基于可視化技術(shù)的主網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度控制系統(tǒng)

深圳供電局有限公司 李則戎 林志賢 黃光磊

為了在主網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行過程中提供更加高精度的調(diào)度控制服務(wù)，開展基于可視化技術(shù)的主網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。通過選型電壓傳感器和運(yùn)行服務(wù)器，完成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)中，開發(fā)協(xié)調(diào)調(diào)度控制可視化操作界面、建立主網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度控制目標(biāo)函數(shù)，對接調(diào)控界面與可視化終端之間的通信，確保將此過程以一種可視化的方式操作。通過對比實(shí)驗(yàn)證明，基于可視化技術(shù)的控制系統(tǒng)提供電量能夠滿足120min內(nèi)主網(wǎng)機(jī)組設(shè)備需求，能夠?yàn)橹骶W(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行提供更加高精度的調(diào)度控制服務(wù)。

按照《中國南方電網(wǎng)調(diào)度指揮控制系統(tǒng)（DCCS）技術(shù)規(guī)范（2019版）》、《關(guān)于提高設(shè)備操作準(zhǔn)時(shí)性并開展操作效率及準(zhǔn)時(shí)性統(tǒng)計(jì)分析工作的通知》等文件內(nèi)容提出的建設(shè)要求，對主網(wǎng)調(diào)度指揮控制系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)范化升級改造。此項(xiàng)工程實(shí)施是為了提升系統(tǒng)的本體安全防御能力，提高主網(wǎng)機(jī)組設(shè)備操作的準(zhǔn)時(shí)性，并規(guī)范設(shè)備操作相關(guān)統(tǒng)計(jì)工作，確保調(diào)度按檢修計(jì)劃準(zhǔn)時(shí)開展設(shè)備停復(fù)電操作，實(shí)現(xiàn)各級調(diào)度設(shè)備操作信息的常態(tài)化統(tǒng)計(jì)與分析。同時(shí)，結(jié)合主網(wǎng)調(diào)度實(shí)際業(yè)務(wù)開展情況，提出了系統(tǒng)功能完善的需求，相關(guān)此方面的工作主要包括全景可視化展示、自動(dòng)關(guān)聯(lián)檢修單、自動(dòng)關(guān)聯(lián)方式單、設(shè)備啟動(dòng)方案智能成票、消息智能提醒、潮汐值班工作量統(tǒng)計(jì)分析等業(yè)務(wù)，通過健全系統(tǒng)終端的業(yè)務(wù)功能，使系統(tǒng)更加實(shí)用化、可視化、智能化，以此種方式，提升調(diào)度員的工作效率，給予終端用戶更加優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)。

1 硬件設(shè)計(jì)

為了確保本文開發(fā)的系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的調(diào)度控制效果，可在開發(fā)系統(tǒng)功能前，對系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)Fig.1 System hardware architecture

結(jié)合上述設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件架構(gòu)，本文主要針對系統(tǒng)中的電壓傳感器和系統(tǒng)運(yùn)行服務(wù)器進(jìn)行選擇。為了實(shí)現(xiàn)在主網(wǎng)運(yùn)行過程中確保各個(gè)機(jī)組設(shè)備的正常運(yùn)行，并對其狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，對電力運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，選用型號為LWP9XXXGV19-20的電壓傳感器。該型號傳感器在實(shí)際應(yīng)用中各性能參數(shù)如表1所示。

表1 LWP9XXXGV19-20型號電壓傳感器性能參數(shù)表Tab.1 Performance parameters of LWP9XXXGV19-20 voltage sensor

在實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)啟動(dòng)控制系統(tǒng)，其連接的電壓傳感器能夠快速進(jìn)入到工作狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)對其監(jiān)測的機(jī)組設(shè)備電壓進(jìn)行采集和監(jiān)測。

完成對電壓傳感器的選擇后，為了確保控制系統(tǒng)能夠滿足穩(wěn)定運(yùn)行要求，還需要對其運(yùn)行服務(wù)器進(jìn)行選型。選用雙路機(jī)架勢服務(wù)器Inspur浪潮NF5260FM613-56型號服務(wù)器作為控制系統(tǒng)的主服務(wù)器，該服務(wù)器CPU主頻為3.09GHz，接口類型為SATA，CPU選用Intel Xeon/至強(qiáng)系列，如圖2所示，標(biāo)配的硬盤轉(zhuǎn)速為7200r/min。將該型號運(yùn)行服務(wù)器應(yīng)用到本文系統(tǒng)當(dāng)中可以確保系統(tǒng)在對主網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)調(diào)度時(shí)，確保其更高的穩(wěn)定性。

圖2 Intel Xeon/至強(qiáng) CPUFig.2 Intel Xeon / Xeon CPU

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 基于可視化技術(shù)的協(xié)調(diào)調(diào)度控制界面開發(fā)

在硬件設(shè)備的支撐下，引進(jìn)可視化技術(shù)，對協(xié)調(diào)調(diào)度控制界面進(jìn)行開發(fā)，以此種方式，實(shí)現(xiàn)對主網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度控制過程中的人機(jī)良好交互。

在進(jìn)行控制首頁界面可視化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先完善首頁界面布局，添加動(dòng)態(tài)展示效果，優(yōu)化顏色搭配，使界面具備科技先進(jìn)感，以此提升整體的視覺效果和操作便捷。同時(shí)，豐富首頁內(nèi)容，支持對主網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行指揮業(yè)務(wù)指標(biāo)數(shù)據(jù)全局一覽，支持多樣化的界面展示，可根據(jù)時(shí)間、節(jié)假日等方式定義系統(tǒng)主題。主界面中的多種可視化圖形展示方式包括：具備餅狀圖、柱狀圖、曲線圖、熱力圖、地圖、三維圖形等。

在進(jìn)行系統(tǒng)業(yè)務(wù)界面可視化設(shè)計(jì)時(shí)，需要確保業(yè)務(wù)界面與首頁界面風(fēng)格統(tǒng)一，以此提升視覺效果和操作便捷。業(yè)務(wù)界面中的功能分區(qū)包括：主網(wǎng)操作票管理界面、預(yù)令界面、直接界面、許可管理界面、委托管理界面、檢修工作狀態(tài)調(diào)度界面、設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)查看與管理界面、作業(yè)監(jiān)管界面等。界面圖如圖3所示：

圖3 可視化調(diào)度控制界面圖Fig.3 Visual dispatching control interface

2.2 建立主網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度控制目標(biāo)函數(shù)

在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作界面的可視化后，可采用建立主網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度控制函數(shù)的方式，對主網(wǎng)配電進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)全局的統(tǒng)籌規(guī)劃，可從主網(wǎng)機(jī)組發(fā)電單元、聯(lián)網(wǎng)開關(guān)、電源控制三個(gè)方面，對協(xié)調(diào)調(diào)度控制目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，函數(shù)表達(dá)式如下：

公式(1)中：F表示為主網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度控制目標(biāo)；k表示為機(jī)組發(fā)電單元；t表示為調(diào)度控制周期；g表示為聯(lián)網(wǎng)開關(guān)；l表示為電源；C表示為機(jī)組設(shè)備；P表示為放電功率。按照上述計(jì)算公式，進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)允許最小值的計(jì)算，以此種方式，實(shí)現(xiàn)對主網(wǎng)運(yùn)行中柔性負(fù)載的宏觀調(diào)控。并將調(diào)控的界面與可視化終端進(jìn)行通信對接，確保將此過程以一種可視化的方式進(jìn)行操作，以此完成對本文系統(tǒng)的開發(fā)。

3 對比實(shí)驗(yàn)

結(jié)合上述論述內(nèi)容，以某電力企業(yè)為例，獲取其運(yùn)行數(shù)據(jù)，在Matlab仿真平臺(tái)上進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。利用本文設(shè)計(jì)的基于可視化技術(shù)的控制系統(tǒng)與基于隨機(jī)模型預(yù)測控制的控制系統(tǒng)，并根據(jù)其主網(wǎng)在運(yùn)行過程中的協(xié)調(diào)調(diào)度需要，對其進(jìn)行控制，同時(shí)也進(jìn)一步驗(yàn)證兩種控制系統(tǒng)的應(yīng)用性能。設(shè)置實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)如表2所示：

表2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境Tab.2 Experimental environment

將實(shí)驗(yàn)時(shí)間設(shè)置為120min，將主網(wǎng)當(dāng)中各個(gè)機(jī)組設(shè)備的工作頻率均設(shè)置為3.2Hz，在主網(wǎng)運(yùn)行過程中，根據(jù)機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行需求，利用兩種控制系統(tǒng)為其提供電量，并對比機(jī)組設(shè)備用電需求量與兩種控制系統(tǒng)提供的電量，將其記錄如表3所示。

表3 兩種控制系統(tǒng)應(yīng)用效果對比表Tab.3 Comparison of application effects of two control systems

從表3中數(shù)據(jù)對比得出，基于可視化技術(shù)的控制系統(tǒng)提供電量能夠滿足120min內(nèi)主網(wǎng)機(jī)組設(shè)備需求，而基于隨機(jī)模型預(yù)測控制的控制系統(tǒng)提供電量均小于主網(wǎng)機(jī)組設(shè)備需求電量，無法滿足其穩(wěn)定運(yùn)行要求。因此，通過上述實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的調(diào)度控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中能夠?yàn)橹骶W(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行提供更加高精度的調(diào)度控制服務(wù)。

4 結(jié)語

為了滿足相關(guān)工作的需求，本文從硬件與軟件兩個(gè)方面，對基于可視化技術(shù)的主網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度控制系統(tǒng)展開設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)后，通過對比實(shí)驗(yàn)證明了此系統(tǒng)具有較強(qiáng)的操作性能，可以在后期的相關(guān)研究中，嘗試將此系統(tǒng)投入市場使用。