引语
智能电网运行调度与控制问题是目前电力领域的主要研究方向。智能电网输电线路容易受到众多因素干扰，其运行过程中容易出现松动、变形、氧化以及腐蚀等严重问题。输电线路的调度与高质量控制对电网安全极为重要，故提升输电线路检修工作的效率具有很强的现实意义。在研究输电线路调度及控制问题时，应同时考虑输电线路的外因与内因；智能电网运行时具有极强的时域特性[1]，若不全面考虑对输电线路影响的外因，则无法明确智能电网的线路运行性能。智能电网的良好调度可满足电网运行的智能化、低成本化，而充分考虑对智能电网运行时线路的波动特性产生影响的外在因素，具有极强的现实意义。
1 智能电网及其发展过程
1.1 传统电网与智能电网
传统电力系统[2]通常指由发电厂、电力输送网络及电力用户所组成的整体系统，其包括了发电、输电、变电、配电和用电的整个电力输送和消费流程。由于电力系统容易受到自然灾害的影响破坏，为确保所有用户能够相互独立地使用电力和提高供电可靠性，通常将水电厂、火电厂、核电厂等多种类型的发电厂、发电设备和电能用户组成统一的电力网络。在电力到达客户终端之前，它要经过多个步骤，如图 1 所示，包括发电、输电和配电。电力首先由化石燃料、核能或可再生能源等能源在发电设施（通常称为发电厂）中产生；输电系统将电力从发电厂远距离输送到配电变电站，从那里分发给客户。输电和配电系统包括变电站，其中变压器用于提高或降低电压水平，以便向工业、商业和住宅客户提供相应的服务。
图 1 电力系统
随着国内外经济社会发展，人们对电力网络建设提出了更高的标准和要求，不仅需要更强的电力输送能力，而且需要能够提供更高的能源利用效率，在此背景下，智能电网（Smart Grid）应运而生。2001 年，美国电力科学研究院（EPRI）最早提出“Intelligrid”（智能电网）的概念，并于 2003 年提出《智能电网研究框架》[3]展开研究；2005 年，欧洲提出类似的“Smart Grid”的概念；2008 年，在中美清洁能源合作组织特别会议上，人们开始使用“SmartGrid”，中国将其翻译为“智能电网”，并在国内统一推广这一概念，以指导相关研究的开展，随后，中国国家电网公司即提出“坚强智能电网”的概念，并大力推动智能电网的建设和发展。
1.2 智能电网内涵及特征
智能电网是一种借助于信息通信技术、计算机技术、自动控制技术等，建立在集成、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法和先进的决策支持系统技术的应用，以实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全为目标的新型电力系统网络。与传统电力系统相比，智能电网一方面提供了更为便捷的电力接入方式，另一方面又为用户提供了更高的电力服务质量，更有利于电力市场和资产的优质高效运行。智能电网控制系统通常由发电站自动化系统、变电站自动化系统、配电站自动化系统和数据调度网络等部分构成。从上述概念中可以看出，智能电网是一种典型的工业互联网（Industry Internet），采用工业控制系统对电力系统实施控制和调度，同时也是一个庞大的物联网络（Internet of Things，IoT），其中包含着大量各式各样的传感器，将物理世界中的指标要素映射到信息网络中的具体数据，因此也可以看作是一种信息物理系统（Cyber Physical System，CPS），智能电网还是一种数据采集与监视控制（Supervisory Control andData Acquisition，SCADA）系统，通过对多种物联网传感器搜集的数据进行分析来生成决策，以实现对各类电力系统生产和运行数据的采集监控。智能电网主要具有以下特性：①可靠性。电力系统首先要保证供电服务的可靠性，在为用户提供高质量用电服务的同时，尽可能减少系统故障，提供持续高可用的供电服务。②自愈性。一旦发生故障或异常，系统可以通过自动化监测程序快速发现和定位异常点，并在无人干预或少量人工干预下，快速完成自我修复，从而减少无电力供应时间，尽可能降低损失。③经济性。实现有效的资产管理，提高电力系统中的设备和资源利用率，以经济高效的方式实现资源调度，实现更高的经济效益、环境效益和社会效益。④灵活性。满足不同用户的多样性服务需求，以灵活互动的方式提供电力服务，推进用户与电网信息的双向实时交互，提高互动水平和用户服务质量。⑤安全性。需要具有安全坚固的网络架构，并具备抗物理攻击和网络攻击的能力，能够及时有效地处理可能发生的各类安全故障
2 智能电网调度自适应控制优化
首先，对线路运行状态进行分析，其主要包含线路的运行状态、健康状态、天气变化对线路状态的影响、负载电流对线路运行状态的影响，基于以上 4 点计算电网线路综合故障概率；其次，基于并网和孤岛两种情况构建智能电网调度模型；最后，基于 1.2节的智能电网调度模型进行时域和间隔的自适应控制，实现智能电网调度自适应控制优化。
2.1线路运行状态分析
在固定时间内，可用线路的失效次数来体现线路故障率。假设输电线路初始运行时属于正常状态，δ 表示故障率；P 表示线路从初始状态运行至T 过程中，故障概率出现在 Δt 时间段内的概率；T+Δt 表示故障分布区间；概率分布函数为 F ，则电网线路的条件故障概率表达式为P( Δt，T) =P(T ≤t≤T+Δt/ t )=F(T+Δt ) -F( t)/1-F(T ) （1）
先通过所获取的条件故障概率，明确线路运行状态[9]，再利用线路运行状态来指导智能电网调度自适应控制的决策。
2.1.1自然老化状态
假设 W 与 Wmax分别表示线路的抗拉强度损失值以及最大抗拉强度损失百分数；Tc与 L 分别表示线路的导体温度以及服役寿命；A1、A2与 A3均表示线路材料及其尺寸参数。先利用导体温度在线检测数据来确定线路的导体温度，再利用导体温度来获取 L 值。
输电线路自然老化与线路使用寿命之间的关系表达式为
Wmax=W{P (Δt,T )[- exp( A1+A2ln( L)+A3Tc)]} （2）
在电网线路运行过程中，α 与 δNA分别表示形状参数以及考虑线路自然情况后的线路故障率；t表示线路目前服役时间。在充分考虑自然老化情况下的条件故障概率 PNA以及故障概率分布函数FNA的表达式分别为
PNA=δNA{(T/ L )α-[Wmax(Δt+T )/L ]α} （3）
FNA=δNA( t /L)α （4）
当线路运行时间增加、线路运行年限提升以及线路设计服役年限降低时，条件故障概率均增加。
2.2自适应控制
选取模型预测控制方法中的域参数设置，保障智能电网调度过程中的自适应控制性能，从自适应控制时域长度和自适应控制间隔长度两个方面进行域参数设置，实现智能电网调度的自适应控制。
自适应控制时域长度采用经典模型预测控制方法实现自适应控制时，预测时域 MP应高于控制时域 MC。充分考虑调度优化计算时间的预测控制时域以及电压预测误差，实现自适应时域调整。假设 MP0表示模型预测控制方法的初始预测时域步长；k1,t表示智能电网中不同节点的预测电压误差之和；k1,t,max与 h1分别表示最大电压预测偏差以及 k1,t的函数值；uPt,i与 uMt,i分别表示在 t 时的节点 i 的电压预测值以及实际值；MPt表示预测时域。利用 k1,t调整预测时域步长表达式为
（5）
h1伴随 k1,t的降低而降低，可知预测时域可在预测误差较小时放宽调整，便于更加全面地体现智能电网的线路运行状态。
参考文献
[1] 任晓辉. 电网调控自动化系统运行状态在线监视与智能诊断研究及应用[J]. 电力系统保护与控制，2018，46（11）:156-161.REN Xiaohui. Research and application of onlinemonitoring and intelligent diagnosis of operation status ofpower grid control automation system[J]. Power SystemProtection and Control，2018，46（11）:156-161.
[2] 谈林涛，李军良，任昺，等. 基于RB-XGBoost算法的智能电网调度控制系统健康度评价模型[J]. 电力自动化设备，2020，40（2）:189-198.TAN Lintao，LI Junliang，REN Ying，et al. Healthevaluation model of smart grid dispatching control systembased on RB- XGBoost algorithm[J]. Electric PowerAutomation Equipment，2020，40（2）:189-198.
[3] 丁一，王旭东，戚艳，等. 考虑网络等值的自适应电流速断保护整定方法[J]. 电力系统及其自动化学报，2018，30（7）:78-82.DING Yi，WANG Xudong，QI Yan，et al. Adaptivecurrent quick-break protection setting method consideringnetwork equivalence[J]. Proceedings of the CSU- EPSA，2018，30（7）: 78-82.
