電網調度可視化預警系統研究

康鑫 劉文穎

【摘 要】 為了對電網調度可視化預警系統進行研究，本文首先介紹了電網調度可視化預警系統概述，然后以某電網的實際情況為基礎介紹了電網調度可視化預警系統設計，主要包括：電網調度可視化預警系統架構設計以及數據庫設計。然后介紹了系統的實現與測試。通過測試結果發現這種系統很好的實現了各個方面的要求。本文的研究可以作為電網調度可視化預警系統設計過程中的參考。

【關鍵詞】 電網調度 ?可視化 ?預警系統

調度人員在電網調度監控的過程中需要花費大量的時間檢測調度的實時數據，而大量的數據會使長時間進行檢測的調度人員產生視覺上的疲勞，這樣就會在一定程度上降低電網調度數據的敏感度，進而減弱了掌控電網運行狀態的能力。傳統的電力調度軟件主要通過表格或者圖形將數據展現給調度人員，但是這種數據推送方式缺乏相應的概括性和提示性，無法有效的提升電網調度監控人員的信息敏感度。

1 電網調度可視化預警系統概述

專門為電網調度自動化而設計的監視程序就是電網可視化系統，電網調度的運行參數能夠通過可視化的手段展現出來，調度員在調度的過程中能夠以直觀的可視化圖形為參考，在對計算機圖形技術充分應用的基礎上運用靈活的、實物化的以及動態的方式將枯燥的電網運行數據顯示出來，將人腦的模糊識別功能充分的發揮了出來，能夠為調度自動化系統提供有效的技術支持。在電力系統不斷發展的過程中可視化技術也在不斷的進步，最初的電網單線圖數據已經逐漸被淘汰，逐漸的將顏色、動畫、地理位置等因素充分的考慮在內，在這個過程中逐漸形成了一系列的可視化表達方式。本文中介紹的電網可視化分析預警系統能夠有效的實現預警分析的自動化，在對自動預警模型進行建立的基礎上運行可視化的分析預警系統，通過實施該系統能夠在建立電網運行預警機制的基礎上保證數據的快速獲取、精確分析以及可視化的結果展示，能夠有效的提升電網調度效率。下面將對電網調度可視化預警系統設計和相應目標的實現進行詳細的研究。

2 電網調度可視化預警系統設計

2.1 電網調度可視化預警系統架構設計

本文中涉及電網的調度可視化預警系統架構圖1所示。

從上圖的電網調度可視化預警系統結構圖中可以看出整個系統主要分為計算、數據存儲和數據應用分析三個部分，在數據庫系統中存放系統的實時數據，數據處理部分能夠有效的進行系統的計算分析以及可視化展示。

2.2 數據庫設計

首先進行數據庫的總體設計，本文涉及的電網中可視化分析預警系統的數據庫主要分為兩個部分。即一般的數據庫關系系統以及實時數據庫系統。實時性是這種數據庫最主要的特點。因此這種數據庫主要具備以下幾種數據庫的基本要求：能夠對基本的數據庫進行數據定義、數據存取和數據維護;數據查詢、數據一致性檢查等各種操作可以通過該數據庫來完成;具有相應的數據調度以及數據并發控制功能;能夠對數據存取過程中的數據進行安全性方面的檢查;具有相應的數據備份和數據恢復功能。為了達到以上幾種要求，采用集成的方法設計數據庫。另外一方面，這種數據庫還具有實時性的特點，能夠實時的高效處理事物。

然后確定數據庫字典，本文中涉及的可視化電力系統主要應用公司內部研發的數據庫內存，相應的數據訪問接口和數據建模工具主要包括：PT數據表、發電機、開關刀閘、負荷、電容、電抗、繞組變壓器、母線。

最后進行模塊設計，在對系統模塊進行分析的基礎上將圖形化編輯、靈敏度分析、節點等高線可視化、實施狀態下電網運行指標及虛擬表達、N-1故障預警評估及其可視化作為系統分析的主要內容。在圖形化編輯的過程中首先進行圖元的繪制，其次進行組合圖元的繪制，再次進行地理接線圖的繪制。最后進行設備的關聯，通過圖形和設備的關聯能夠有效的對系統狀態進行讀取，動態直觀的將圖形內容顯示出來。在潮流計算的過程中，首先要確定負荷母線電壓矢量和發電機母線電壓矢量之間靈敏度關系，這里可以根據相關的公式理論計算。

在可視化顯示方面，要在確定基本原理的基礎上進行流程的設計，然后進行三角形網的構建以及三角形網的優化并內插等值點，在對等值點進行搜索和追蹤的過程中進行等高線的擬合。

3 系統的實現與測試

3.1 系統的實現

在系統的實現過程中首先進行圖形化的編輯，圖形化編輯是這種可視化分析預警系統需要實現的功能，通過圖形編輯技術能夠建立起電網內的主接線圖和地理接線圖。其中組合圖元定制、各種線路和目前的專用圖形都可以通過圖形化編輯功能來實現。

下面介紹主接線圖的實現過程：第一，將接線圖分為多個圖層，按照圖層的順序依次為畫布、圖元以及設備參數信息、其中設備參數信息在最上層。第二，利用圖形化工作創建一個畫布。第三，在用戶拖放單元的過程中將畫布的左上角作為坐標零點，在讀取所拖放位置坐標的過程中將像素點作為拖放單位。第四，采用坐標位置的方式記錄圖元之間的連線，對于直線將直線的起點和重點的坐標記錄下來，將折線的起點和終點的坐標以及折點的位置坐標都要記錄下來。第五，在數據庫中將讀取單元的設備技術參數惡化名稱等信息記錄下來，同時在圖元的上一個圖層中將這些信息顯示出來。

然后進行設備的參數管理，設備參數的錄入圖如圖2所示。

從上圖中的電網主界面圖中我們可以看出能夠實現各個方面的功能，例如地理接線圖和電壓等高線等。母線電壓通過電壓等高線來顯示，其中非母線處的電壓值可以通過距離加權的方法進行計算，這樣能夠利用連續的電壓著色來替代離散的電壓著色，這樣能夠非常準確的顯示數據，同時還能夠將數據的地理分布情況清晰的表達出來。

其中無功出力及備用監視主要采用以下的實現過程：首先繪制主接線圖、其次對無功備用信息進行計算。再次，利用圖形的旋轉功能將接線圖轉到斜向俯視的角度。最后以無功和備用數據為基礎進行藍色備用的繪制以及紅色無功出力柱狀圖的繪制。

3.2 系統的測試

在系統測試的過程中首先要確定要測試的項目，應當以系統的需求和設計為基礎對電網可視化分析系統的可視化功能進行測試，對等高線計算算法進行驗證，同時還應對測試系統預警機制的有效性進行測試。在系統測試的過程中采用下面的服務器環境。

然后合理的確定測試內容，其中測試內容包含18個方面。例如，測試服務器的安裝，在確定服務端軟件安裝、配置數據庫、啟動數據庫和初始數據導入的基礎上期待輸出完成數據庫的導入以及服務端成功的啟動。圖形化編輯工具測試方面，在確定坐標部件、表格部件、文本、位圖等的基礎上期待繪制成功的數據結果;在打開與保存、刪除位圖、參數設置等測試方面期待成功的輸出結果。在測試的過程中盡管出現了一些BUG，但是設計人員在對這些BUG進行分析的過程中逐漸的彌補的這些系統的缺陷，系統達到了設計的要求。

本文中的電網調度可視化預警系統能夠有效的實現自動化，在根據可視化預警分析算法建立自動預警模型的基礎上對電網可視化分析預警系統自主的運行，本文中的電網調度可視化預警系統能夠實現電網的多維度分析，在電網運行預警分析額輔助決策上可以應用到整個電網，使用動態分析預警替代了原有的EMS系統靜態分析監測，這種系統比較重視數據的綜合分析和預警決策。在對該系統進行實施的過程中能夠建立相應的電網運行預警機制。利用該系統的平臺能夠快速準確的對數據進行分析，能夠有效的提升電網調度策略以及挖掘調度數據。同時這種系統采用了電力系統運行狀態分層機制，在分層的過程中充分的參考運行人員對數據的關注程度以及調度監控的重要性，這樣能夠提供給運行人員必要、可靠和關鍵的信息。第一層顯示界面可以將系統的整體運行狀態顯示出來。第二層顯示界面能夠將運行人員關注的數據分析結果顯示出來。第三個界面能夠將監測信息的具體數值展示出來，在展示的過程中能夠充分的利用可視化的圖形界面。

4 結語

總而言之，本文中的電網調度可視化預警系統在提升電網調度可視化分析水平的基礎上改變了原有的傳統分析方法，提高了工作人員的工作效率，后續還應當對電網調度可視化預警系統的設計進行更加深入的研究。

參考文獻

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