電力系統(tǒng)安防設(shè)備可視化設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

張家偉 于福泉

摘要：隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，單一系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法對(duì)智能電網(wǎng)的狀態(tài)進(jìn)行完整地描述、監(jiān)控和分析，針對(duì)以上問題，提出建設(shè)智能電網(wǎng)綜合可視化平臺(tái)，分析可視化平臺(tái)的總體建設(shè)目標(biāo)和系統(tǒng)架構(gòu)，介紹系統(tǒng)在技術(shù)上和功能上的實(shí)現(xiàn)方法，認(rèn)為該平臺(tái)可直觀和詳細(xì)的展示智能電網(wǎng)信息。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；可視化平臺(tái)；三維虛擬技術(shù)；多媒體動(dòng)畫

引言

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備數(shù)量也隨著增多，傳統(tǒng)人工監(jiān)控管理這些設(shè)備的方法漸漸帶來(lái)諸多不便，我們需要一種更加直觀和有效的手段去解決網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備資源難以管理的問題。文章闡述了可視化技術(shù)的基本理論，并介紹了怎么使用它去可視化電力系統(tǒng)中的安防通信設(shè)備，使得眾多設(shè)備數(shù)據(jù)可以進(jìn)行可視化管理和監(jiān)控，能夠方便的查看電力系統(tǒng)運(yùn)行過程電力安防設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。除此之外，還可以準(zhǔn)確有效的確定故障問題所在，及時(shí)采取措施進(jìn)行消除，減少損失。

1建設(shè)目標(biāo)及設(shè)計(jì)思路

1.1系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

建設(shè)全網(wǎng)或全省范圍內(nèi)電網(wǎng)信息綜合展現(xiàn)可視化平臺(tái)，深化涉及到變電站視頻、溫濕度、風(fēng)速、雨量氣象環(huán)境、安全生產(chǎn)、雷電定位、EMS、應(yīng)急指揮、安防、消防、調(diào)配一體化、供電可靠性、污穢等相關(guān)專業(yè)數(shù)據(jù)的接入和整合，豐富可視化方案，為決策與管理人員提供豐富的、可視化的、科學(xué)的信息綜合集中展示平臺(tái)，為及時(shí)掌握電網(wǎng)生產(chǎn)的整體情況，真實(shí)、準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)情況，以及科學(xué)決策提供完整的信息和技術(shù)支撐。

1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)立足電網(wǎng)當(dāng)前信息化建設(shè)現(xiàn)狀，依托成熟穩(wěn)定、設(shè)計(jì)精良、理念先進(jìn)的電力業(yè)務(wù)基礎(chǔ)構(gòu)建平臺(tái)，著眼構(gòu)建以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征，為安全生產(chǎn)、管理創(chuàng)新提供長(zhǎng)期技術(shù)支撐開展整個(gè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)工作。系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)符合如下原則：（1）整體性。一方面，應(yīng)用系統(tǒng)具有全局系統(tǒng)性特性，電網(wǎng)信息綜合展現(xiàn)可視化系統(tǒng)是對(duì)已建系統(tǒng)的繼承與深化發(fā)展，與其他系統(tǒng)存在信息、能量交換，在設(shè)計(jì)時(shí)保障與其他系統(tǒng)的整體性。另一方面，模型設(shè)計(jì)的整體性，電網(wǎng)信息綜合展現(xiàn)涉及到的數(shù)據(jù)包括輸、變等模型信息，綜合展現(xiàn)需要保障對(duì)不同模型中信息基本相同又各有特殊要求模型的統(tǒng)一整體表達(dá)。（2）先進(jìn)性。構(gòu)建合理的適當(dāng)超前的技術(shù)體系架構(gòu)，在保障建設(shè)的同時(shí)，更要求其在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不落后，保障投資回報(bào)。（3）可靠性。以系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠作為第一原則進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)。各子系統(tǒng)中的關(guān)鍵系統(tǒng)與設(shè)備采用高可靠性的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品。（4）安全性。因系統(tǒng)展現(xiàn)信息量龐大，種類涉及生產(chǎn)、調(diào)度、運(yùn)行、視頻等，設(shè)計(jì)著重考慮系統(tǒng)應(yīng)具備完整的安全策略和切實(shí)可靠的安全手段來(lái)保障系統(tǒng)、用戶數(shù)據(jù)的安全，不僅僅反映在網(wǎng)絡(luò)的傳輸，而且反映在網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用上。（5）可集成性。設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)、功能服務(wù)兩個(gè)層面保障系統(tǒng)的可集成性。（6）可管理性。統(tǒng)一管理，能提高系統(tǒng)有效運(yùn)行時(shí)間并且可以為系統(tǒng)的糾錯(cuò)、升級(jí)提供參考，系統(tǒng)的界面友好，容易操作維護(hù)。（7）開放性。建設(shè)遵循開放性原則。提供符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的軟件、硬件和通信技術(shù)，使系統(tǒng)具備良好的靈活性、兼容性和可移植性。（8）擴(kuò)展性。系統(tǒng)滿足未來(lái)發(fā)展需要，并充分考慮系統(tǒng)應(yīng)用的最大容量。

2電網(wǎng)信息綜合展示可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

電網(wǎng)信息綜合展示可視化系統(tǒng)由智能信息集成模塊、視頻監(jiān)控模塊和綜合展現(xiàn)可視化模塊三部分組成。數(shù)據(jù)智能信息集成模塊由抽取、清洗、轉(zhuǎn)換、加載等子模塊組成，通過ETL技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)專業(yè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)整合，為綜合展現(xiàn)可視化模塊提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源；綜合展現(xiàn)可視化模塊以GIS技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為依托，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)業(yè)務(wù)運(yùn)行和對(duì)外展示的可視化需求；視頻監(jiān)視平臺(tái)模塊以音視頻編解碼、數(shù)據(jù)訪問、大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、視頻集成以及視頻應(yīng)用展現(xiàn)技術(shù)為基礎(chǔ)，由管理客戶端、管理服務(wù)、流媒體服務(wù)、智能分析服務(wù)、集中存儲(chǔ)服務(wù)、報(bào)警服務(wù)、應(yīng)用客戶端等子模塊組成，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息視頻展示與監(jiān)控。

2.2系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

電網(wǎng)信息綜合展現(xiàn)可視化系統(tǒng)融合了電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行信息、GIS信息、調(diào)度信息、安防信息、消防信息、氣象環(huán)境信息、視頻信息等眾多業(yè)務(wù)應(yīng)用信息，將功能按照業(yè)務(wù)條線以場(chǎng)景形式組織，主要包括全景監(jiān)視、生產(chǎn)指揮、設(shè)備管理、氣象綜合、視頻監(jiān)控等5大業(yè)務(wù)場(chǎng)景30多個(gè)功能模塊。場(chǎng)景按照業(yè)務(wù)條線組織完成后通過相應(yīng)的顯示控制方式最終以多樣的可視化展示手段進(jìn)行呈現(xiàn)。

3功能實(shí)現(xiàn)

智能電網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)智能電網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)展示主要以配電自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，包括但不限于以下分析與展示：智能配電網(wǎng)運(yùn)行概況、配電網(wǎng)中所有設(shè)備的負(fù)載情況、配電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的分布情況、配電網(wǎng)故障的精確信息。對(duì)用電信息采集系統(tǒng)、輸電線路在線監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理、故障搶修管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)展示，直接鏈接到相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)。智能電網(wǎng)可視化平臺(tái)運(yùn)用圖標(biāo)技術(shù)，通過儀表盤、曲線圖、柱狀圖等圖標(biāo)對(duì)不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。從而更直觀、詳細(xì)的將智能電網(wǎng)中的信息展示給用戶。配電網(wǎng)在運(yùn)行過程當(dāng)中，各部分的負(fù)荷狀態(tài)是不一樣的，其抗故障的能力也是不一樣的。哪里是當(dāng)前配電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)？如何根據(jù)當(dāng)前配電網(wǎng)情況分配負(fù)荷，減輕配電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的運(yùn)行負(fù)擔(dān)？這些問題都會(huì)在智能電網(wǎng)可視化平臺(tái)中進(jìn)行展示分析。

4智能變電站互動(dòng)模擬體驗(yàn)

智能電網(wǎng)可視化平臺(tái)通過三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站全部運(yùn)行設(shè)備及運(yùn)行狀態(tài)的場(chǎng)景模擬。操作人員通過屏幕前的系統(tǒng)操作，可以實(shí)現(xiàn)置身于智能變電站現(xiàn)場(chǎng)巡視設(shè)備查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及各類運(yùn)行參數(shù)信息虛擬現(xiàn)實(shí)模擬，包括順序控制、智能告警與分析、故障信息綜合分析、設(shè)備狀態(tài)可視化、無(wú)功優(yōu)化控制、智能操作票等功能三維立體展示。通過3D技術(shù)立體全方位展示采用集成化智能設(shè)備和一體化業(yè)務(wù)系統(tǒng)的新一代智能變電站，突出“綠色、環(huán)保、高性能”建設(shè)理念和美化發(fā)展前景。a.實(shí)現(xiàn)智能變電站整體場(chǎng)景的仿真模擬，包括變電站整體場(chǎng)景、門禁設(shè)施、安防設(shè)施、環(huán)境監(jiān)控設(shè)施、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控設(shè)施等3D模型。b.以巡視參觀人員為視角，從變電站主路進(jìn)入變電站大門，通過門禁監(jiān)控及控制系統(tǒng)，開啟大門進(jìn)入變電站監(jiān)控中心。c.以站內(nèi)技術(shù)人員為視角，介紹智能變電站整體概況，包括風(fēng)電、水電、光伏電站的輸入，智能設(shè)備的保護(hù)單元、測(cè)量單元、控制單元、監(jiān)測(cè)單元、計(jì)量單元運(yùn)作原理。d.實(shí)現(xiàn)以智能巡視機(jī)器人為視角，實(shí)現(xiàn)巡視機(jī)器人在變電站中按照既定巡視路線，巡視變電站內(nèi)主要巡視設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，主要包括智能變壓器各傳感器參數(shù)、電子式電壓/電流互感器、開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)。

結(jié)語(yǔ)

本文以可視化技術(shù)為基礎(chǔ)，首先介紹了可視化相關(guān)的理論與分類。然后進(jìn)一步引申到在可視化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，提出了對(duì)電力系統(tǒng)的安防通信設(shè)備進(jìn)行可視化的必要性，接著對(duì)本文中電力系統(tǒng)安防設(shè)備進(jìn)行可視化的需求分析與MVC設(shè)計(jì)模式進(jìn)行了介紹，從技術(shù)層面上分析了電力系統(tǒng)安防設(shè)備可視化的可行性。然后是本文的重點(diǎn)內(nèi)容，通過部分重要功能的偽代碼給出了整個(gè)安防設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢暬膶?shí)現(xiàn)進(jìn)行了講解。文章最后展示了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明了對(duì)電力系統(tǒng)安防設(shè)備的可視化是有效可用的?？梢詭椭娏ο到y(tǒng)監(jiān)控中安防設(shè)備的監(jiān)控和管理，做出積極有效的貢獻(xiàn)，降低通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維成本，提升了整體電力系統(tǒng)中通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的故障管理和監(jiān)測(cè)水平。

參考文獻(xiàn)

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