調(diào)控多源數(shù)據(jù)互聯(lián)匯報(bào)可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉東杭，黃元行，陸昊鵬，王嘉昊，杜刃刃，肖孝天

（南方電網(wǎng)貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司貴安供電局，貴州貴安，550025）

0 引言

隨著電網(wǎng)的發(fā)展和復(fù)雜化，調(diào)控中心要更深入地掌握電網(wǎng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，把握電網(wǎng)的運(yùn)行規(guī)律，從而更好地保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]，近年來(lái)電力調(diào)度主配協(xié)同、調(diào)配控服一體化、調(diào)度方式融合改革日益深入，調(diào)控員需要管控的數(shù)據(jù)已不局限于傳統(tǒng)的調(diào)控OCS、OMS系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的來(lái)源逐漸多元化，數(shù)據(jù)量更是爆炸式增加，在人員無(wú)法大量增加的情況下，憑借excel人工報(bào)表統(tǒng)計(jì)的方式，讓調(diào)控員越來(lái)越不堪重負(fù)。電力調(diào)控如何實(shí)現(xiàn)多源系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互，如何處理海量的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“主次分明、直觀形象、詳盡高效”的電網(wǎng)運(yùn)行綜合展示，是電網(wǎng)可視化面臨的新挑戰(zhàn)［2］。

近些年，電力系統(tǒng)可視化技術(shù)也受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界廣泛關(guān)注。美國(guó) Power World 公司開(kāi)發(fā)出可視化計(jì)算分析程序Power World Simulator［8］和在線(xiàn)可視化調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng) Power Retriever［9］等，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)基本數(shù)據(jù)的可視化顯示。國(guó)內(nèi)近年來(lái)由于將數(shù)字化轉(zhuǎn)型認(rèn)定為第四次工業(yè)革命的重要組成部分，國(guó)家也將數(shù)字化建設(shè)指定為重要的國(guó)家戰(zhàn)略，電力系統(tǒng)可視化系統(tǒng)研究也越來(lái)越受到重視，文獻(xiàn)[1]從全景可視化、全態(tài)可視化和全息可視化等三個(gè)方面對(duì)電網(wǎng)信息進(jìn)行可視化展示的研究，文獻(xiàn)[3]基于調(diào)度數(shù)據(jù)中心，研究統(tǒng)一權(quán)限控制管理關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全、可靠訪問(wèn)，文獻(xiàn)[4]針對(duì)大電網(wǎng)仿真獲得的大量數(shù)據(jù)，構(gòu)建了人機(jī)互動(dòng)的高效仿真分析環(huán)境。

以上現(xiàn)有的研究，對(duì)本文的研究提供了重要參考，但對(duì)于多系統(tǒng)復(fù)雜數(shù)據(jù)來(lái)源的數(shù)據(jù)可視化，尚未有完整的相關(guān)研究，因此，本文針對(duì)調(diào)控業(yè)務(wù)的新變化、新挑戰(zhàn)，提出了對(duì)多源數(shù)據(jù)的整合，從實(shí)際業(yè)務(wù)需求、用戶(hù)需求定制電網(wǎng)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、重要用戶(hù)用電情況等多個(gè)模塊的可視化界面，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)互聯(lián)、多班組協(xié)同、大數(shù)據(jù)融合，讓數(shù)字化轉(zhuǎn)型真正地服務(wù)于調(diào)控日常工作，減輕調(diào)控員的工作負(fù)擔(dān)，真正實(shí)現(xiàn)調(diào)控可視化平臺(tái)的實(shí)用化。

1 調(diào)控多源數(shù)據(jù)互聯(lián)匯報(bào)可視化系統(tǒng)總體架構(gòu)

本系統(tǒng)主要由調(diào)度日、周、月報(bào)可視化，重要用戶(hù)用電情況可視化、故障分析可視化三個(gè)功能模塊組成，總體框架如圖1所示。調(diào)控日、周、月匯報(bào)基于調(diào)度OCS系統(tǒng)負(fù)荷數(shù)據(jù)、調(diào)度主配網(wǎng)OMS系統(tǒng)計(jì)劃工作單執(zhí)行情況，將當(dāng)周數(shù)據(jù)的平均、最大、最小以及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)每周發(fā)生的計(jì)劃工作進(jìn)行管控回顧，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行情況、負(fù)荷變化趨勢(shì)的統(tǒng)籌分析，真實(shí)還原電網(wǎng)運(yùn)行情況。用戶(hù)用電情況可視化，針對(duì)電網(wǎng)重要用戶(hù)及重要負(fù)荷進(jìn)行重點(diǎn)的提取，實(shí)時(shí)匯集用戶(hù)用電產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，并加以整合，對(duì)客戶(hù)關(guān)心的電量增長(zhǎng)情況，最大負(fù)荷的可用裕度，周負(fù)荷波動(dòng)情況進(jìn)行全方位的直觀展示，為客戶(hù)提供更好的服務(wù)。故障分析可視化，整合主網(wǎng)OMS、配網(wǎng)OMS故障清單以及電網(wǎng)管理平臺(tái)故障池，做到一故障一分析，一故障一回顧，有效提高調(diào)控中心故障處置能力，提高電網(wǎng)管理水平，對(duì)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)有效支撐。

圖1 調(diào)控互聯(lián)可視化整體架構(gòu)圖

2 調(diào)控多源數(shù)據(jù)互聯(lián)匯報(bào)可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

調(diào)控多源數(shù)據(jù)互聯(lián)匯報(bào)可視化系統(tǒng)，匯集了多平臺(tái)、海量數(shù)據(jù)，根據(jù)服務(wù)的對(duì)象不同、業(yè)務(wù)不同對(duì)系統(tǒng)各個(gè)模塊進(jìn)行了差異化設(shè)計(jì)，其目的是為電力調(diào)控控制中心日常的匯報(bào)工作提供直觀、有效的數(shù)據(jù)收集、整理、展示平臺(tái)，其設(shè)計(jì)原則具備以下特征：

(1)智能化、實(shí)用化

平臺(tái)匯集了支撐調(diào)度日常工作的OCS、OMS、電網(wǎng)管理平臺(tái)、計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的多系統(tǒng)，做到所需數(shù)據(jù)應(yīng)采盡采，在數(shù)據(jù)收集階段最大限度做到減少人工操作，實(shí)現(xiàn)智能化，同時(shí)無(wú)法從系統(tǒng)中直接采集的數(shù)據(jù)，或臨時(shí)增加的信息，系統(tǒng)仍支持人工錄入功能，做到智能化、實(shí)用化相結(jié)合。

(2)簡(jiǎn)潔性

合理利用圖、表等可視化手段，讓復(fù)雜的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)潔展示，相較于傳統(tǒng)的excel表格展示形式，展示界面樣式更加美觀、簡(jiǎn)約，形式更加形象易懂，用最簡(jiǎn)潔的排版，最快速、直觀地將復(fù)雜數(shù)據(jù)傳達(dá)給使用者。

(3)靈活性

數(shù)據(jù)展示模塊要增加時(shí)間區(qū)段選取功能，讓數(shù)據(jù)展示變得更加靈活，增加用戶(hù)的使用場(chǎng)景。

2.2 日、周、月匯報(bào)可視化

通過(guò)數(shù)據(jù)分析方法提高電網(wǎng)運(yùn)行的管理水平，離不開(kāi)對(duì)于電網(wǎng)數(shù)據(jù)以及設(shè)備運(yùn)維情況的掌握，因此，需要更多源的數(shù)據(jù)以及更大的數(shù)據(jù)集支撐，傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計(jì)分析，難以支持多源海量數(shù)據(jù)的涌入，因此必須要對(duì)傳統(tǒng)的調(diào)控業(yè)務(wù)匯報(bào)進(jìn)行數(shù)字化改造。

電網(wǎng)運(yùn)行發(fā)展趨勢(shì)方面，本系統(tǒng)首先按照時(shí)序?qū)μ崛〉截?fù)荷數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)記錄，通過(guò)圖表形式，對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀展示，并應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)數(shù)據(jù)曲線(xiàn)的發(fā)展方向進(jìn)行初步判斷，電網(wǎng)管理者根據(jù)相關(guān)看板輕松獲取電網(wǎng)運(yùn)行變化趨勢(shì)，把握電網(wǎng)發(fā)展方向。

對(duì)于設(shè)備運(yùn)行情況的關(guān)注，本系統(tǒng)通過(guò)收集OMS系統(tǒng)中的計(jì)劃工作信息，對(duì)站內(nèi)和線(xiàn)路設(shè)備的運(yùn)維狀況進(jìn)行初步的分析掌握，根據(jù)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)維周期，結(jié)合設(shè)備的缺陷情況、負(fù)荷狀態(tài)，生成變電站和線(xiàn)路的健康等級(jí)，相應(yīng)生成調(diào)度端對(duì)設(shè)備的運(yùn)維建議，切實(shí)提高網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的管理水平。

2.3 重要用戶(hù)用電情況可視化

現(xiàn)在很多高科技企業(yè)用電需求大，除了對(duì)電費(fèi)成本的關(guān)注外，對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，特別是貴安新區(qū)，大數(shù)據(jù)中心用戶(hù)，占據(jù)了全網(wǎng)50%以上的負(fù)荷，電能質(zhì)量的任何偏差都可能對(duì)其設(shè)備的正常工作產(chǎn)生影響，所以本文的重要用戶(hù)用電情況可視化工具，對(duì)用戶(hù)關(guān)心的負(fù)荷、電量進(jìn)行高頻提取展示，讓客戶(hù)能夠直觀地看到統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)其單位用電情況及變化趨勢(shì)，通知針對(duì)特殊用戶(hù)的需求，設(shè)計(jì)了后臺(tái)管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶(hù)需求的個(gè)性化定制，，同時(shí)針對(duì)數(shù)據(jù)集中的離散值、異常進(jìn)行特殊關(guān)注并判斷發(fā)生異常的原因，輸出異常簡(jiǎn)報(bào)，給電網(wǎng)重要用戶(hù)的日常業(yè)務(wù)提供專(zhuān)業(yè)的電網(wǎng)端數(shù)據(jù)支撐。

2.4 故障分析可視化

對(duì)于網(wǎng)內(nèi)故障的分析回顧是提高調(diào)度故障處置能力的關(guān)鍵，本系統(tǒng)針對(duì)網(wǎng)內(nèi)故障，提取電網(wǎng)管理平臺(tái)故障池相關(guān)內(nèi)容，以及主、配網(wǎng)OMS相關(guān)故障單信息，對(duì)網(wǎng)內(nèi)發(fā)生的故障信息進(jìn)行全景監(jiān)視，對(duì)故障的發(fā)生時(shí)間、發(fā)生設(shè)備、保護(hù)動(dòng)作情況、處置過(guò)程進(jìn)行整理分析，并對(duì)高頻故障設(shè)備以及影響范圍大的故障設(shè)備進(jìn)行特別標(biāo)注，調(diào)度作為電網(wǎng)的管理者，可以發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)，方便學(xué)習(xí)回顧提高故障處置能力，同時(shí)對(duì)高頻故障設(shè)備提出網(wǎng)架優(yōu)化建議，提升整個(gè)電網(wǎng)的安全等級(jí)。

3 可視化應(yīng)用展示

以調(diào)度日、周、月匯報(bào)可視化以及故障分析可視化展示為例，在各平臺(tái)數(shù)據(jù)接口未打通前，系統(tǒng)采用定期執(zhí)行爬蟲(chóng)程序的方法對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新，由于需要保護(hù)敏感業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，本部分不對(duì)具體數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行展示。

3.1 日、周、月匯報(bào)可視化

調(diào)度日?qǐng)?bào)如圖2（a）相關(guān)數(shù)據(jù)源自調(diào)度OCS系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)全網(wǎng)并展示分用戶(hù)當(dāng)日負(fù)荷情況以及歷史負(fù)荷情況；圖1（b）為調(diào)度今日工作記錄，展示今日工作及明日計(jì)劃。

圖2 調(diào)度日?qǐng)?bào)

周、月匯報(bào)以圖2所示電量情況為例，展示全網(wǎng)2022累計(jì)電量及計(jì)劃、完成情況。

3.2 故障分析可視化

針對(duì)設(shè)備發(fā)生的不同類(lèi)型故障進(jìn)行顏色標(biāo)注，直觀展示線(xiàn)路及設(shè)備發(fā)生故障的頻率，結(jié)合設(shè)備的缺陷和負(fù)荷情況可以提出設(shè)備的優(yōu)化建議，提高網(wǎng)架可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出了調(diào)控多源數(shù)據(jù)互聯(lián)匯報(bào)可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的架構(gòu)組成，系統(tǒng)各個(gè)模塊的作用，著重對(duì)調(diào)控互聯(lián)匯報(bào)可視化模塊和重要用戶(hù)用電情況可視化模塊進(jìn)行了分析。本文提出的系統(tǒng)可以解決電力調(diào)度行業(yè)日常匯報(bào)工作數(shù)據(jù)來(lái)源多，數(shù)據(jù)量大，依靠人工統(tǒng)計(jì)，靈活性差的缺點(diǎn)，為調(diào)控匯報(bào)工作提供了智能化、數(shù)字化、規(guī)范化、美觀的可視化解決方案，讓匯報(bào)工作變得簡(jiǎn)潔、直觀、快速、高效?；诒究梢暬到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)省級(jí)、網(wǎng)級(jí)以上更大規(guī)模數(shù)據(jù)，更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的匯報(bào)展示應(yīng)用，將是本文下一步重點(diǎn)研究的工作。

圖3 調(diào)度周報(bào)

圖4 故障分析可視化