劉敏 李英 鄧勇 賴(lài)永生 吳煒

摘要：通信技術(shù)的發(fā)展和電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)，需要更直觀更先進(jìn)的手段來(lái)輔助調(diào)度員進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析決策。本文以福建電網(wǎng)調(diào)度可視化項(xiàng)目為基礎(chǔ)，從電網(wǎng)正常運(yùn)行和事故處理兩個(gè)方面介紹了調(diào)度可視化技術(shù)的需求，基于此需求介紹了地理潮流圖、可視餅圖、電壓分區(qū)、動(dòng)態(tài)信息表格、事故信息分層展示等在福建電網(wǎng)調(diào)度可視化中的應(yīng)用，并對(duì)目前應(yīng)用的一些可視化技術(shù)的實(shí)用性進(jìn)行了評(píng)估，最后對(duì)當(dāng)前研究的自適應(yīng)可視化、數(shù)據(jù)評(píng)估等新技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：可視化技術(shù)；電力調(diào)度；事故處理；地理潮流圖

中圖分類(lèi)號(hào)：TM734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）10（a）-0000-00

0.引言

可視化技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展起來(lái)的一門(mén)技術(shù)，其做法就是將眾多繁雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的便于人們理解的圖形和圖像。隨著電力調(diào)度機(jī)構(gòu)中EMS系統(tǒng)的廣泛運(yùn)用，國(guó)內(nèi)外的研究者對(duì)調(diào)度系統(tǒng)的可視化技術(shù)進(jìn)行了廣泛研究，對(duì)于EMS系統(tǒng)的人機(jī)交互界面也愈為重視[1]。針對(duì)電壓、潮流等數(shù)據(jù)，重要斷面負(fù)載率、發(fā)電機(jī)狀態(tài)等運(yùn)行狀態(tài)，短期負(fù)荷預(yù)測(cè)等運(yùn)行趨勢(shì)這些的可視化都進(jìn)行了一定程度的探討。調(diào)度系統(tǒng)可視化技術(shù)的運(yùn)用最終目的是服務(wù)于調(diào)度人員，使調(diào)度人員能夠更方便更直觀地了解所管轄電網(wǎng)的運(yùn)行情況，因此本文將不再贅述顏色配合、圖標(biāo)設(shè)置等技術(shù)細(xì)節(jié)，而更側(cè)重于福建電網(wǎng)調(diào)度可視化界面應(yīng)包含的內(nèi)容以及可視化手段所帶來(lái)的信息量的提高。

1.電網(wǎng)調(diào)度特點(diǎn)

電力系統(tǒng)調(diào)度管理的任務(wù)是組織、指揮、指導(dǎo)、協(xié)調(diào)和監(jiān)督電力系統(tǒng)的運(yùn)行操作和事故處理，根據(jù)電力市場(chǎng)規(guī)則組織、參與電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)。對(duì)于調(diào)度業(yè)務(wù)開(kāi)展方面而言，除去相應(yīng)的技術(shù)管理職責(zé)，調(diào)度人員的主要工作就是運(yùn)行操作和事故處理。

在當(dāng)前的技術(shù)條件下，語(yǔ)音識(shí)別、手勢(shì)追蹤等先進(jìn)輸入手段與傳統(tǒng)鼠標(biāo)鍵盤(pán)相比并不存在無(wú)可替代的價(jià)值，不僅成本較高且存在識(shí)別率較低的問(wèn)題，與調(diào)度系統(tǒng)的可靠性需求相違背。輸出手段則相對(duì)豐富，語(yǔ)音、鈴聲、屏幕顯示均已廣泛地運(yùn)用于調(diào)度機(jī)構(gòu)之中，值得一提的是，鑒于調(diào)度員需要掌握電網(wǎng)全局的所有信息，因此多屏幕多窗口顯示不同數(shù)據(jù)界面成為必然的選擇，在這種情況下，如何組合不同的界面使之分布合理化是一個(gè)值得考量的問(wèn)題。

2.調(diào)度可視化關(guān)注點(diǎn)

正常運(yùn)行操作時(shí)，調(diào)度員主要關(guān)注如下幾點(diǎn)：

（1）電網(wǎng)安全情況：全網(wǎng)地理網(wǎng)架信息、發(fā)用電平衡、備用情況及斷面、線路、主變的負(fù)載實(shí)時(shí)信息。

（2）電網(wǎng)運(yùn)行概況：全網(wǎng)負(fù)荷、發(fā)電信息，展示全網(wǎng)檢修及停運(yùn)設(shè)備信息，全網(wǎng)500kV廠站設(shè)備狀態(tài)詳細(xì)信息，并能夠快捷進(jìn)行廠站圖調(diào)閱。

（3）電能質(zhì)量：電能質(zhì)量包括頻率和電壓，由于全網(wǎng)頻率一致，因此重點(diǎn)需關(guān)注電網(wǎng)電壓實(shí)時(shí)信息，500kV電壓及220kV電壓區(qū)別展示。

事故處理時(shí)，調(diào)度員關(guān)注的數(shù)據(jù)如下：

（1）故障設(shè)備信息：開(kāi)關(guān)變位信息，繼電保護(hù)等二次設(shè)備動(dòng)作情況。

（2）事故研判依據(jù)：穩(wěn)態(tài)、錄波、WAMS等告警信息，故障動(dòng)態(tài)定位、雷達(dá)圖形式展示故障引起的潮流變化信息、故障相關(guān)的接線圖。

（3）事故發(fā)展情況：低頻振蕩分析、擾動(dòng)識(shí)別等高級(jí)應(yīng)用。

3調(diào)度可視化實(shí)現(xiàn)手段

針對(duì)正常運(yùn)行時(shí)所需的數(shù)據(jù)可視化，一般使用地理潮流圖、可視餅圖、負(fù)荷曲線、動(dòng)態(tài)表格等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況、安全情況等的監(jiān)控。

地理潮流圖的信息可以包括氣象情況等附屬資料，甚至還可以運(yùn)用三維俯視圖顯示，以將地理背景三維化，并對(duì)電網(wǎng)中的各種設(shè)備用建立三維模型并進(jìn)行顯示，即利用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的地理潮流圖。一般從調(diào)度生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，氣象信息及三維地理信息用途極其有限，實(shí)際使用中僅僅對(duì)檢查事故原因和水庫(kù)跨流域調(diào)度等有所助益，但這些用途與地理信息系統(tǒng)（GIS）、水情系統(tǒng)等功能重合，且超出了電力調(diào)度范疇；而且，如果采用三維視圖等復(fù)雜構(gòu)圖，還會(huì)造成界面加載速度變慢等情況，影響使用體驗(yàn)。因此，地理潮流圖的三維視圖構(gòu)建實(shí)際價(jià)值有限。

可視餅圖在電力系統(tǒng)可視化界面中廣為使用，在對(duì)于地區(qū)裝機(jī)容量結(jié)構(gòu)、各產(chǎn)業(yè)負(fù)荷構(gòu)成等展示方面有著先天的優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)于設(shè)備負(fù)載情況的顯示，每一個(gè)餅圖只能對(duì)應(yīng)單一設(shè)備，顯得信息量不足。在實(shí)際調(diào)度生產(chǎn)過(guò)程中，調(diào)度人員關(guān)注的設(shè)備負(fù)載情況往往涉及較多的設(shè)備，能夠顯示負(fù)載率、限額等排序情況的動(dòng)態(tài)表格往往更具備實(shí)際價(jià)值。

每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓零碎，而且只能反映電力系統(tǒng)電壓的局部化特征，基于地理接線圖的電壓分區(qū)顯示解決了這個(gè)問(wèn)題，有利于讓調(diào)度人員掌握全網(wǎng)的電壓情況。如果配合各管轄變電站無(wú)功設(shè)備（一般為電容器、電抗器）的投退情況，更有利于調(diào)度人員對(duì)全網(wǎng)無(wú)功容量的掌握，也有利于對(duì)電壓控制的整體把握和統(tǒng)一調(diào)配。

在事故情況下，調(diào)度人員不僅僅要掌握事故設(shè)備本身的一二次情況，還需要了解全網(wǎng)因?yàn)楸敬问鹿识a(chǎn)生的潮流變動(dòng)，查閱相關(guān)接線圖以判斷當(dāng)前薄弱環(huán)節(jié)，有針對(duì)性的調(diào)整運(yùn)行方式及進(jìn)行相關(guān)事故處理。事故處理過(guò)程中需要的數(shù)據(jù)繁雜，但卻需要有序展示。

以地理潮流圖為底板，展示相關(guān)事故信息，對(duì)于相關(guān)次要信息，可通過(guò)點(diǎn)開(kāi)進(jìn)入的第二層圖進(jìn)入。

4調(diào)度可視化發(fā)展前瞻

隨著可視化技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)有可能對(duì)將來(lái)調(diào)度產(chǎn)生重大影響的技術(shù)如下：

（1）自適應(yīng)可視化技術(shù)：自適應(yīng)可視化技術(shù)可以通過(guò)對(duì)于用戶的特征進(jìn)行識(shí)別，自動(dòng)調(diào)整可視化內(nèi)容和形式，自動(dòng)調(diào)整可視化的元素如圖標(biāo)像素等，該技術(shù)的運(yùn)用將使得可視化技術(shù)具有一定的學(xué)習(xí)優(yōu)化能力，可以幫助調(diào)度員優(yōu)化調(diào)度的信息需求。

（2）可視化效果評(píng)估：目前對(duì)于可視化的應(yīng)用研究較多，但是對(duì)于可視化效果的評(píng)估沒(méi)有一個(gè)合適的手段，在電網(wǎng)調(diào)度工作中，現(xiàn)有可視化技術(shù)究竟取得什么樣的效果未有定量研究[2]。隨著調(diào)度可視化手段表現(xiàn)力和有效性的評(píng)估研究，更有效的可視化手段可能隨之廣泛運(yùn)用。

（3）數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)：當(dāng)前的調(diào)度可視化技術(shù)僅僅將海量數(shù)據(jù)展示給調(diào)度人員，對(duì)于數(shù)據(jù)的分析處理，對(duì)調(diào)度人員處理習(xí)慣的評(píng)估仍然未得到應(yīng)用。隨著數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的引入，調(diào)度可視化系統(tǒng)根據(jù)歷史積累下來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和多維度的展示，有利于調(diào)度人員對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀況做出更加精準(zhǔn)有效的判斷。

5結(jié)語(yǔ)

電網(wǎng)調(diào)度需要有序地展示運(yùn)行中產(chǎn)生的繁雜而眾多的數(shù)據(jù)，以為調(diào)度人員提供可靠的技術(shù)支撐，可視化技術(shù)的發(fā)展為解決數(shù)據(jù)質(zhì)量和信息量提供了全新的思路。基于當(dāng)前需求的可視化技術(shù)為調(diào)度提供了電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控、日常調(diào)度操作及事故處理的全流程服務(wù)，有效提高了調(diào)度駕馭大型互聯(lián)電網(wǎng)的能力，確保了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行?？梢灶A(yù)計(jì)，隨著人機(jī)交互研究以及可視化技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)數(shù)據(jù)展示的信息量和質(zhì)量必將得到進(jìn)一步提升，調(diào)度人員的效率也必將隨之提高。

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