基于可视化技术的电力调度自动化系统研究.pdf

电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering112在电力调度自动化系统飞速运行过程中，可视化技术优势开始显现。对比传统电力调度显示系统，电力调度可视化技术可以根据调度员需求实时采集业务数据，进而依托大屏幕协同显示各种图文、视频与数据，有利于电力调度员综合考虑电网运营外部环境与内部变化机理，全局掌控整个电力系统运行状态。因此，研究基于可视化技术的电力调度自动化系统具有非常重要的意义。1 可视化技术可视化是借助计算机图形学理论，结合图像处理技术将数据转换为可在屏幕上显示的图形、图像，便于交互处理的技术方法。可视化硬件主要为图形工作站、超级可视化计算机，图形工作站是集成图像处理、视频处理、图形处理、存储期、主存储器的系统，超级可视化计算机则是高性能模块化体系结构；可视化软件由操作系统、软件开发工具、软件接口组成。2 基于可视化技术的电力调度自动化系统2.1 高分辨率屏幕改造电力调度自动化系统担负着若干变电所、配电所、配电线路与变压器的管理任务以及厂区低压维护管理工作，调度模拟屏幕是电力调度中电网智慧正确性、快捷性的保障。现有电力调度自动化系统模拟屏幕存在软硬件设备严重老化、通讯规约与当前普遍使用的系统不匹配、控制系统软件无法正常启动、模拟图接线与实际运行情况不符、模拟屏驱动盒与智能盒电源装置无法正常运行等问题1。基于此，为了确保电力调度模拟屏幕真实反映电网一次接线与运行情况，根据电力调度员可靠调度模拟演练与全网各种信息直观监测要求，借鉴技术常数高分辨率屏幕改造经验，选择厂站框图+地理接线图+等离子屏型改造方案，确保模拟框图显示理想且高亮度、色彩还原性佳、灰度丰富、画面响应速度快。具体改造期间，在整块屏幕中间部分布置厂站模拟框图，以方块框图体现变电站。同时借助显示器显示有功负荷、无功负荷、电流，三者灵活切换，由联络线显示负荷潮流流向，并闪动显示联络线路状态；地理接线图放置在整屏右侧，显示变电站地理接线情况，输电线借助发光带表示潮流，上册则放置时间表、总有功、安全运行天数、总无功、平均功率因数；等离子显示器位于整屏左侧，为 103 寸，随电力调度员操作而放大显示全部信息。显示屏上册增设显示器，辅助显示开关变动遥信数据。2.2 可视化系统界面调试2.2.1 界面框架基于可视化技术的电力调度自动化系统研究韩帅1靳玉祥2（1.山西潞安容海发电有限责任公司 山西省襄垣县 046200）（2.山西国锦煤电有限公司 山西省交城县 030500）摘要：本文通过介绍可视化技术实现原理，分析了基于可视化技术的电力调度自动化系统设计方案。结合实际案例，分析了基于可视化技术的电力调度自动化系统的实现，为电力调度自动化系统可视化运营提供参考。关键词：可视化技术；电力调度；自动化系统图 1：电力调度自动化系统可视化界面框架电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering113传统意义上的电力调度可视化是将数据归总后借助表格（或曲线图、饼状图）表示，旨在借助视觉优势提高调度员处理问题速度。新时期的电力调度可视化主张人机协同提高决策准确率，在充分利用电力调度员智慧的基础上，借助计算机弥补人力计算效率低、极易疲劳、出错率高等问题，人员智慧也可弥补计算机学习能力差、适应能力弱的问题。为迎合电力调度自动化发展需要，基于可视化技术的电力调度系统需要具备快速整合海量数据与功能、与第三方平台进行信息交互（接入/输出）、专家分析信息库自动更新等功能。根据上述功能，借助实时计算方法，构建多数据融合的可视化界面，具体界面框架见图 1。如图 1 所示，电力调度自动化系统可视化届满框架的核心是可视化互动算法。其中当前态包括拓扑分析、告警处理、重载分析、安全分析等；评估态包括反演重构、系统评估等；可控态包括技术可控、经济可控、黑启动等；能力态包括充裕度、运行准则、保守运行方式、切机切负荷等；发展态包括负荷预报、网络变化、脆弱性分析、故障预想等。2.2.2 调整内容电力调度自动化系统可视化界面调试内容主要为预警可视化、分析可视化、控制可视化、观测可视化2。（1）预警可视化是提示电力调度自动化系统运行状况，为调度工作人员提供参考的依据，可以显示日常监测期间易被忽视的信息、出错较多的位置并实时发出警告信号。预警可视化信息位于系统显示第一行，面向系统整体运转情况，电力调度系统正常运转期间第一行显示信息较少，电力调度系统运转异常时第一行立即显示图形信息，并通过颜色变红表达警告等级，警告等级随颜色的加深而升。在实际电网运作期间，根据系统发生故障时监测信息种类多的特点，从智能预警视角将故障类型划分为一次、二次、静态、动态，便于电力调度员直接了解预警信号类型、等级，第一时间处理最紧急故障，降低故障恶化效率，具体流程见图 2。如图 2 所示，较之提前设置系统警戒值后进行系统实时监测数据稳定性计算的方式，智能可视化预警立足电力调度自动化系统稳定性视角，分级筛选预警信息，压缩各区域不同状态运转情况了解时长，提高系统安全性。（2）分析可视化是根据电力调度员直观了解全网电压运转情况的依据，关乎电力调度决策科学准确性，位于电力调度自动化系统显示界面第二行。分析可视化显示内容为电力调度系统监测具体参数变化，便于电力调度员根据变化，结合调度专业经验判定电力调度自动图 2：预警信息筛选流程电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering114化系统运转状态3。系统正常运行时，按照电压大小值上升顺序（或下降顺序）进行序列排布，便于电力调度员全面认识电力调度自动化系统运转情况；系统遇设备超载或部分功能异常时，按照灵敏度序列排布方式，便于电力调度员准确快速确定目标，避免处理目标过多引发系统运行速率下降。（3）控制可视化是电压与发电设备运行负载计算结果的显示，位于界面第三行，多借助直观图形显示内容，在降低电力调度员监测工作量的同时，加深电力调度员对全网运转情况的清晰了解。以电网静态下的安全超实时计算为例，控制可视化显示实现程序如图 3 所示。如图 3 所示，电网静态下安全的控制可视化需要借助各种高精密仪器获得系统拓扑结构，还需要以实时监测频率、电压信息为依据训练分类器分析，最终对比基于 SCADA（supervisory control and data acquisition，数据采集与监视控制系统）的分类器安全判定数据、基于EMS（Energy Management System，能量管理系统）数据的静态安全分析与判定数据，确定静态下电网运行状态4。（4）观测可视化是电力调度系统与非安全状态距离显示模块，在电力调度系统运转良好时，界面显示电力调度系统与非安全状态距离以及解决措施，每 5min更新 1 次。同时根据区域灵敏度划分设备，分区域显示设备是否有重载情况、重载情况所占比例、每一区域电图 3：电网静态下安全的控制可视化图 4：超实时电网电流观测可视化电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering115压值是否处于安全水平以下、超出安全值电压所占比例、系统容载比、电网平衡与安全监测等。典型运行方式状态数据支撑下的系统电流观测可视化实现流程如下：如图 4 所示，超实时电网电流观测可视化可以根据前 7 日天相似日历史负荷数据推测各负荷节点超短期负荷，进而获得全部发电机出力变化，结合发电机容量，输入均匀有功出力样本。进而经广义回归训练，输出基于潮流的三相电流计算值，并借助图形可视化展示5。3 基于可视化技术的电力调度自动化系统实践应用3.1 应用背景一供电公司送电工区承担着 35kV500kV 输电线路的运行、维护与检修职责，同时负责区域内 220kV 及以下线路杆塔组立、展线、放线工作。原电力调度采用对讲系统，仅可简单对讲，设备受国家无线电管制政策限制，无法满足大范围电力调度要求，且存在通话语音质量差、保密性差等问题。基于此，拟建设一套一体对讲可视化电力调度系统。3.2 应用效果按照可视化电力调度自动化系统建设计划落实具体实施，经过现场验证、平台测试，达到设计目标，并通过 3 个月试运行，效果良好。从应用功能来看，一体对讲可视化电力调度自动化系统在执行日常监控、新能源消纳、事故处理职责的基础上，可以对线路杆塔巡视路径实时采集数据，并将数据标注到电子地图中。在巡视期间发生重大缺陷时，经终端自动拍摄缺陷上传，并经等离子屏发出电网事故报警声响，经地理接线图滚动显示潮流，从源头提高电网突发事故报警能力6。在电力调度员接收电网故障报警信息后，立即经电力调度自动化系统进行现场、电力调度中心群组对讲，调取厂站框图内显示功率、电流、电压以及设备开关运行状态数据，更加全面地了解现场情况，进行准确调度指挥，降低电力调度误操作、误命令概率。调度指挥后，按照路线设置考勤点，相关人员必须到达杆塔故障指定考勤点范围方可认定到岗处理，确保电力调度质量，缩短整体故障处理时间。4 总结综上所述，可视化是电力调度迈向智能化的关键环节。基于可视化技术的电力调度自动化系统以设备状态、电网运行、外部环境等多类信息为核心，按照业务逻辑关联调度数据，实现在一个展示平台上监控多个系统信息，确保施工环境不干扰调度员日常工作。因此，在完成高分辨率屏幕改造的基础上，根据调度业务需求，应持续调试可视化系统界面，重组、再构庞大繁杂业务信息，实现可视化电力智慧调度，助推电力行业智能化革新。参考文献1 宋立伟.可视化技术的发展及其在电力调度自动化系统中的应用J.黑龙江科学,2020,11(02):142-143.2 叶小虎,飞宏顺,陈君.可视化在电力调度系统中的实现对策探讨 J.电子元器件与信息技术,2020,4(03):133-134.3 殷雄翔,刘磊.可视化技术在电力调度中的应用J.集成电路应用,2019,36(03):58-59.4 李卫国,孔琪,孙明刚,等.基于可视化技术的电力基建工程安全信息远程调阅方法 J.微型电脑应用,2022,38(08):79-82.5 曾贇.集控大屏幕升级改造 J.价值工程,2019,38(26):94-95.6 张翼,许鸿飞,段寒硕,等.基于 Java 运行的电力调度信息可视化通信系统设计 J.电子设计工程,2021,29(08):43-47.作者简介韩帅（1975-），男，山西省大同市人。大学本科学历,中级工程师。研究方向为电气检修管理。靳玉祥（1983-），男，山西省运城市人。大学本科学历,高级工程师。研究方向为电气检修管理。