關(guān)于電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可視化技術(shù)研究

張一平

國網(wǎng)資陽供電公司 四川資陽 641300

1 可視化技術(shù)分析

1.1 概述

電力系統(tǒng)可視化技術(shù)主要是通過可視化技術(shù)中的各種先進(jìn)技術(shù)和算法來處理電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和各種屬性，并以圖片和圖表的形式呈現(xiàn)出來，以便操作者能夠更清楚和具體地了解電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。以便采取有針對(duì)性的操作模式和控制措施?？梢暬夹g(shù)的應(yīng)用具有多種功能：①不僅可以將系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖片和圖形的形式，豐富信息內(nèi)容，方便操作人員更好地開發(fā)系統(tǒng)的操作規(guī)則；②操作者可以觀察可視化技術(shù)計(jì)算的全過程，及時(shí)調(diào)整參數(shù)，使結(jié)果更加合理、科學(xué)；③提高數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量和效率[1]。以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的有效利用。及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力調(diào)度自動(dòng)化環(huán)境中的各種故障，并采取有效措施加以解決，以保證電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 可視化技術(shù)的基本發(fā)展情況

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，信息化成為了當(dāng)今時(shí)代發(fā)展的主要特征，尤其是電力企業(yè)的信息化發(fā)展，各種大量信息數(shù)據(jù)逐漸涌現(xiàn)出來．并且已經(jīng)超過了人們的理解范圍和處理能力，由于缺乏有效的信息數(shù)據(jù)分析和處理手段，大約會(huì)有90%左右的信息數(shù)據(jù)被忽略和浪費(fèi)．在一定程度上限制了電力企業(yè)的發(fā)展。而可視化技術(shù)屬于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一部分，它可以作為大量數(shù)據(jù)處理的有效手段，并且被廣發(fā)的應(yīng)用到了電力系統(tǒng)發(fā)展中去．對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率有著重要的提升作用目。從可視化技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用主要經(jīng)歷了計(jì)算、信息、數(shù)據(jù)、知識(shí)等發(fā)展階段。

2 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的可視化

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)精度和速度要求也越來越高。因此，這種分散升級(jí)不再能滿足智能控制下的整體可視化需求。調(diào)度可視化打破了現(xiàn)有系統(tǒng)之間的固有界限，將調(diào)度業(yè)務(wù)模型視為主要模式，并從電網(wǎng)調(diào)度生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析和討論。通過可視化結(jié)構(gòu)模塊群，提供了一個(gè)交互式技術(shù)的窗口1：3平臺(tái)，使得調(diào)度員可以詳細(xì)研究和控制電網(wǎng)的運(yùn)行過程，并在電網(wǎng)調(diào)控中發(fā)揮人們的作用。

2.1 生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的可視化

電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控內(nèi)容主要包括全網(wǎng)潮流、全網(wǎng)電壓、發(fā)動(dòng)機(jī)功角、穩(wěn)定斷面越限等。生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的可視化技術(shù)主要包括廠、站節(jié)點(diǎn)的電壓可視化應(yīng)用這兩方面。電壓方面的高低及其分布在廠、站節(jié)點(diǎn)電壓的可視化應(yīng)用中，都是衡量電網(wǎng)能否安全運(yùn)行的重要依據(jù)。生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的可視化在實(shí)時(shí)運(yùn)行中包括多種技術(shù)：①電壓監(jiān)控的可視化技術(shù)；②潮流監(jiān)控方面的可視化應(yīng)用；③旋轉(zhuǎn)備用方面的可視化應(yīng)用；④其他運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視的可視化應(yīng)用技術(shù)。

2.2 電網(wǎng)實(shí)時(shí)觀測(cè)、控制的可視化

可視化的研究對(duì)象主要包括：變電站主變負(fù)載、設(shè)備重載情況、發(fā)電廠出力情況、線路有功情況等等。通過已知的多種可視化手段和計(jì)算方法，來實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)的直觀顯示。針對(duì)自動(dòng)電壓控制、自動(dòng)發(fā)電控制等控制應(yīng)用的分析結(jié)果和討論，依照可視化的要求，可設(shè)置各種直觀的可視化界面，有利于調(diào)度人員更加方便地控制和監(jiān)視電網(wǎng)。幫助調(diào)度人員從全方位多角度掌握電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，進(jìn)而能夠減輕調(diào)度人員的壓力，提高工作效率。

2.3 電力調(diào)度EMS的可視化

由于人機(jī)界面不太友好，調(diào)度員往往需要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行查找和比對(duì)DFP(調(diào)度員潮流)、SA(靜態(tài)安全分析)、SCD(安全約束調(diào)度)和NS(靈敏度分析)等EMS可視化高級(jí)應(yīng)用軟件。EMS在電力調(diào)度中的可視化可以將這些高級(jí)應(yīng)用軟件的分析結(jié)果進(jìn)行可視化展示．包括SA越限的可視化展示、SCD輔助決策的可視化展示、NS的可視化展示。

2.4 電力調(diào)控一次接線圖的可視化技術(shù)

電力調(diào)控一次接線圖可視化是可視化應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)．可視化技術(shù)的很多應(yīng)用都要以電力調(diào)度系統(tǒng)中的電力調(diào)控一次接線圖作為底版，在此基礎(chǔ)上才能進(jìn)行分層信息的展示。電力調(diào)度中電力調(diào)控一次接線圖對(duì)于可視化技術(shù)的應(yīng)用，通常要將地理信息系統(tǒng)和電力調(diào)度系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來。例如：線路走向和廠站位置等通常要靠電力調(diào)控一次接線圖來實(shí)現(xiàn)，電力調(diào)度系統(tǒng)除了會(huì)提供固有可視化手段之外，還需提供必要性的可視化工具，以此來保證靈活性與兼容性。

3 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可視化技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)今國內(nèi)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中可視化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：分析電網(wǎng)靈敏度、動(dòng)態(tài)監(jiān)視線路的功率、分析并監(jiān)視電壓等高線。

3.1 分析電網(wǎng)靈敏度

分析一些變量在變化時(shí)會(huì)對(duì)其他變量造成什么樣的變化。有必要分析它的敏感性，靈敏度分析在電網(wǎng)計(jì)算中被廣泛應(yīng)用。如果你想調(diào)整一些中心點(diǎn)的電壓，你需要的幫助是受控變量和受控變量之間的靈敏度系數(shù)。研究控制變量變化了多少，以使控制變量變?yōu)橄鄳?yīng)的值；此外，還應(yīng)研究電網(wǎng)中有功潮流的分布，研究了由該變化引起的支路有功功率流的變化，或者在網(wǎng)絡(luò)中支路被切斷后，該支路的功率流如何轉(zhuǎn)移到其他支路[2]。所有這些都可以通過使用靈敏度系數(shù)或分布系數(shù)來簡(jiǎn)化分析工作。通過可視化技術(shù)，可以方便直觀地顯示各種靈敏度計(jì)算的結(jié)果。

3.2 動(dòng)態(tài)監(jiān)視線路功率

傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)只在相關(guān)的線路上動(dòng)態(tài)顯示潮流．沒有達(dá)到很好的監(jiān)視潮流的大小和整條線路的傳輸備用容量。通過動(dòng)態(tài)監(jiān)視線路功率可以明確表示流過線路中功率的大小以及方向。并將當(dāng)前線路的備用傳輸容量情況清晰明了地顯示出來。

3.3 分析、監(jiān)視電壓等高線

如節(jié)點(diǎn)電壓、負(fù)荷和節(jié)點(diǎn)電價(jià)等節(jié)點(diǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的可視化方法經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：開始有溫度計(jì)法、直方圖法等，但溫度計(jì)法和直方圖法只是二維可視化單一節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。這兩種可視化方法缺點(diǎn)在于沒有明顯的顯示效果，而且無法將參數(shù)的區(qū)域分布概況顯示出來，而等高線(等深線)可視化方法就能可以把這些問題一一解決。

4 結(jié)語

可視化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是基于各種優(yōu)秀的電網(wǎng)分析軟件，以全面直觀的方式在運(yùn)行監(jiān)控人員面前直觀顯示電網(wǎng)中各種孤立分散的數(shù)據(jù)，為提高電網(wǎng)安全運(yùn)行監(jiān)控水平提供有力的技術(shù)保障。隨著電網(wǎng)變得越來越復(fù)雜，監(jiān)測(cè)和控制電網(wǎng)將越來越困難。然而，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和各種分析軟件的不斷發(fā)展，充分利用可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜電網(wǎng)的有效監(jiān)測(cè)和控制必將具有良好的應(yīng)用前景。