試析智能電網(wǎng)調度中的可視化技術

（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，當電氣設備中心出現(xiàn)鼠標后，電氣設備科通過兩個定位圓圈來進行動態(tài)標識，圓圈一的大小不做改變，核心為電氣設備，以這個為中心做順時針旋轉；以電氣設備為核心，圓圈二從小至大縮放，對調度人員的感官進行刺激，跟隨著動畫視圖，電氣設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，僅能夠對輸電線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。而應用了TIP提示信息后，用戶可以輕松查找出設備的信息，系統(tǒng)會對鼠標所指設備進行有效判斷。

1.3 展示多應用

對于其他的應用展示而言，電網(wǎng)調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)所包括的高級應用，例如：分析電壓穩(wěn)定，通過分析EMS電壓穩(wěn)定高級應用軟件的可視化展示，能夠幫助調度員及時發(fā)現(xiàn)問題，及早消除電網(wǎng)內部隱患，將整體電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定狀態(tài)準確反映出來。

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)，為調度員查找合適的圖形化方式，結合不同運行方式的關注點，展現(xiàn)出電網(wǎng)運行的方式。例如：10kV母線，調度員對母線的并列運行情況較為關心；針對110kV的母線，調度員對母線所存在的分裂運行情況更為關注。因此，可以結合各個廠站母聯(lián)開關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，這樣有助于調度員及時采取正確、科學的預控措施，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個設備集中數(shù)據(jù)的可視化，應反映出包含選擇設備的過程，還需要將來自于不同設備數(shù)據(jù)的內在關聯(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備與差值狀態(tài)、限值、當前值之間的關系，這能夠有助于調度員對線路潮流信息的關注，以及及時查看運行斷面的實時信息。

1.6 設備數(shù)據(jù)

單元設備要展現(xiàn)很多信息，將關鍵數(shù)據(jù)重點展示出來，發(fā)掘單元設備中固有關聯(lián)的關鍵數(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

面對某項業(yè)務的具體需求和整個系統(tǒng)需求，以系統(tǒng)為基礎，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，主線可采取調度業(yè)務模式，分析及應用電網(wǎng)調度生產(chǎn)每一個環(huán)節(jié)，提供互動技術的平臺和窗口，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)標準化以及技術手段為前提，集中處理和統(tǒng)一可視化應用為支撐，構建了可視化方式，并對現(xiàn)有系統(tǒng)的相互聯(lián)通進行促進。可視化數(shù)據(jù)支撐體系可通過整合各系統(tǒng)數(shù)據(jù)來實現(xiàn)，最終建立可視化應用平臺。將事故分析可視化、調度計劃可視化、方式?jīng)Q策可視化、實時調度可視化，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)。調度可視化架構可參照圖1所示。

圖1 調度可視化架構示意圖

3 調度可視化的實現(xiàn)

3.1 預警可視化

為了能夠有效提高電網(wǎng)智能調度水平，應可視化電網(wǎng)預警，預警分析的結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、預想故障電壓預警、預想故障暫時預警、預想故障熱穩(wěn)預警、電壓越限裕度、潮流越限程度等均屬于可視化指標。另外，還可以從系統(tǒng)中薄弱電力設備以及故障的嚴重程度來來對預警分析結果進行觀察。系統(tǒng)薄弱電力設備可定義為元件脆弱性；而故障的嚴重程度可定義為事故的嚴重程度。

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)電控制的應用分析結果，可以將各種直觀的可視化界面進行設置，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，為智能化調度打下堅實基礎，減輕調度運行工作人員的工作壓力，有助于調度人員對電網(wǎng)實時運行態(tài)勢的全面掌握。

3.3 分析可視化

不同類型分析結果可采用列表的方式進行顯示，例如：為了使調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；為了對調度員快速調整設備重載或越限等情況給予輔助，可采用靈敏度排序。但是應注意避免人機界面不友好及分析目標過多的情況，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)調度數(shù)據(jù)可通過可視化計算方法來實現(xiàn)。設備重載、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果。監(jiān)視水電站水位可以通過柱狀圖進行顯示。相應水庫的最低水位限制、耗水曲線、發(fā)電曲線等數(shù)據(jù)通過水調自動化數(shù)據(jù)接口來進行顯示。系統(tǒng)能夠按照靈活設置電網(wǎng)分區(qū)單獨進行重載設備分析、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)視的內容。調度工作人員根據(jù)電網(wǎng)調度運行經(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來進行計算，最終應轉變?yōu)闋顟B(tài)值，便于調度工作人員查看。通過分析、計算各項指標結果，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)為基礎的安全水平有效、直觀地反映出來。

結語

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

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