“数字南方电网”构想

0 引言
　　
　　“数字南方电网”这一构想起源于“数字电力系统”的提出。在2000年，卢强院士就给出了关于数字电力系统的定义：“它是某一实际运行的电力系统的物理结构、物理特性、技术性能、经济管理、环保指标、人员状况、科技活动等数字的、形象化的、实时的描述与再现。”如果按照上述意义来理解，“数字南方电网”的内容将包括企业管理、运行管理和营销管理在内的所有业务，也可以将其称之为“数字南方电网公司”。
　　
　　在上述定义的基础上，本文给出一个狭义的定义：“数字南方电网”是以全局模型的形式对实际运行电网的真实特性的数字的、准确的、实时的再现，这个全局模型以一组数字模型从不同层面和角度对整个系统的运行状态进行了真实的刻画，从而能够根据调度决策的需要建立系统的实时分析平台和超实时的仿真平台，并最终实现电网调度决策的智能化和调度指令执行的自动化。
　　
　　该定义所指的“数字南方电网”主要面向南方电网公司中与电网的运行、调度、通信相关的功能。它一方面强调了对南方电网的数字化表示，是南方电网数字化建设需要达到的目标；另一方面则强调了在数字化的基础上，综合利用各种先进的理论和技术，实现对南方电网的智能化管理。
　　
　　1“数字南方电网”的特征
　　
　　“数字南方电网”有2层含义，即数字化南方电网和智能化南方电网。其中，数字化阶段的目标是实现管理、安全、运行等信息的获取、传递和使用的数字化，而智能化阶段的目标则是在数字化的基础上，综合考虑学科前沿技术和未来发展的方向、趋势，提高管理和生产方面的智能程度，逐步完成智能系统对人工的替代，使得系统具备自动恢复到安全稳定状态的能力，实现电网的自愈功能。
　　
　　1.1 数字化
　　
　　数字化南方电网就是要实现信息的获取、传递和使用的数字化，因此需要对南方电网运行调度业务中上述各个环节采用相应的数字模型来刻画，它包括2个方面的要求：
　　
　　⑴相关信息的数字化表示，它是“数字南方电网”最基本的特征。数字化表示的内容主要包括3个方面，即整个电网物理状况、电网运行的状态和外部事件（指那些对电力系统的电能质量、安全性、稳定性和经济性会造成影响的事件）。
　　
　　⑵数据的全局性共享，包括数字电网各个功能模块内部和它们之问的数据共享，也就是说，这些功能模块为了实现其功能而需要的任何数据（全局性的要求）都能够在要求的时间间隔内获得（实时性的要求）。
　　
　　在数据全局共享的基础上，所有的分析和调控都可以针对统一的数字化模型进行，实现电网调度运行的自动化，可以认为满足了南方电网数字化的要求。
　　
　　1.2 智能化
　　
　　南方电网调度运行的智能化要求在数字化的基础上，实现全局性智能决策和智能决策的自动分解、执行，这是“数字南方电网”的本质特征，也是电网运行调度方面的一项核心创新。
　　
　　⑴全局性智能决策包括决策的全局性要求调度决策依据全局性数据制定，同时，决策的执行必须考虑全局控制手段的综合利用。智能性主要依赖于科学的分析和新一代控制理论在电力系统中的应用。作为电网调度运行的大脑，全局性智能决策为电网的安全、经济运行提供了控制策略。
　　
　　⑵智能化的全局决策和自动化的分层控制从总体上决定了“数字南方电网”的控制具有分层结构，它包含有连续事件、离散事件、推理决策事件，是一个典型的混成控制系统。通过引入新型控制理念，即混成控制理论，将控制策略逐级分解和自动执行，可以令整个南方电网的运行控制形成一个全局趋优化的混成控制系统，使得多目标优化的协调控制能够在统一的框架下实现。
　　
　　2 “数字南方电网”的组成
　　
　　“数字南方电网”的分级调度架构按南方电网调度自然划分为总网调-省调-地调-区县调4层，如图1所示。

　　各级调度分别对自身直接管理的厂站和负荷进行调度管理，下级调度部门必须执行上级调度部门的指令，总调还需要保证与其他平级的大区网之间的功率交换计划的执行。上述4级调度部门，按照统一调度、分层执行的原则，完成整个电网的输配电运行调度工作。