电力调度平台全景化管控的实现方式研究

刘旭 汤玮 龙姣 石际 尹志帆

摘要：随着智能变电站的投入使用，以及技术设备的不断革新，原有电力系统难以与新设备新技术的数据信息的融合应用程度不足，针对智能变电站以上的技术难题，本文基于WPF+JAVA技术设计了通信调度过程全景化管控平台，对通信调度过程全景化管控及智能化前后端交互模式进行分析，解决数据的多元异构问题，期望提升调度平台运行效率，保障智能变电站安全可靠运行。

关键词：电力调度;全景化展示;WPF+JAVA

中图分类号：TM73

文献标识码：A

文章编号：1001-5922（2020）12-0149-04

變电站作为电力系统的节点，其智能化发展是实现电网智能化的基础环节。目前，随着我国技术的进步以及电力系统的不断改革，截止到2015年底，我国已经有2400多座智能变电站建成并投入使用，智能变电站相关的技术不断完善，成果显著。智能变电站是智能电网运行的基础，因此应该满足电网发展过程中所需的安全、稳定、高效等性能，其智能化更应体现在满足无人值守的需要，实现在设备整个运行周期内易于维护等特点，从而提高整个电力系统的高效运行以及提升其经济效益。智能变电站的技术环节主要包含了电力系统中电力数据的采集、传输、集成和应用等环节。数据采集主要是通过电子传感器采集变电站的电流和电压信息。数据传输通过以太网交换机和光纤构成的通信网络来实现。数据集成主要是对信息进行统一建模，以供不同的应用系统调度。通信调度包括智能变电站的多个方面，例如检测一二次设备、维护源端等等。不难发现，通信调度是智能变电站的数据管控要点[1-3]。虽然，我国的智能变电站在一些方面的运行成果较为突出，例如设备管理、系统更新等方面。但是在电网系统中存在系统建设复杂、功能分散、技术创新内容复杂，特别是应用系统多，新旧设备的信息难以融合等问题，阻碍了变电站系统的技术发展。为了实现智能变电站管理质量的提升，实现各种应用系统有效对接，亟需寻找新的方法从而解决数据的多元异构问题，引入了全景技术，如冯义等构建了智能变电站全景数据模型[4];刘明忠等进行了基于DDRTS的智能变电站全景实时仿真[5]。本文主要设计了通信调度过程全景化管控平台，期望提升智能变电站管理质量。

1 通信调度过程全景化管控平台设计

1.1 总体技术方案

通信调度过程全景化管控过程中，主要与当前应用的比较成熟的应用系统进行对接，如雷电定位系统、GIS、生产管理系统、在线监测系统等，在对这些应用系统进行对接过程中，需要将其产生的各种数据进行融合，从而分析电网设备的运行状态，以及电网运行的实时数据和静态数据等。由于这些数据来自不同的应用系统，存在异构性，因此，在通信调度时还要对这些异构数据进行处理，使其标准统一化、规范化，进而提高数据存储和访问的速度，从而实现电网设备状态的实时监控、运行风险的实时扫描、诊断电网故障、实时展示电网状态、电网的运行优化及自动分析报告等，为电力系统的运维部门提供一个全景化、智能化、实时的设备管控信息平台，为工作人员的故障诊断、电力抢修、状态监控及电力生产管理等多个方面提供技术支持。

1.2 平台框架

遵循电力行业信息工程建设相关规范，通信调度过程全景化管控平台在设计过程中采用WPF+JAVA异构体系，应用了WPF丰富的展现组件，同时提高了平台的可靠性和稳定性[6-7]。平台的系统框架图如图1所示，该平台分成应用层、统一接口服务层、中间层、数据层。

应用层主要是通过WPF组件实现通信调度的画面的全景化可视化展现，利用Visual Studio.Net 2010实现可视化系统的开发，该层提供了统一调用接口代理服务。

接口服务层主要为应用层与中间层之间的业务逻辑访问提供接口服务。

中间层基于JAVA技术实现数据采集、接口管理及定时调度等中间件的开发;中间层通过接口以Hes-sian协议实现和数据层、服务层之间的信息传输。

数据层为可视化数据库，存储着不同应用系统的信息，包括设备检测试验信息，设备运行及故障信息，集成电流、电压、有功、无功、负荷等实时数据，电力巡检记录信息，接入CIS的二维/三维地理信息，输电线路视频/图像信息，雷电天气信息等，为平台的通信调度提供数据支持。中间层及数据层在Eclipse3.2环境下进行开发。

1.3 安全防护

调度通信平台在设计过程中还需要考虑到数据的安全性，根据电力二次安全防护的相关要求实现“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”。电力系统的信息子系统，例如PMS、GIS、在线监测系统等在接人调度通信平台时必须通过接口服务器，要严格按照客户终端的安全要求进行，同时还要进行访问控制，避免出现敏感信息泄露的情况。为了进一步提高安全性，在通信调度平台中接人外网时必须要进行安全验证、授权和监控，数据调度过程中还应该进行加密传输、防DOS/DDOS攻击、防钓鱼攻击、防病毒攻击、网页防篡改等防护。

2 全景化管控平台实现

由于文章篇幅的限制以通信调度平台全景可视化展现及前后端数据交互模式实现为例的通信调度平台的实现进行分析。

2.1 通信调度全景化管控平台可视化展现设计

通信调度平台应用层的全景可视化展现设计主要包括6个步骤89]，具体论述如下：

1）分析展现画面主题布局。设计的全景可视化展现平台为整个通信调度平台的监控视觉中心，主屏采用2*8的拼接屏，从左到右依次为电力系统电网模型潮流展示图、基于地理背景的展示图、网架拓扑展示图、时间维度展示图、业务维度展示图，将主屏展现画面分为5大部分。

2）根据展现主题分析展现指标，主要对展示指标的数据采集频率、数据来源、名称、展示维度、展示组件形态等进行设计。

3）设计展现画面的效果图。

4）根据可视化展现平台的主要功能完成数据采集，并将采集到的数据在展现平台中进行预览。

5）设计展现画面。通过组件将展现画面中的图形拖放到画面中，并对画面的属性进行设置，实现分析指标与数据之间的绑定，设计好展现画面之后保存进行预览，如果存在问题及时进行修改。

6）设计展现控制台。将第5步中设计好的画面在展现控制台中进行播放。

在设计过程中最重要的部分为分析指标与数据之间的绑定，将用户所需要的数据通过可视化控件进行展示，数据绑定的定义方式如下：

调度平台中的所有控件中都设置了绑定列表（Binding List），其主要作用是對当前定义好的绑定进行记录。

2.2 通信调度全景化管控平台展现场景

随着信息技术的发展及电力系统的运行，通信调度过程中的全景可视化展示将是未来发展的必要趋势，可视全景化展现场景的具体内容如下。

1）电网模型潮流展示图。电网模型潮流图主要展示了电网的主体框架，展示遥测、遥信等不同应用的计算结果，这是电网模型的主要图形表达方法。

2）以地理背景为基础的展示图。地理背景图是以改进的示意性地理背景为基础，根据电网监测的实际需求，对区域的电网态势以最直观的图形界面进行可视化展示，从而为市场营销提供决策支撑。

3）网架拓扑展示图。网架拓扑展示通过Google卫星瓦片地图实现，通过OpenLayers框架对地图中的相应信息进行拼接和场景展示，包括配变点基本信息、线路路线信息、杆塔点信息等。

4）时间维度展示图。时间维度展示通过Echarts图表库展示实现，可以实现通信调度平台的不同指标名称、指标对象及时间段的自定义检索，可以查看任意时间段内的电力系统数据走势，利于工作人员的电力系统决策制定。

5）业务维度展示图：①逻辑拓扑监测：逻辑拓扑监测主要用于描述供电所和配变间的关系。对不同的电力线路分别设置不同的颜色进行区分，可以通过点击配变详情定位到GIS卫星地图上;②线损分析：线损分析主要是通过Echarts图表库对电力系统的全量配变线损值进行实时展示，结合全景地图标示出不同区域的线损，是配网重要考量指标之一;③停电分析。利用各种数据图形对频繁停电信息进行展示，并切换展示不同地区的停电数据;④颗粒维度展示。颗粒维度展示主要是通过整理乡镇线路边界，乡镇中心点，分析电力系统在不同区县的系统运行指标，展示区域配电网的各项指标，能够有效地为配电网监测工作提供直观的数据支撑和决策支持[10]。

2.3 通信调度全景化管控平台前后端交互模式实现

电力系统由于对安全性有较高要求，因此通信调度全景化管控平台搭建是基于电力系统内部的私有网络，直接与各个应用系统进行数据交换，这就要求通信调度全景化管控平台的前后端数据必须以报文的方式进行交互。一般在应用中报文的发送主要有中间件和Socket方式，相对来说Socket方式价格适当，使用范围较广，而且其能够在异构系统之间进行双向通信连接，因此，通信调度全景化管控平台前后端数据交互采用Socket方式构建异构数据之间的通信。通信调度全景化管控平台消息引擎主要为前后端数据交互提供通讯通道，它主要包括监控画面数据的接收和处理。由于通信调度全景化管控平台架构是由WPF+JA-VA设计的异构体系：

协议作为通信的基础，因此双方通信之前首先要确定协议。先确定协议包的最大容量，如果超出容量范围，则将数据分多次传递，以避免在数据传输过程中因协议包太长而导致数据丢失、遗漏。协议包由包头、包体、包尾三部分构成，消息协议内容如下：

3 结语

文章研究的通信调度过程全景化管控平台及前后端的交互，全景化大屏可以对电网调度的运营状况进行直观的展示，有助于快速获取配电网各方面维度的规律信息，为未来配电网全景监测可视化的设计和开发提供理论支持。

参考文献

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[5]刘明忠，胡翔，姜振超，等，基于DDRTS的智能变电站全景实时仿真研究[J].自动化与仪器仪表，2019，（10）：205-209.

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