電網實施監控的可視化實現方案研究

何福斌

摘要：近年來，隨著我國智能電網的快速發展，各類數據信息隨之增多，為實現對這些數據的快速、高效處理，需要對整個電網進行實時的可視化監控。在對電網運行狀態進行實時監控的過程中，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的數據信息，從而分析電網的實際運行情況，據此對運行方式進行優化調整。

關鍵詞：電網;監控;可視化;方案;

1 電網實施監控的可視化控制系統設計原則

1.1 實用性

系統的建設以實用性為基本原則。系統功能滿足監、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;采用統一的系統標準和通信協議，使整個系統中各個子系統間能互聯互控，充分發揮整個系統的功能。

1.2 可靠性

系統運行穩定可靠，關鍵部件需雙重化配置，重要數據及時備份，如有異常情況發生，可做到及時有效地恢復。為了保證系統的完整性、正確性和可恢復性，系統的不穩定因素要從硬件、軟件系統協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在系統橫向和縱向的擴展能力上。系統在橫向擴展方面，在滿足當前展示需求的基礎上可方便的擴展容量，實現更大容量的可視化控制系統。在縱向擴展方面，系統具有良好的兼容性和通用的軟硬件接口，用戶可在其基礎上進行二次功能開發。

1.4 安全性

系統在前期設計過程中充分考慮安全要求。保證對全部數據信息的安全性管理和應用，確保整個系統數據充分安全，并對關鍵數據實施特殊保護。數據傳輸網絡的建設需符合國家電網公司“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”等相關規定。

1.5 靈活性

用戶可以根據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，保證系統信號源采集的多樣化，實現對信號源的多模式應用管理。

2 電網實時監控可視化技術分析

2.1 全三維圖形技術

電網處于運行狀態時，位于調度中心內的工作人員可借助該技術掌握相關的異常信息。在電網實時監控中，全三維圖形技術的主要作用是故障告警，如一次設備告警、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對措施，從而為電網的安全、穩定、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，需要結合潮流圖，并增設一些特殊效果。

2.2 虛擬現實技術

該技術能夠依托電網的三維模型，對其中的數據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容，該技術的主要作用是構建潮流圖。在對電網進行實時監控的過程中對虛擬現實技術進行應用時，可結合遙信技術，利用可視化的方式對相關數據進行呈現。

2.3 SDE技術

該技術的全稱為空間數據庫引擎，它的主要用途是對數據庫進行連接，可幫助調度人員對相關的數據進行高效處理，為電力系統的穩定運行提供了保障。由于該技術具有適用于多種通信協議的優勢。故此，電網調度人員在進行可視化監控時，可依托該技術設計C/S架構，再結合電力用戶的信息，對網絡結構進行優化調整。

3 電網實施監控的可視化實現方案

3.1 遙測與遙信數據可視化的實現方案

對于電網模型而言，潮流圖是最為常見的表現形式之一，其不僅能夠直觀、形象地對電網的框架結構進行表現，還能對遙測、遙信等數據進行顯示。在潮流圖上，可將遙信數據抽象為矩形或是圓點，而遙測數據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據進行顯示時，具體數值的大小可以通過椎體進行顯示，從本質的角度上講，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，故此可將其應用到電網實時監控可視化實現方案當中。在某些特定的條件下，以圖元對計算點進行表示時，要對該點發生的地理位置進行突出顯示。對此，可將圖元與潮流圖相結合。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，圖元經過組合之后，可構成具有特定監視意義的畫面。如果圖元所代表的數據出現異常，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 告警數據可視化

雖然通過相關的技術手段，能夠對電網中的各種數據進行可視化顯示，但這種可視化卻很難有效地發現存在于電網中的一些薄弱環節，而想要實現這一目標，則需要對告警信息進行可視化展示。在大數據的背景下，可將電網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。電網的調度人員在平時的工作中，較為關心的告警信息有以下幾類：電力設備故障告警、系統運行異常告警、預警、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，當電網中出現電力設備故障告警時，可在地理圖上對該設備所在的廠站進行定位及掛牌顯示，為引起電網調度人員對異常情況的注意，在可視化實現的過程中，可加入高亮或是聚閃等特殊效果。掛牌顯示的優勢體現在形式的多樣化上，即，可結合告警事件的類型，對掛牌的具體樣式進行設計。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。當電網正常運行時出現告警信息后，調度人員需要及時了解此次告警引起的一些結果。以電網中的關鍵設備變壓器為例，該設備常見的告警信息有變壓器標識、關聯開關的動作情況、保護動作情況等，本次變壓器故障引起的后果是電網功率突變和潮流越限。在可視化的狀態下，上述信息會一并與故障告警顯示給調度及監控人員，由此為故障的快速處理提供了可靠依據。

4 結論

綜上所述，為了保證電網的運行穩定性，需要對其運行狀態進行實時監控，由此采集到的信息均為相關數據。通過一些可視化的技術手段，可使這些數據以直觀的形式，呈現給調度和監控人員，從而給電網的異常處理提供了便利條件。

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