試析智能電網(wǎng)調(diào)度中的可視化技術(shù)

（國網(wǎng)四川省電力公司雅安供電公司，四川 雅安 625000）

1 可視化展示方案

1.1 設(shè)備動態(tài)定位

定位的效果可以借鑒電子游戲中動畫來展示，當(dāng)電氣設(shè)備中心出現(xiàn)鼠標(biāo)后，電氣設(shè)備科通過兩個定位圓圈來進行動態(tài)標(biāo)識，圓圈一的大小不做改變，核心為電氣設(shè)備，以這個為中心做順時針旋轉(zhuǎn)；以電氣設(shè)備為核心，圓圈二從小至大縮放，對調(diào)度人員的感官進行刺激，跟隨著動畫視圖，電氣設(shè)備中心成為了目光聚集的焦點。

1.2 提示信息

直觀形象的圖形方式是可視化界面中展示量化數(shù)據(jù)信息的方式，所以，在可視化圖形中，需要將TIP提示信息加入其中，以便調(diào)度員能夠更好掌握更多信息。例如：線路附在了較高的畫面上，僅能夠?qū)旊娋€負載率處于正常狀態(tài)或較高狀態(tài)的情況進行了解，無法對某一輸電線負載率的具體值進行了解。而應(yīng)用了TIP提示信息后，用戶可以輕松查找出設(shè)備的信息，系統(tǒng)會對鼠標(biāo)所指設(shè)備進行有效判斷。

1.3 展示多應(yīng)用

對于其他的應(yīng)用展示而言，電網(wǎng)調(diào)度可視化的大部分是對SCADA實時信息的展示。伴隨著不斷擴大的電網(wǎng)規(guī)模，也隨之增加了EMS系統(tǒng)所包括的高級應(yīng)用，例如：分析電壓穩(wěn)定，通過分析EMS電壓穩(wěn)定高級應(yīng)用軟件的可視化展示，能夠幫助調(diào)度員及時發(fā)現(xiàn)問題，及早消除電網(wǎng)內(nèi)部隱患，將整體電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定狀態(tài)準(zhǔn)確反映出來。

1.4 運行方式

可視化展示不僅僅需要展示電網(wǎng)的運行方式，還需要展示電網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)，為調(diào)度員查找合適的圖形化方式，結(jié)合不同運行方式的關(guān)注點，展現(xiàn)出電網(wǎng)運行的方式。例如：10kV母線，調(diào)度員對母線的并列運行情況較為關(guān)心；針對110kV的母線，調(diào)度員對母線所存在的分裂運行情況更為關(guān)注。因此，可以結(jié)合各個廠站母聯(lián)開關(guān)分合的情況以及母線帶電的情況，以分塊餅圖的方式，對各個廠站各電壓等級母線運行方式進行展示，這樣有助于調(diào)度員及時采取正確、科學(xué)的預(yù)控措施，并對電網(wǎng)潛在危險開展快速定位，及時將電網(wǎng)的整體運行情況進行了解、把握。

1.5 集中數(shù)據(jù)

若要展示N個設(shè)備集中數(shù)據(jù)的可視化，應(yīng)反映出包含選擇設(shè)備的過程，還需要將來自于不同設(shè)備數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)反映出來。信息的全面展示需要尋求合適的方式。例如：電網(wǎng)斷面，不僅需要對斷面可視化展示需求進行考慮，還要展示正常斷面的畫面設(shè)備與差值狀態(tài)、限值、當(dāng)前值之間的關(guān)系，這能夠有助于調(diào)度員對線路潮流信息的關(guān)注，以及及時查看運行斷面的實時信息。

1.6 設(shè)備數(shù)據(jù)

單元設(shè)備要展現(xiàn)很多信息，將關(guān)鍵數(shù)據(jù)重點展示出來，發(fā)掘單元設(shè)備中固有關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，則是可視化展示的原則所在。例如：變壓器既需要將廠站內(nèi)各個變壓器的負載情況展示出來，又要將廠站所有變壓器的負載情況展示出來，因此，必須實現(xiàn)全方位、分層次的數(shù)據(jù)展示。

2 可視化整體架構(gòu)

面對某項業(yè)務(wù)的具體需求和整個系統(tǒng)需求，以系統(tǒng)為基礎(chǔ)，升級、改造人家圖形界面的工作就是可視化工作傳統(tǒng)思路。在調(diào)度數(shù)據(jù)量飛速增加、工作要求不斷提高、電網(wǎng)規(guī)模日趨擴大的形勢下，分散式的改造、升級已經(jīng)不能與時俱進，也難于達到職能調(diào)度整體可視化的要求。因此，在打破了原有系統(tǒng)之間固有界限的情況下，主線可采取調(diào)度業(yè)務(wù)模式，分析及應(yīng)用電網(wǎng)調(diào)度生產(chǎn)每一個環(huán)節(jié)，提供互動技術(shù)的平臺和窗口，通過緊密聯(lián)系的可視化功能模塊群，幫助調(diào)度工作人員對電網(wǎng)的有效參與，將人對電網(wǎng)的控制和影響作用發(fā)揮到極致。從系統(tǒng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化以及技術(shù)手段為前提，集中處理和統(tǒng)一可視化應(yīng)用為支撐，構(gòu)建了可視化方式，并對現(xiàn)有系統(tǒng)的相互聯(lián)通進行促進?？梢暬瘮?shù)據(jù)支撐體系可通過整合各系統(tǒng)數(shù)據(jù)來實現(xiàn)，最終建立可視化應(yīng)用平臺。將事故分析可視化、調(diào)度計劃可視化、方式?jīng)Q策可視化、實時調(diào)度可視化，打破束縛系統(tǒng)之間的界限，將可視化功能模塊整體實現(xiàn)。調(diào)度可視化架構(gòu)可參照圖1所示。

圖1 調(diào)度可視化架構(gòu)示意圖

3 調(diào)度可視化的實現(xiàn)

3.1 預(yù)警可視化

為了能夠有效提高電網(wǎng)智能調(diào)度水平，應(yīng)可視化電網(wǎng)預(yù)警，預(yù)警分析的結(jié)果可以通過各種可視化小部件進行顯示。低頻振蕩實時告警、動態(tài)穩(wěn)定阻尼裕度、預(yù)想故障電壓預(yù)警、預(yù)想故障暫時預(yù)警、預(yù)想故障熱穩(wěn)預(yù)警、電壓越限裕度、潮流越限程度等均屬于可視化指標(biāo)。另外，還可以從系統(tǒng)中薄弱電力設(shè)備以及故障的嚴(yán)重程度來來對預(yù)警分析結(jié)果進行觀察。系統(tǒng)薄弱電力設(shè)備可定義為元件脆弱性；而故障的嚴(yán)重程度可定義為事故的嚴(yán)重程度。

3.2 控制可視化

按照可視化的要求，對于自動電壓控制、自動發(fā)電控制的應(yīng)用分析結(jié)果，可以將各種直觀的可視化界面進行設(shè)置，這樣做事為了方便分析人員對電網(wǎng)直觀的控制與監(jiān)視，為智能化調(diào)度打下堅實基礎(chǔ)，減輕調(diào)度運行工作人員的工作壓力，有助于調(diào)度人員對電網(wǎng)實時運行態(tài)勢的全面掌握。

3.3 分析可視化

不同類型分析結(jié)果可采用列表的方式進行顯示，例如：為了使調(diào)度工作人員能偶更好了解、掌握全網(wǎng)電壓的情況，可采用電壓排序；為了對調(diào)度員快速調(diào)整設(shè)備重載或越限等情況給予輔助，可采用靈敏度排序。但是應(yīng)注意避免人機界面不友好及分析目標(biāo)過多的情況，該情況的產(chǎn)生會給工作人員及時排除、處理系統(tǒng)存在問題帶來困擾。通過對靈敏度分析、N-1分析、斷面過載分析、電壓分析等數(shù)據(jù)開展綜合動態(tài)排序，時動態(tài)實時可視化界面分析得以實現(xiàn)。

3.4 觀測可視化

直觀顯示電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)可通過可視化計算方法來實現(xiàn)。設(shè)備重載、發(fā)電廠處理情況、變電站主變負載、線路有功等項目均屬于可視化對象。用箭頭來表示線路潮流方向，采用顏色來顯示潮流是否越限，針對N-1越限或熱穩(wěn)越限的情況，可以采用紅色和黃色來顯示系統(tǒng)通過情況。變電站變壓器額定容量與主變有功相比較，可顯示出變電站主變負載情況；而系統(tǒng)額定出力與發(fā)電機組當(dāng)前出力相比較，則為發(fā)電廠發(fā)電出力情況，用方形圖或者餅圖來表示其結(jié)果。監(jiān)視水電站水位可以通過柱狀圖進行顯示。相應(yīng)水庫的最低水位限制、耗水曲線、發(fā)電曲線等數(shù)據(jù)通過水調(diào)自動化數(shù)據(jù)接口來進行顯示。系統(tǒng)能夠按照靈活設(shè)置電網(wǎng)分區(qū)單獨進行重載設(shè)備分析、電壓合格率分析、電力電量平衡分析、符合水平分析、容載比分析、電網(wǎng)安全性分析等，可對電網(wǎng)分區(qū)進行靈活設(shè)置，且要有效監(jiān)控分區(qū)間的斷面信息，這就是電網(wǎng)分區(qū)運行的可視化。

3.5 監(jiān)視歸一化

全網(wǎng)發(fā)電機功角、穩(wěn)定斷面越限、全網(wǎng)潮流、全網(wǎng)電壓等都是實時監(jiān)視的內(nèi)容。調(diào)度工作人員根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度運行經(jīng)驗，采用特征量來實施表述。特征提取實時運行中的監(jiān)視數(shù)據(jù)，并將其匹配于這些特征量，通過實時運行狀況的分類指標(biāo)來進行計算，最終應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)值，便于調(diào)度工作人員查看。通過分析、計算各項指標(biāo)結(jié)果，采用三種顏色不同的指示燈，系統(tǒng)將以電網(wǎng)實時監(jiān)視數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的安全水平有效、直觀地反映出來。

結(jié)語

通過清晰、直觀的圖形展示方法，可視化技術(shù)為電力系統(tǒng)全過程、全方位的調(diào)度提供了有效保障。文章探討了智能電網(wǎng)調(diào)度可視化技術(shù)，并對關(guān)鍵技術(shù)、可視化整體構(gòu)架等進行介紹。智能分析電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)的深度融合。

[1]莫穎斌，周羽生，宋萌，湯博.電壓補償型超導(dǎo)限流器在三相電網(wǎng)中的故障限流特性[J].低溫與超導(dǎo)，2013（03）.