智能广域机器人是电网智能最高形式

随着更高电压等级交流输电线路的建设，我国电网互联的程度不断增强，目前已成为世界上最大的交流同步电网，其安全经济运行面临着诸多前所未有的挑战。

“大规模新型可再生能源发电基地的接入，电动汽车等新型客户与负荷性微电网大量涌现，以及电源性微电网和分布式电源等组成的新电网的调度运行，是我国智能电网安全可靠运行中面临的主要问题。”中国科学院院士、清华大学教授卢强说。

卢强认为，与欧美智能电网建设偏重配电网不同，我国智能电网建设中的问题更集中反映在电网调度运行上。“将整个电力大系统控制得如同一台智能机器人，是一个异常宏伟的目标”。

卢强和团队经过研究指出，“具有多指标自趋优运行能力”的电网是电网智能的最高形式，可称为“智能广域机器人”。日前，这项由国家自然科学基金资助的研究成果发表在最新一期《中国电机工程学报》上。

过去的研究一直强调智能电网的“自愈”能力，而在卢强看来，“自愈是实现电网安全可靠运行的主要功能”这一说法，对配电网是适宜的，但对电源性微电网和分布式电源等组成的新电网的运行调度问题，则还显得不够。

卢强认为，电网在运行中必须具备多指标自趋优运行的能力。衡量电网某时刻是否处于趋优状态，就是看电网在该时刻其运行状态是否满足设定的电网运行评估指标体系；且电网通过自身的自动调控，可实现从不令人满意的状态到令人满意状态的一个转化过程。

“如果一个电网具有这项能力，则无论电网中出现何种异常情况，都可借助完善的调度自动化设施，自动对自身进行综合调控。”卢强表示。

“智能广域机器人”（Smart Wide Area Robot，简称Smart-WAR）的理论基础是电力混成控制论，其主导思想是：将一切不满足要求和不满意的状态都分类地定义为事件，通过控制使得系统回归至无事件运行状态，则系统的各项指标（电能质量、稳定性和经济性）一定是足够满意的。

“这就是说，该方法可以在实践上解决大电网的多重目标趋优控制问题。”卢强认为，电力混成控制论使得“将整个电力大系统控制得如同一台智能机器人”成为了可能。但要真正实现Smart-WAR，在一些关键技术上还需有较大突破。

第一，智能电网基础量测设施与动态SCADA系统建立。实际运行中的电力系统是一个连续的动态系统，系统的状态每时每刻都在发生变化。需要研发新型智能电网基础量测设施，并在此基础上建立动态智能电网基础量测设施与动态数据采集与监控（SCADA）系统，以快速获得系统可信的全状态。

第二， 新型状态估计系统。传统的状态估计系统的算法大多建立在残差概念基础上，但并不准确。需要提出新型状态估计理论，解决系统真值未知情况下状态估计结果评价问题，这是以往研究中的空白点，也是进行状态估计研究首先而且必须要解决的问题。

第三， 标准化建模与接口。智能调度中心的控制对象是现代电力系统，其结构和组成非常复杂；同时电力设备来自于不同的厂商，在分布式发电和用户参与的情况下就更为复杂。而Smart-WAR本身也是一个极为复杂的系统，其实施有赖于不同软硬件厂商的有效合作。

因此，Smart-WAR建设必须采用标准化的模型和接口，这样可尽量减少不同厂商与开发者之间的沟通成本，提高运行效率，保证不同设备之间、调度中心和电力设备之间、不同应用之间、电网和发电设备以及用户之间的无缝连接。

第四，电力系统运行评估指标体系。电力系统是一个统一的整体，对于其运行和控制需要考虑到频率、电压等诸多方面，因此有必要建立起一整套能反映电力系统运行总体及各个方面情况的运行指标体系。这一指标体系应是一个多维度、能够反映系统实时及未来一段时间内运行趋势的综合指标体系，可用于对电力系统运行情况进行评估，辨识系统运行的薄弱环节和区域，以达到预警的目的。

第五，机器智能与人的智能结合。首要之处在于调度自动化系统与调度运行人员有相同的控制理念。Smart-WAR其所依赖的理论基础是以事件驱动为内核的，这和调度运行人员的日常调度行为（基于事件进行调度）高度一致，两者有着同样的控制理念；Smart-WAR在已有的系统运行状态可视化基础上，采用“焦点+背景”等信息可视化技术，实现系统运行指标可视化、事件可视化、控制命令可视化、操作指令可视化以及指令执行情况可视化。

文转国家自然基金委