何福斌

摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，各類(lèi)數(shù)據(jù)信息隨之增多，為實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)的快速、高效處理，需要對(duì)整個(gè)電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的可視化監(jiān)控。在對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的過(guò)程中，通過(guò)可視化的方法，能夠幫助工作人員更加直觀(guān)地了解相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，從而分析電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，據(jù)此對(duì)運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng);監(jiān)控;可視化;方案;

1 電網(wǎng)實(shí)施監(jiān)控的可視化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1.1 實(shí)用性

系統(tǒng)的建設(shè)以實(shí)用性為基本原則。系統(tǒng)功能滿(mǎn)足監(jiān)、控、查、管、用的基本要求，硬件和軟件平臺(tái)界面友好、易學(xué)易用、使用方便、圖像清晰;采用統(tǒng)一的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議，使整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)間能互聯(lián)互控，充分發(fā)揮整個(gè)系統(tǒng)的功能。

1.2 可靠性

系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，關(guān)鍵部件需雙重化配置，重要數(shù)據(jù)及時(shí)備份，如有異常情況發(fā)生，可做到及時(shí)有效地恢復(fù)。為了保證系統(tǒng)的完整性、正確性和可恢復(fù)性，系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素要從硬件、軟件系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行中給予充分的防止。

1.3 擴(kuò)展性

擴(kuò)展性原則主要體現(xiàn)在系統(tǒng)橫向和縱向的擴(kuò)展能力上。系統(tǒng)在橫向擴(kuò)展方面，在滿(mǎn)足當(dāng)前展示需求的基礎(chǔ)上可方便的擴(kuò)展容量，實(shí)現(xiàn)更大容量的可視化控制系統(tǒng)。在縱向擴(kuò)展方面，系統(tǒng)具有良好的兼容性和通用的軟硬件接口，用戶(hù)可在其基礎(chǔ)上進(jìn)行二次功能開(kāi)發(fā)。

1.4 安全性

系統(tǒng)在前期設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮安全要求。保證對(duì)全部數(shù)據(jù)信息的安全性管理和應(yīng)用，確保整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)充分安全，并對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)實(shí)施特殊保護(hù)。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需符合國(guó)家電網(wǎng)公司“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”等相關(guān)規(guī)定。

1.5 靈活性

用戶(hù)可以根據(jù)具體的可視化展示需求，對(duì)不同的信號(hào)源進(jìn)行靈活接入。根據(jù)信號(hào)傳輸實(shí)際距離的不同，采用SDI、雙絞線(xiàn)或光纖方式進(jìn)行信號(hào)傳輸，保證系統(tǒng)信號(hào)源采集的多樣化，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)源的多模式應(yīng)用管理。

2 電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控可視化技術(shù)分析

2.1 全三維圖形技術(shù)

電網(wǎng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，位于調(diào)度中心內(nèi)的工作人員可借助該技術(shù)掌握相關(guān)的異常信息。在電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控中，全三維圖形技術(shù)的主要作用是故障告警，如一次設(shè)備告警、低頻振蕩告警等。通過(guò)這些告警信息，工作人員能夠及時(shí)制定出有效的應(yīng)對(duì)措施，從而為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行提供保障。需要注意的是，為使告警信息的處理更加快速，需要結(jié)合潮流圖，并增設(shè)一些特殊效果。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

該技術(shù)能夠依托電網(wǎng)的三維模型，對(duì)其中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行圖形化表達(dá)，以便工作人員直觀(guān)了解并掌握信息中的內(nèi)容，該技術(shù)的主要作用是構(gòu)建潮流圖。在對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的過(guò)程中對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，可結(jié)合遙信技術(shù)，利用可視化的方式對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行呈現(xiàn)。

2.3 SDE技術(shù)

該技術(shù)的全稱(chēng)為空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，它的主要用途是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接，可幫助調(diào)度人員對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。由于該技術(shù)具有適用于多種通信協(xié)議的優(yōu)勢(shì)。故此，電網(wǎng)調(diào)度人員在進(jìn)行可視化監(jiān)控時(shí)，可依托該技術(shù)設(shè)計(jì)C/S架構(gòu)，再結(jié)合電力用戶(hù)的信息，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

3 電網(wǎng)實(shí)施監(jiān)控的可視化實(shí)現(xiàn)方案

3.1 遙測(cè)與遙信數(shù)據(jù)可視化的實(shí)現(xiàn)方案

對(duì)于電網(wǎng)模型而言，潮流圖是最為常見(jiàn)的表現(xiàn)形式之一，其不僅能夠直觀(guān)、形象地對(duì)電網(wǎng)的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行表現(xiàn)，還能對(duì)遙測(cè)、遙信等數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。在潮流圖上，可將遙信數(shù)據(jù)抽象為矩形或是圓點(diǎn)，而遙測(cè)數(shù)據(jù)則可用具有流動(dòng)性特點(diǎn)的箭頭進(jìn)行表達(dá)。因電壓本身具有連續(xù)分布的特征，故此可通過(guò)等高線(xiàn)對(duì)電壓進(jìn)行直觀(guān)表示。在此需要著重闡明的一點(diǎn)是，借助三維空間圖對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示時(shí)，具體數(shù)值的大小可以通過(guò)椎體進(jìn)行顯示，從本質(zhì)的角度上講，這是標(biāo)量在二維坐標(biāo)系中的顯示問(wèn)題，可以利用高度對(duì)這些標(biāo)量進(jìn)行顯示。

3.2 計(jì)算點(diǎn)的可視化實(shí)現(xiàn)方案

通常情況下，可以借助具有通用性特點(diǎn)的圖元對(duì)計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行表達(dá)，如棒圖、雷達(dá)圖等等。由于圖元的適用范圍較廣，加之各種新形式的不斷涌現(xiàn)，故此可將其應(yīng)用到電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控可視化實(shí)現(xiàn)方案當(dāng)中。在某些特定的條件下，以圖元對(duì)計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行表示時(shí)，要對(duì)該點(diǎn)發(fā)生的地理位置進(jìn)行突出顯示。對(duì)此，可將圖元與潮流圖相結(jié)合。在一些特定的情況下，若是僅僅需要對(duì)某些量進(jìn)行對(duì)比時(shí)，則可通過(guò)圖元進(jìn)行單獨(dú)顯示，或是將圖元組合到一起顯示，圖元經(jīng)過(guò)組合之后，可構(gòu)成具有特定監(jiān)視意義的畫(huà)面。如果圖元所代表的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，為引起用戶(hù)對(duì)該情況的注意，可在圖元上加入閃爍或是變色等特殊效果，以此來(lái)達(dá)到提示的目的。

3.3 告警數(shù)據(jù)可視化

雖然通過(guò)相關(guān)的技術(shù)手段，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化顯示，但這種可視化卻很難有效地發(fā)現(xiàn)存在于電網(wǎng)中的一些薄弱環(huán)節(jié)，而想要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，則需要對(duì)告警信息進(jìn)行可視化展示。在大數(shù)據(jù)的背景下，可將電網(wǎng)中的告警信息視作為一條異常記錄，在該記錄中包含的主要信息有時(shí)間、地點(diǎn)、事件。電網(wǎng)的調(diào)度人員在平時(shí)的工作中，較為關(guān)心的告警信息有以下幾類(lèi)：電力設(shè)備故障告警、系統(tǒng)運(yùn)行異常告警、預(yù)警、計(jì)劃告警、氣象告警等等。這些告警信息均可通過(guò)潮流圖，以?huà)炫频姆绞竭M(jìn)行可視化顯示。例如，當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)電力設(shè)備故障告警時(shí)，可在地理圖上對(duì)該設(shè)備所在的廠(chǎng)站進(jìn)行定位及掛牌顯示，為引起電網(wǎng)調(diào)度人員對(duì)異常情況的注意，在可視化實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，可加入高亮或是聚閃等特殊效果。掛牌顯示的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在形式的多樣化上，即，可結(jié)合告警事件的類(lèi)型，對(duì)掛牌的具體樣式進(jìn)行設(shè)計(jì)。不僅如此，消除異常情況所需的輔助決策信息也可通過(guò)掛牌的方式進(jìn)行直觀(guān)展示，由此提升了故障的處理速度。當(dāng)電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)告警信息后，調(diào)度人員需要及時(shí)了解此次告警引起的一些結(jié)果。以電網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備變壓器為例，該設(shè)備常見(jiàn)的告警信息有變壓器標(biāo)識(shí)、關(guān)聯(lián)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作情況、保護(hù)動(dòng)作情況等，本次變壓器故障引起的后果是電網(wǎng)功率突變和潮流越限。在可視化的狀態(tài)下，上述信息會(huì)一并與故障告警顯示給調(diào)度及監(jiān)控人員，由此為故障的快速處理提供了可靠依據(jù)。

4 結(jié)論

綜上所述，為了保證電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，需要對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，由此采集到的信息均為相關(guān)數(shù)據(jù)。通過(guò)一些可視化的技術(shù)手段，可使這些數(shù)據(jù)以直觀(guān)的形式，呈現(xiàn)給調(diào)度和監(jiān)控人員，從而給電網(wǎng)的異常處理提供了便利條件。

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