基于可视化技术的电网智能调度系统设计应用

第27卷第4期

2010年8月

供 用 电

基于可视化技术的电网智能调度系统设计应用

刘俊勇,魏震波

(四川大学电气信息学院四川省智能电网重点实验室,四川成都 610065)

摘 要:智能调度系统作为建设坚强智能电网的核心内容备受关注。在分析了智能调度系统及可视化技术相关概念和研究现状的基础上,提出了智能调度可视化系统的设计总体思路与原则。通过对智能调度可视化系统的主要功能介绍及软硬件的构建分析,以及实际电力调度实时运行可视化系统的应用介绍,对所建系统进行具体说明,可为构建省级电网智能调度系统提供参考。

关键词:智能电网;可视化技术;智能调度可视化系统

中图分类号:T M734 文献标识码:A 文章编号:1006-6357(2010)04-4

Design and Application of the Intelligent Dispatch System Based

on the Visualization Technology

L I U J uny ong,W EI Zhenbo

(Schoo l of Elect rical Eng ineering and Informat ion,Sichuan U niv ersity,Cheng du610065,Sichuan China) Abstract:A s the co re of the Stro ng Smart G rid,the intellig ent dispatch system dr aws a lo t o f attent ion.Based on the analysis of the intelligent dispatch system and relev ant conceptio n of the v isualizatio n techno lo gy and the research on the curr ent situat ion,the g enera l design guideline and pr inciples o f the int elligent dispatch system wit h visualization techno lo gy ar e presented.T hr ough its majo r functions and a pplicat ion int roduct ion and co nfigurat ion ana lysis o n the softw are and facilities,this system is elabo rated and can be the refer ence for the intelligent dispat ch system at the prov incial level.

Key words:Smar t Gr id;v isualization techno lo gy;intellig ent dispatch sy stem with v isualizatio n t echnolo gy

随着电网规模不断增大,结构日益复杂,电网调度员面对海量信息作出正确决策的难度加大,耗时无形延长。因此迫切需要有新的方法、手段和工具,能够对电网进行实时监视和控制,确保电网安全经济运行。可视化调度系统作为智能电网和智能调度发展的重要步骤,迅速引起广大科研工作者的关注与研究,并试图将其用于实际的电网调度系统中,这受到了电力部门的高度重视。

本文在分析和研究电网智能调度系统和可视化技术的基础上,对电网智能调度可视化系统(下称可视化系统)的设计与实现进行了分析,并通过实际系统设计进行了成果展示的描述。

1 电网智能调度系统

电网智能调度系统是以电网调度系统为对象,通过不断研发和应用新型的电网控制技术、信息技术和管理技术,实现电网调度各环节信息的智能交流。它是提高电网调度安全生产保障能力和决策能力,提高调度资源共享和优化配置能力,提高电网调度规范化、标准化、精益化和智能化运行和管理能力,为电网安全、优质、经济运行提供支持和保障的技术体系。

当前,电网规模化与复杂化的发展趋势使得电网安全和经济运行问题凸显,电网智能调度系统的研究与开发成为关注焦点。从现有研究成果来看,电网智能调度系统的研究主要集中在电网状态计算(包括预测)方法、决策系统及系统平台搭建3个方面[1-2]。

2 可视化技术及其在电网调度中的应用

可视化技术融合了计算机技术中的图形学、图像处理、数据管理、网络技术和人机界面等诸多分支,利用计算机图形学和图像处理技术,将数据转换成图形或图像在屏幕上显示,从而有利于正确理解数据或过程的含义。

目前的能源管理系统/电网调度员培训仿真

1

刘俊勇,等:基于可视化技术的电网智能调度系统设计应用系统(EM S/DT S)中除了少量数据可视化外,更

多的是在潮流图上实时显示电力系统运行数据。尽管数字信息显示是非常准确的,然而对一个大电网来讲,要进行实时地监视整个电网的所有信息,只靠数字显示无疑单调、繁杂,极度缺乏直观性。这些数据没有包含调度员所需要的高层次抽象信息,如全局集中表现等,而且这些数据的相互关系表现得不明确,数据表现方式滞后。

综上所述,以数据文本显示等简单的方式对电网进行监视和分析已不能满足电网发展的需求,迫切需要一些方法和工具能够全面、直观地监视电网的实时运行情况,能够突出显示对电网运行有关键意义的数据,能够通过分析计算找出系统的薄弱环节,能够进行有效地管理和处理电力系统中各种各样的信息。可视化技术的出现为现代电网运行的这些要求提供了解决办法。

3 电网智能调度可视化系统设计与实现

3.1 设计总体思路与原则

现有的安全监控和数据采集/能源管理系统(SCA DA/EM S)有着成熟的理论基础和应用经验,在借鉴、传承其精华的同时,融入众多新生技术,需提出不同于传统的设计思想和原则,其中面临的主要问题有: 在实时运行系统中,调度员(人)与自动化系统间的互动关系问题; 系统海量数据的抽取及其效用展示问题; 诸如数据挖掘方法等不完全依赖于数学模型的知识模型和展示平台在巨型系统中应用的有效性问题; 生产和管理等诸多系统中多源数据(实时与历史,静态和动态)的融入与开放问题。针对上述问题,本文引入调度员与自动化系统设计和研究中的最新成果,提出了以调度员思维模式为框架,以可视化界面为功能模范,以互动计算为系统核心的电网智能调度可视化系统设计思路。

可视化系统在思路和原则上首先提出一种复杂人-机系统任务的4个阶段:获取信息 分析和显示 决策行动 执行行动,如图1所示。

可视化系统的特点如下。

1)该系统很好地继承了原有SCADA/EM S 中有效的实践经验。

2)该系统有效地采用了调度员在实际调度

中的思维模式,可按调度原则顺序展示工作流,更

图1 复杂人-机系统任务的4个阶段

可以按调度员的直觉跳跃工作。

3)将可视化界面与功能紧密结合,展示调度员所思、想看及动手操作的具有视觉敏感的界面,加深对系统态势及解决方法的理解。

4)系统框架是一个开放式系统,可任意插入后续功能。该系统的核心算法是互动与顺序协调统一的在线算法,可采用纯数学模型算法、数据挖掘算法、人工智能算法等。

在可视化系统中,设计了一系列的可视化界面及相应功能,提出了多个适应互动计算的实时算法,探索了多数据源融合的展示技术(见图2),并用运行实践证明了系统性能指标完全达到了电网调度实时运行要求,更为下一代SCADA/EM S 的应用探索了一条新路。

图2 多数据源融合的展示技术

3.2 主要功能介绍

可视化系统按照电网运行状态分3层显示。

1)第一层显示电网整体运行状态,这是运行人员最关心的。正常情况下可视化系统的可视化界面上只显示很少的信息,但是一旦可视化系统进入预警状态,立即通过非常直观的图形界面进行报警,并通过多种手段来表示不同的告警等级,如通过颜色的变化来表示(浅色表示低等级告警,颜色越深,告警等级越高),通过百分数饼图的颜

2