可视化技术在电网调度系统中的应用探究

可视化技术在电网调度系统中的应用探究

发表时间：2017-12-04T16:07:24.947Z 来源：《电力设备》2017年第23期作者：杨攀[导读] 摘要：电力系统可视化是指通过可视化技术对电力系统的运行情况进行图形化的展示。（贵州电网有限责任公司贵阳供电局贵州贵阳 550001）摘要：电力系统可视化是指通过可视化技术对电力系统的运行情况进行图形化的展示。通过可视化应用，调度员可以更加直观和全局地监测和分析电网。其次，可视化展示不仅是视觉上的展示，而且能够快速抽取海量数据中的整体特征和蕴含模式，为调度员提供最精简、最有效的数据。

关键词：电网调度、可视化、应用技术一、可视化应用的类型可视化可包含三类应用：（1）科学数据可视化，其目的在于快速抽取海量数据中的整体特征和蕴含模式，这是可视化最为广泛接受的含义，具体应用有全网潮流走向、电压分布等；（2）应用系统人机界面的可视化，其目的在于实现更好的人机交互接口，方便应用系统的操作，具体应用有拟写电气操作票的点图成票等；（3）信息检索的可视化，其目的在于通过图形集成大量的信息索引，具体应用有稳定限额、保护定值、设备信息的可视化等。

二、电力系统调度可视化技术的应用通过可视化技术实现对电网运行状态的全面监控和决策支持，形成统一的电网运行监控、分析决策、辅助服务的全流程可视化应用。（一）电力系统地理接线图的可视化电力系统地理接线图是将电力系统与地理信息系统结合起来，在地理图上真实地反映电力系统的运行情况，包括厂站位置、线路走向等。电力系统地理接线图是整个可视化应用的基础，可视化的很多应用都是以电力系统地理接线图为底版再进行分层信息展示。（二）实时运行状态监视的可视化（1）电压监控可视化

站节点电压可视化电压的高低和分布，是衡量电网是否能够安全稳定运行的关键依据。根据国内外大停电的相关报道，系统电压异常是许多大停电事故发生的先行指标，具有重要的意义。在500kV母线电压监控按照电压大小范围分：正常电压、预警电压、考核电压3类。厂站电压情况可以以3类电压为基准值，根据不同的电压值使用不同颜色的量杯显示，其从一个中心位置向上或向下填充，填充量的大小和颜色能直观地反映节点的电压越限情况和裕度。（2）系统电压可视化节点电压仅仅反映了电力系统电压的局部化特征，但在很多情况下调度员往往更需要了解全网的电压情况。因此，寻找一种能够让调度员随时掌握系统电压整体情况的手段是十分必要，也是十分重要的。等高线和云图，被广泛地应用于连续数据在连续空间的分布分析。采用等高线和云图，有利于迅速掌握连续数据空间分布的整体特征，也有助于快速定位特定的数据点和数据块，这两方面的优势正适于电网电压的整体情况分析。

（3）潮流监控可视化

潮流经可视化后不仅能够动态的展示潮流走向，还能清晰地展现潮流限额裕度，能够帮助调度员快速、直观地判断重载潮流断面。箭头方向和大小代表潮流方向和大小，饼图的大小、颜色和百分比数值表示设备的越限情况。（4）旋转备用可视化

旋转备用是电力系统运行可靠性的重要指标，系统保有一定的旋转备用容量，在电网出现运行机组故障停运时，能及时发出旋转备用机组的出力，以避免因频率过低造成拉限电。旋转备用可视化应用包括全网、省市、220kV分区、电厂的旋转备用，旋转备用的可视化可用饼图进行展示。

（三）预防、紧急和恢复控制的可视化预防控制，是实时对电网进行故障扫描并进行潮流计算，是实时的事故预想。可视化是将预防控制的计算和分析结果进行直观的展示。紧急控制和恢复控制是在事故、异常情况下对系统运行方式调整的辅助分析方法。事故、异常处理中的紧急控制和恢复控制，是调度运行中对时效性要求最强的业务，可视化的应用正好能帮助调度员在第一时间以最快、最直观的方法进行辅助决策。网调EMS系统的高级应用软件包括：DFP（调度员潮流）；SA（静态安全分析）；SCD（安全约束调度）；NS（灵敏度分析）。这些高级应用软件有很强的计算分析能力，但由于人机界面不太友好，调度员往往需要花费大量时间在分析结果中进行查找和比对。可视化的目的是将这些高级应用软件的分析结果进行可视化的展示。（四）调度操作的可视化调度操作包括电气相关操作和非电气相关操作。在电气相关操作中，主要需求有：操作票的编写和发布、电气操作的执行。在非电气相关操作中，主要需求有：机炉的启停、电能计划修改、电能交易输入和执行。可视化技术是对调度操作提供可视化的应用界面，包括点图成票等，并提供稳定、继保、通信、现场设备、调度操作规定和注意点的可视化展示。

三、可视化应用开展可能遇到的问题（一）数据基础

可视化只是一种数据展示、图形化操作或者信息检索的技术。对于这种技术的应用，国内外有大量的文献和软件系统可以参考，但是这些应用需要具备必要的数据基础。调度可视化应用的开展，对数据提出了很高的要求。数据需求的范围大幅增加，除了系统频率、电压、潮流等电网运行实时数据外，还需要稳定限额、保护定值、各种设备参数、运行操作提示等信息数据。同时，这些数据的组织要求也大大增强，例如要求保持各类数据的一致性、完备性、时效性等。（二）可视化界面组织调度可视化数据种类繁多，为了尽可能方便地检索信息，建议：1）尽量将信息集成于电气接线界面（包括大屏接线和各厂站接线）；2）大屏接线采用地理接线图或准地理接线图；3）同一接线图上的信息采用分层控制。（三）可视化固有的缺陷

可视化技术，得益于人类对于图形、图像数据处理的高效性，可以帮助调度员大大提高对电网运行整体状况的把握能力，有利于调度员更快、更准确地作出分析和判断。这是可视化技术的主要优势，但是长期使用可视化技术会不可避免地带来对细节关注弱化的倾向。因此，在可视化应用的设计上就必须保持整体和局部关注度的平衡。

（四）可视化应用的灵活性

随着外围环境的变化，调度业务也会有相应的调整，尤其是数据的统计分析需求，在不同阶段会有不同的要求。因此，可视化应用系统除了提供固有的可视化手段外，还需要提供必要的可视化工具，以保持足够的灵活性和适应性。

四、结束语

可视化技术是在考虑人脑思维认知倾向性的基础上，运用基于高级模式识别、全息视频、交互式电网拓扑的可视化技术，实现对电网运行状态的全面监控和决策支持，形成完整的电网运行监控、分析决策、辅助服务的全生产流程的可视化应用。可视化技术不仅是电网高级调度中心建立的关键技术，而且是其他项目实施的基础。可视化平台为调度提供了电网运行监控、分析决策、辅助服务和日常调度操作的全流程服务，有效提高了调度驾驭特大型电网的能力，确保了电网的安全稳定运行。