基于智能的配電網電力大數據三維場景可視化分析

江蘇電力信息技術有限公司 袁佳琰

在供電總需求量不斷增多的背景下，城市標志性建筑、大型公共場所等地變電所的數量不斷增加，對于供電安全穩定性、可靠性提出了更加嚴格的要求，電力企業通過擴大智能的配電網電力大數據三維場景可視化監控系統的應用覆蓋面，能夠確保電力輸送工作的正常進行。

1 基于智能的配電網電力大數據三維場景可視化的重要性

配電網電力大數據的三維場景重構是實現數據深度挖掘的基礎，也是待解決的重要內容，隨著人工智能技術的發展，基于智能的配電網電力大數據三維場景可視化成為現實，建立三維數據可視化模型之后可對配電網的信息數據實現實時監控，從而利用大數據技術等對監測結果進行配電網相關信息的統計分析，從而實現信息融合和自適應調度，最后可有效提升配電網的電力大數據深度挖掘目標。

2 智能配電網大數據應用場景分析

2.1 用電行為分析

可對收集到的用電數據信息進行聚合處理，利用大數據技術整合用戶的電力應用信息，同時結合用戶的信息數據，思考服務優化策略。在分析數據時需要充分結合當地的人口數量、地理環境及天氣氣候等，意識到客觀因素對用戶電力應用的影響，分析時將所有信息數據整體為有機整體，思考數據之間的聯系，掌握其中相互影響程度，從而對用戶的用電行為模式進行分析，總結相關規律，例如通過對客戶的用電負荷、用電量及電費消耗等建立綜合性的評價系統模型，可在技術層面更為深刻地展示客戶用電行為模式，可助力電力單位更為深刻地理解用戶，從而提供更令人滿意的服務。

2.2 用電負荷預測

負荷數據是負荷預測的基礎，想要準確進行負荷數據預測，掌握負荷變化規律有重要作用。負荷數據包括實時負荷和歷史負荷數據兩部分，其中實時負荷是當前的電網系統負荷實際值，而歷史負荷數據是以往的歷史數據，通過結合當前數據分析歷史數據可更為全面地掌握負荷變化規律，掌握規律之后可更好的分析負荷需求，其中氣象變化、社會經濟、人口變化等均會對用電負荷產生影響，利用大數據技術對電網的負荷進行預測，可為后續的電網規劃和節能經濟調整等提供有效參考。

3 智能的配電網的結構

3.1 主站層

智能配電網電力大數據三維場景可視化監控系統的主站層通常在配電網電力大數據三維場景可視化監控室內部，主要涵蓋電力智能配電網電力大數據三維場景可視化監控系統的主機、負責相關數據上傳的數據解壓包，工作人員需要對收集到的數據進行集中配電網電力大數據三維場景可視化監控管理和深入分析。智能配電網電力大數據三維場景可視化監控系統可以為其提供具有專用通道的通訊模塊，使用以太網硬件作為通訊的接口，運用OPC 形式或其他種類的通訊協議，向上級調度系統傳輸相關數據信息，從而實現智能配電網電力大數據三維場景可視化監控系統的集成效果[1]。

3.2 網絡通信層

工作人員通過使用通訊管理機，可以針對配電網電力大數據三維場景可視化監控現場的設備實施通訊管理，能夠收集各種設備的相關數據和具體參數，將其集中處理后，壓縮傳輸至主站層。網絡通信層可以被視為信息中轉單元，其能夠直接接收到主站層下達的指令，并將其直接傳達給各種裝置中。圖1為一種網絡通信系統。

圖1 配電網網絡通信系統

3.3 現場設備層

變電站智能配電網電力大數據三維場景可視化監控系統的現場設備層通常會安裝在中低壓的變配電場地中，主要涵蓋微機保護設備、多種功能的儀表、直流屏幕、電動機保護裝置等，現場設備層主要任務是收集各種數據和設備的狀態信息，可以將其發送到網絡通訊層。與此同時，現場設備層可以作為智能配電網電力大數據三維場景可視化監控系統的執行單元，直接執行網絡通訊層下達的各種指令。

4 智能的配電網電力大數據三維場景可視化監控系統具有的功能

4.1 人機交互功能

正常情況下，智能的配電網具備的CAD 單線圖可以直接展現出中壓配電網絡、低壓配電網絡的接線狀況，該系統能夠進行多個畫面的自由切換，還具有畫面導航的功能。該配電系統具備空間地理狀態的主畫面，主畫面上可以直接顯現出智能的配電網各個電力回路的運行情況，并且具備回路帶電功能、故障著色功能。智能的配電網電力大數據三維場景可視化監控系統的主要電參量可以直接展示在人機交互界面上，能夠進行實時刷新。

4.2 用戶管理

智能配電網電力大數據三維場景可視化監控系統可以針對不同級別的客戶給予不同使用權限，能夠避免由于非專業人員的錯誤操作影響系統運行安全，有助于確保智能的配電網電力大數據三維場景可視化監控系統的安全可靠性。工作人員在對重要電力回路進行合閘操作時，需要具有操作權限的用戶輸入口令，在工程師級別用戶輸入操作口令后，方能順利進行該操作。

4.3 數據采集處理功能

智能的配電網電力大數據三維場景可視化監控系統能夠實時監測現場電力設備的電參值大小、功率因數大小、三相電壓值高低、電能大小、溫度變化等，并將這些數據直接展現出來，或是運用統計的方式整理數據信息再將其展示出來，工作人員需要將重要的、具有參考價值的數據儲存到系統中，可以為后續配電網電力大數據三維場景可視化監控管理提供參考依據。

4.4 分析趨勢曲線

該系統不但提供了實時的曲線分析界面，而且具有歷史數據的橫向分析界面，工作人員通過分析調用電力回路的曲線趨勢，能夠測算出電力設備的電荷負載情況、電氣設備的信號波動情況。在分析歷史趨勢曲線時，工作人員可以根據已經儲存到系統中的歷史數據查看該回路趨勢，便于工作人員對當前監測的變配電網絡實施質量分析。

4.5 報表管理

智能的配電網電力大數據三維場景可視化監控系統具備標準的電能報表方式，可以依照用戶的實際需要設計報表形式，系統能夠自動進行數據統計，這就意味著系統可以自行生成多樣化的運行報表、歷史數據報表、設備故障報表、預警記錄等，工作者通過查詢相關數據，打印系統中已經記錄在冊的數據值，即能夠直接生成電能月度報表、季度報表、年度報表[2]。

4.6 記錄安全事故和故障預警

智能的配電網電力大數據三維場景可視化監控系統可以詳細記錄用戶的操作數據、系統的開關變位情況、參量的變化等，其不但能夠清晰記錄發生安全事故的時間段、當時的值班人員，而且可以記錄故障預警的總次數和單次預警的具體時間、具體位置，便于工作人員及時根據預警排查故障。

4.7 五遙功能

智能的配電網系統不但具有遙信功能、遙控功能、遙測功能和遙調功能，并且具備遙設功能。如圖2所示，是具有五遙功能的數字變電站監控系統。

圖2 具有五遙功能的數字變電站監控系統

其遙信功能實際上是指系統能夠實時監測開關運行情況、安全保護情況，計算機可以直接根據這些信息實時展示監測數據、自動啟動報警，其遙控功能主要是指工作人員通過操控計算機選取適宜的開關號、合閘信息、分閘信息，且可以直接在電腦屏幕上反饋出開關的運行狀態，系統可以直接實時記錄操作的起始時間[3]。

系統的遙測功能是利用計算機實時收集電壓值、電流值、功率值等，并將其整合成為相應的報表，系統的遙調功能主要是運用在變壓器的調壓處理上，遙設功能一般是用于修正繼電保護裝置的定值、檢查各類儀表的運行情況。

5 智能的配電網電力大數據三維場景可視化監控系統的優化設計

5.1 應用優勢

由于我國地理情況比較復雜，衛星影像的覆蓋面積越來越廣，對于資料的精準度要求比較高，對于工作人員的技術能力要求更為嚴格。在進行區域網聯合平差劃分時，工作人員應該綜合考慮實際作業的便捷性與可行性，以較為科學的方式劃分加密區域，每個加密分區的面積基本是大體相同的，可以將加密分區作為作業單元，從而進行區域網平差處理。根據各個加密分區內管控點數量以及布局情況，工作人員需要分別在足量管控和稀少管控條件下進行區域網平差處理。

對于那些具有充足數量且處于均勻分布狀態的加密分區而言，劃分區域網平差可以減少衛星影像存在的誤差，從而順利達到提高區域衛星影像精準定位的目標。若是加密分區的管控點比較少，在連接點分布狀態相對密集、比較均勻時，可以使用計算機技術進行自動匹配，運用人工補充技術以及修測技術作為輔助處理，可以在局域網技術上有所突破，進而完成稀少管控條件下的區域網平差測算[4]。

在優化區域網聯合平差后，核心的處理方式主要涵蓋三方面內容，第一方面，對區域內管控存在問題的位置，需要對衛星影像數據進行有針對性的幾何校驗，能夠獲得特殊時間段的衛星影像參數、精密的數據，從而提高衛星影像本身的精度水平，可以為稀少管控條件下的高精度平差提供有效的校準方案。第二方面，工作人員需要深入分析區域網內部衛星影像出現的誤差以及分布回路，可以利用區域網直接在平差處理的過程中完成衛星影像的誤差抵消處理，有助于提高衛星影像數據的精準度。第三方面，工作人員可以在資料不全面的情況下，充分運用地理信息數據，比如激光測高數據、城市區域航測影像等。工作人員可以結合區域網平差處理計算的數據結果，重新更新衛星影像的模型參數，從而產生區域網平差處理后的影像。

5.2 設計系統的拓撲結構

工作人員在設計智能的配電網電力大數據三維場景可視化監控系統的拓撲結構時，主要采用分層設計和分布式設計的方式，既可以滿足通信配電網電力大數據三維場景可視化監控體系設計的基本要求，而且能夠實現遠程配電網電力大數據三維場景可視化監控管控，從而使操作者在不到達現場的情況下也可以掌握設備運行狀態。

5.3 開發環境

智能化智能的配電網主要是由現場的運行管理人員進行探究管理，通過運用分層管理，可以避免大量的用戶在同一時間訪問系統，但是對系統穩定性、反應速度提出了更加嚴格的要求，工作人員應該根據具體情況展開全面分析，方可選取與系統適配性較高的運行環境。

5.4 用戶管理模塊設計

在設計智能的配電網電力大數據三維場景可視化監控系統時，主要涵蓋登錄、注銷、權限設置等，該模塊應該實施統一管理和用戶操作權限分配式管理，電力企業可以將具有不同操作權限的工作人員劃分為管理人員、運維人員、高級用戶和開發設計者，系統管理人員能夠以自定義的方式增添角色，并結合實際情況給予新角色修正數據、查看數據等操作權限，從而保證智能配電網電力大數據三維場景可視化監控系統分配式權限的靈活性。為了進一步健全實景三維服務系統，應該使用3D 映射技術以及Cesium 開源庫進行三維實景數據的可視化分析，在增設矢量數據以及柵格數據的疊加處理、統計分析功能以后，可以支持二維影像、三維影像的一體化展示，具備跨平臺處理、高精準度計算、自主化添加系統功能的特征，可以分別在遠距離、近距離進行可視化分析。在航測距離比較遠的時候，可以查看細節性內容，有助于提升數據顯示效果。通過不斷優化完善實景三維可視化配電網數據，可以獲取比較符合我國基本國情的三維信息資源和經過更新處理的業務體系，能夠更好地促進社會經濟建設[5]。

現如今，智能的配電網電力大數據三維場景可視化監控系統在電力企業的普及率逐漸升高，相關工作人員需要對配電網電力大數據三維場景可視化監控系統具備一定的認知能力，方能在實際使用該系統的過程中充分發揮出其價值。