电网智能调度命令票系统的运行状态识别方法

吴龙腾，蔡新雷，李嘉铭，高海翔，林裕新

（1.广东电网调度控制中心，广东 广州 510600；2.广东电网湛江供电局，广东湛江 524000；3.广东电网汕头供电局，广东 汕头 515000）

电气操作票是一种保证电网平稳运行的有效措 施[1]，调度命令票通常是由省级及以上电网调度中心发布，负责管辖和调度一定数量的大型变电站，由于调度命令涉及的变电站以及操作组件数量较多，因此需要保证其逻辑关系的适用性，即准确判断相关电力设备的运行状态[2]。

国外最早开始电网智能调度操作研究的是日本，研究成果集中在建立变电站模型层次关系层面。继日本之后，美国和加拿大学者也开始了相关研究，研究成果主要集中在分解操作内容和建立操作顺序方面[3]。国内对电网智能调度命令票的研究始于80 年代中期的一部分高校和科研院所，其相继开发了适用于多种类型的电网操作命令票，并取得了较好的研究成果，其中，文献[4]利用混合加密算法，构建电网指令交互模型，实现开放指令在嵌入式平台的顺利运行。文献[5]利用概率神经网络，分类治理电网智能调度设备，并完成治理效果评价，在电网智能调度领域，实现了电能质量高效管理，但是在运行状态识别方面，其系统运行状态梯度特征难以识别，难以控制与判断电网智能调度命令票系统的逻辑关系，对此，提出一种电网智能调度命令票系统的运行状态识别方法。

1 运行状态识别

1.1 提取智能调度命令票运行梯度特征

利用获取的电网中电气节点以及电气线路的电气介数，即可提取智能调度命令票的运行梯度特征[9]。

定义电网中的某个节点第i个样本的输出函数公式为：

其中，wT表示电气节点的权重，c表示第i个样本的输入电流，m表示第i个样本的偏置数值，σ表示电气介数参数，则得出智能调度命令票中的样本损失函数的计算公式为：

其中，yi表示第i个节点的实际输出值，表示第i个节点的目标输出值，则根据样本点的损失数值，得出成本函数的表达公式如下：

其中，(w,m)表示第i个样本的成本函数偏导，c表示电网智能调度命令票的输入样本数量。求取成本函数的梯度，表达公式如下：

其中，∇S表示成本函数的梯度，将初始化权重进行赋值，对式（4）中的参数进行随机取值，得到成本函数与样本梯度值。设定运行梯度的步长为δ，根据步长以及初始值，提取运行梯度特征，公式如下：

其中，w1、m1、S(w1,m1)分别表示在梯度的步长为δ的条件下，成本函数与偏导数值的梯度变化，根据定义好的目标函数优化取值范围，应用梯度下降理论，判断运行状态的出发点和下降方向，通过计算输出函数、损失函数以及成本函数，得出电网智能调度命令票的运行梯度样本，从而得出梯度特征[10]，完成智能调度命令票的运行梯度特征提取。

1.2 构建命令票识别矩阵

由于电网运行状态的变化频率较高，为了能够准确识别电网智能调度命令票的运行状态[11]，因此需要在运行梯度特征提取的基础上，利用实时安全校核的数据结果，判断智能调度命令操作前与操作后的电网运行状态，进而根据电网的实际运行方式，进行推理和调度命令操作分解，并根据状态特征量进行运行状态识别[12]。具体过程如图1所示。

图1 命令票执行实时校核流程

根据图1 可以看出，在得到电网智能调度命令票的执行命令后，依据实时数据与电网接线方式，变电站值班员按照命令票上调度要求，分解、重置电网运行方式，执行命令。针对未执行的调度令进行模拟操作，根据操作结果实现安全校核。具体内容包括执行顺序规则、运行状态转换等错误防治规则[13]。将母线链中的母线节点序号以及节点类型作为母线编号与阻抗信息，得出节点网络图，如图2 所示。

图2 六节点网络图

根据图2 可以看出，数字1-6 为母线编号，电网中的线路参数以线路连接的间隔单元作为连接纽带，间隔单元中包含间隔单元起始端点的节点编号，以此判断线路所在母线，并保存到电网线路链表中，得出抗阻矩阵如下：

其中，0 表示不存在的节点，∞表示不相连的节点之间的抗阻。

由于电网智能调度命令票的操作重复性较高，因此，在从初始运行状态转换到目标运行状态时，转换过程中需要严格遵照操作顺序，比如在电网停电状态下需要先将开关拉下，然后再关闭线路侧刀闸以及母线的刀闸，输电顺序则与之相反。电网的不同运行方式转换，导致不同的命令票形成了不同的操作任务，各项任务之间存在着多样性与共享性联系即逻辑关系[14]。利用命令票识别矩阵，充分扩展程序规则，将新的操作任务添加到对应的操作单元，在不改变原有规则的基础上[15]，执行命令票任务，完成运行状态识别方法的设计，并将识别结果返回到命令票执行实时校核流程中修正，即可完成电网智能调度命令票系统的多次维护。

2 实验分析

为了测试此次设计的识别方法的应用效果，选取两种常规识别方法（文献[4]方法和文献[5]方法）进行实验对比，得出测试结果。

根据测试需要，进行时域扰动信号参数获取。电网智能调度命令票系统的运行状态体现在其运行过程中受信号干扰的系统参数变化形式上，其中，时域行特征最为明显，因此，时域扰动信号参数的估计值计算过程如下：

根据式（7）-（9），得出电压暂升幅值、谐波幅值以及振荡频率的时域扰动信号参数，如表1 所示。

表1 扰动信号参数

以表1 中的实际数据为依据，进行命令票执行实时校核，将测试环境分别设置在不同的噪声信号环境下，以电网智能调度命令票系统初始信息为对照组，在实际电网智能调度命令票逻辑执行后，获取相关数据，作为实验组样本，测试应用该文方法后，修正完毕的电网智能调度命令票逻辑关系系数Imax与实际拟合程度，测试结果如图3 所示。

图3 不同方法与实际值拟合程度

根据图3 可以得出，在30 dB 和100 dB 的高斯噪声信号条件下，此次设计的运行状态识别方法比其他两种常规识别方法的拟合程度高，证明此次设计的识别方法准确度更高，更适用于电网智能调度命令票系统的运行状态识别，调度员或相关人员可以方便地掌握调度命令操作票的开票方法，并及时进行系统参数修正和维护，解决调度系统中相应元件状态在订票过程中的状态和变化规律。

3 结束语

该文的电网智能调度命令票系统构造了电网智能调度指令单识别矩阵，共同获取了电网电介值的取值范围，高效识别电网智能调度指令单系统的运行状态，可以在一定程度上推动整个电网智能调度领域的发展，争取为学术界开展相关研究奠定理论基础与实践基础。但是在研究过程中，存在计算量较大的问题，其状态识别工作较为繁琐，未来将对此不断完善。