供电一体化综合调度方法研究

王景香

（甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

为保证矿山工作面的安全高效的生产，矿山供电系统的稳定可靠的运行，是我国当下面临的重点问题。在矿山开采时，不仅需要合理分配电能，也应确保在不同紧急情况下，供电系统都可以安全可靠又稳定的运行。矿山供电一体化就是把供电系统中独立运行的个体进行组合，组合成一个可以互相配合的紧密衔接的整体结构。而矿山供电一体化综合调度就是操作调配系统，使系统稳定有效的运行，为矿山工作提供电力支持，并减少资源浪费。目前，我国矿山供电调度系统电力传送链不完善，极易出现节点故障问题，导致供电调度上网络延迟过久，且存在大量资源被浪费的问题，无法完成有效调度。基于此，一体化运行已经成为供电调度有效运行必不可少的步骤。针对上述问题，研究矿山供电一体化综合调度方法，希望通过本文的分析可以为矿产供电提供新的参考思路，确保矿山供电系统安全稳定且高效运行。

1 提取矿山供电整体特征

在矿山供电中，最容易出现的问题就是节点故障或者通信链路中断，在出现这种问题时，就需要把拓扑变化信息发送到全网络上，但这个过程如果进行速度缓慢，产生延迟过久，就非常容易使部分路由器不能及时更新路由表，从而造成业务的中断。调度方法就是智能化监控了电责荷数据，通过对矿山供电工作时段的调整以及调整供电设备的充放电动作，对矿山供电综合优化，从而达到既可以节约能源、减少费用支出，又可以使矿山工作正常进行，为矿山工作提供保障。其中，矿山中采用蓄电池中的锂电池，这种储能设备可以实现能量的双向流通[1]。连接风能以及太阳能，两种分布式发电的装置，这类分布式发电装置可以为矿山供电提供自备电能，也可以为电网的供能储存适量电能，保障矿山工作可以安全有序的进行。其设备是否开启，需利用供电系统中的消耗控制器来支配，消耗控制器中需建立完善的负荷控制程序。使用风能以及太阳能的储存电能，还可以作为用电负荷消耗。单独使用风能或太阳能会存在供电不稳定的情况，风能和太阳能的结合使用，可以有效避免了矿区供电不平衡现象的出现。在矿区内，地面采取太阳能供电，地下采取风能供电，可以为矿区整体供电提供更加可靠稳定的环境。在矿区供电中，负荷控制过程通常加入柔性负荷，这类柔性负荷拥有时间可调性的特征，还采取可中断负荷，这类负荷可以使矿区采取间歇性供电，矿区在无人工作时，采取断电后电路不易出现损坏问题，可以与柔性负荷配合使用，在可随意开停的同时，不会出现突然断电的情况，因此可以更有效的控制矿山供电。

2 构建动态分布电力传送链模型

构建动态分布电力传送链模型之前，需明确数据信号的传输方式。在当下使用较多的有两种方式，第一种为无线激光通信方式，无线激光通信方式采用的是一点对多点同时通信的方法，且在通信过程中不需要频率申请，数据传输速率相对较快。第二种为微波通信方式，微波通信方式是采取电磁波的方式，保持各基站间连接稳定。其优点为无需固态介质，其缺点为传输速率低，且频带有限。基于以上论述，本文选择采用无线激光通信方式，此方式保密性强，频带宽、速率快。基于无线激光的通信方式，构建动态分布电力传送链模型[2]。首先，设计该模型在矿山供电综合调度时要满足一体化要求，也就是说，该模型需对服务链路数量自由设定，并且完成备份。在一体化综合调度上，对工作面各处供电装置应采取统一控制和管理。此动态分布电力传送链模型中，采取大量电力链路节点，并由节点组成电网系统。对电梯系统综合管理，同时使用节点运行程序，多个节点运行同一程序，当其中一个节点出现问题时，其他节点可以进行补充，避免出现供电电路断开的情况。根据以上特点，动态分布电力传送链模型如下图1所示。

图1 动态分布电力传送链模型图

在矿山供电一体化中，使模型保持周期性。设定负责调度任务节点数量为n个，供电系统中节点数量为V个。同时设定出两种节点执行指令所耗时间，负责调度任务执行指令所耗时间为t1，供电系统中节点执行指令所耗时间为t2，令其满足1≤n≤V-1和t1≤t2。其中，当n=V-1，t1=t2时供电系统达到最佳运行。通过控制负责调度任务节点数量，控制电力系统的运行。至此，动态分布电力传送链模型构建完成。

3 一体化算法综合调度矿山供电

基于建立的动态分布电力传送链模型，为了完成矿山供电一体化综合调度还需建立全新的调度算法。本文采用动态分布算法，其原理是建立电力传送链资源矩阵，通过矩阵实现改善调度效果，实现调度统一[3]。首先，设进行一次调度消耗的节点周期为i，同时消耗的时间为T，前S个周期资源值为β(h)，其中h=1，2，3…S，则下列关系表示为时间与剩余资源的关系。

同时拓展数据集，在x调度时刻电力传送链资源矩阵如下所示：

其中，Mx表示资源分类集；r表示第r类资源；a=1，2，3…9；n=1，2，3…9。设定此时到达第S-1个周期，则根据上述矩阵得到的决策集如下所示：

其中，D表示为剩余资源决策集；h表示为资源分类。经过设计上述动态分布调度算法，还需根据实际情况，修正关系矩阵，提升矿山供电一体化的调度性能，保证系统稳定运行。在实现矿山供电一体化综合调度上，还需把控电路系统整体的负载情况，避免节点堵塞和设备不必要的分类，保障电路系统安全稳定且有效率的运行。至此，矿山供电一体化综合调度方法研究完成。

4 仿真对比实验

为了验证本文提出的矿山供电一体化综合调度方法的有效性，进行仿真对比实验，将本文调度方法与传统方法进行比较，研究在相同环境下使用两组方法的网络延迟。将传统方法设置成对照组，本文方法设置为实验组，在环境和设备全部相同的情况下，注入相同的负载频率，对比两种方法在矿山供电一体化综合调度上的网络延迟。本次实验采取20组测试，对20组测试结果进行分析。下表为本次实验两种方法20组测试网络延迟时间。

根据上述表1网络延迟统计表数据分析，发现对照组第19组和第20组出现了无数据情况，经工作人员检查，发现对照组的电力系统出现了节点故障问题，导致无数据的发生，因此我们对实验前18组数据进行分析。代表本文方法的实验组网络延迟在0.145～0.345s之间，经过计算得出，平均网络延迟为0.2348s，代表传统的方法的对照组网络延迟在0.892～1.752s之间，计算得出平均网络延迟为1.2814s。计算结果差异，传统方法的平均网络延迟比本文方法多出了1.0466s，延迟时间跨度较大。通过上述数据分析，在进行矿山供电一体化综合调度时，采取本文方法不仅网络延迟时间较少，延迟时间也较为稳定，取得了良好的调度效果，说明本文方法更加优秀。

表1 两种调度方法网络延迟统计表

5 结语

本文研究了矿山供电一体化综合调度方法，在环境设备相同的情况下，注入相同负载频率，本文方法在调度网络延迟上所耗时间比传统方法少，说明本文设计的方法比传统方法在矿山供电一体化综合调度上更为优秀。但本文没有考虑到矿山环境条件复杂，导致文章存在一定的局限性，今后需参考矿山复杂的环境条件进一步开展研究。希望本文的分析可以为矿产供电提供新的参考思路，确保矿山供电系统安全稳定的运行。