電網(wǎng)實施監(jiān)控的可視化實現(xiàn)方案研究

何福斌

摘要：近年來，隨著我國智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，各類數(shù)據(jù)信息隨之增多，為實現(xiàn)對這些數(shù)據(jù)的快速、高效處理，需要對整個電網(wǎng)進行實時的可視化監(jiān)控。在對電網(wǎng)運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控的過程中，通過可視化的方法，能夠幫助工作人員更加直觀地了解相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，從而分析電網(wǎng)的實際運行情況，據(jù)此對運行方式進行優(yōu)化調(diào)整。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng);監(jiān)控;可視化;方案;

1 電網(wǎng)實施監(jiān)控的可視化控制系統(tǒng)設(shè)計原則

1.1 實用性

系統(tǒng)的建設(shè)以實用性為基本原則。系統(tǒng)功能滿足監(jiān)、控、查、管、用的基本要求，硬件和軟件平臺界面友好、易學易用、使用方便、圖像清晰;采用統(tǒng)一的系統(tǒng)標準和通信協(xié)議，使整個系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)間能互聯(lián)互控，充分發(fā)揮整個系統(tǒng)的功能。

1.2 可靠性

系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，關(guān)鍵部件需雙重化配置，重要數(shù)據(jù)及時備份，如有異常情況發(fā)生，可做到及時有效地恢復(fù)。為了保證系統(tǒng)的完整性、正確性和可恢復(fù)性，系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素要從硬件、軟件系統(tǒng)協(xié)同運行中給予充分的防止。

1.3 擴展性

擴展性原則主要體現(xiàn)在系統(tǒng)橫向和縱向的擴展能力上。系統(tǒng)在橫向擴展方面，在滿足當前展示需求的基礎(chǔ)上可方便的擴展容量，實現(xiàn)更大容量的可視化控制系統(tǒng)。在縱向擴展方面，系統(tǒng)具有良好的兼容性和通用的軟硬件接口，用戶可在其基礎(chǔ)上進行二次功能開發(fā)。

1.4 安全性

系統(tǒng)在前期設(shè)計過程中充分考慮安全要求。保證對全部數(shù)據(jù)信息的安全性管理和應(yīng)用，確保整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)充分安全，并對關(guān)鍵數(shù)據(jù)實施特殊保護。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需符合國家電網(wǎng)公司“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認證”等相關(guān)規(guī)定。

1.5 靈活性

用戶可以根據(jù)具體的可視化展示需求，對不同的信號源進行靈活接入。根據(jù)信號傳輸實際距離的不同，采用SDI、雙絞線或光纖方式進行信號傳輸，保證系統(tǒng)信號源采集的多樣化，實現(xiàn)對信號源的多模式應(yīng)用管理。

2 電網(wǎng)實時監(jiān)控可視化技術(shù)分析

2.1 全三維圖形技術(shù)

電網(wǎng)處于運行狀態(tài)時，位于調(diào)度中心內(nèi)的工作人員可借助該技術(shù)掌握相關(guān)的異常信息。在電網(wǎng)實時監(jiān)控中，全三維圖形技術(shù)的主要作用是故障告警，如一次設(shè)備告警、低頻振蕩告警等。通過這些告警信息，工作人員能夠及時制定出有效的應(yīng)對措施，從而為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行提供保障。需要注意的是，為使告警信息的處理更加快速，需要結(jié)合潮流圖，并增設(shè)一些特殊效果。

2.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

該技術(shù)能夠依托電網(wǎng)的三維模型，對其中的數(shù)據(jù)信息進行圖形化表達，以便工作人員直觀了解并掌握信息中的內(nèi)容，該技術(shù)的主要作用是構(gòu)建潮流圖。在對電網(wǎng)進行實時監(jiān)控的過程中對虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行應(yīng)用時，可結(jié)合遙信技術(shù)，利用可視化的方式對相關(guān)數(shù)據(jù)進行呈現(xiàn)。

2.3 SDE技術(shù)

該技術(shù)的全稱為空間數(shù)據(jù)庫引擎，它的主要用途是對數(shù)據(jù)庫進行連接，可幫助調(diào)度人員對相關(guān)的數(shù)據(jù)進行高效處理，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了保障。由于該技術(shù)具有適用于多種通信協(xié)議的優(yōu)勢。故此，電網(wǎng)調(diào)度人員在進行可視化監(jiān)控時，可依托該技術(shù)設(shè)計C/S架構(gòu)，再結(jié)合電力用戶的信息，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化調(diào)整。

3 電網(wǎng)實施監(jiān)控的可視化實現(xiàn)方案

3.1 遙測與遙信數(shù)據(jù)可視化的實現(xiàn)方案

對于電網(wǎng)模型而言，潮流圖是最為常見的表現(xiàn)形式之一，其不僅能夠直觀、形象地對電網(wǎng)的框架結(jié)構(gòu)進行表現(xiàn)，還能對遙測、遙信等數(shù)據(jù)進行顯示。在潮流圖上，可將遙信數(shù)據(jù)抽象為矩形或是圓點，而遙測數(shù)據(jù)則可用具有流動性特點的箭頭進行表達。因電壓本身具有連續(xù)分布的特征，故此可通過等高線對電壓進行直觀表示。在此需要著重闡明的一點是，借助三維空間圖對上述數(shù)據(jù)進行顯示時，具體數(shù)值的大小可以通過椎體進行顯示，從本質(zhì)的角度上講，這是標量在二維坐標系中的顯示問題，可以利用高度對這些標量進行顯示。

3.2 計算點的可視化實現(xiàn)方案

通常情況下，可以借助具有通用性特點的圖元對計算點進行表達，如棒圖、雷達圖等等。由于圖元的適用范圍較廣，加之各種新形式的不斷涌現(xiàn)，故此可將其應(yīng)用到電網(wǎng)實時監(jiān)控可視化實現(xiàn)方案當中。在某些特定的條件下，以圖元對計算點進行表示時，要對該點發(fā)生的地理位置進行突出顯示。對此，可將圖元與潮流圖相結(jié)合。在一些特定的情況下，若是僅僅需要對某些量進行對比時，則可通過圖元進行單獨顯示，或是將圖元組合到一起顯示，圖元經(jīng)過組合之后，可構(gòu)成具有特定監(jiān)視意義的畫面。如果圖元所代表的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，為引起用戶對該情況的注意，可在圖元上加入閃爍或是變色等特殊效果，以此來達到提示的目的。

3.3 告警數(shù)據(jù)可視化

雖然通過相關(guān)的技術(shù)手段，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)中的各種數(shù)據(jù)進行可視化顯示，但這種可視化卻很難有效地發(fā)現(xiàn)存在于電網(wǎng)中的一些薄弱環(huán)節(jié)，而想要實現(xiàn)這一目標，則需要對告警信息進行可視化展示。在大數(shù)據(jù)的背景下，可將電網(wǎng)中的告警信息視作為一條異常記錄，在該記錄中包含的主要信息有時間、地點、事件。電網(wǎng)的調(diào)度人員在平時的工作中，較為關(guān)心的告警信息有以下幾類：電力設(shè)備故障告警、系統(tǒng)運行異常告警、預(yù)警、計劃告警、氣象告警等等。這些告警信息均可通過潮流圖，以掛牌的方式進行可視化顯示。例如，當電網(wǎng)中出現(xiàn)電力設(shè)備故障告警時，可在地理圖上對該設(shè)備所在的廠站進行定位及掛牌顯示，為引起電網(wǎng)調(diào)度人員對異常情況的注意，在可視化實現(xiàn)的過程中，可加入高亮或是聚閃等特殊效果。掛牌顯示的優(yōu)勢體現(xiàn)在形式的多樣化上，即，可結(jié)合告警事件的類型，對掛牌的具體樣式進行設(shè)計。不僅如此，消除異常情況所需的輔助決策信息也可通過掛牌的方式進行直觀展示，由此提升了故障的處理速度。當電網(wǎng)正常運行時出現(xiàn)告警信息后，調(diào)度人員需要及時了解此次告警引起的一些結(jié)果。以電網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備變壓器為例，該設(shè)備常見的告警信息有變壓器標識、關(guān)聯(lián)開關(guān)的動作情況、保護動作情況等，本次變壓器故障引起的后果是電網(wǎng)功率突變和潮流越限。在可視化的狀態(tài)下，上述信息會一并與故障告警顯示給調(diào)度及監(jiān)控人員，由此為故障的快速處理提供了可靠依據(jù)。

4 結(jié)論

綜上所述，為了保證電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性，需要對其運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，由此采集到的信息均為相關(guān)數(shù)據(jù)。通過一些可視化的技術(shù)手段，可使這些數(shù)據(jù)以直觀的形式，呈現(xiàn)給調(diào)度和監(jiān)控人員，從而給電網(wǎng)的異常處理提供了便利條件。

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