電力自動化主站的可視化調(diào)度方法

摘? 要：針對傳統(tǒng)電力自動化主站的可視化調(diào)度方法存在可靠性較低的問題，文章提出電力自動化主站的可視化調(diào)度方法。通過提取可視化技術(shù)特征、監(jiān)測電力自動化主站配網(wǎng)負(fù)載和搭建電力自動化主站的可視化調(diào)度平臺三種方式，完成電力自動化主站的可視化調(diào)度方法的設(shè)計(jì)。將三種傳統(tǒng)調(diào)度方法與文中調(diào)度方法的可靠性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比，結(jié)果表明，文中調(diào)度方法比傳統(tǒng)調(diào)度方法的可靠性更高，證明設(shè)計(jì)方法的可靠性更高。

關(guān)鍵詞：可視化技術(shù);調(diào)度方法;電網(wǎng);電力自動化主站

中圖分類號：TM734 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）22-0152-03

Visual Dispatching Method of Power Automation Master Station

SHI Peizhao

（Chengxi Power Supply Branch of State Grid Tianjin Electric Power Company，Tianjin? 300190，China）

Abstract：The traditional visual dispatching method of power automation master station has the problem of low reliability. A visual dispatching method of power automation master station is proposed. The design of visual dispatching method of power automation master station is completed by three ways：extracting visual technical features，monitoring distribution network load of power automation master station and building visual dispatching platform of power automation master station. The three traditional scheduling methods are compared with the reliability of the scheduling method in this paper. The experimental results show that the reliability of the scheduling method is higher than that of the traditional scheduling method，which proves the reliability of the design method is higher.

Keywords：visualization technology;dispatching method;power grid;power automation master station

0? 引? 言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的用電需求不斷增加，電網(wǎng)調(diào)度工作愈發(fā)重要。調(diào)度員面對龐雜的數(shù)據(jù)和信息，必須快速掌握配網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，確保電網(wǎng)可靠運(yùn)行[1]。可視化技術(shù)是依托計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生的新興技術(shù)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，以圖像分析、圖像處理等形式，將大量的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為圖形或者圖像，呈現(xiàn)在顯示器上。將可視化技術(shù)應(yīng)用到電力自動化主站的調(diào)度中，能夠降低對數(shù)字信息的需求，發(fā)掘數(shù)字之間的潛在聯(lián)系，以更直觀的形式展現(xiàn)出來。國外的相關(guān)研究集中在對電力自動化主站離線可視化研究方面，目前已經(jīng)取得了一定成就。國內(nèi)的一些電網(wǎng)公司也已經(jīng)開始了相關(guān)研究，并優(yōu)化了儲存原理和存儲技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“圖模一體化”的電網(wǎng)調(diào)度。相關(guān)研究資料顯示，現(xiàn)有的電力自動化主站可視化調(diào)度方法的可靠性還有上升的空間，有待深入探討，筆者作為國家電網(wǎng)的工作人員，長期研究電力自動化主站可視化調(diào)度相關(guān)技術(shù)，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌控，有效預(yù)判電網(wǎng)的運(yùn)行態(tài)勢，使電網(wǎng)具備安全自愈方面的性能，能夠?qū)崿F(xiàn)自我預(yù)防和復(fù)原工作，為電網(wǎng)工作提供便利。

1? 調(diào)度方法

1.1? 提取可視化技術(shù)特征

根據(jù)電力自動化主站的數(shù)據(jù)確定節(jié)點(diǎn)和圖元的顏色繪制圖像，用顏色表示數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)信息的變化特點(diǎn)。在電力自動化主站中的電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息之間具有較強(qiáng)的聯(lián)系，因此，將可視化技術(shù)融入調(diào)度方法中，提高可操作性能?？梢暬夹g(shù)處理的數(shù)據(jù)類型通常是節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，此類數(shù)據(jù)的特征是分散性較強(qiáng)。因此，可視化技術(shù)在進(jìn)行電網(wǎng)模塊的繪制過程中，不直接應(yīng)用節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，而是利用計(jì)算機(jī)硬件的數(shù)據(jù)處理功能先進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再根據(jù)處理結(jié)果將數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)色值應(yīng)用到圖像繪制中[2]。這種操作方式不僅能提高繪制速度，還能減小直接繪制圖像的誤差。面對龐大的電力自動化主站，可視化技術(shù)將記錄在計(jì)算機(jī)中的圖像文件提取出來，并繪制出平滑的等值線，對電力自動化主站進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測。

1.2? 監(jiān)測電力自動化主站配網(wǎng)負(fù)載

監(jiān)測電力自動化主站配網(wǎng)負(fù)載情況，為提高配網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性做好準(zhǔn)備。通常情況下，電力自動化主站的變壓器都具有瞬時(shí)過載的能力，但是必須根據(jù)當(dāng)時(shí)的負(fù)載情況和時(shí)間來判斷，如圖1所示。

根據(jù)圖1可知，將電力自動化主站的反時(shí)限與實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行比較，根據(jù)過載時(shí)間和過載大小判斷過載能力承受范圍，并根據(jù)過載能力范圍焊接電網(wǎng)運(yùn)行壓力。預(yù)先將反時(shí)限曲線、變壓器過載時(shí)間和過載預(yù)警等信息輸入到計(jì)算機(jī)，利用可視化技術(shù)進(jìn)行圖像制作。一旦電力自動化主站的電網(wǎng)發(fā)生故障，實(shí)時(shí)對電力運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行可視化技術(shù)應(yīng)用，幫助調(diào)度人員進(jìn)行故障節(jié)點(diǎn)定位并及時(shí)掌握故障原因[3]。當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行或者數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息有所改變時(shí)，電力自動化主站的顯示器接線圖中會有所反應(yīng)，具體表現(xiàn)在顏色亮度或者閃光頻率等方面。

1.3? 搭建電力自動化主站的可視化調(diào)度平臺

電力自動化主站的可視化調(diào)度平臺搭建，需要采用模型化的方式，將圖像繪制過程轉(zhuǎn)化為基于調(diào)度工作需求的運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測過程[4]。由于電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)具有一定程度的離散性，為了保證電力自動化主站電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行，必須采用擴(kuò)大可視化調(diào)度的影響范圍的方式增加節(jié)點(diǎn)數(shù)量，求取電壓公式為：

其中，m為在該節(jié)點(diǎn)對變壓器電壓有影響的節(jié)點(diǎn)總數(shù)，j為對變壓器電壓有影響的節(jié)點(diǎn)，hj為距離加權(quán)法中的權(quán)重（取值范圍是0

平臺搭建按照不同的電力節(jié)點(diǎn)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行，設(shè)置電力自動化主站的圖像分析硬件和數(shù)據(jù)處理端口，將通過可視化技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)信息圖像劃分為多個(gè)層次，并進(jìn)行可視化調(diào)度分析。

1.3.1? 電力自動化主站圖像分析硬件設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。本系統(tǒng)主要包括兩個(gè)子系統(tǒng)：圖像采集系統(tǒng)與圖像處理系統(tǒng)。圖像采集系統(tǒng)包括CCD攝像頭、視頻采集芯片、緩存以及用于邏輯控制與地址譯碼的CPLD;圖像處理系統(tǒng)則包括DSP、外擴(kuò)的FLASH和SDRAM。主要工作流程為：由CCD攝像頭攝取視頻圖像，輸出標(biāo)準(zhǔn)PAL制視頻信號;視頻解碼器將模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻信號并送入緩存，緩存暫存視頻數(shù)據(jù);待圖像采集完畢后，DSP通過外部存儲器接口從緩存中讀取圖像數(shù)據(jù)并存入SDRAM，以供后續(xù)處理。邏輯控制模塊完成各部分之間的接口邏輯匹配和控制邏輯。電源模塊為系統(tǒng)各部分提供電源。

1.3.2? 搭建可視化調(diào)度平臺

基于上述圖像分析硬件部分的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理端口，得到平臺結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

由圖3可知，通過采集器等裝置采集電力數(shù)據(jù)，經(jīng)由圖像處理硬件系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換為電力節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的等高線圖像信息，對其進(jìn)行可視化處理。根據(jù)電力節(jié)點(diǎn)等高線和等深線的不同顏色，判斷地面的起伏形態(tài)，由于可視化圖像具有立體感強(qiáng)的特點(diǎn)，因此能直觀地表現(xiàn)地勢類型和電網(wǎng)的高度[5]。電力自動化主站的可視化調(diào)度平臺是集管理監(jiān)控和分析決策功能于一體的平臺，必須考慮到可視化技術(shù)的時(shí)間要求和配網(wǎng)負(fù)載能力?？梢暬{(diào)度平臺還需要將任務(wù)進(jìn)行等級劃分，保證第一時(shí)間處理緊急任務(wù)，保證電網(wǎng)運(yùn)行不受影響。承載電網(wǎng)調(diào)度的業(yè)務(wù)，充分滿足電子自動化主站可視化調(diào)度業(yè)務(wù)的需求，并達(dá)到相應(yīng)技術(shù)高度，完成平臺搭建。

2? 仿真實(shí)驗(yàn)

2.1? 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為驗(yàn)證本文方法實(shí)用性，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備四臺參數(shù)相同的可視化應(yīng)用服務(wù)器，具體參數(shù)設(shè)置如表1所示。

按照上述參數(shù)設(shè)置，輸出節(jié)點(diǎn)電壓等值線結(jié)果如圖4所示。

在圖4的基礎(chǔ)上，對三種傳統(tǒng)調(diào)度方法與文中調(diào)度方法的可靠性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比，分別進(jìn)行10組實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)依次上漲100個(gè)，即100～1 000個(gè)節(jié)點(diǎn)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.2? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

電力調(diào)度可靠性是指對節(jié)點(diǎn)電壓監(jiān)控并實(shí)施調(diào)度的能力，首先統(tǒng)計(jì)10組實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓的實(shí)際，然后通過三種調(diào)度方法與文中調(diào)度方法進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)度，最后通過式（2）所示的表達(dá)式得到調(diào)度方法的可靠性：

其中，N為調(diào)度方法的可靠性，u為不同調(diào)度方法的電壓值，U為實(shí)際電壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，文中調(diào)度方法比傳統(tǒng)調(diào)度方法的可靠性均高出2.383%～5.241%不等，證明文中調(diào)度方法更加有效。

3? 結(jié)? 論

本文設(shè)計(jì)出一種新的電力自動化主站的可視化調(diào)度方法，在一定程度上可以推動電力行業(yè)的發(fā)展。為學(xué)術(shù)界開展相關(guān)研究提供理論參考，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。由于研究有限，本文對電子自動化主站的研究還不夠全面，未來將不斷完善。

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作者簡介：石培釗（1989—），男，漢族，天津人，中級職稱，本科，研究方向：配網(wǎng)自動化主站側(cè)。