电力调度运行过程中的可视化研究

（四川省电力公司巴中电业局，四川 巴中 636000）

传统SCADA/EMS系统主要是通过曲线、表格和数字等方式作以数据展示，由于电网规模不断扩大，运行的数据量也在不断提高。一方面来讲，调度员所需关注及分析的数据发生了成倍增长，所以必然造成调度员工作量的增加，导致在电网局部上耗费大量的精力，反而弱化了对于系统整体的全方位了解和掌握；而从另一方面看，传统SCADA/EMS系统存在着展示方法单一、抽象以及数据间关联性较弱等弊端，无法实现全面揭示电网运行状态的功效，尤其是在电网发生事故时，数据量将会呈现几何级的爆发式增长，面对这样的海量数据，传统的数据展示方法所暴露出的局限性愈加明显。因此，出于传统技术本身的弊端和多方面的考虑，对于电力调度过程中可视化技术的研究迫在眉睫。本文将从可视化技术的分类和应用、功能效果以及可能会存在的问题几个方面对可视化技术在电力调度领域的应用作以较为详尽的探讨研究。

一、可视化技术的分类及应用

可视化技术主要包括3方面应用：第一类，科学数据的可视化，其目的主要在于快速的获取海量数据之中的整体特征以及蕴含模式，这也是“可视化”技术最为接受的含义，其具体的应用包含有全网潮流走向以及电压分布等方面；其次为应用系统中人机界面上的可视化技术，它的目的主要在于能够实现更有效的人机交互接口，以实现应用系统操作的方便快捷，具体的应用目前包括拟写电气操作票方面的点图成票等等；第三类即信息检索的可视化，它的目的是利用图形来集成大量信息索引，具体的应用包含了设备信息、保护定值、稳定限额的可视化等方面。

二、可视化技术在调度领域的应用功效

利用可视化技术以实现对于电力调度运行的决策支持以及全面监控，从而起到形成统一电力调度运行过程中的监控、电力调度的分析决策以及辅助服务等全流程的可视化应用的功能。

（一）电力调度中地理接线图对于可视化技术的应用

电力调度中的地理接线图是将地理信息系统和电力系统相结合，通过地理图真实反映出电力调度过程中的运行状况，含有线路走向和厂站位置等。电力调度中的地理接线图作为可视化应用技术的基础，其很多应用都是以电力调度系统地理接线图作为底版然后再进行分层信息的展示。

（二）实时运行状态监视的可视化

在实时运行中的可视化监视可以分为电压监控的可视化技术、潮流监控方面的可视化应用、旋转备用方面的可视化应用以及其他运行状态监视的可视化应用技术，本文将从这几方面逐一作以论述。

首先是电压监控方面的可视化应用技术。它又包括厂、站节点的电压可视化应用以及系统电压中的可视化应用两方面。一方面，在厂、站节点电压的可视化应用中，电压方面的高低及其分布，都是衡量电网能否安全运行的重要依据。根据国内外新闻中关于大停电方面的相关报道，电力系统的电压异常通常是很多大停电事故可能发生的先行性指标，这一异常有着十分重要的意义。通常母线电压的监控可以按电压的大小范围进行划分：预警电压、正常电压以及考核电压这3类。厂站的电压情况主要以这3种类型电压作为基准值，依据不同电压值来采用不同颜色的量杯进行显示，其选定一个中心位置进行向上或向下的填充，填充量的大小以及颜色都能够直观反映出节点电压的越限情况以及裕度；另一方面，从系统电压的可视化应用来看，节点的电压情况只能反映出电力调度系统中电压的局部特征，但是在很多的情况下，调度员可能更加需要对全网的电压状况作一个全面详细的了解。所以，寻找到一种可以使调度员对电力系统电压的整体状况随时获得全面了解的手段是非常重要的，也是十分必要的。另外，云图和等高线，都在连续数据对于连续空间进行分布分析领域得以广泛的应用。应用云图和等高线，有助于迅速的掌握连续数据在空间分布上的整体情况，也有利于快速的定位特点的数据点及数据块，这两个方面的优势恰好适于电力电压的整体状况分析。

其次，在潮流监控的可视化应用方面，潮流监控采用可视化技术不仅可以实现潮流走向的动态展示，而且能够清晰展现潮流的限额裕度，从而帮助调度员进行快速且直观地判断，这能够极大的提高潮流监控的有效性实施。

另外，在旋转备用的可视化应用的角度来看，旋转备用是电力调度系统运行的重要指标，电力系统会保有一定旋转备用容量，当电网发生运行故障而导致停运的时候，能够及时的发出旋转备用机组产生的出力，从而避免因频率过低而造成的拉限电。旋转备用的可视化技术应用主要包括全电力系统、省市、220kv分区以及电厂方面的旋转备用，旋转备用的可视化应用可以采用饼图来进行展示。

除了电压、潮流及备用这些和电力系统运行所密切相关的参数之外，实时监控的可视化应用主要还包括：短路电流的可视化、变压器负载的3D展示、发电机有功无功的出力展示、厂站中无功备用监控的可视化等，其中的短路电流可以采用饼图来进行展示，其他的运行参数主要用三维柱状图来进行展示。

（三）预防、紧急以及恢复控制方面的可视化应用

所谓预防控制，是指实时的对电力系统进行故障扫描并且进行潮流计算，即实时事故预想。可视化是指将预防控制方面的计算及分析结果作出直观的展示；而紧急控制与恢复控制则是指在事故和异常的情况下对系统的运行方式进行调整的辅助性分析方法。事故与异常处理中进行的紧急控制与恢复控制，是在调度运行过程中对时效要求最强的业务，而可视化技术的应用恰好可以帮调度员在第一时间采用最快且最直观的方法作出辅助决策。

EMS系统中高级应用软件主要可包括：SA（静态安全分析）；DFP(调度员潮流)；NS（灵敏度分析）；SCD(安全约束调度）。这些高级的应用软件都具有很高的计算分析能力，但因为人机界面的不太友好，调度员通常要耗费大量的时间对分析结果进行查找及比对。可视化应用的目的在于把这些高级应用软件生成的分析结果进行可视化展示。包括SA越限可视化展示、SCD辅助决策可视化展示、NS可视化展示等等。

（四）WAMAP可视化应用展示

WAMAP系统运用PMU动态数据来进行在线系统稳定分析，重点用于解决包括电压稳定、暂态稳定和低频振荡等在内的安全稳定性方面的实时预警、在线监视及在线的辅助优化决策。WAMAP的可视化应用率先在电力调度运行过程中的动态控制及监视领域取得了重要性突破。

（五）调度操作方面的可视化应用

调度操作主要包括电气相关的操作及非电气相关的操作。在电气相关的操作中，主要的需求有：操作票的编写、发布和电气操作执行。而在非电气相关的操作中，其主要的需求有：机炉的启停、电能计划的修改、电能交易的输入和执行等。可视化技术的应用是为调度操作所提供的可视化应用界面，主要包括点图成票等等，并且可以提供稳定、现场设备、通信、继保、调度操作规定及注意点等的可视化展示。

三、可视化技术在电力调度过程中可能存在的问题

可视化技术在电力调度运行过程中不可避免地会存在一些问题，本文将从以下四个方面作以简要论述：首先，在数据基础方面，可视化技术只是一种数据的展示、图形化的操作或信息检索方面的技术。虽然对于此技术的应用，国内外已有大量文献与软件系统可以作为参考，但这些应用还需要具备其必要的数据基础。电力调度中可视化应用技术的开展，对数据本身提出了较高的要求。数据范围的要求大幅增加，除系统频率、潮流、电压等电力调度运行的实时数据之外，仍需稳定限额、运行操作提示、各种设备参数、保护定值等方面的信息数据。另外，对于这些数据组织的要求也在大幅增加，例如对各类数据的完备性、一致性、时效性等的保持；其次，在可视化的界面组织方面，调度可视化的数据种类很多，为了尽量方便快捷地进行信息检索，可以建议尽量将信息集成在电气接线的界面，大屏接线可以运用地理接线图或者准地理接线图等，或者同一接线图的信息可以进行分层控制；第三，从可视化固有缺陷角度出发，可视化技术主要得益于人类对图形与图像数据的高效性处理，它可以帮助调度员极大的提高对电力运行整体情况的把握能力，也有助于调度员更迅速、更精确地作出分析与判断。这些都是可视化应用技术的优势，但长期的使用可视化技术也会不可避免地产生对细节关注趋于弱化的倾向。所以，在可视化的设计上必须保持整体与局部的关注度平衡；最后，在可视化应用的灵活性方面来看，随着外围环境发生变化，调度业务也可能会作出相应调整，特别是数据的统计和分析需求，在不同的阶段会提出不同的要求。所以，可视化系统除了会提供固有可视化手段之外，还需提供必要性的可视化工具，以此来保证足够的灵活性与适应性。

结语

通过本文的探讨研究可以了解到，可视化技术在电力调度运行过程中有着十分重要的地位和作用。随着科技的发展，可视化技术的应用也将得以不断的完善、扩展和延伸。在看到技术本身优越性的同时，本文也对可视化技术在电力调度运行过程中可能存在的问题进行简要的探讨，这些问题也终将随着可视化技术的不断发展而得以解决，电力调度系统也将不断得以优化与完善。

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