试析智能电网调度中的可视化技术

2013-09-07

中国新技术新产品 2013年21期

（国网四川省电力公司雅安供电公司，四川雅安 625000）

1 可视化展示方案

1.1 设备动态定位

定位的效果可以借鉴电子游戏中动画来展示，当电气设备中心出现鼠标后，电气设备科通过两个定位圆圈来进行动态标识，圆圈一的大小不做改变，核心为电气设备，以这个为中心做顺时针旋转；以电气设备为核心，圆圈二从小至大缩放，对调度人员的感官进行刺激，跟随着动画视图，电气设备中心成为了目光聚集的焦点。

1.2 提示信息

直观形象的图形方式是可视化界面中展示量化数据信息的方式，所以，在可视化图形中，需要将TIP提示信息加入其中，以便调度员能够更好掌握更多信息。例如：线路附在了较高的画面上，仅能够对输电线负载率处于正常状态或较高状态的情况进行了解，无法对某一输电线负载率的具体值进行了解。而应用了TIP提示信息后，用户可以轻松查找出设备的信息，系统会对鼠标所指设备进行有效判断。

1.3 展示多应用

对于其他的应用展示而言，电网调度可视化的大部分是对SCADA实时信息的展示。伴随着不断扩大的电网规模，也随之增加了EMS系统所包括的高级应用，例如：分析电压稳定，通过分析EMS电压稳定高级应用软件的可视化展示，能够帮助调度员及时发现问题，及早消除电网内部隐患，将整体电网的电压稳定状态准确反映出来。

1.4 运行方式

可视化展示不仅仅需要展示电网的运行方式，还需要展示电网实时运行数据，为调度员查找合适的图形化方式，结合不同运行方式的关注点，展现出电网运行的方式。例如：10kV母线，调度员对母线的并列运行情况较为关心；针对110kV的母线，调度员对母线所存在的分裂运行情况更为关注。因此，可以结合各个厂站母联开关分合的情况以及母线带电的情况，以分块饼图的方式，对各个厂站各电压等级母线运行方式进行展示，这样有助于调度员及时采取正确、科学的预控措施，并对电网潜在危险开展快速定位，及时将电网的整体运行情况进行了解、把握。

1.5 集中数据

若要展示N个设备集中数据的可视化，应反映出包含选择设备的过程，还需要将来自于不同设备数据的内在关联反映出来。信息的全面展示需要寻求合适的方式。例如：电网断面，不仅需要对断面可视化展示需求进行考虑，还要展示正常断面的画面设备与差值状态、限值、当前值之间的关系，这能够有助于调度员对线路潮流信息的关注，以及及时查看运行断面的实时信息。

1.6 设备数据

单元设备要展现很多信息，将关键数据重点展示出来，发掘单元设备中固有关联的关键数据，则是可视化展示的原则所在。例如：变压器既需要将厂站内各个变压器的负载情况展示出来，又要将厂站所有变压器的负载情况展示出来，因此，必须实现全方位、分层次的数据展示。

2 可视化整体架构

面对某项业务的具体需求和整个系统需求，以系统为基础，升级、改造人家图形界面的工作就是可视化工作传统思路。在调度数据量飞速增加、工作要求不断提高、电网规模日趋扩大的形势下，分散式的改造、升级已经不能与时俱进，也难于达到职能调度整体可视化的要求。因此，在打破了原有系统之间固有界限的情况下，主线可采取调度业务模式，分析及应用电网调度生产每一个环节，提供互动技术的平台和窗口，通过紧密联系的可视化功能模块群，帮助调度工作人员对电网的有效参与，将人对电网的控制和影响作用发挥到极致。从系统数据标准化以及技术手段为前提，集中处理和统一可视化应用为支撑，构建了可视化方式，并对现有系统的相互联通进行促进。可视化数据支撑体系可通过整合各系统数据来实现，最终建立可视化应用平台。将事故分析可视化、调度计划可视化、方式决策可视化、实时调度可视化，打破束缚系统之间的界限，将可视化功能模块整体实现。调度可视化架构可参照图1所示。

图1 调度可视化架构示意图

3 调度可视化的实现

3.1 预警可视化

为了能够有效提高电网智能调度水平，应可视化电网预警，预警分析的结果可以通过各种可视化小部件进行显示。低频振荡实时告警、动态稳定阻尼裕度、预想故障电压预警、预想故障暂时预警、预想故障热稳预警、电压越限裕度、潮流越限程度等均属于可视化指标。另外，还可以从系统中薄弱电力设备以及故障的严重程度来来对预警分析结果进行观察。系统薄弱电力设备可定义为元件脆弱性；而故障的严重程度可定义为事故的严重程度。

3.2 控制可视化

按照可视化的要求，对于自动电压控制、自动发电控制的应用分析结果，可以将各种直观的可视化界面进行设置，这样做事为了方便分析人员对电网直观的控制与监视，为智能化调度打下坚实基础，减轻调度运行工作人员的工作压力，有助于调度人员对电网实时运行态势的全面掌握。

3.3 分析可视化

不同类型分析结果可采用列表的方式进行显示，例如：为了使调度工作人员能偶更好了解、掌握全网电压的情况，可采用电压排序；为了对调度员快速调整设备重载或越限等情况给予辅助，可采用灵敏度排序。但是应注意避免人机界面不友好及分析目标过多的情况，该情况的产生会给工作人员及时排除、处理系统存在问题带来困扰。通过对灵敏度分析、N-1分析、断面过载分析、电压分析等数据开展综合动态排序，时动态实时可视化界面分析得以实现。

3.4 观测可视化

直观显示电网调度数据可通过可视化计算方法来实现。设备重载、发电厂处理情况、变电站主变负载、线路有功等项目均属于可视化对象。用箭头来表示线路潮流方向，采用颜色来显示潮流是否越限，针对N-1越限或热稳越限的情况，可以采用红色和黄色来显示系统通过情况。变电站变压器额定容量与主变有功相比较，可显示出变电站主变负载情况；而系统额定出力与发电机组当前出力相比较，则为发电厂发电出力情况，用方形图或者饼图来表示其结果。监视水电站水位可以通过柱状图进行显示。相应水库的最低水位限制、耗水曲线、发电曲线等数据通过水调自动化数据接口来进行显示。系统能够按照灵活设置电网分区单独进行重载设备分析、电压合格率分析、电力电量平衡分析、符合水平分析、容载比分析、电网安全性分析等，可对电网分区进行灵活设置，且要有效监控分区间的断面信息，这就是电网分区运行的可视化。

3.5 监视归一化

全网发电机功角、稳定断面越限、全网潮流、全网电压等都是实时监视的内容。调度工作人员根据电网调度运行经验，采用特征量来实施表述。特征提取实时运行中的监视数据，并将其匹配于这些特征量，通过实时运行状况的分类指标来进行计算，最终应转变为状态值，便于调度工作人员查看。通过分析、计算各项指标结果，采用三种颜色不同的指示灯，系统将以电网实时监视数据为基础的安全水平有效、直观地反映出来。