电力调度安全调控的措施
1、制定并实施电网整改计划
电力调度部门在日常运行中应及时根据电网潜在安全风险、统计分析电网事故以及总结自身的薄弱环节，有针对性的制定电网反措计划并在规定时间内进行整改，完善相关的调度规章制度。
2、反省系统3道防线建设和电网规划
要重视电网3道防线建设，避免在某些极端事故情况下出现大面积停电和破坏电网稳定的状况；对电网中长期发展规划应超前介入，结合电网发展的实际情况来提出建设性意见，以不断消除电网结构性隐患。
3、注重平时的调度培训与事故演习
对电网调度员的日常培训与电网反事故演习必须加以重视，这些措施能够加快电网事故处理速度，有效提高电网安全风险防范能力。
①建立DTS系统，并以此作为平台来对调度员进行有针对性的电网调度培训。
②将电网事故常态演习与特殊事故演习相结合，不断提高调度在事故真正发生时的处理能力。
③为确保黑启动电源的安全可靠，应定期实施厂站黑启动试验。
四、加强无功电压管理提高电能质量
1、无功电力调度
电力调度部门应该对变电站联络线及电力调度分界点处的无功电力受入或者送出量进行有效地控制和监督。此外，电力调度部门还要根据电网负荷的变化情况以及电网电压运行状况来对调压装置以及无功补偿装置进行及时地调整。
2、电压调整
电压的调整应遵循无功电力分层分区平衡的原则来进行。电力调度部门通过对无功调压进行计算，定期下达对枢纽变电站的运行电压或无功电力曲线的调整方案。一旦局部网络电压有波动，就可以采取改变运行方式、有功与无功电力潮流的重新分配、调整主变压器变比或改变网络参数等多种措施加以解决。而在电压波动水平足以对电网安全造成影响时，电力调度部门需要采取限制负荷等措施。
3、电压质量技术监督
电压质量的技术监督工作是生产管理工作的重要内容之一，因此要建立对规划设计、基建、调度、运行等各个环节的全过程监督管理。通过对完善电压质量技术标准体系、组织体系和技术监督管理网的建立并贯彻实施，以及对并网的发、供电设备进行电压质量技术监督的归口管理。当与当地电网企业签定并网协议时，需要并网运行的发电企业一定要承担起电压质量技术监督方面的内容。
五、结束语
汽车调度管理控制 篇3
电动汽车(EV)由于清洁环保,高效节能而备受关注。近年来,国内EV行业发展迅猛,产销两旺。预计到2020年,国内纯EV和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆,累计产销量超过500万辆[1]。
然而,EV大规模接入电网,会带来负荷高峰、电压下降、线路损耗增大、谐波污染,以及三相不平衡等问题[2]。因此,有必要对EV充电负荷进行有序协调控制。目前,在EV的有序协调充电方面已有较多的研究成果[3,4,5,6],主要通过优化充电负荷在时间上的分布,一方面提高充电站经济效益,另一方面减小负荷峰谷差,从而减少EV充电负荷对电网的影响。
EV不仅可以从电网获取电能,还能将电能输送回电网中。20世纪80年代,未来学家托夫勒就提出了产消者(Prosumer)的经济概念。由于EV具备消耗、存储、“生产”电能一体化的特性,可以作为产消者参与到电网的互动调控当中。产消者具备自主判断决策的能力,EV则可以根据电价信息和自身的电量需求制定充电计划,以此实现自身的收益最大化,并为电网提供其他辅助服务。车网互动(vehicle-to-grid,V2G)技术是EV成为产消者的关键技术。利用V2G技术,不仅可以削弱EV对于电网的不利影响,还可以实现系统的调峰[7]、调频[8]、增加备用容量[9,10]等功能。V2G与风力、太阳能等新能源配合运行[11],还能够平抑负荷波动和可再生能源波动,提高系统消纳间歇性能源的能力。
目前,对V2G优化调度问题的研究主要集中在减少发电成本、提高运营商的收益、降低负荷的峰谷差等方面。文献[12]在传统计及网络安全约束的机组组合问题的基础上,构建了计及V2G的经济调度双层优化数学模型,有效地减少了发电成本和系统的有功损耗。文献[13]基于EV的行驶行为特性,在满足用户需求的基础上,减少充放电代理商的运营费用,并将充放电负荷波动降到最低。文献[14]以满足用户充放电时间、充放电需求等为约束条件,以电网总负荷波动最小为目标建立了EV与电网互动的最优峰谷电价模型,通过制定合理的充放电价格引导用户的充放电行为,降低峰谷差。文献[15]在建立客户满意度模型的基础上,提出了基于多代理系统的充电站协调定价策略,实现了基于价格信号的EV分布式控制。
上述文献主要通过直接负荷控制或电价引导实现对V2G的协调控制,前者忽略了用户的主观意愿,实际的充电调度结果用户可能难以接受[14],从而无法有效地对EV进行调度;后者运用电价的手段对用户进行引导,但没对用户的充电行为进行适当合理的控制,很可能会在低价时段带来新的负荷高峰。另一方面,已有文献对EV的控制管理方式大多还是集中控制模式,随着EV规模的增大,其计算量将迅速增大,影响EV控制的实时性,集中控制方式不再适用。针对以上问题,本文采用基于分布式控制的电动汽车V2G分层管理框架:该框架分为EV智能体、本地运营商和配电网控制中心3个层次;采取EV智能体自主提交可接受充电计划集、本地运营商审核、配电网控制中心统一调度的方式对EV的充放电行为进行管理。该模型不仅可以实现EV智能体的利益最大化,还能对本地运营商管控区域内的负荷峰谷差进行控制,并确保配电网的安全稳定运行。由于分层管理框架将计算量分散到各个层次,大大缩小了优化计算的时间,因此适用于大规模EV的优化调度。
基于分布式控制的EV分层管理框架,国内外学者已经开展了相关研究[15,16,17],但大多文献没有考虑EV的放电行为或节点电压安全约束。与之不同的是,本文在建立EV分层管理架构的基础上,考虑充电桩及蓄电池的充放电健康度,并分析了峰时放电电价对EV智能体的V2G参与度的影响,以及不同电价机制对本地运营商峰谷差控制的影响,配电网控制中心通过电价指令引导EV智能体的充放电行为,防止包括节点电压在内的配电网安全约束越限。
1 电动汽车V2G分层管理框架
目前已发表的文献中,对EV的充放电协调控制策略主要有集中控制、分布式控制和分层控制。
集中控制方式是指控制中心通过聚集区域内EV的状态信息和需求信息并进行统一的优化计算,再将控制指令下达到每辆EV。文献[11,13]的控制方式为集中控制。随着EV规模的增大,控制中心每次优化计算需要存储的信息和计算量也相应增大,导致优化时间过长,甚至会出现“维数灾”问题。同时,由于集中式控制要求EV完全听从控制中心的指令,可能让用户难以接受。
分布式控制方式是指EV根据掌握的信息自主决策,制定充电计划并提交给本地运营商。文献[3,15]的控制方式为分布式控制。分布式控制将计算量分散到EV,有利于缓解控制中心的计算负担。同时,由于EV能够根据自身掌握的信息和意愿进行决策,决策结果更容易让用户接受。
分层控制方式按照区域将EV划分为多个较小的群体,由本地运营商进行控制管理,本地运营商向上层决策中心提交聚合的EV群体信息,由上层决策中心协调各个本地运营商的运行。文献[16,17]的控制方式为分层控制。分层控制方式也是解决大规模V2G问题的方法,通过分层计算的方式,大大缩小了问题的规模。
结合分层控制和分布式控制的优势,本文采用如图1所示的EV充放电分层管理框架,该管理框架分为配电网控制中心、本地运营商、EV智能体3个层次。EV作为具有适应性的智能体,在接入电网时,可以从本地运营商获取停留时段的电价等信息,根据自身的电池状态及充电需求进行优化计算,并将优化后的可接受充电计划集提交给本地运营商。本地运营商根据当地负荷预测的情况,对电动汽车提交的充电计划进行审核,选取最小化峰谷差的充电计划并下达给各个EV智能体,EV智能体照此计划进行充放电。实际充电计划与最优计划的成本差,将由本地运营商对用户进行补贴。配电网控制中心接收本地运营商聚合了各个EV智能体充电负荷的负荷数据后,针对节点电压、线路传输功率等安全约束,对各个本地运营商提交的购电计划进行管理控制。如果本地运营商提交的充电负荷使得配电网安全约束越限,则对越限时间段的充电电价进行调控,实现EV智能体充电负荷的转移,保证配电网的正常安全运行。
2 EV智能体的充放电负荷建模及V2G优化模型
EV通过V2G技术,可以作为电网中的分布式储能元件,实现“削峰填谷”的功能。影响EV充放电负荷特性的因素主要有用户的出行规律、使用习惯及电池特性。
2.1 EV的行驶特性
EV的行为具有随机性和分散性,如果仅考虑EV的总体负荷特性,可以运用历史数据对EV的出行规律进行统计分析[18],用蒙特卡洛仿真方法求得单台EV功率需求的均值和标准差,进而计算出多台EV的总体功率需求,以此作为仿真的需求数据。对EV充放电负荷产生影响的用户行驶特性主要包括用户出行和返回的时刻及日行驶里程等[14,16]。2009年,美国交通部对全美家用车辆的出行进行统计,其调查结果如式(1)至式(3)所示[19]。
1)EV的返回时刻,即充电起始时刻,服从正态分布,其概率密度函数为:
式中:μs=17.47;σs=3.41。
2)EV的出行时刻,即充电停止时刻,服从正态分布,其概率密度函数为:
式中:μe=8.92;σe=3.24。
3)日行驶里程服从对数正态分布,其概率密度函数为:
式中:μm=2.98;σm=1.14。
本文将基于上述概率分布模型对所述分层管理架构进行仿真。
2.2 EV的电池特性
目前,EV的电池主要有铅蓄电池、镍氢电池和锂电池3种。锂电池在3种电池中性能最好,其能量密度是铅蓄电池的4~6倍,是镍氢电池的2~3倍,在价格上相比镍氢电池也具有优势;其缺点是难以扩大充电容量并保证安全性。本文假设所有EV的电池都为锂电池,锂电池的充电方式可以用三分段函数拟合,本文中近似为恒功率充放电,有利于简化负荷功率的计算。
蓄电池的寿命由充放电循环次数来衡量,EV参与V2G会造成电池损耗,降低电池的寿命,因此需要考虑电池的损耗成本[20]。此外,由于本地运营商主要是通过控制充电桩的通断和整流逆变方向来实现有序充放电控制,充电状态的频繁变动,会增加充电桩的启停损耗或待机损耗。为了提高充电桩与电池的健康度,文献[21]最小化换电站内充电机一日之内的状态转换次数,而文献[22]则最大化电池充电状态的连续性,仅允许到达容量上限的电池放电,到达容量下限的电池充电。本文在最小化EV智能体充放电费的基础上,选取状态转换次数最小的充电计划,以兼顾蓄电池和充电桩的健康度。
2.3 EV智能体的V2G优化模型
对于EV智能体来说,其参与V2G的目的是提高自身的收益。在分时电价的机制下,其提高自身收益主要通过低电价时段充电、高电价时段放电来实现。影响EV智能体制定充电计划的因素主要有充电起始时刻TA、停留时间段TN、蓄电池充电起始荷电状态SA、离开时期望的蓄电池荷电状态SL及充放电电价。本文以1 h为控制时间段,EV智能体的可用优化时间段为表示不小于x的最小整数)。EV智能体的充放电优化模型如下。
1)目标函数
以最小化充放电费用为目标,目标函数为:
式中:Pci为EV充电功率;Pdi为放电功率;pci为充电电价;pdi为放电电价;Δt为时间段长度,本文取值为1 h;CB为EV参与V2G而导致的电池损耗成本;ui为决策变量,ui=1为时段i内EV智能体处于充电状态,ui=0为时段i内EV智能体处于空闲状态,ui=-1为时段i内EV智能体处于放电状态。
以充电机状态转换次数最小化为目标,目标函数为:
式中:Nswitch为充电计划中充电机的状态转换次数。
EV智能体在选择充电计划时,先以最小化充放电费用为目标,然后在费用相同的充电计划中,选取状态转换次数最小的充电计划提交给本地运营商。
2)约束条件
充电容量约束为:
式中:SB为蓄电池容量。
蓄电池安全约束为:
式中:Si为时段i内EV智能体蓄电池的荷电状态;Smin为蓄电池荷电状态下限;Smax为蓄电池荷电状态上限。
对此优化模型,由于目标函数和充电容量约束均为非线性,控制变量为离散变量,直接进行求解难度较大,本文采用文献[23]中的广度优先搜索(BFS)算法进行求解。该算法思路简单,易于实现,适用于寻求较小规模优化问题的可行解。EV智能体优化充放电一般为十几个时间段,可以用此算法进行求解。BFS算法的具体流程如图2所示,以TA时间段为根节点,逐步往下一时间段扩展搜索,不满足式(6)和式(7)的节点所在的搜索路径则被去除,到TA+TN-1时间段结束搜索,得到同时满足式(6)和式(7)的所有可行解并进行选取。由于BFS算法遍历了所有可行解,并在此基础上进行寻优,因此,可以得到问题的最优解。
3 本地运营商优化模型
大规模EV的随机充电可能使得区域负荷峰谷差增大,会使变压器等电力设备的利用率下降,甚至有可能出现变压器容量越限的情况,进而要求区域电网进行改造扩容,成本巨大。为此,本地运营商以管控区域24 h内的负荷峰谷差最小化为目标,其目标函数为:
式中:PLi为本地运营商管控区域中时段i内的常规负荷;PEi为EV时段i内的总充放电功率。
实际操作时,本地运营商要求EV智能体提交充电电价小于pS的所有充电计划,即可接受充电计划集,然后针对负荷峰谷差最小化的目标对可接受充电计划集进行选取,并将结果发送给EV智能体,EV智能体按照此计划进行充电。pS取值为:
式中:pL为最优充电计划的总费用,由于接入电网时蓄电池状态和充电需求的差异,每个EV智能体的pL不同;Δp为EV智能体为降低峰谷差产生的额外成本。本地运营商可以和用户签订合同,补偿用户的额外成本,使得用户愿意听从调度。由于EV参与峰谷调节的效果主要与其充放电功率有关,在下面的仿真中,均取Δp=0.5Pc=0.5Pd。
4 配电网控制中心调度模型
配电网控制中心调度的约束条件如下。
1)节点功率平衡约束
式中:j为与节点i存在相连支路的节点;Pi,Qi,Vi分别为节点i的注入有功功率、无功功率、电压幅值;Gij和Bij分别为互导纳的实部和虚部;θij为支路的首、末端电压相角差。
2)节点电压约束
式中:Vmin为节点电压下限;Vmax为节点电压上限。
3)线路电流约束
式中:Iijmax为连接节点i和j的支路电流上限。
由于EV充电负荷的增大主要会引发配电网节点电压下降等问题,本文将以负荷节点电压下限为例来验证配电网控制中心策略的有效性。配电网控制中心的控制流程如图3所示,在接收各个本地运营商的负荷数据后,配电网控制中心进行常规的潮流计算,求取各个负荷节点的电压。如果某个时间段存在节点电压幅值越限,配电网控制中心将该时间段的充电电价提高Δps,并要求新接入的EV智能体重新提交充电计划,而之前接入的EV充电费和充电计划不变。
通常,居民负荷具有较大的峰谷差,深夜谷时段电网的有功功率比较充足,EV早出晚归的出行规律使其具有足够的充电时间接受调度。配电网控制中心提高越限时段的电价后,当前时间段新接入的EV智能体会把充电负荷转移到低电价的谷时段,转移的负荷相对较小,谷时段充足的有功功率可以满足EV智能体的充电需求,配电网安全控制策略可以快速收敛,后续时间段接入的EV智能体也会由于充电电价较高而避免在越限时间段充电,不会出现反复调整的情况。当迭代次数过多时,说明有大量充电需求迫切的EV智能体接入,无法实现负荷转移,或者谷时段的负荷也接近节点电压稳定极限,配电网的整体供电能力不足。为了确保配电网的安全稳定,对于充电需求迫切的EV智能体,可以逐级降低其充电期望;如果是配电网供电能力不足,则须申请供电增容或安装无功补偿设备,提高配电网的整体电压水平。虽然节点电压越限时,会增加新接入EV智能体和配电网控制中心之间的通信量,但是由于单个时间段接入的EV智能体数目较小,因此影响不大。
在所述分层架构中,底层的EV智能体以自身利益最大化为目标,符合用户的行为习惯;本地运营商以负荷峰谷差最小化为目标,提高管控区域电网运行的效益;配电网控制中心则对各个区域的本地运营商的负荷进行管理监控,确保配电网的安全稳定。虽然3个层次的目标不同,但是该分层架构充分考虑了各个层次的效益,更加具备可操作性。同时,各个层次之间通过充放电负荷数据和控制指令的双向流动,从而实现整个系统的协调控制。
5 算例分析
5.1 仿真参数设置
本文以IEEE 33节点配电网为例来验证所述分层管理架构的有效性。该配电网拓扑如附录A图A1所示,选取基准功率100 MVA,基准电压12.66 k V,节点1为平衡节点,其他节点均为PQ节点。其中,负荷节点的最低电压要求为0.95(标幺值)。该配电网分为3个区域,分别由3个本地运营商进行控制,每个区域各有一个EV充电站,120辆EV,充电站分别接入节点3,13和30,各节点的日负荷数据参考文献[24]。
本地运营商层面,本文主要针对本地运营商2与EV智能体的互动进行仿真。该区域除了有EV充电负荷之外,还带有其他常规负荷。常规负荷曲线可以根据历史数据预测得到。对于仿真情景,本文做出如下假设。
1)所有EV智能体的蓄电池容量均为SB=32 k W·h,充电方式为慢充,充电功率Pc=3.3 k W,放电功率Pd=3.3 k W。
2)根据文献[12]的计算方法,本文EV参与V2G的电池损耗,取为1.2元/次,即CB=1.2。
3)蓄电池容量下限Smin=0.1,容量上限Smax=0.9,并默认用户期望的SL为0.9。
4)EV的返回时刻、出行时刻及日行驶里程数据根据式(1)至式(3)采用蒙特卡洛抽样模拟方法产生。
5)为了引导EV实现“削峰填谷”的目标,充电电价采用分时电价的机制。分时电价机制主要有峰谷分时电价、尖峰电价、实时电价3种,实时电价机制目前在国内的运营实行还不成熟,因此本文主要考虑的是峰谷分时电价和尖峰电价机制,具体数据分别如表1[25]和表2[26]所示。
5.2 峰时放电电价对EV智能体V2G参与度的影响
EV智能体的V2G参与度是指参与V2G的EV智能体占总数的比例。如2.3节所述,EV智能体追求的是自身经济利益的最大化,峰时放电电价的制定,将直接影响到EV智能体V2G的参与度。文献[14]指出,EV智能体参与V2G的放电电价不应超过放电时刻电网的销售电价,否则有损本地运营商的经济利益;同时,有可能存在初始荷电状态比较小的EV智能体为了赚取充放电差价,在负荷高峰前期进行充电,后期进行放电的现象,使得前期负荷高峰更大。但是,放电电价也不宜过低,否则会降低EV智能体的V2G参与度,甚至参与度为0。EV智能体参与V2G的前提是,其放电的利润大于电池损耗成本。影响放电利润的因素主要有EV智能体在负荷高峰时的蓄电池容量、可用的负荷高峰时段及谷时充电电价。采用电网尖峰电价机制时,EV智能体在负荷高峰时期的蓄电池容量Sp满足式(14),同时充电起始时刻TA满足式(15)才会选择放电。
式中:pdp为峰时放电电价;pcv为谷时段充电电价。
通过蒙特卡洛法模拟本地运营商2管控区域下的EV智能体在不同峰时放电电价下的V2G参与度,结果如附录A图A2所示。峰时放电电价在0.587元/(k W·h)以下时,EV智能体的V2G参与度为0;之后随着电价的提高而逐渐上升,当放电电价与峰时充电电价相等时参与度达到最大,为88.4%左右。在下文的仿真中,如无特别说明,峰时放电电价均与峰时充电电价相同。
5.3 最小化状态转换次数对EV充电计划的影响
为了提高充电桩与电池的健康度,2.3节中提出最小化充电机状态转换次数的目标函数。附录A图A3为有无考虑充电桩和蓄电池健康度的EV智能体最优充电计划,坐标轴以上表示充电,以下表示放电。该EV智能体的到达时刻TA=19,停留时段TN=15,蓄电池充电起始荷电状态SA=0.5,充电电价采用尖峰电价机制。从图中可以看出,考虑充电桩和蓄电池健康度时整个充电过程只有3次状态转换,在04:00时完成充电过程;而不考虑时状态转换次数则高达8次,到08:00才完成充电过程。可见,考虑充电桩和蓄电池健康度可以显著减少充电桩的频繁动作、电池充放电状态的转换次数和充电桩的工作时间,减小充电桩的启停或待机损耗和蓄电池的寿命损耗。
5.4 本地运营商调度策略对负荷峰谷差的影响
图4为2种电价机制下,本地运营商采用不同调度策略的负荷曲线。无峰谷差调节时,EV智能体只提交充电电价为pL的充电计划。
根据式(8)的计算方法,常规负荷的峰谷差为82.1 k W,尖峰电价下有峰谷差调节的总负荷峰谷差为55.2 k W,无峰谷差调节时为64.6 k W;峰谷分时电价下有峰谷差调节的总负荷峰谷差为24.0 k W,无峰谷差调节时为53.9 k W。无峰谷差调节时,虽然总负荷的峰谷差比常规负荷小,但是由于EV智能体过于集中在谷时段进行充电,会带来新的负荷尖峰。有峰谷差调节时,负荷曲线更加平稳。可见,两种分时电价机制下本地运营商的峰谷调度策略都能有效地减小负荷的峰谷差;而峰谷分时电价机制对峰谷差的调节更加有效,调节后约为常规负荷峰谷差的29.2%。并且,有峰谷调节的充电负荷也主要分布在电价谷时段,放电负荷分布在峰时段。可见,本地运营商在降低负荷峰谷差的同时,也兼顾了EV智能体的经济利益。
5.5 配电网调度策略
图5为峰谷分时电价下,有无配电网调度时EV智能体的充放电负荷曲线及配电网末端节点18的电压幅值曲线。无配电网调度时,在23:00—02:00四个时间段中节点18的电压幅值都会由于EV的接入而跌落到0.95(标幺值)以下,不满足负荷对电压的要求。配电网安全控制策略中,Δps取值为0.5。通过1次迭代后,控制策略收敛。从充放电负荷曲线可以看出,部分EV充电负荷转移到了电压裕度比较高的06:00—08:00,21:00—22:00时间段。经过配电网控制中心的调度控制,节点18的电压幅值都在0.95(标幺值)以上,满足配电网安全约束。
6 结论
本文采用基于分布式控制的EV充放电管理框架,通过EV智能体自主响应上层调度,实现配电网峰谷差控制和安全控制。该框架可以缓解本地运营商和配电网控制中心的计算负担,兼顾各方效益,实现3个层次之间的协调控制,适用于大规模EV优化调度。通过仿真算例,可以得到以下结论。
1)峰时放电电价不应超过放电时刻电网的销售电价;峰时放电电价越高,EV的V2G参与度越高;当峰时放电电价小于某一数值时,EV的V2G参与度为0。
2)考虑充电桩和蓄电池健康度可以显著减少充电桩的频繁动作和电池充放电状态的转换次数,减少充电桩的启停或待机损耗,延长蓄电池寿命。
3)2种分时电价机制下本地运营商的峰谷调度策略都能有效地减小负荷的峰谷差,而峰谷分时电价机制对负荷峰谷差的调节更加有效。
4)针对节点电压幅值下降问题,配电网控制中心能通过电价指令有效地实现充电负荷在时间维度上的转移,确保节点电压在配电网的安全约束之内。
本文的模型建立在EV智能体追求自身利益最大化的基础上,现实中EV的行为更为复杂。因此EV智能体对电价的响应行为及灵敏度分析等,还有待进一步研究。
附录见本刊网络版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。
摘要：针对传统的集中式控制方式计算量大,电动汽车用户难以接受集中控制指令的问题,采用基于分布式控制的电动汽车充放电分层管理框架,适用于大规模电动汽车的优化调度。采取用户自主提交可接受充电计划集、本地运营商审核、配电网控制中心统一调度的方式对电动汽车的充放电行为进行管理。在对电动汽车的充放电负荷进行建模的基础上,分别建立电动汽车智能体最大化自身收益的车网互动优化模型、本地运营商最小化负荷峰谷差的优化调度模型,以及配电网控制中心的安全控制调度模型,兼顾各个层次的效益。以包含3个本地运营商的IEEE 33节点系统为例,对各个层次的行为及控制策略进行仿真,验证了所述分层管理架构的有效性。
GPS汽车调度管理系统的研究 篇4
1 系统简介
GPS车辆管理和监控系统, 综合使用了世界各种领先技术, 比如GIS地理信息处理技术、GPS全球卫星定位技术, 并能采用大容量数据采集和数据储存等计算机技术为系统提供丰富而准确的数据, 将这些数据进行统计、比较、分析, 能帮助系统再现车辆行驶过程中的画面, 其信息包括目标的精确定位、跟踪和控制, 这样, 便可以大大提高车辆运营管理工作的效率。
2 系统结构
2.1 系统基本构成
车辆监控系统是一个复杂的多元的综合系统, 它是由多个子系统构成的, 其中主要包括通讯子系统、调度管理子系统、地理信息子系统、车载设备子系统、数据管理子系统, 这些系统的各自功能相结合, 才最终成就了GPS的车辆调度管理系统, 使其功能不仅是各子系统功能的简单相加, 而是远远强过于它们之和。
2.2 各主要系统的功能
1) 通讯子系统有线方式可以完成短消息中心与监控中心之间的通讯, 它是指在短消息中心与监控调度中心的GPS服务器中建立一种方便可直接连接光缆的DDN专线, 通过这种有线方式向电信部门申请特服号码, 其收到的短消息可以通过该条专线发送到GPS服务器, 另外该系统还具有自动连接和恢复功能, 也可以实现远程连接恢复;2) 调度管理子系统调度管理子系统在各调度终端点上安装运行, 能够有效集成车辆调度信息系统, 使收集到的信息向监控中心准确反映问题所在, 从而及时作出应对措施, 同时使各系统实现无缝连结, 共同完成调度的功能;3) 地理信息子系统由各受理台安装并运行地理信息子系统, 该系统连接车辆调度信息系统, 可以成就一机双屏, 主要有以下功能:为满足客户需要, 能根据车辆运行的轨迹形成新的道路, 并且在改动新的道路以后, 客户可以即改即用;在电子地图的背景上可以清晰显示车辆位置, 不同车辆的状态以不同的颜色为标志;4) 车载设备子系统对于不同种类不同用途的车辆, 车载系统的配备装置有所不同, 但通常GPS车载终端由GPS天线、显示器、控制器、GSM天线等多个部件构成;5) 数据管理子系统该系统主要使监控中心负责对所有数据的收集、分析处理以及智能检索, 使数据开口说话。
3 系统功能
GPS全球卫星定位车辆系统, 综合了GPS全球卫星定位系统、全球移动通信系统、计算机网络技术、GIS地理信息系统, 从而使导航、定位、监控、反盗、反劫、商务信息服务等技术需求不再成为难题。
3.1 全天候全球卫星定位
调度监控中心依需要可随时了解任何车辆的当时当前的具体位置, 并能在监控中心的电子地图上准确无误地提供车辆当时的状态信息。
3.2 紧急报警
调度监控中心可以即时收到车载终端发来的报警信号, 一旦显示信号, 系统将进行自动分类处理, 监控人员将会听到警报声音, 这种信号同时会反映到电子地图上, 监控人员可以明显确认地图上显示的报警状态和地点。系统接受信号的同时会启动跟踪机制, 自动记录车辆行驶的轨迹。这个时候, 监控人员有充足时间根据特定情况作出指挥调度并采取相应措施。
3.3 信息查询
中心控制系统可提供丰富的、全面的数据信息, 可应客户要求, 确认密码后提供下列服务:
1) 地理信息查询:提供地图的详细信息、道路检索 (道路的具体状况) 、沿路信息查询、位置标定, 例如可查询到沿途主要建筑物、加油站、火车站、飞机场、公安局等;2) 车辆信息查询:提供车辆的相关信息查询, 例如车辆位置及运动状态、车型、车牌号、所属单位、驾驶员的名称及其通信联系方式等。
3.4 防劫 (防盗) 、远程断油断电控制功能
该功能突出的优点之一是能最大限度地保障驾驶员的生命财产安全。当车辆被盗抢时, 驾驶员只需要在盗贼不注意时按下报警开关, 或者找机会打电话报警也行, 监控管理中心在收到报警信号或电话后就能根据车辆档案库搜索到该车辆的各种数据, 利用电子图更能清晰显示关于该车的各种信息, 包括车辆位置、速度、运行方向, 有了这些信息盗贼怎么也不可能得逞。
3.5 据记录、分析、回放
为满足事后处理乘客投诉、被盗被抢、路上事故等事件提供有力证据的需求, 该系统还具有自动记录各车辆的运行轨迹和其具体时间、紧急报警的次数及具体时间、失窃报警的次数、请求服务的次数及具体时间, 根据系统所保存的历史详细数据, 可在电子地图上回放当时所查车辆的实际行车全部过程, 电子地图上也可以快速再现所选车辆的行车路线及其时间。
3.6 界报警功能
对于按一定区域运行的车辆, 调度管理中心还可以设定这些车辆的运行界限, 即划分具体行驶区域范围, 当车辆超出界限时, 调度管理中心将收到由车载设备自动发出的车辆越界报警, 并将自动打开实时跟踪程序车辆进行监控, 监控人员可用短消息 (发指令) 或以语音形式通知司机到相关的监控站点进行登记或行驶回正确的运行道路上。
参考文献
[1]李夕海, 武红霞, 刘代志.基于GPS的GIS数据维护方案设计[J].计算机应用研究, 2001, 18 (12) :136-138.
GPS汽车调度管理系统的研究 篇5
关键词：GPS技术,汽车调度管理系统,研究
GPS汽车调度管理系统是一项先进的定位系统, 能够对汽车进行实时的监控, 但是这并不足以满足现实的需求, 因此还应该对该系统进行完善以及管理, 比如研发实时显示的功能, 将地图完全的融入到显示窗口中, 可大可小, 可以自由调整, 除此之外, 还需要研发综合监控的功能, 以便满足不同客户的需求。
1 GPS汽车调度管理系统的构建
GPS技术目前已经被大量的应用在各行各业中, 汽车行业经过多年的发展也充分的利用了该技术, 作为最先进的定位技术, 如何能够将其应用在汽车调度管理系统中, 是一个值得研究的问题。
1.1 科学设置呼叫策略。
汽车调度系统的基础是对整个运行车辆进行有效的管理, 这是GPS调度管理系统的主要功能。为了能时刻知晓运行车辆的位置, 必须科学设立呼叫策略, 向运行车载发呼叫指令, 车载系统及时传输回定位信息, 进而做到对汽车的行程进行追踪, 定位汽车所在的位置。如果车载系统能及时的传回所在位置信息, 调度控制室就能对其进行有效的追踪, 能对行驶中车辆的所有情况进行有效的查看, 比如:所在地、车速、行使方向等属性值。
1.2 有效设置显示屏和电力围栏。
在管理过程中, 可以根据运输要求, 在车载里装设液晶显示屏等设备, 在调度监控中心, 系统管理人员可以通过电话等方式对运输车辆实施远程调度, 同时, 可以通过终端监控设备, 向车载发送调度的相关信息, 也可以通过短信的方式传输调度信息到车载内的液晶显示屏中。为了保证运输车辆的正常工作, 在安全的区域行驶, 还可以设置相关的电子围栏, 当车辆运动轨迹发生变化时, 比如越界了, 那么监控中心便会收到车内的报警信号, 自动发出越界的报警提示。
1.3 设置最高时速, 严格控制车辆超速, 对历史数据采取科学有效的方法保存。
为了使车辆行驶安全, 可以采取设置最高时速的方法, 把车辆的速度限制在安全的范围之内, 如果运输车辆超出了规定的速度范围, 这时安装在车内的限速器便会自动报警, 同时将超速报警信息传送到监控中心, 使监控管理人员提高注意力。运输车辆在工作期间的所有行程信息, 全部会通过车载系统传回监控管理中心, 传回的数据将会全部保存在数据库当中, 储存为历史数据, 为日后的相关工作提供数据依据。在这个过程中, 只需要对车的起点和重点进行选择, 终端监控就会对运输车辆在整个工作时间内的详细信息进行播放。
2 GPS技术汽车调度管理系统的完善以及管理
GPS汽车调度技术现已经被应用在汽车行业中, 为汽车行业的发展做出了显著的贡献, 但是现阶段, GPS汽车调度管理系统, 还有很多值得改进的地方, 改进之后, 该系统会变得更加得完善, 也更方便对汽车进行管理。其完善以及管理的方面可以从如下几点进行:
2.1 该系统应该具备实时显示的功能, 尽管目前GPS汽车调度管理系统已经安装了这项功能设备, 但是却没有得到科学的应用, 比如地图显示功能很少被用到。当汽车行驶期间, 可以利用实时显示的功能, 将路况全部显示在相应的窗口中, 以便对路况进行实施监控。因为行驶的路况并不唯一固定, 十分复杂, 因此需要充分的将GPS汽车调度管理系统众多功能有机结合, 以此确保监控的路况信息不会出现任何重叠的问题, 当目标已经超过了实时现实功能的范围, 可以对其进行切换, 以便随时随地了解路况信息。为了更加方便的使用实时显示的功能, 相关人员可以在显示屏自动的调整地图的比例, 以便能够清楚的看见全部的路况信息。单就地图操作层面来讲, GPS汽车调度管理系统应该具备自由调整的功能, 可大可小, 当指定的目标出现时, 会自动放大, 便于行驶人员掌握目标信息, 驾驶人员可以依据自己的习惯来固定地图比例, 固定显示效果。在此基础之上, 还可安装放大镜功能, 当相关的人员想要了解某些信息时, 只要点击该功能, 即可实现放大, 放大之后也可以自行调整, 直至达到满意的程度。
2.2 该系统应该具备综合监控的功能, 以便更好的发挥其调度管理的功能。GPS汽车调度管理系统监控目标复杂多种, 如何能够实现众多目标的同时监控, 一直是相关研究人员关注的重点问题。GPS汽车调度管理系统具备实施交叉互换的功能, 可以实现分组监控, 也就是说, 在同一个监控窗口中, 可以实现多目标的监控, 大幅度提高监控效率, 以此保证确保监控质量。如果需要监控的目标过多, 也可以选择分组的方式, 比如相同区域内的车辆可以划分为一组, 相同方向上的车辆也可以划分为一组, 进而保证监控效率与质量。
2.3 开发多目标显示功能, 市场客户众多, 每类客户的需求都有差异, 在激烈的市场竞争环境中, 如何才能够最大程度的满足各类客户需求, 则需要相关人员进行研究。笔者认为在GPS汽车调度管理系统中增加多目标显示的功能, 即可解决这个问题, 在这一功能前提下, 客户可以自由选择自己想要的显示目标。比如可以根据排列号码以及车辆号码等明显的标示在地图上进行标注, 以此达到随时切换的要求, 除此之外, 科学合理的设计目标名称, 也是客户能够在多目标显示功能的前提下, 自由切换的基础, 每个目标必须与其显示方式相适应, 避免误差。最终将分散的轨迹点进行有效的连接, 进而形成一个完整的目标轨迹, 正是利用这一原理, 才使得显示方式变得多样, 效果明显。轨迹之间两点相互连接, 即可显示, 否则不显示, 也可以选择与之相反的方式, 无论哪种显示方式, 都能够正确的找出目标位置。
结束语
综上所述, 可知在高科技时代, 各行各业都在进行着革新创造, 汽车行业也不例外, 将GPS技术充分的融入到汽车调度管理系统, 大幅度提高了调度效率, 管理水平也显著提高, 虽然现有的GPS汽车调度管理系统功能已经十分强大, 但是依然无法满足正日新月异发展着的汽车行业, 因此相关人员要不断地研发出新功能。
参考文献
[1]刘和春.GPS在公路工程控制测量中的应用[J].价值工程, 2011 (3) .
[2]黄强.促进长江GPS船舶应用系统健康发展[J].综合运输, 2005 (9) .
汽车调度管理控制 篇6
由于电力系统的扰动是一种随机的行为, 是一种风险行为。因此, 电力调度运行的安全问题也就是电力调度运行不安全的风险问题。基于上述, 我们对电力系统安全的研究就上升为对风险管理的层面。
1.1 有效地识别风险是管理风险的重点与关键。风险性主要表现在如下的方面:
(1) 电力市场存在的风险。
此中风险产生的原因主要有以下两点。一是电力负荷不均, 二是电厂形成价格统一。在进行价格联盟时, 企业往往很少能考虑到体统安全问题, 从而一定程度上增加了电力调度的难度。
(2) 备用风险:经济快速发展, 带动电力企业的发展, 以及人们生活的提高, 使得用电量大大增加, 但是, 由于某些因素导致了相应的发电设备发展缓慢的现象, 因此不能够有效地保证电力的正常运作。也在一定程度上给电力调度带来难度。
为了最大限度地满足电力需求, 电力调度运行单位采取提高线路稳定极限运行, 使得设备普遍重载和满载, 整个电网绷得很紧, 电力调度稳定运行压力很大, 安全性受到威胁。
1.2 通过上文我们发现对风险进行控制是势在必行的任务。工作中具体的措施有几下几点。
(1) 事前控制:做好相应原料的准备工作, 比如满足一周生产所需的燃料等资源, 与此同时, 还应积极筹备计划新的设备。
(2) 实时控制:调度人员应该以严禁仔细地态度, 时刻注意防止出现负荷过大或过小现象。而且要有对突发事件的处理能力。该任务包括输电备用责任和分配、输电网电压和潮流控制、输电系统稳定性和安全性监视、反映市场交易的变化情况和输电控制的继电保护协调等。
(3) 事后控制:强化通信功能, 使市场参与者能有效地与控制中心进行相应的信息交换。争取做到高校有速。通过建立大区电网模型的方式来对进行有效的分析工作。最后进行事后费用分析, 如费用或能量交易偏差的定义和补偿、网损补偿和输电容量利用等。对于备用风险控制, 有功调度中备用的决策应该清晰, 即参与者风险水平清晰、承担量清晰、责任清晰, 对可能发生的事故准备事故预案, 留足备用容量。同时, 备用共享具有包容性和重叠性, 应按临界责任者配置明确的备用容嚣, 分摊应该以引起风险水平变化大小来度量。总之, 市场参与者应各负其责、共享备用, 实现共赢。
2 运用电力技术对调度运行进行分析和控制
2.1 建立完善的AEMS系统 (先进的能量管理系统)
AEMS系统是建立在WAMS的基础上的。WAMS主要包括以下几方面:动态测量系统、同步定时系统、通信系统和中央处理机。它可以测出同步定时各母线电压和发电机内电势的正序分量等的空间矢量族。因此可以实现动态状态估计, 监测发电机的动态行为或其他振荡现象, 对电力调度运行进行实时监控。其应用主要体现在以下几个方面:
(1) 适应电力市场机制的要求:AEMS不仅可以有效地进行在线核算, 还有强大的定价功能。他还能有效地增强系统的计算以及分析能力, 同时还能有效的辩护电网决策。此系统的运行能够有效地降低因调度运行以及相关的技术决策而带来的经营性问题。
(2) 进行全网范围的运行分析:AEM系统能有效地估计整个的运行状态。在负荷预测的基础上, 对重要输电断面同时失去两条线路, 或联络线跳闸导致负荷转移进行分析。并通过对最不利运行方式的分析, 如网架变化以及严重故障时对电网安全运行的影响提出对策建议。有组织、有重点、有针对性地开展事故预想和反事故演习, 制定反事故预案, 细化防范措施, 防止电网事故于未然。使我们能够更有效地在线监控运行态势。实现动态调度:工作中我们发现原有的系统不能有效地分析合理的控制因系统连续负荷产生的变化问题, 而AEMS系统有效地解决了这个问题。同时他还能对各个电厂进行有效地安全评价。当我们评价发现安全隐患时, 应积极的加以整改。
(3) 实现对事故连锁发展的预防性自动控制:应用AEMS系统除上述优点外还能统一的调度并能有效控制可能出现的紧急状况, 还能有效地自动控制连锁性的事故。
2.2 变电站综合自动化技术
变电站综合自动化技术存在的基础是高科技的技术, 存在的手段是有效地数据通信, 同时目标是达到有效地信息共享。他的功能具体如下:电度采集、保护和重合闸、四遥, 五防、故障录波, 同时可以实现专家系统。目前分层分布式综合自动化系统得到了较大面积的使用。。他的优越性主要展现在他用面向间隔代替了以往的面向功能设计。他的安全控制性能主要有如下的表现:
(1) 建立实时数据库:以M S E X C E L为界面和V B为内核, 实现操作票计算机数据生成和数据存储功能。调度员可利用该库提供的权限和存档操作票调用功能, 在已有操作票基础上进行修改和组合, 进而生成所需操作粟, 并利用计算机打印。此举有效地解决了因手工写票带来的各种麻烦, 以及人为操作失误而产生的安全威胁。
(2) 数据共享:将数据采集装置 (1ED) 安装在开关设备上或离开关设备较近的地方, 再通过专用的通讯网相连。实现数据共享。并将数据传输至监控机和工程师站, 在整个变电站的层次上实现数据共享。此举有效地解决了控制信号屏和二次系统设置带来的困扰。因其具备很好的实时性、灵活性以及可靠性, 所以它能够有效的提高我们的管理水平, 从而实现对系统的安全的实时控制。
3 强化调度员安全意识和操作规范。增强责任感
工作人员工作不当带来的人为失误会带来严重的影响。为了有效地防止这种不利的影响, 我们首先应该加强并完善现场工作, 制定相应的制度来降低失误率, 同时还应该积极提升调度员的责任意识。具体的措施表现为如下的几点:
3.1 运行值班的质量:
制定有效的值班体制, 明确好各部的分工, 同时还应积极的做好沟通工作。相应工作人员值班时, 还应努力收集并归档以往的一些数据。以此建立完善的设备台账。同时还应该积极做好相应的检修等工作。并应根据天气等外在因素以及内在的运行方式等因素做好相应的紧急预警措施。
3.2 严格执行调度规程, 杜绝习惯性违章:
调度员应该有高度的责任心。在工作中, 严格审核工作票的各项项目, 一旦发现不合格的, 必须责令当事人重新办理, 并认真填写及审查指令票。仔细核对设备编号、停电范围以及相关措施的落实情况, 严格执行工作票“三审”制度, 由操作人填写操作票, 进行初审并签名, 再由监护人审核并签名, 最后并经调度值长复审后并签名方可执行。除此之外, 我们还应该强化考核体制, 完善考核制度, 切实有效的提高工作票以及调度指令票合格率。
下达倒闸操作命令时, 必须使用调度术语:工作中, 必须严格规范工作程序。当发布命令的时候, 应该互报单位以及工作人员姓名。规范调度语言。同时应完善制度, 严格法令、复诵以及录音和汇报等。在下达命令的时候, 应该保持思想高度集中的状态, 声音洪亮吐字清楚, 从而保证指令的有效性。
结语
加强调度风险管理、运用电力技术对调度运行进行分析和控制、强化调度员安全意识和操作规范, 增强责任感, 要想使电力调度安全运行, 就必须做好相应的风险管理措施, 并积极有效地分析问题, 强化相关人员的工作意识。只有这样才能有效地保证国家电网系统合理有效运行。
摘要：本文简要分析了如何有效管理电力调度的运行体制。接下来就电力调度本身的特点结合其存在的风险管理问题, 以及相应的措施手段和如何加强相关人员的工作责任心等问题展开讨论。
关键词：电力调度,运行管理,安全控制
参考文献
[1]殷继焕.论油田电力调度安全运行管理途径[J].安全、健康和环境, 2002.2 (7) .
汽车调度管理控制 篇7
关键词：横向集成,纵向贯通,数据管理,面向服务架构,安全防护,直接定位,标准数据访问接口
0 引言
以特高压、三华联网[1]为代表的智能电网飞速发展,国家电网公司集约化、扁平化管理[2]的快速推进,计算机、通信技术的长足进步[3,4,5],推动了智能电网调度控制系统(简称“D5000系统”)的研发和推广。
D5000系统体系架构,横向上将原来多套独立系统集成为分布在Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ区的四大类应用,纵向上贯穿各级调度[6]。原各个孤立系统的数据管理技术无法适应这种架构。各级调度间信息共享,需要信息安全保障,原孤立系统数据管理不具备这样的功能。横向集成、纵向贯通的体系架构要求全局信息的支撑能力提升;数据规模急剧增加,原有孤立系统的数据管理无法应对这种数据规模,也无法达到应用协同所需的 效率。因而亟 需开发适 应D5000系统需求的数据管理技术。
D5000系统数据管理基于面向服务的总线,借助安全防护技术,包含实时数据库(简称实时库)、商用关系数据库(简称商用库)、时间序列内存库(简称时序内存库)、时间序列文件库(简称时序文件库)和集中管理文件几类数据服务。
文献[7]提出基于商用库的数据中心,将各种数据转换到数据中心,实现多套系统信息共享,该方式中间环节多,维护工作量大,定制性强,是早期缺乏统一平台的数据共享方式。文献[8-10]提出了通过资源集中、虚拟化、HBase等云技术的信息中心方案;文献中将大机虚拟化成小机的方式和D5000系统将多台服务器协作出一台大机工作效能的研究方向思路不 同;文献中提 到的基于 “关键字—数值 ” (Key-Value)的HBase,其性能无法满足D5000系统实时处理、在线计算的要求,无法进行多条件检索和联合查询;文献中提到的Map/Reduce并行处理方式,须借助于文件交换,处理批处理任务,难以满足以信息实时处理为主的D5000系统。文献[11] 将商用库封 装成电力 市场数据 管理平台。 文献 [12-13]介绍了采用拼接方式构建的模型管理平台; 文献[14-15]介绍了生产控制大区与管理信息大区内、外数据平台间的数据采集、存储、交换、共享、加工等方面的研究内容;文献[16]对变电站数据中心进行了研究;但文献[11-16]均不涉及底层数据管理研究,而是数据管理之上数据使用层面的研究。
文献[17]实现了参照公共信息模型(CIM)的对象实时库原型,但工程化考虑不足,文献提供的性能数据无法满足电网调度控制系统要求。文献[18]介绍了一种层次性实时库,其实现方式采用了和本文所提实时库不同的技术路线。文献[19]介绍了一种可扩展标记语言(XML)数据库,但性能不高,未见工程应用。文献[17-19]中的实时库均不支持横向集成、纵向贯通架构。文献[20]介绍了D5000系统实时库的部分技术。文献[21]是D5000系统实时库技术基础上的深化研究。文献[22]研究了电厂监控系统使用时序库的方法、时序库在电网广域测量系统(WAMS)中的使用[23]、时序库的备份方式[24], 但均未涉及时序内存库、时序文件库实现技术。
Google设计了基于GFS(Google file system) 的分布式存储系统BigTable[25],为用户提供简单的数据服务,客户可以动态控制数据的分布和格式。BigTable以行名、列名、时间戳建立索引,适用于特定的应用环境。Amazon提供了基于Dynamo基础存储架构的简单存储服务 (simple storage service, S3)[26],它以“桶”为容器、通过“键”查找“对象”,提供简单、易用、低成本的数据管理方式。这两种数据管理方式较好地适应了非结构化数据的特点,都能管理PB级别的数据,具备良好的可扩展性,能够很好地适用于电子商务、信息分析等数据量特别庞大, 数据处理较为简单,对响应速度要求不高的业务。其他的 非结构化 数据平台 诸如Yahoo的PNUTS[27]、阿里云的 开放数据 处理服务 (ODPS)[28]等均具有类似特点。然而这些数据存储管理方式均无法满足调度控制系统对实时性的要求,数据查询的灵活性和商用关系数据库存在明显差距,在存储历史数据时也无法达到时序文件库的效率,难以直接应用于以结构化数据使用为主的调度控制系统中。
D5000系统的文件管理是基于服务总线的大粒度文件集中管理服务,实现方式较为简洁,本文不详细介绍。
1 数据库管理的特点
数据库管理中的几种技术适合于不同的场景, 各具特点,同时也相互协作配合,相辅相成。
1)实时库
实时库提供高速的本地访问接口、远方服务访问接口,具有数据定义、存储、验证、浏览、访问和复制等功能,支持数据关系描述和检索,对各种实时、在线类应用程序提供数据共享和交换手段。实时库中的模型数据来自商用库按照应用检索的视图。
2)商用库
商用库具有结构化、完整性和可 靠性的特 点。在D5000系统中,商用库主要用于保存对一致性、可靠性要求很高,而对数据读写效率要求稍低的场景。商用库管理的数据可分为模型数据 和历史数据,模型数据包括数据字典、系统运行参数、电网设备参数、电网静态拓扑连接信息等。历史数据包括采样、告警、计划值、运行数据、考核数据等。
3)时序内存库
时序内存库 用于存储 诸如相量 测量单元 (PMU)动态检测这类高频变化的时间序列数据,其性能要远高于下文介绍的时序文件库,常用作时序文件库的高速缓存。该数据库采用共享内存存储数据,并和时序文件库协作运行,循环保存一段时间内的数据,超出时间范围的数据将被后续数据覆盖。WAMS应用下的动态监视、一次调频、扰动识别、低频振荡等功能均直接使用时序内存库。
4)时序文件库
时序文件库主要用于存储较长时期的PMU动态监测数据等高频变化数据,对于故障期间的数据还可永久保存。与稳态数据相比,动态数据具有异地同步采样、带高精度时标、高密度实时传输的 特点,能精细反映电力系统动态行为过程,基于动态数据的电网运行动态监视与分析应用让调度运行部门具备对电力系统低频振荡、短路故障、机组跳闸等电力故障行为进行有效监测和事后分析能力。海量数 据的高速采集和分析占用较大的传输带宽和存储空间,时序文件库 需具备快 速压缩存 储和高效 检索能力。
2 D5000系统对数据库管理的需求
D5000系统对数据库管理整体的要求是满足横向集成、纵向贯通架构,使用安全、可靠,D5000系统对数据库管理方式还各有如下要求。
1)D5000系统对实时库的要求
在横向集成、纵向贯通体系架构下,D5000系统的数据规模远大于孤立系统的 数据规模。在线计算、分析、控制需要实时库能够快速读写,以适应不断涌现、不断完善的各类应用。要求支持多态、多应用、多模式,应用可选择不同粒度的容器进行反演、仿真、分析计算。实时库还可以和多源信息结合,进行信息的按需管理[29]。
2)D5000系统对商用库的要求
在D5000平台对应 用广泛支 撑、备用调度 建设、省地协作、地县一体化的背景下,商用库管理的数据规模成倍增加,尤其是包括数据采样在内的历史数据管理将面临极大压力,商用数据库及其上的服务需具备足够的吞吐量应对这样的数据压力。所选商用库还需遵循通用数据库访问接口标准(DCI) 以屏蔽不同厂家数据库产品的差异。
3)D5000系统对时序内存库的要求
作为时序文件库的高速缓存,时序内存库需具备高速批量数据读写能力,能按照时间范围快速读写单点、多点数据。
4)D5000系统对时序文件库的要求
电网运行动态监视与分析功能对同步采集数据的时间分辨率有非常高的要求。以网级调度中心为例,主站系统按照200个厂站每秒采集50帧PMU数据的规模,测点数量超过50 000个,主子站间实时数据通信流量超过40Mbit/s,每小时的原始数据量超过36G字节,海量数据存储和查询对数据存储系统带来巨大压力。采用高效数据压缩算法存储电网运行动态数据,在保留电网动态过程原貌的同时, 减小数据对存储空间的占用,是动态监视与分析应用建设的关键技术要求。
3 数据库管理的体系架构
数据库管理体 系架构可 分为4个层次 (见图1)。基础设施 层包括计 算机硬件、安 全操作系统。
在基础设施之上的是总线层。数据库管理的设计体现 了面向服 务的思想,基于面向 服务架构 (SOA)的总线是数据对外共享和应用集成的基础, D5000系统的数据服务在 横向SOA支撑下,贯穿Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ区。纵向SOA总线提供上下级系统间数据访问能力。它是数据远程访问技术的基础。安全防护提供总线、数据、应用的整体安全保障机制,具体实现见4.2节。
实时库、商用库、时序内存库、时序文件库在基于SOA的总线基础上,被封装成服务,通过标准数据库访问接口[30]对外提供数据库服务,数据库服务和标准数据库访问接口共同组成数据服务层。4.3至4.6节介绍了D5000系统中各类数据库的部分关键技术。数据访问层的具体内容详见第5节。
数据服务层之上是使用各类数据的各类应用。
4 数据库管理关键技术
数据库管理相关技术很多,限于篇幅,本文仅介绍部分关键技术。
4.1 数据远程访问技术
为了实现上下 级调度控 制系统的 纵向贯通, D5000系统实现了系统间数据远程访问的机制(见图2)。图2中有A和B两个系统,系统A需要访问系统B的数据。具体步骤如下。
步骤1:系统A需将系统B中能提供哪些类型的数据注册到资源表中。
步骤2:系统A中的应用程序调用数据访问接口。
步骤3:数据访问接口会先通过远程资源定位服务。
步骤4:查询资源定位表。
步骤5:通过远程资源定位服务返回的地址信息,通过SOA总线代理。
步骤6:找到系统B的资源代理。
步骤7:将请求带到系统B的数据服务。
步骤8:系统B的数据服务取到数据后,逐级将结果返回给系统A的数据访问接口,最后返回给调用程序。
4.2 数据访问安全技术
数据访问安全含通信加密与安全标签两项技术。
通信加密通过数字证书、隧道配置,及数据预置的方式完成相互间的身份验证及隧道协商。建立临时隧道时,通过自定义的证书交换协议完成证书的交换,并完成双向认证及密钥协商,对数据通信进行加密保护。这种加密方式对上层通信完全透明,不涉及上层通信程序的改动。
D5000系统建立了安全访问控制策略,对系统中的所有访问者(用户、程序等)和所有服务都分配一个安全标识,称为标签。然后通过电力调度证书认证(CA)系统,在标签基础上进行签名,扩展出一种安全标签。D5000系统上下级数据调用中,使用了安全标签,并按照标签中的安全策略进行数据访问控制。
4.3 实时库直接定位技术
实时库直接定位技术适宜于关键字包含逻辑记录号的情况,这种技术用关键字的逻辑记录号也是物理记录号(见图3),记录按照关键字中包含的记录号放置,根据关键字查找记录直接定位,没有中间环节;删除记录、插入记录没有记录移动,不会产生内存拷贝。通过关键字索引,获取全表记录效率可接近紧凑表的效率。设备表和大量定义表均配置成直接定位方式,工程现场使用效率较高。
4.4 商用库历史数据管理技术
以天为单位查询历史数据是最为常用的历史数据访问方式,譬如日曲线、日报表等,在这样的使用场景下,历史数据按行存储比按列存储具备更高的访问效率。历史采样采用了行式存储方式,在该方式下,列表示采样时间,行表示测点(见图4)。
以1min遥测采样为例,1min采样表每天会产生三张表名带日期的表:遥测值表、遥测状态表和遥信值表。该表的第一个列为DATA_ID,是某个遥测量的关键字;DATA_0_0,DATA_0_1,…,DATA _23_59分别表示每天第0时0分,0时1分,…,23时59分的值,该表每一行记录可以表示一个遥测量一天中每一分钟的值,遥测量个数与该表记录行数相同。遥测状态表、遥信值表与遥测值表的结构相同,只是表中保存的分别是遥测值的状态、遥信值。
历史数据的行式管理具有如下优点:
1)查询效率高。查询某测点日曲线时,只需访问1张表的1条记录即可;查询某一历史时刻断面, 也只需访问1张表的2列(含关键字列)。
2)便于管理。这种表结构设计对于采样数据的存储、归档、备份、恢复非常方便。
4.5 时序内存库批量快速访问技术
时序内存库采用SOA,提供服务端和客户端。如图5所示,服务端接收基于PMU的前置应用报文,将数据存储在本地共享内存中,应用程序通过调用客户端接口访问服务端数据。在存储方面,时序内存库采用固定时间长度、数据值等间隔、下标直接定位的设计满足动态信息数据高速、海量、带时标特点的高效存储、检索要求;同时,时序内存库还提供支持多线程的数据访问及管理接口,充分利用CPU多路多核技术。这些方法有效地提升了时序内存库的快速批量访问效率。
4.6 时序文件库压缩存储技术
电网运行动态数据的在线无损压缩有2个关键技术难题:1压缩算法须提供较高数据压缩率支持海量数据存储要求;2数据在线存储和查询要求压缩算法在压缩和解压过程中都具有较短的响应时 间。时序文件库采用独特的数据无损压缩算法,根据电网动态数据连续变化的特性,结合数据类型与数据测量值的变化趋势进行针对性优化,在获得更大的数据压缩比的同时保持较高的计算效率。
时序文件库采用高速索引与内存映射技术对压缩数据段进行文件读写,获得了较高的数据访问速度,能够很好地满足省级以上调度中心的动态数据存储要求。
5 数据库访问接口与数据库维护管理
数据库访问提供3类接口。
1)数据库本地访问接口:以实时库本地接口为代表,通过本地访问接口,可将实时库映射到进程地址空间,访问实时库就如同访问本地数据一样高效, 没有其他方面的开销。各类在线应用的处理、分析较多使用了数据库本地访问接口。
2)数据库网络访问接口:在将数据库封装成服务的基础上,提供网络接口,供D5000系统内部节点访问分布在系统内其他机器上的数据库。这类接口存在网络通信、序列化和反序列化的开销,较数据库本地访问接口效率低,自动发电控制(AGC)等需要多机数据库的应用和本地没有数据库的工作站使用到了这类接口。
3)数据库远程访问接口:如4.1节所述,在数据库封装成服务基础上,通过通信代理,使用安全防护手段,可实现系统间的数据库远程访问。
在数据库维护 上,随着各级 调控机构 协作加强[29,31,32],原有简单数据库维护方式无法保证模型共享基础上的独立维护和互不干扰,需采用分区域/ 分用户的维护管理方式(见图6)。
该维护方式通过区域、厂站、节点/用户、设备之间的多重关联和级联组合关系,结合广域权限管理, 保证数据库协作维护管理的安全性和一致性。
6 数据库容量和性能
在设计上,实时库每张表的最大记录个数可以达到1 600万条。商用库的历史采样点个数设计上没有限制。 时序内存 库和时序 文件库均 可支持10万点的采样,并可根据需要进行扩展。
经过测试,实时数据库直接定位的访问速度不低于200万次/s读(写)。商用库能在1~2s之内完成20万个采样点的保存,单个采样点一天历史数据的查询在16ms以内。时序文件库读写速度不低于100万条/s数据记录,时序内存库读写速度不低于300万条/s数据记录。
无论D5000系统在容量还是性能上,这几种数据库都能很好地满足系统未来长期运行的需要。
7 结语
以数据库管理为核心的D5000系统数据管理技术,横向上支持应用在Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ区集成、扩展,纵向上支持各级调度贯通、协作,支持各种数据访问方式,满足各级调度高效协同运行效率要求。数据管理技术已成功应用于各级D5000系统。数据管理技术作为D5000系统核心技术,有效保障了各级电网调度控制系统安全、稳定、高效运行,为智能电网建设提供了有力的技术支撑。
随着以集群为方向的D5000系统深化研究的开展[33],为集群服务的分布式数据管理将成为未来重要的研究方向,研究内容包括以下几个方面。
1)灵活分布的数据集群化存储方法
需要研究满足电网业务需求、可灵活分布的数据集群化存储方法,其难点在于如何实现数据按电网业务需求进行分片,将数据合理分布存储在集群的多个节点中,为提高集群处理的效率提供数据存储支撑。
2)数据迁移和冗余互备技术
集群化系统中,节点数量众多,硬件故障概率较大,需要研究分布式数据的冗余备份技术,实现所有分片数据的备份存储,保证各冗余备份的数据一致性,在节点故障时仍可提供实时数据访问,提高分布式数据的可靠性。
3)高效分布式数据访问技术
需要研究满足应用性能需求的分布式数据访问技术,满足大规模电网数据计算的实时性要求,其难点在于如何提供高效的算法,实现高效的透明分布式数据访问。