● 國網湖南省電力有限公司 路建明 鄒 鑫 賀鵬程

隨著社會經濟的發(fā)展，交直流混聯(lián)、特高壓遠距離輸電的大型互聯(lián)電網已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，電網規(guī)模不斷擴大、運行特性日趨復雜，導致電網調度運行呈現(xiàn)出數據海量化、監(jiān)控畫面日益增多的特點。傳統(tǒng)的調度監(jiān)視畫面和數據表格已難以滿足現(xiàn)時電網調度運行中大量實時信息的瀏覽及監(jiān)視需要，傳統(tǒng)圖形表達方式也已經無法滿足值班調度員對電網靜態(tài)、動態(tài)信息的可閱性、提示性和概括性的展示要求。缺少全景展示電網運行關鍵數據的可視化手段，調度員難以快速判斷電網的運行情況。

可視化技術的發(fā)展及調度場所大屏幕的廣泛配置為調度運行可視化系統(tǒng)的研究及開發(fā)提供了可靠基礎。本文以可視化系統(tǒng)配置為基礎，著重介紹了湖南電網調度可視化系統(tǒng)內容設計及展示手段。

1 電網調度運行特點

電網調度機構負責對電網進行組織、指揮、指導和協(xié)調，按照電力系統(tǒng)運行的客觀規(guī)律和有關規(guī)定，保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、連續(xù)、正常運行，并按照“公平、公正、公開”的原則和電力市場規(guī)則（即有關合同或協(xié)議），維護發(fā)、供、用電等各方的合法權益。

值班調度員是電力系統(tǒng)運行、操作和故障處置的指揮者，需要掌握電網所有的運行信息，包括電網頻率、廠站母線電壓、斷面潮流等實時信息，進而保障電網的安全穩(wěn)定、經濟高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動運行。因此需要采用更先進、高效的調度運行管理機制和調度技術支持系統(tǒng)以支撐大型互聯(lián)電網環(huán)境下調度業(yè)務的發(fā)展要求，滿足調度信息化、自動化、互動化要求。如何組合不同的展示畫面，如何利用調度場所大屏幕進行展示是本文重點介紹的內容。

2 可視化系統(tǒng)功能設計

湖南電網調度可視化系統(tǒng)是專門針對調度運行各項業(yè)務集中可視化而開發(fā)的，其實時數據來源于D5000、OMS、雷電管理系統(tǒng)、融冰管理系統(tǒng)等相關系統(tǒng)，通過標準數據庫進行數據交換和集成，并以獨立數據對象為單位，采用面向對象的設計理念，借助于計算機圖形理論和技術，形象生動地展示電網實時運行數據，使調度員更直觀地掌控電網實時運行情況。

2.1 系統(tǒng)整體架構

可視化系統(tǒng)以各種基礎生產系統(tǒng)為依托，挖掘海量電網運行數據，以標準接口方式利用ESB數據服務總線，通過系統(tǒng)接口層配置的模型/數據/圖形適配器接入系統(tǒng)，并對接入系統(tǒng)的數據進行存儲、維護、挖掘、整合、管理以及發(fā)布，形成關系型數據庫及實時庫。將數據庫中的原始數據按時間流、能量流、業(yè)務流、事件流等主線獲得再加工，包括數據分析、圖形服務、報表服務以及平臺管理類服務等。最終將處理好的數據信息在大屏、移動終端、桌面終端上按業(yè)務主題用可視化技術展現(xiàn)。

2.2 數據接入、映射及存儲

可視化系統(tǒng)運行數據采集方式采用E語言文件、DL476報文解析、IEC60870-102/104等多種方式，模型數據采用CIM模型等符合國網安全規(guī)范的標準方式，圖形數據采用SVG、G格式的標準格式。系統(tǒng)可根據需要接入實時、準實時、非實時等各類信息，并將這些數據按照一定的規(guī)則關聯(lián)起來，使之可以組成完備的業(yè)務信息鏈。對于來自D5000的數據信息，以E文件的方式采集。對于從其它系統(tǒng)采集的數據，采用 JMS、WebService、FTP、HTTP、SQL等方式得到，并提供給各個應用服務使用。來自不同系統(tǒng)的同設備數據的唯一性通過統(tǒng)一資源標識符（URI）明確。對于基礎數據系統(tǒng)私有的數據模型，將其轉換為IEC 61970 CIM模型，可直接導出CIM/XML模型文件，供第三方使用。

為了充分保證數據的實時性，可視化系統(tǒng)采用了TrendDB實時數據庫來對變化頻率非常高的數據進行存儲。TrendDB實時數據庫是專門為有效處理和存儲實時數據而設計的數據管理平臺，可對具有時間序列特性的實時數據提供海量存儲和快速訪問，數據規(guī)模擴展自如，可準確、一致地在線存儲系統(tǒng)運行數據。

3 電網調度運行的關鍵數據

調度可視化系統(tǒng)主要供調度員日常值班使用，具體可分為正常運行值班和事故處理兩部分模塊。根據當前湖南電網調度運行的特點，總結出調度可視化系統(tǒng)核心數據主要包含電網概況、電網實時運行情況、電網安全分析、特高壓協(xié)同監(jiān)控等內容，也可分為日前、實時和預警數據等。

4 電網調度運行的數據展示

可視化系統(tǒng)建設于安全Ⅲ區(qū)，基礎數據系統(tǒng)中D5000處于安全I/Ⅱ區(qū)，其他數據系統(tǒng)如：省公司數據中心、山火預警系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)等基本都處于Ⅲ/Ⅳ區(qū)?？梢暬到y(tǒng)對處于Ⅲ/Ⅳ區(qū)系統(tǒng)的數據集成比較方便，但由于D5000系統(tǒng)處于安全I/Ⅱ區(qū),無法直接獲取數據。為了不影響生產控制Ⅰ區(qū)的數據安全性，通過在Ⅲ區(qū)部署一套D5000平臺的鏡像數據庫來獲取D5000系統(tǒng)的運行數據，如圖1所示。

圖1 調度可視化系統(tǒng)數據獲取圖

針對調度運行關鍵數據，主要采用曲線、動態(tài)表格、動態(tài)柱狀圖、全景潮流圖等可視化方式進行展示，滿足調度員對電網調度運行展示和日常監(jiān)控的需求，實現(xiàn)對電網運行及安全情況的監(jiān)視。

4.1 全景潮流圖可視化

全景潮流圖基于全網地理接線圖進行設計，將湖南電網按實際位置分布劃分為長株潭、衡郴永、婁邵、懷吉、常益張及岳陽共六大區(qū)域電網，重點突出500kV主網架結構及區(qū)域間重要220kV聯(lián)絡輸電通道，并對重要供電區(qū)如洞庭湖區(qū)供電區(qū)、艾家沖供電區(qū)等按實際地理位置突出顯示其對外聯(lián)絡通道潮流情況等實時運行信息。

同時，通過全景潮流圖實時展示全網停運及檢修設備信息、電廠出力、線路潮流信息、主變負載信息、全網電壓信息等。如線路停運，則在潮流圖上將線路置為虛線；若變電站內有母線檢修，則將變電站邊框置為黃色，使調度員對電網運行情況“一目了然”。

4.2 實時運行可視化

對于全網日負荷、特高壓直流線路功率、省間交流聯(lián)絡線功率、分中心直調發(fā)電廠出力和風電出力等采用曲線形式進行展示，便于調度員日常監(jiān)視，也利于各級領導快速了解電網運行整體情況。

可視化動態(tài)柱狀圖在電力系統(tǒng)可視化界面中被廣泛使用，尤其在裝機容量結構、地區(qū)負荷等展示方面具有先天優(yōu)勢。湖南調度可視化系統(tǒng)采用動態(tài)柱狀圖展示湖南電網電源結構組成，包括水、火、風、光、抽蓄、綜合及生物質等統(tǒng)調裝機容量、實時出力，采用電池形狀柱狀圖展示各類電源的發(fā)電比例，進行展現(xiàn)不同季節(jié)湖南電網的運行特性。

動態(tài)表格具有顯示信息較多、可自動排序等優(yōu)勢，湖南調度可視化系統(tǒng)采用動態(tài)表格展示統(tǒng)調水、火電開機、發(fā)電情況，包括所有水、火電機組的運行、停運、檢修狀態(tài)，并對湖南電網統(tǒng)調水、火電等情況進行統(tǒng)計，展示當前各類容量機組的總臺數、開機臺數、檢修臺數等信息，并計算當前系統(tǒng)水、火電的上、下限備用及電網當前最大可調出力、最小可調出力等。

通過實時曲線、動態(tài)柱狀圖及動態(tài)表格等可視化手段，組合成一個動態(tài)的實時運行可視化界面，有助于調度員對電網運行關鍵信息的實時監(jiān)視。

4.3 實時分析可視化

利用動態(tài)柱狀圖展示超過穩(wěn)定限額90%的重要斷面穩(wěn)定限額、斷面實時值。同時，采用動態(tài)表格展示湖南電網所有調度管轄監(jiān)視變電站任一組220kV及以上母線電壓值、日波動幅值等信息。根據斷面負載率、電壓幅值、日電壓波動相對值進行自動排序，形成一個動態(tài)的實時分析可視化界面，便于調度員對電網運行薄弱環(huán)節(jié)進行監(jiān)視及調整。

4.4 預測預警可視化

通過對電網在線安全分析進行可視化展示，提高電網的智能調度水平，在線安全可視化分析指標有暫態(tài)穩(wěn)定分析、靜態(tài)安全分析、靜態(tài)電壓告警、小干擾告警、短路電流越限及穩(wěn)定裕度評估等，通過在線計算模塊將分析結果及輔助決策展示給調度員，以提示調度員進行相應的調節(jié)與控制。

5 結束語

電網調度的特點決定了調度員需要掌握電網運行中的眾多數據，本文對當前調度值班需要掌控的電網運行關鍵數據進行挖掘、提煉和總結，采用全景潮流圖、動態(tài)狀狀圖、動態(tài)表格及實時曲線等形式開發(fā)了電網調度可視化系統(tǒng)，將電網運行關鍵信息全景化呈現(xiàn)給調度員，提升了調度人員的工作效率，有利于調度人員及時發(fā)現(xiàn)和處理電網運行隱患，更好地掌控電網運行情況。隨著特高壓直流的接入，電網運行特性日趨復雜，如何采用可視化手段對電網運行關鍵數據進行深入分析，為調度員提供更多電網運行決策，需要在調度可視化系統(tǒng)后續(xù)設計中多加關注。