康鑫 劉文穎

【摘 要】 為了對電網(wǎng)調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行研究，本文首先介紹了電網(wǎng)調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)概述，然后以某電網(wǎng)的實際情況為基礎(chǔ)介紹了電網(wǎng)調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計，主要包括：電網(wǎng)調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計以及數(shù)據(jù)庫設(shè)計。然后介紹了系統(tǒng)的實現(xiàn)與測試。通過測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種系統(tǒng)很好的實現(xiàn)了各個方面的要求。本文的研究可以作為電網(wǎng)調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計過程中的參考。

【關(guān)鍵詞】 電網(wǎng)調(diào)度 ?可視化 ?預(yù)警系統(tǒng)

調(diào)度人員在電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控的過程中需要花費大量的時間檢測調(diào)度的實時數(shù)據(jù)，而大量的數(shù)據(jù)會使長時間進(jìn)行檢測的調(diào)度人員產(chǎn)生視覺上的疲勞，這樣就會在一定程度上降低電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)的敏感度，進(jìn)而減弱了掌控電網(wǎng)運行狀態(tài)的能力。傳統(tǒng)的電力調(diào)度軟件主要通過表格或者圖形將數(shù)據(jù)展現(xiàn)給調(diào)度人員，但是這種數(shù)據(jù)推送方式缺乏相應(yīng)的概括性和提示性，無法有效的提升電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控人員的信息敏感度。

1 電網(wǎng)調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)概述

專門為電網(wǎng)調(diào)度自動化而設(shè)計的監(jiān)視程序就是電網(wǎng)可視化系統(tǒng)，電網(wǎng)調(diào)度的運行參數(shù)能夠通過可視化的手段展現(xiàn)出來，調(diào)度員在調(diào)度的過程中能夠以直觀的可視化圖形為參考，在對計算機(jī)圖形技術(shù)充分應(yīng)用的基礎(chǔ)上運用靈活的、實物化的以及動態(tài)的方式將枯燥的電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)顯示出來，將人腦的模糊識別功能充分的發(fā)揮了出來，能夠為調(diào)度自動化系統(tǒng)提供有效的技術(shù)支持。在電力系統(tǒng)不斷發(fā)展的過程中可視化技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，最初的電網(wǎng)單線圖數(shù)據(jù)已經(jīng)逐漸被淘汰，逐漸的將顏色、動畫、地理位置等因素充分的考慮在內(nèi)，在這個過程中逐漸形成了一系列的可視化表達(dá)方式。本文中介紹的電網(wǎng)可視化分析預(yù)警系統(tǒng)能夠有效的實現(xiàn)預(yù)警分析的自動化，在對自動預(yù)警模型進(jìn)行建立的基礎(chǔ)上運行可視化的分析預(yù)警系統(tǒng)，通過實施該系統(tǒng)能夠在建立電網(wǎng)運行預(yù)警機(jī)制的基礎(chǔ)上保證數(shù)據(jù)的快速獲取、精確分析以及可視化的結(jié)果展示，能夠有效的提升電網(wǎng)調(diào)度效率。下面將對電網(wǎng)調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計和相應(yīng)目標(biāo)的實現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的研究。

2 電網(wǎng)調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

2.1 電網(wǎng)調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

本文中涉及電網(wǎng)的調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)圖1所示。

從上圖的電網(wǎng)調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中可以看出整個系統(tǒng)主要分為計算、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)應(yīng)用分析三個部分，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中存放系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理部分能夠有效的進(jìn)行系統(tǒng)的計算分析以及可視化展示。

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

首先進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的總體設(shè)計，本文涉及的電網(wǎng)中可視化分析預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫主要分為兩個部分。即一般的數(shù)據(jù)庫關(guān)系系統(tǒng)以及實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。實時性是這種數(shù)據(jù)庫最主要的特點。因此這種數(shù)據(jù)庫主要具備以下幾種數(shù)據(jù)庫的基本要求：能夠?qū)镜臄?shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)存取和數(shù)據(jù)維護(hù);數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)一致性檢查等各種操作可以通過該數(shù)據(jù)庫來完成;具有相應(yīng)的數(shù)據(jù)調(diào)度以及數(shù)據(jù)并發(fā)控制功能;能夠?qū)?shù)據(jù)存取過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全性方面的檢查;具有相應(yīng)的數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)功能。為了達(dá)到以上幾種要求，采用集成的方法設(shè)計數(shù)據(jù)庫。另外一方面，這種數(shù)據(jù)庫還具有實時性的特點，能夠?qū)崟r的高效處理事物。

然后確定數(shù)據(jù)庫字典，本文中涉及的可視化電力系統(tǒng)主要應(yīng)用公司內(nèi)部研發(fā)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)存，相應(yīng)的數(shù)據(jù)訪問接口和數(shù)據(jù)建模工具主要包括：PT數(shù)據(jù)表、發(fā)電機(jī)、開關(guān)刀閘、負(fù)荷、電容、電抗、繞組變壓器、母線。

最后進(jìn)行模塊設(shè)計，在對系統(tǒng)模塊進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上將圖形化編輯、靈敏度分析、節(jié)點等高線可視化、實施狀態(tài)下電網(wǎng)運行指標(biāo)及虛擬表達(dá)、N-1故障預(yù)警評估及其可視化作為系統(tǒng)分析的主要內(nèi)容。在圖形化編輯的過程中首先進(jìn)行圖元的繪制，其次進(jìn)行組合圖元的繪制，再次進(jìn)行地理接線圖的繪制。最后進(jìn)行設(shè)備的關(guān)聯(lián)，通過圖形和設(shè)備的關(guān)聯(lián)能夠有效的對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行讀取，動態(tài)直觀的將圖形內(nèi)容顯示出來。在潮流計算的過程中，首先要確定負(fù)荷母線電壓矢量和發(fā)電機(jī)母線電壓矢量之間靈敏度關(guān)系，這里可以根據(jù)相關(guān)的公式理論計算。

在可視化顯示方面，要在確定基本原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行流程的設(shè)計，然后進(jìn)行三角形網(wǎng)的構(gòu)建以及三角形網(wǎng)的優(yōu)化并內(nèi)插等值點，在對等值點進(jìn)行搜索和追蹤的過程中進(jìn)行等高線的擬合。

3 系統(tǒng)的實現(xiàn)與測試

3.1 系統(tǒng)的實現(xiàn)

在系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中首先進(jìn)行圖形化的編輯，圖形化編輯是這種可視化分析預(yù)警系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能，通過圖形編輯技術(shù)能夠建立起電網(wǎng)內(nèi)的主接線圖和地理接線圖。其中組合圖元定制、各種線路和目前的專用圖形都可以通過圖形化編輯功能來實現(xiàn)。

下面介紹主接線圖的實現(xiàn)過程：第一，將接線圖分為多個圖層，按照圖層的順序依次為畫布、圖元以及設(shè)備參數(shù)信息、其中設(shè)備參數(shù)信息在最上層。第二，利用圖形化工作創(chuàng)建一個畫布。第三，在用戶拖放單元的過程中將畫布的左上角作為坐標(biāo)零點，在讀取所拖放位置坐標(biāo)的過程中將像素點作為拖放單位。第四，采用坐標(biāo)位置的方式記錄圖元之間的連線，對于直線將直線的起點和重點的坐標(biāo)記錄下來，將折線的起點和終點的坐標(biāo)以及折點的位置坐標(biāo)都要記錄下來。第五，在數(shù)據(jù)庫中將讀取單元的設(shè)備技術(shù)參數(shù)惡化名稱等信息記錄下來，同時在圖元的上一個圖層中將這些信息顯示出來。

然后進(jìn)行設(shè)備的參數(shù)管理，設(shè)備參數(shù)的錄入圖如圖2所示。

從上圖中的電網(wǎng)主界面圖中我們可以看出能夠?qū)崿F(xiàn)各個方面的功能，例如地理接線圖和電壓等高線等。母線電壓通過電壓等高線來顯示，其中非母線處的電壓值可以通過距離加權(quán)的方法進(jìn)行計算，這樣能夠利用連續(xù)的電壓著色來替代離散的電壓著色，這樣能夠非常準(zhǔn)確的顯示數(shù)據(jù)，同時還能夠?qū)?shù)據(jù)的地理分布情況清晰的表達(dá)出來。

其中無功出力及備用監(jiān)視主要采用以下的實現(xiàn)過程：首先繪制主接線圖、其次對無功備用信息進(jìn)行計算。再次，利用圖形的旋轉(zhuǎn)功能將接線圖轉(zhuǎn)到斜向俯視的角度。最后以無功和備用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行藍(lán)色備用的繪制以及紅色無功出力柱狀圖的繪制。

3.2 系統(tǒng)的測試

在系統(tǒng)測試的過程中首先要確定要測試的項目，應(yīng)當(dāng)以系統(tǒng)的需求和設(shè)計為基礎(chǔ)對電網(wǎng)可視化分析系統(tǒng)的可視化功能進(jìn)行測試，對等高線計算算法進(jìn)行驗證，同時還應(yīng)對測試系統(tǒng)預(yù)警機(jī)制的有效性進(jìn)行測試。在系統(tǒng)測試的過程中采用下面的服務(wù)器環(huán)境。

然后合理的確定測試內(nèi)容，其中測試內(nèi)容包含18個方面。例如，測試服務(wù)器的安裝，在確定服務(wù)端軟件安裝、配置數(shù)據(jù)庫、啟動數(shù)據(jù)庫和初始數(shù)據(jù)導(dǎo)入的基礎(chǔ)上期待輸出完成數(shù)據(jù)庫的導(dǎo)入以及服務(wù)端成功的啟動。圖形化編輯工具測試方面，在確定坐標(biāo)部件、表格部件、文本、位圖等的基礎(chǔ)上期待繪制成功的數(shù)據(jù)結(jié)果;在打開與保存、刪除位圖、參數(shù)設(shè)置等測試方面期待成功的輸出結(jié)果。在測試的過程中盡管出現(xiàn)了一些BUG，但是設(shè)計人員在對這些BUG進(jìn)行分析的過程中逐漸的彌補(bǔ)的這些系統(tǒng)的缺陷，系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計的要求。

本文中的電網(wǎng)調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)能夠有效的實現(xiàn)自動化，在根據(jù)可視化預(yù)警分析算法建立自動預(yù)警模型的基礎(chǔ)上對電網(wǎng)可視化分析預(yù)警系統(tǒng)自主的運行，本文中的電網(wǎng)調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)的多維度分析，在電網(wǎng)運行預(yù)警分析額輔助決策上可以應(yīng)用到整個電網(wǎng)，使用動態(tài)分析預(yù)警替代了原有的EMS系統(tǒng)靜態(tài)分析監(jiān)測，這種系統(tǒng)比較重視數(shù)據(jù)的綜合分析和預(yù)警決策。在對該系統(tǒng)進(jìn)行實施的過程中能夠建立相應(yīng)的電網(wǎng)運行預(yù)警機(jī)制。利用該系統(tǒng)的平臺能夠快速準(zhǔn)確的對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠有效的提升電網(wǎng)調(diào)度策略以及挖掘調(diào)度數(shù)據(jù)。同時這種系統(tǒng)采用了電力系統(tǒng)運行狀態(tài)分層機(jī)制，在分層的過程中充分的參考運行人員對數(shù)據(jù)的關(guān)注程度以及調(diào)度監(jiān)控的重要性，這樣能夠提供給運行人員必要、可靠和關(guān)鍵的信息。第一層顯示界面可以將系統(tǒng)的整體運行狀態(tài)顯示出來。第二層顯示界面能夠?qū)⑦\行人員關(guān)注的數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示出來。第三個界面能夠?qū)⒈O(jiān)測信息的具體數(shù)值展示出來，在展示的過程中能夠充分的利用可視化的圖形界面。

4 結(jié)語

總而言之，本文中的電網(wǎng)調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)在提升電網(wǎng)調(diào)度可視化分析水平的基礎(chǔ)上改變了原有的傳統(tǒng)分析方法，提高了工作人員的工作效率，后續(xù)還應(yīng)當(dāng)對電網(wǎng)調(diào)度可視化預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行更加深入的研究。

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