硅谷杂志：浅谈电网调度可视化技术 |
| 2012-11-18 21:18 作者：周招鹤 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网11月18日文】据《硅谷》杂志2012年第17期刊文称，提出电网调度可视化展示方案设想，深入挖掘对电网运行有重要影响的数据，在EMS海量的数据中将各种数据的关联关系及电网中的各种运行状况通过直观的手段展现出来，并对各类实时数据进行形象地表达，从而传递出电网的运行趋势。重点研究电网潮流图分层分区展示、母线运行方式展示及短路电流可视化展示等创造性的功能设想，协助调度员更加直观的掌握电网实时信息，及时、准确定位电网薄弱环节，为实现智能化调度提供一个基础平台。
0引言
随着电网规模的日趋扩大和复杂程度的不断增加，电网数据采集范围和类型不断扩展，各种在线生产系统逐步投运，电网调度中心已是一个融入SCADA/EMS、调度员潮流、保护信息、在线分析、调度操作票等各类系统的庞大的生产运行中心（（（，具有电气设备种类繁多、数据海量、信息多元化的特点，在传统方式下，通过有限的表格和图画数据，很难较好地展示出电力系统海量的信息细节和实时数据，传统图形、表格的展示方式已无法满足调度员对电网实时信息数据的概括性、可阅性和提示性要求，电网调度可视化作为解释电网实时运行状况的一种表达方式，越来越深刻地影响着电网调度运行人员的决策思维模式。研究表明，人眼对图形的敏感度大大高于对数据的敏感度，将该理论实践于电网运行监控，调度员很容易从可视化后的图形中及时发现电网存在的问题和变化趋势，提高决策效率（2（。
1可视化展示方案设计
可视化的核心思想是用生动形象的图形化方式将枯燥、繁琐的电网运行的数据展示出来，但是如何合理、清晰明了地将这些数据分层次展示出来，成为可视化发展所必须面临的一大难题。
1.1设备数据展示
对于单元设备而言，往往有很多信息需要展现，但是可视化展示的原则是重点展示关键数据以达到亮显的效果，同时挖掘出单元设备这些关键数据的固有关联关系，再为这些关联信息----寻求合适的图形化方式进行展示。以变压器为例，既需要展示厂站所有变压器的负载情况，又要展示厂站内各个变压器的负载情况，从而达到了对数据的分层次、全方位展示。
1.2集中数据展示
对于多个设备集中数据的可视化展示，不仅需要反映出这些来自于不同设备数据的内在联系，还包括这些设备的选择过程，需要寻求合适的方式来全面展示这些信息。以电网断面为例，不仅要展示正常断面当前值、限值、差值状态以及与画面设备之间的关系，还要考虑临时断面的可视化展示需求，让调度员既能看到正常断面的信息，又能自定义临时断面来查看关注线路的信息。
1.3运行方式展示
可视化展示不仅可以展示电网实时运行数据，而且还需要对电网的运行方式展示，应结合调度员对不同运行方式的不同关注重点，寻求合适的图形化方式将电网运行方式展现出来。以厂站内的母线运行方式为例，对于厂站内不同电压等级母线，调度员所关心的运行方式是不同。如对于110kV母线，调度员关心的是该电压等级母线的分裂运行情况；而对于10kV母线，调度员则关心母线的并列运行情况。可综合各个厂站母线带电情况、母联开关分合情况及状态估计数据校验等手段，将各个厂站各电压等级母线运行方式以分块饼图等方式进行展示，以便于调度员把握电网的整体运行情况，快速定位电网潜在危险，及时采取正确预防措施。
1.4多应用展示
当前电网调度可视化大部分展示SCADA实时信息，对于其他的应用的展示不多，随着电网规模的不断扩大，EMS系统所包含的高级应用也随之不断增加，以电压稳定分析应用为例，通过对EMS电压稳定高级应用软件的分析结果的可视化展示，反映当前整个电网的电压稳定状态，便于调度员及早察觉电网内部存在的隐患问题，及早解决。
1.5Tip提示信息
由于可视化界面中以直观形象的图形化方式来展示一些量化的数据信息，因此需要在可视化图形显示中增加Tip提示信息，帮助调度员了解更多的信息。比如说在线路负载率等高线显示画面上，用户只能直观的了解到哪些输电线的负载率比较高，而哪些输电线的负载率处于正常状态，但不能精确的知道某一条输电线负载率到底是多少。通过Tip提示信息（将鼠标移动到某一条输电线上），用户可以知道当前输电线的有功、无功、视在功率及额定功率等相关设备参数信息。当鼠标留一定的时间，系统就会判断鼠标所指设备，并查寻出该设备的信息，显示给用户。
1.6设备动态定位展示
借鉴电子游戏中动画突出定位的效果，当鼠标移动到电气设备中心后，通过两个定位圆圈进行动态标识电气设备，第一个圆圈大小不变，并以电气设备为中心顺时针旋转，第二个圆圈以电气设备为中心从小到大进行缩放3遍，直接刺激调度人员感官，使其感觉到动态效果，迅速将目光随着动画视图聚焦到电气设备中心。
2可视化辅助决策功能研究
电网调度可视化辅助决策应在原有EMS的基础上，不仅将调度员关心的实时数据如线路潮流、变压器负载情况等，用生动、形象的图形化方式展现出来，而且将一些高级应用的分析结果进行展示，运用电网信息二维、三维全景展示，对电网重点监视区域动态灵活定制等先进可视化手段，使大电网复杂的运行特点一目了然。
2.1基于地理信息展示
地理信息作为新的维度提供了空间域的信息扩展，利用GIS软件常用的经纬度映射库，通过厂站的经纬度将其精确导入到地理图形中，使得厂站之间的连接关系走向基本和地理走向一致，更加贴近现实的电网分布情况。基于地理信息的电网潮流图可以让调度员全局掌握电网有功、无功传输以及输电线路负载率，并能考虑相关地理位置信息以最直观的方式展示，对调度员掌控和处理电网运行具有重要的价值。
2.2电网潮流图分层分区展示
近几年来，国际上陆续发生大面积停电事故，大都与电磁环网有关。大面积停电事故的发生往往是因为多重复杂事故综合作用所致，事故之间存在一定的连锁性和相关性，而电网结构中存在不同程度的电磁环网，是引发大面积停电事故连锁反应的根本所在。因此，当电网规模达到一定程度之后，应重点进行电网分层、分区运行研究，避免在电网正常运行方式中存在大量的电磁环网，以有效地发挥高电压等级电网的优势与作用。
结合我国电网结构，分层主要分为500kV、220kV、110kV的电压等级，通过组合勾选电压等级的框，画面上只显示该电压等级的厂站和线路；分区则是根据实时在线拓扑分析出厂站之间的供电关系，以分区为单位来把握该分区的容载比情况，当调度员选择某一个分区时，可以很容易地看到其分区与厂站之间的关联关系。
2.3变电站母线运行方式展示
母线分列运行是一种常见的厂站运行方式，利用对厂站内最高电压等级的母线运行情况的分析结果，通过分块饼图进行展示，便于调度人员直观了解掌握电网当前运行情况。不同电压等级的分列运行情况有所不同，针对电网运行特点，设置220kV、110kV、10kV过滤选项，将鼠标移至厂站图元位置，会出现相关母线的分裂信息的Tip显示。另外，再考虑母线分列运行的同时也需关注各段母线所供负荷情况，如某母线分列为两段，若某一段母线所带的变压器容量为200MW，另一段母线所带变压器容量为100MW，则展示的效果为2/3和1/3的饼图，清晰地表达了母线分列后的容量。
2.4短路电流可视化展示
通过对全网进行短路容量的扫描，对开关短路电流进行监视，与实时运行中最严重的故障计算结合，通过可视化展示清晰地把握厂站短路容量是否存在隐患，达到预警目的。
2.5静态安全分析展示
静态安全分析是在发生预想事故后判断系统是否会发生过负荷或电压越限，目的是为了保证电网的安全运行。可视化利用层次树面板来表达预想故障分析结果，同时在画面上辅以越限气泡来表达故障引起的越限设备信息，颜色用来区分越限的程度。通过全潮流分析对每个故障从网络节点分析开始，形成导纳矩阵、分解因子表及迭代修正解出完整的交流潮流，从而得到该故障所引起的越限的设备集，把越限最严重的前10位设备上展示出来，并在图形上标注当前的具体的越限数值，达到直观、清晰的效果。
2.6主变负载等高线展示
等高线展示不仅有助于迅速定位指定的数据点、数据块，还有利于快速分析连续数据空间分布的全局特征，该两方面的优点正适于调度人员对全网整体情况分析。等高线大多是用来描述母线电压的高低和分布情况，可作为判断电网是否能安全稳定运行的重要依据，等高线也同样适合描述主变负载，调度人员可以更直观的从电网潮流图中看到负荷分布情况。
3小结
电网潮流图的分层、分区可视化展示，有助于调度员根据实时在线拓扑分析出各厂站之间的供电关系进行潮流监视，同时可以通过电网片区为单位来监视该分区的容载比情况，适当进行电网结构的调整；将开关短路容量纳入监视范围，对所有厂站开关短路容量进行定期扫描，将计算短路容量重载及越限的开关在画面上以饼图展示，以达到预警的目的；电网运行设备的N-1评估及展示有助于调度员针对可能出现的电网事故做好事故预案，最大限度地减少事故对电网造成的损失，在调度员进行电网调控时起到较大的辅助决策作用，为智能调度发展提供新的思路。
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