（电力系统及其自动化专业论文）面向未来智能电网的智能调度研究.pdf

洲1 1 1 1 1 0 1 l l l l 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 l l 删 17 9 0 3 2 9 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：独兰盗 日 期：坐：生。2 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：揪艾钐导师签苞建茎办主b 期：州。z ，) 目录 摘要v a b s t r a c t v i i l 绪论1 1 1 引言1 1 2 课题研究的背景及意义2 1 2 1 课题研究的背景一2 1 2 2 电网调度自动化系统的发展历程3 1 2 3 传统调度系统的局限性4 1 3 智能调度系统的提出及研究现状6 1 3 1 人工智能在电力系统中的应用6 1 3 2 智能调度系统的提出8 1 3 3 国内外智能调度系统的研究现状1 0 1 4 本文的主要工作及章节安排1 2 1 4 1 本文的主要工作1 2 1 4 2 全文的章节安排1 2 2 智能电网的研究与探讨1 5 2 1 智能电网概述。15 2 1 1 智能电网发展的动因1 5 2 1 2 智能电网的概念及特征1 6 2 2 智能电网的研究进展l8 2 2 1 美国智能电网研究现状1 9 2 2 2 欧洲智能电网研究现状2 0 2 2 3 我国智能电网的发展。2 0 2 2 4 我国坚强智能电网的深刻内涵2 2 2 3 坚强智能电网的实现方法和突破点2 6 2 3 。1 智能发电2 6 2 3 2 智能输电2 7 2 3 3 智能变电2 7 2 3 4 智能配电2 7 2 3 5 智能用电2 8 2 3 6 智能调度2 9 2 4 本章小结3 0 3 多a g e n t 技术及其应用3l 3 1a g e n t 概念及特征3l 3 2a g e n t 的结构特点及分类3 2 3 3 多a g e n t 系统及其在电力系统中的应用3 4 3 3 1 多a g e n t 系统的构成3 4 3 3 2 多a g e n t 系统的协调与通信3 5 3 3 3 多a g e n t 系统在电力系统中的应用3 7 3 4 本章小结3 9 4 基于多a g e n t 的电力系统智能调度研究4 1 4 1 引言4 l 4 2 电力系统运行状态分析4 2 4 2 1 电力系统运行状态的划分4 2 4 2 2 电力系统运行状态的形式化描述4 6 4 3 智能调度系统的结构和流程4 7 4 3 1 传统软件模块的封装4 7 4 3 2 智能调度系统的框架结构4 9 4 3 3 智能调度系统的工作流程5 2 4 4 本章小结。5 4 5 总结与展望5 5 5 1 总结5 5 5 2 展望一5 5 参考文献5 7 致 射6 l 硕士期间发表论文情况6 3 c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) v a b s t r a c t ( e n g l i s h ) v i i 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1i n t r o d u c t i o n 1 1 2r e a s e r c hb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c e 2 1 2 1b a c k g r o u n do f t h et h e s i s 2 1 2 2d e v e l o p m e n to f p o w e rg r i dd i s p a t c h i n g 3 1 2 3c o n s t r a i n to f t r a d i t i o n a ld i s p a t c h i n g 4 1 3r e s e a r c hs t a t u s 6 1 3 1t h ea p p l i c a t i o no f a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e 。6 1 3 2p u tf o r w a r do fi n t e l l i g e n td i s p a t c h i n g 8 1 3 3r e s e a r c hs t a t u sh o m ea n da b r o a d 1 0 1 4m a i nr e s e a r c ha n da r r a n g m e n t so f t h et h e s i s 1 2 1 4 1m a i nr e s e a r c h 12 1 4 2a r r a n g m e n t so f t h et h e s i s 1 2 2r e s e a r c ha n dd i s c u s s i n go fs m a r tg r i d 15 2 1s u m m a r i z i n go fs m a r tg r i d 15 2 1 1d r i v i n go fs m a r tg r i d 15 2 1 2t h ec o n c e p ta n dc h a r a c t e r i s t i co fs m a r tg r i d 1 6 2 2r e s e a r c hs t a t u sa n dd e v e l o p m e n to fs m a r tg r i d l8 2 2 1r e s e a r c hs t a t u so fs m a r tg r i di nu s a 1 9 2 2 2r e s e a r c hs t a t u so fe u r o p es m a r tg r i d 2 0 2 2 3d e v e l o p m e n to f d o m e s t i cs m a r tg r i d 2 0 2 2 4m e a n i n go fs t r o n gs m a r tg r i d 2 2 2 1 31 1 1 ei m p l e m e n to fs t r o n gs m a r tg r i d 2 6 2 3 1i n t e l l i g e n tg e n e r a t i o n 2 6 2 3 2i n t e l l i g e n tt r a n s m i s s i o n 2 7 2 3 3i n t e l l i g e n tt r a n s f o r m e r 2 7 2 3 4i n t e l l i g e n td i s t r i b u t i o nn e t w o r k 2 7 2 3 5i n t e l l i g e n tu s a g e 2 8 i i i 2 3 6i n t e l l i g e n td i s p a t c h i n g 2 9 2 4s u m m a r y 3 0 3a p p l i c a t i o no fm u l t i a g e n t 31。 ：；1t h ec o n c e p to f a g e n t 31 3 2t h ef r a m e w o r ko f a g e n t 3 2 3 3t h ea p p l i c a t i o no f m a si np o w e rs y s t e m 3 4 3 3 1a r c h i t e c t u r eo f a g e n t 3 4 3 3 2t h ec o r r e s p o n d i n go fm a s 3 5 3 3 3t h ea p p l i c a t i o no fm a s 3 7 ：；4s u m m a r y 3 9 4s t u d yo ni n t e l l i g e n td i s p a t c h i n gb a s e do nm a s 4 1 4 1i n t r o d u c t i o n 4 1 4 2a n a l y s i so fp o w e rs y s t e ms t a t e 4 2 4 2 1c o m p a r t m e n t a l i z eo fs t a t e 4 2 4 2 2d e s c r i p t i o no fs t a t e 4 6 4 3f r a m e w o r ka n df l o wo fi n t e l l i g e n td i s p a t c h i n g 4 7 4 3 1e n c a p s u l a t i o no f t r a d i t i o n a lm o d u l e 4 7 4 3 2t h ef r a m e w o r ko fi n t e l l i g e n td i s p a t c h i n g 4 9 4 3 3t h ef l o wo fi n t e l l i g e n td i s p a t c h i n g 5 2 4 4s u m m a r y 5 4 5s u m m a r ya n de x p e c t a t i o n 5 5 5 1s u m m a r y 5 5 5 2e x p e e t i o n 5 5 r e f e r e n c e s 5 7 a c k n o w l e d g e m e n t s 6 1 p u b l i s h e dp a p e r s 6 3 i v 摘要 随着全球资源和环境压力的不断增大、电力体制改革的逐渐深化，以及用 户对供电可靠性和电能质量要求的不断提升，要求未来的电网更加安全、可靠、 经济、高效。为此，建设适应经济社会发展的智能电网，已成为国际电力工业 界积极应对未来挑战的共同选择。智能电网是当今世界电力系统发展变革的最 新动向，本文详细介绍了智能电网的概念及特征，综述了国内外智能电网的发 展背景和研究现状，结合我国电力系统的发展现状和建设目标，阐述了我国坚 强智能电网的深刻内涵，分析了我国智能电网建设的相关技术需求和突破点， 并对智能调度环节做了重点研究。 电网规模的不断扩大和电力市场化改革，使电力系统的结构和运行方式日 益复杂，这给电网调度人员带来了巨大挑战。电网调度中心作为电力系统生产 运行的指挥控制中心，其调度自动化系统的性能高低对电网的安全、稳定、经 济运行起着关键作用。在新形势下，传统的能量管理系统( e m s ) 已经难以满足 电网运行监控的需求，必须对其结构和功能进行扩充和完善。为此本文提出了 一种适应未来智能电网建设的智能调度的思想，为电网调度提供更为全面和智 能化的决策支持。 a g e n t 技术是近年来分布式人工智能领域的研究热点，它为设计和实现复 杂软件系统提供了一种全新的途径。本文结合电网调度和a g e n t 技术的特点， 提出了基于多a g e n t 的电力系统智能调度的理念。从智能调度系统的实际需求 出发，首先对电力系统的运行状态进行了详细划分，构建了a g e n t 的生存环境： 对现有e m s 系统的成熟软件进行了封装，使其进化为a g e n t ，作为智能调度 系统的职能模块；以e m s 系统为基础，构建了智能调度系统的框架结构，研 究了系统各职能模块的功能，设计了智能调度系统的工作流程。 智能电网是未来电力系统的发展趋势，智能调度作为智能电网建设的重要 环节，是电网调度自动化系统发展的新方向。 关键词：智能电网；能量管理系统；a g e n t ：智能调度 v i a b s t r a c t w i t ht h ei n c r e a s i n gp r e s s u r e so fg l o b a lr e s o u r c e sa n de n v i r o n m e n t ，a sw e l l 弱 t h ed e e p e n i n gr e f o r mo fp o w e rm a r k e t ，p o w e rg r i dn e e dt ob em o r es e c u r e ，r e l i a b l e ， e c o n o m i ca n de f f i c i e n ti nt h ef u t u r e t h u s ，i t sac o m m o nc h o i c ef o ri n t e r n a t i o n a l p o w e ri n d u s t r yt ow o r ko ns m a r tg r i d ，w h i c hc a r lm e e tt h ee c o n o m i ca n ds o c i a l d e v e l o p m e n t s m a r t 酣di st h ef u t u r ed e v e l o p m e n tt r e n do fe l e c t r i cp o w e rs y s t e m t h ec o n c e p ta n df u n c t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fs m a r tg r i da r ei n t r o d u c e di nt h i st h e s i s f i r s t l y ；t h e nt h eb a c k g r o u n da n dp r e s e n tr e s e a r c hs t a t u so fs m a r tg r i dh o m ea n d a b r o a da r ea n a l y z e di nd e t a i l i na d d i t i o n ，t h ep r o f o u n dm e a n i n go fs t r o n gs m a r t g r i do fc h i n ai se l a b o r a t e d t h i st h e s i si n v e s t i g a t e st h en e c e s s i t ya n df e a s i b i l i t yo f i m p l e m e n t i n gs m a r tg r i d i nc h i n a , a n dp o i n t so u tt h ek e yt e c h n o l o g ya n d b r e a k t h r o u g h b e s i d e s ，t h ei m p o r t a n c eo fi n t e l l i g e n td i s p a t c h i n gf o rs m a r tg r i di s b e c a u s eo ft h ee x p a n d i n gs c a l ea n dm a r k e t i z a t i o no fp o w e rg r i d ，t h es t r u c t u r e a n do p e r a t i o no fp o w e rs y s t e mi sg e t t i n gm o r ea n dm o r ec o m p l i c a t e d ，w h i c hi sa g r e a tc h a l l e n g et od i s p a t c h e r s t h ep e r f o r m a n c eo fd i s p a t c h i n ga u t o m a t i o ns y s t e m p l a y sak e yr o l ei nt h es e c u r i t ya n de c o n o m i co p e r a t i o n u n d e rn e ws i t u a t i o n ，t h e t r a d i t i o n a le n e r g ym a n a g e m e n ts y s t e mc a r ln o tm e e tt h ed e m a n do fp o w e rg r i d c o n t r o lc e n t e r , i t sf r a m e w o r ka n df u n c t i o nm u s tb ee x p a n d e da n di m p r o v e d t h e n o t i o no fi n t e l l i g e n td i s p a t c h i n gi sp u tf o r w a r d e d ，w h i c ha d a p t st ot h ec o n s t r u c t i o n o fs m a r tg r i d ，a n dp r o v i d e sam o r ec o m p r e h e n s i v ea n di n t e l l i g e n td e c i s i o ns u p p o r t f o ro p e r a t o r s a g e n tt e c h n o l o g y , w h i c hp r o v i d e san e ww a yf o rt h ed e s i g no fc o m p l e x s o r w a r es y s t e m ，i st h er e s e a r c hf o c u si n t h ef i e l do fd i s t r i b u t e da r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c e r e c e n t l y i nt h i st h e s i s ，t h ei n t e l l i g e n td i s p a t c h i n gs y s t e mb a s e do n m u l t i a g e n ti sp r o p o s e da c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fg r i dd i s p a t c h i n ga n d a g e n tt e c h n o l o g y b yd e f i n i n gt h eo p e r a t i o ns t a t eo fp o w e rs y s t e mm i n u t e l y , t h e e n v i r o n m e n tt h a ta g e n t sl i v ei ni sc o n s t r u c t e d ；t h e nt h em a t u r es o f t w a r eo fe m si s v i i e n c a p s u l a t e dt ob ea g e n ta sf u n c t i o nm o d u l e so fi n t e l l i g e n td i s p a t c h i n gs y s t e m t h i st h e s i sd e v e l o p st h ea r c h i t e c t u r eo fi n t e l l i g e n td i s p a t c h i n gs y s t e mb a s e do n m u l t i a g e n t ，s t u d i e st h ef u n c t i o no fs y s t e mm o d u l e sa n dd e s i g n st h ew o r k f l o wo f i n t e l l i g e n td i s p a t c h i n gs y s t e m s m a r tg r i di st h ed e v e l o p m e n tt r e n do fp o w e rs y s t e m i n t e l l i g e n td i s p a t c h i n g ，a s a ni m p o r t a n tp a r to fs m a r tg d d ，i st h en e wd e v e l o p m e n td i r e c t i o no fd i s p a t c h i n g k e yw o r d s ：s m a r tg r i d ；e n e r g ym a n a g e m e n ts y s t e m ；a g e n t ；i n t e l l i g e n td i s p a t c h i n g 的需求，实现电力系统的升级换代，以美国和欧洲为代表的一些国家和组织相 继提出了发展智能电网( s m a r tg r i d ) t ，迸一步提高电网运行的安全性、 稳定性和经济性。智能电网是未来电网发展的大趋势，是经济和技术发展的必 然结果，因此，对智能电网的研究具有重大的理论意义和实际价值。 我国国家电网公司从实际国情出发，根据我国能源分布及电网的特点，提 出了建设有中国特色的坚强智能电网的设想。坚强智能电网包括发电、输电、 变电、配电、用电和调度等六大环节，其中调度环节肩负着整个电力系统的运 行与管理，是坚强智能电网建设的重要内容，是一个值得深入研究的课题。电 力系统调度中心是电网运行管理的指挥决策中心，负责指导电力系统内发电、 输电、变电和配电设备的运行，负责系统内重要的操作和事故处理。可以说， 电力系统能够安全经济运行，是与各级电力系统调度中心所作的工作密不可分 的。调度中心作为电力系统的神经中枢，其调度自动化系统的性能高低对电网 的安全、经济运行起着重要作用【2 1 。 随着智能电网概念的提出和电力体制改革的不断深化，传统的电网调度运 行方式面临巨大挑战。虽然目前能量管理系统( e m s ) 已经得到广泛应用，但仍 停留在分布式独立计算阶段，还需要调度员的人工干预才能进行计算分析，然 后根据调度员的经验进行决策处理，这在调度操作的实时性和合理性上存在很 大的缺陷【3 】。当前，电网的规模不断扩大、电力市场改革日益深化和智能电网 建设的实际需求，致使电力系统的结构和运行方式日趋复杂，对电网频繁调整 的工作量也越来越繁重，同时对于调度人员心理素质和运行经验的要求也越来 越高。在电网发生故障时，大量的报警信息显示给调度员，调度员不可能在极 短的时间内对这些信息进行分析处理，做出正确的故障处理决策，调度员的反 应速度越来越不能满足电网运行的需求。因此，电网运行迫切需要功能更为强 大和智能化的调度自动化系统，帮助调度人员完成调度任务，提高电网运行的 安全性和经济性【4 】。 智能电网是未来电网发展的必然选择，而智能调度是建设坚强智能电网的 核心内容之一，是国内外电网运行机构的共同目标。因此，随着形势的发展和 技术的进步，智能调度系统的出现是必然的。 1 2 课题研究的背景及意义 1 2 1 课题研究的背景 ( 1 ) 电力体制的改革。一直以来，世界各国的电力行业都处于绝对的垄断 地位。进入2 0 世纪9 0 年代以后，以建立开放电力市场为标志的电力工业体制 改革在许多国家陆续展开，其主要目标是打破传统电力工业垄断运营的模式， 引入竞争机制，提高效率，降低成本，优化资源配置，促进电力工业的健康发 展【5 1 。到目前为止，电力市场改革的各种模式还处在不断探索、不断完善的过 程中。 改革开放以来，我国的电力工业发展迅速，但是一体化的旧的电力体制已 经越来越不适应建立社会主义市场经济体制的要求。当前，实现商业化运行、 走向市场已成为我国电力工业改革的大趋势，其总体目标是【6 】：打破垄断，引 入竞争，降低成本，健全电价机制，优化资源配置，促进电力发展，构建政府 监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系。 为实现“厂网分开“竞价上网”，开展公平竞争，2 0 0 2 年1 2 月，原国家电 力公司被拆分重组为2 家电网公司和5 家发电公司，标志着我国电力市场化改革 进入到实质性阶段【7 1 。 ( 2 ) 电网的规模不断扩大。随着经济的快速发展，社会对电力的需求不断 增加，电源和电网的建设保持快速增长，电网的规模越来越大，结构日益复杂， 运行方式灵活多变，风电、太阳能等分布式发电在电网中所占的比重越来越高， 在这种复杂的情况下确保电网的安全稳定运行越发困难。电力系统的规模越来 越大，致使汇集到调度中心的各种信息大量增加，影响系统安全的因素越来越 2 多，故障的发生和发展日趋复杂，多重故障、连锁故障造成的后果日益严重， 传统的调度自动化系统面临巨大挑战。 ( 3 ) 特高压电网的建设和跨区域电网互联【8 捌。我国的能源资源与经济发 展水平在地域上呈逆向分布，能源丰富地区远离负荷中心，我国3 4 的煤炭资 源分布在山西、陕西、内蒙古等西北地区，而2 3 以上的经济可开发水能资源 分布在四川、云南、西藏等西南地区；东部地区经济发达，能量消耗大，能源 资源却十分匮乏。由于近年来我国电源超常发展，而电网建设严重滞后，电网 与电源发展不协调的矛盾十分突出。现有的5 0 0 k v 超高压跨区互联电网联系薄 弱，输电能力严重不足，区域电网之间水火互济和跨区域补偿能力明显不足。 我国这种资源分布与电力负荷中心分布极不均衡的状况，要求建设远距离、大 容量的特高压输电系统，实现西电东送，加强南北互联，为实现全国范围内的 资源优化配置创造条件。 建设特高压输电工程，不仅能够促进煤电和水电基地的大规模开发，将清 洁的电能从西部和北部大规模输送到中、东部地区，满足经济快速发展对电力 的需求，实现能源资源的优化配置，而且与超高压输电相比，特高压输电可以 节约建设投资，降低输电成本，节约线路走廊和变电站建设用地。然而，互联 电网的功率交换必然会涉及各省的经济利益，随着电力体制的改革，传统的以 行政命令的手段规定省间的功率交换往往不能兼顾各方的利益，挫伤了各方的 积极性，这给电网调度工作带来了新的挑战。 1 2 2 电网调度自动化系统的发展历程 电网调度自动化系统的发展历史可以归纳为两个阶段【1 0 】：经验型调度阶 段和分析型调度阶段。在电力系统发展的初期，由于受到自动化、通信等技术 的制约，调度人员往往通过打电话询问现场情况，以掌握系统的当前运行状态， 当系统发生故障时，主要依靠调度员的经验做出判断，处理故障。 在2 0 世纪6 0 年代，随着自动化技术和通信技术的进步，电力工业界逐渐 出现了数据采集与监控系统( s u p e r v i s o r yc o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n ， s c a d a ) ，它可以将广域分布的电力系统信息采集并上传至调度中心，实现对 系统的安全监控。随着计算机技术、通信技术、数据库技术和电力系统分析理 论的不断发展和完善，同时为了满足电网调度的需要，逐渐在s c a d a 系统的 基础上增加了自动发电控制( a g c ) 、经济调度( e d ) 、调度员培训模拟( d t s ) 以及 安全分析、状态估计、负荷预测等高级应用软件( p a s ) ，调度自动化系统从最 初的s c a d a 升级为能量管理系统( e m s ) ，调度工作从经验型阶段上升为分析 型调度阶段，提高了电力系统运行的可靠性、稳定性和经济性。 我国电网调度自动化系统发展到今天经历了三代【1 1 1 。2 0 世纪7 0 年代基于 专用计算机和专用操作系统的s c a d a 系统为第一代，它只有实时数据采集和 处理的功能，不具备应用分析的功能：8 0 年代基于通用计算机的e m s d m s 系 统称为第二代，系统能实现完整的s c a d a 功能，而且有一定的应用分析能力； 9 0 年代的开放式分布式e m s d m s 称为第三代，它采用了大型的关系型数据 库和先进的图形用户界面技术，同时高级应用分析软件越来越丰富，厂站端采 集上来的数据也更加可靠、全面和精确。 当前国内各电力科研单位研制了满足分布式、开放式要求的第三代调度自 动化系统。例如国电南瑞科技公司研发的o p e n 3 0 0 0 电网调度自动化系统， 东方电子研制的d f s 0 0 3 系列调度自动化系统，中国电力科学研究院开发的 c c 2 0 0 0 调度自动化系统等。 1 2 3 传统调度系统的局限性 在新的形势下，传统的电网调度自动化系统面临一系列的问题，主要表现 在： 首先，电力市场的逐步实施和不断深化给调度人员造成巨大压力。在电力 市场条件下，如何保证电力系统安全、可靠、经济运行面临很多新的问题，虽 然保障电网的安全稳定运行仍然是调度运营部门最重要的目标，但是与传统的 电网调度方式相比，电力市场条件下的电网调度更具有特点【1 2 】：为了充分挖 掘现有电力系统的潜力，提高企业整体的运营效益，系统中的许多输变电设备 都需要运行在极限或接近极限的状态，因此如何保证系统安全运行的任务将变 得更为艰巨；此外，系统运行的经济性变得更为复杂，不仅要充分考虑发电的 经济性，还要考虑输电服务和辅助服务的经济性。 其次，大规模间歇性电源的接入使电网调度控制更加困难。为了应对能源 危机和环境的压力，实施可持续发展战略，风电、太阳能等可再生能源发电得 4 山峦大学亟士学位论文 到快速发展，中国计划将建成若干个千万k w 级的风电基地和多个光伏发电基 地。这些分布式发电资源具有间歇性和不可预测性，常被学术界称之为“负的 负荷”，这些大容量、间歇性的绿色电源接入后，对整个电力系统的稳定运行 带来安全隐患，对电网的调度和控制同样是一项重大挑战。 第三，建设坚强智能电网需要功能强大、更加智能化的调度系统。智能电 网是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、 计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。2 0 0 9 年美国总 统奥巴马上任伊始就提出了以智能电网为核心的能源战略，积极应对全球气候 变暖和国际金融危机，实现美国经济振兴。这使得智能电网这一概念逐渐得到 各国研究机构和电力公司的重视。随后我国国家电网公司提出了建设以特高压 电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网发展战略，为我国智能电 网的建设与发展勾画出了较为清晰的路线图。未来的智能电网首先应该具有坚 强的网架结构，同时具备信息化、自动化、互动化的特征和自愈能力，方便加 强与用户的实时交互沟通，支持分布式电源和双向潮流等特点。这些功能特点 对电网控制中心都提出了新的更高的要求。调度中心作为电网监控的中枢，迫 切需要建设具备实时分析、智能决策、适应市场化要求的安全可靠的智能型调 度自动化系统，以提高对电网的驾驭能力。 在这样巨大的挑战面前，传统的e m s 系统就显得有些难以应对，必须对 其结构和功能进行扩充和完善，以满足智能电网调度监控的要求。而且随着电 力市场的发展，调度中心已经不再是一个纯粹的电网运行监控中心，它不但要 负责电网的安全运行和稳定，而且还要负责电量的交易和市场的经营，是代表 整个电力企业对电力系统实现调度、管理和运营的一个高度信息化、自动化和 智能化的指挥决策中心。 电力系统向超大规模发展和电力市场化改革对调度运行部门提出了巨大 的挑战，传统调度的不足和电力系统的实际需求呼唤智能调度的出现，而近年 来信息理论、计算机技术和人工智能技术的发展为智能型调度的研究提供了技 术支持。把信息技术、人工智能技术应用到调度自动化系统，通过对电力系统 采集的数据信息进一步集成，发现信息中隐含的有用知识，并结合人工智能技 术为调度人员提供全面的决策支持，帮助调度人员进行系统运行状态的分析与 决策，实现电网调度的智能化，是当前调度自动化系统研究的热点问题。 1 3 智能调度系统的提出及研究现状 1 3 1 人工智能在电力系统中的应用 人工智能( a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，a i ) 又称为机器智能，是数理逻辑、计算机 科学、控制论、信息论、神经生物学以及语言学等许多学科相互渗透而发展起 来的一门综合性学科，其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可以展 现某些近似于人类智能行为的计算机系统。人工智能技术诞生于1 9 5 6 年，在 美国达特茅斯( d a t m o u t h ) 大学举办的夏季会议上，人工智能技术的主要创立者 麦卡锡及一批科学家提出了人工智能这一术语【1 3 】【1 4 1 ，并开始了具有真正意义 的研究工作。人工智能技术发展至今，取得了丰富的研究成果，并且在很多领 域得到了成功应用。 自2 0 世纪8 0 年代以来，人工智能技术被逐步引入电力系统的相关研究领 域，主要是基于以下的原因：首先，电力系统是一个超大规模的实时动态复杂 系统，随着问题规模和复杂程度的不断增加，利用已有的算法和计算机条件， 无法在较短的时间内取得满意的计算结果；其次，电力系统是非线性的，很多 问题无法建立精确的数学模型，不能完全用数学形式反映问题实质的约束条 件；再次，由于人们对电力系统的了解还不够精细，使许多问题具有模糊性； 此外，在求解问题的过程中有时需要应用专家的经验知识，这些都无法用精确 的数学形式进行描述。与传统的方法相比，人工智能算法可以采用基于知识的 问题求解策略，弥补了单纯依靠数学方法的不足，解决了某些传统计算方法难 以解决甚至不能解决的问题，在实际应用中表现出了很大的优势。在电力系统 中应用较为广泛的人工智能方法包括： ( 1 ) 专家系统。专家系统产生于2 0 世纪6 0 年代中期，是人工智能应用领 域的一个重要分支。专家系统是一个基于专门领域的知识来求解特定问题的计 算机程序系统，能够模拟人类专家的思维活动，像专家一样通过推理与判断来 解决复杂的问题。一个典型的专家系统主要由知识库、数据库、推理机和人机 界面等4 部分组成，其结构如图1 1 所示。电力系统中有不少问题需要依靠相 关领域的专家( 规划、设计人员、调度运行人员等) 来求解，有的是依靠专家 6 经验，也有的是将基于经验的判断与基于数值分析方法得到的结果融为一体来 解决，到目前为止，专家系统已经成为电力系统中应用最为成熟的人工智能技 术【15 1 ，主要的应用领域包括：电网监测与故障诊断、电网调度操作指导、故 障恢复等。 用户 专家 rr 人机接 口 j lj ljl r1r 知识获取推理机咨询解释 j l 心、 r 叫知识魔 数据库 l 图1 1 专家系统的基本结构 ( 2 ) 人工神经网络。人工神经网络是一种通过模拟生物神经网络所具有的 特征，进行分布式并行信息处理的数学模型算法。神经网络依靠系统的复杂程 度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到信息处理的目的。 人工神经网络具有自学习和自适应的能力，可以通过预先提供的一批相互对应 的输入一输出数据，分析掌握两者之间潜在的规律，最终根据这些规律，用新 的输入数据来推算输出结果，这种学习分析的过程称之为“训练”。由于神经网 络具有自学习和自适应能力，快速并行处理能力和良好的分类能力，被广泛地 应用于电力系统的实时控制、监测与诊断、短期和中长期负荷预测、状态估计 等诸多领域，而基于神经网络的负荷预测技术已成为人工智能在电力系统最为 成功的应用之一。 ( 3 ) 遗传算法。遗传算法( g e n e t i ca l g o r i t h m s ，g a ) 是由美国m