基于電網(wǎng)監(jiān)控的可視化控制系統(tǒng)研究及應(yīng)用

禚傳奇

摘要：為滿足電力調(diào)控中心對電網(wǎng)運(yùn)行信息的展示需求，并解決傳統(tǒng)可視化控制系統(tǒng)在靈活性、交互性、擴(kuò)展性方面的問題，結(jié)合當(dāng)前最新的可視化控制系統(tǒng)技術(shù)，采用一體化控制、高清展示、模塊化控制等技術(shù)，提出一種基于電網(wǎng)監(jiān)控的可視化控制系統(tǒng)架構(gòu)。該系統(tǒng)為調(diào)控人員提供了高分辨率的點(diǎn)對點(diǎn)可視化畫面展示，畫面組合靈活，操作控制便捷，易于擴(kuò)展維護(hù)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。該系統(tǒng)已在省級調(diào)控中心成功應(yīng)用，其可行性和適用性得到了驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)監(jiān)控;可視化控制;電網(wǎng)綜合信息;一體化控制

一、智能電網(wǎng)技術(shù)的主要性能

1.1智能電網(wǎng)更加安全可靠

智能電網(wǎng)最主要的性能就是安全性和可靠性。智能電網(wǎng)是高安全性和穩(wěn)定性的電力系統(tǒng)，其自身的安全穩(wěn)定控制裝備十分齊全，并且擁有較強(qiáng)抵抗外界風(fēng)險(xiǎn)的能力。一方面，智能電網(wǎng)技術(shù)能夠分析電網(wǎng)設(shè)備中故障的類型、歷史狀態(tài)以及運(yùn)行參數(shù)之間的相關(guān)性，能夠精準(zhǔn)預(yù)判電網(wǎng)發(fā)生故障的規(guī)律。另一方面，智能電網(wǎng)通過評估風(fēng)險(xiǎn)，能夠?qū)︼L(fēng)險(xiǎn)提前發(fā)出預(yù)警，使得相關(guān)人員能夠提前做好準(zhǔn)備工作，防止重大安全問題的發(fā)生。即使在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，出現(xiàn)了緊急情況，也不會造成大面積的電路癱瘓，進(jìn)一步保障了人民的用電安全，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了穩(wěn)定的電力基礎(chǔ)。

1.2電網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化

與傳統(tǒng)的電網(wǎng)設(shè)備相比，智能電網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的可視化，更加直觀清晰的展現(xiàn)居民或企業(yè)的用電情況，為日后的電力勘測提供數(shù)據(jù)。在智能電網(wǎng)的應(yīng)用中，運(yùn)用相關(guān)的軟件分析輸配電、發(fā)電和用戶大數(shù)據(jù)，能夠清晰全面的展示電網(wǎng)運(yùn)行的每一個(gè)細(xì)節(jié)，為日后電力企業(yè)的決策提供依據(jù)。電網(wǎng)數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)大、類型多、變化速度快的特征，全社會的用電數(shù)據(jù)能夠?yàn)閲液暧^的經(jīng)濟(jì)決策奠定技術(shù)，幫助電力企業(yè)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值。

1.3較強(qiáng)的自我修復(fù)性能

智能電網(wǎng)技術(shù)還擁有較強(qiáng)的自我修復(fù)性能，在一定情況下，其工作狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)無人化。節(jié)省了人力物力資源，保證了電力企業(yè)運(yùn)行的安全性。一方面，智能電網(wǎng)技術(shù)可以進(jìn)行自我檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問題，依靠系統(tǒng)中的技術(shù)進(jìn)行自我修復(fù)。另一方面，在無人監(jiān)控的情況下，智能電網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)全天候在線，并記錄電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。因此，智能電網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)，將電網(wǎng)恢復(fù)如初。

1.4智能電網(wǎng)擁有較高的智能性

智能電網(wǎng)也就是電網(wǎng)的智能化，發(fā)展智能電網(wǎng)是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的必然選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)清潔能源的開發(fā)，并且擁有較強(qiáng)抵御自然災(zāi)害的能力。一方面，智能電網(wǎng)可以通過智能化手段降低電力企業(yè)的運(yùn)營成本，同時(shí)能夠?qū)τ秒娫O(shè)備進(jìn)行智能控制。另一方面，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，未來電網(wǎng)需要處理的數(shù)據(jù)將會越來越復(fù)雜，信息之間的關(guān)聯(lián)也日漸緊密，而智能電網(wǎng)能夠有效的從海量信息中挖掘出資源，并加以利用，實(shí)現(xiàn)信息的智能調(diào)度。

二、新型可視化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

2.1實(shí)用性

可視化控制系統(tǒng)根據(jù)用戶需求進(jìn)行升級，在新型系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該考慮到可視化展示平臺使用需求，設(shè)計(jì)工作必須遵循實(shí)用性原則，對軟件與硬件平臺界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓其擁有易學(xué)易用、圖像清晰、使用便捷等優(yōu)勢。使用統(tǒng)一的通信協(xié)議與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，讓子系統(tǒng)具備良好的關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互控，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的應(yīng)用功能。

2.2可靠性

可視化控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，需要對關(guān)鍵部件完成雙重化設(shè)置，考慮到傳輸屏幕與處理器一一對應(yīng)方式存在的短板，為防止處理器發(fā)生故障后干擾顯示屏展示效果，通過關(guān)鍵部件雙重化設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)可以在運(yùn)行過程中記錄數(shù)據(jù)，在發(fā)生異常狀況后，能夠及時(shí)通過備用數(shù)據(jù)恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。從軟件與硬件兩個(gè)維度分析干擾系統(tǒng)運(yùn)行的因素，在保證硬件與軟件相互協(xié)同、良好運(yùn)行的前提下，對參數(shù)進(jìn)行修改，將外因?qū)ο到y(tǒng)運(yùn)行造成的影響降至最低。

三、電網(wǎng)實(shí)施監(jiān)控的可視化實(shí)現(xiàn)方案

3.1遙測與遙信數(shù)據(jù)可視化的實(shí)現(xiàn)方案

對于電網(wǎng)模型而言，潮流圖是最為常見的表現(xiàn)形式之一，其不僅能夠直觀、形象地對電網(wǎng)的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行表現(xiàn)，還能對遙測、遙信等數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。在潮流圖上，可將遙信數(shù)據(jù)抽象為矩形或是圓點(diǎn)，而遙測數(shù)據(jù)則可用具有流動性特點(diǎn)的箭頭進(jìn)行表達(dá)。因電壓本身具有連續(xù)分布的特征，故此可通過等高線對電壓進(jìn)行直觀表示。

3.2計(jì)算點(diǎn)的可視化實(shí)現(xiàn)方案

通常情況下，可以借助具有通用性特點(diǎn)的圖元對計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行表達(dá)，如棒圖、雷達(dá)圖等等。由于圖元的適用范圍較廣，加之各種新形式的不斷涌現(xiàn)，故此可將其應(yīng)用到電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控可視化實(shí)現(xiàn)方案當(dāng)中。在某些特定的條件下，以圖元對計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行表示時(shí)，要對該點(diǎn)發(fā)生的地理位置進(jìn)行突出顯示。對此，可將圖元與潮流圖相結(jié)合。

3.3告警數(shù)據(jù)可視化

雖然通過相關(guān)的技術(shù)手段，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化顯示，但這種可視化卻很難有效地發(fā)現(xiàn)存在于電網(wǎng)中的一些薄弱環(huán)節(jié)，而想要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，則需要對告警信息進(jìn)行可視化展示。在大數(shù)據(jù)的背景下，可將電網(wǎng)中的告警信息視作為一條異常記錄，在該記錄中包含的主要信息有時(shí)間、地點(diǎn)、事件。電網(wǎng)的調(diào)度人員在平時(shí)的工作中，較為關(guān)心的告警信息有以下幾類：電力設(shè)備故障告警、系統(tǒng)運(yùn)行異常告警、預(yù)警、計(jì)劃告警、氣象告警等等。這些告警信息均可通過潮流圖，以掛牌的方式進(jìn)行可視化顯示。例如，當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)電力設(shè)備故障告警時(shí)，可在地理圖上對該設(shè)備所在的廠站進(jìn)行定位及掛牌顯示，為引起電網(wǎng)調(diào)度人員對異常情況的注意，在可視化實(shí)現(xiàn)的過程中，可加入高亮或是聚閃等特殊效果。掛牌顯示的優(yōu)勢體現(xiàn)在形式的多樣化上，即，可結(jié)合告警事件的類型，對掛牌的具體樣式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

總結(jié)：

考慮到我國可視化控制系統(tǒng)在地鐵供電網(wǎng)、特高壓電網(wǎng)等區(qū)域得到廣泛應(yīng)用的實(shí)際情況，為防止系統(tǒng)出現(xiàn)技術(shù)障礙，必須進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，加強(qiáng)各項(xiàng)參數(shù)配置的合理性，以技術(shù)作為系統(tǒng)運(yùn)行的支撐，優(yōu)化可視化控制系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)。

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