郭曉玨 潘楠 安裕強 歐陽世波?陳啟用

【摘要】? ? 科學技術水平的不斷提升，互聯(lián)網(wǎng)的逐漸深入，帶動了電網(wǎng)智能化發(fā)展，電力行業(yè)進入大數(shù)據(jù)時代。在智能電網(wǎng)建設中，為保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行，電力調(diào)度是關鍵，承擔著監(jiān)視并控制電網(wǎng)運行、管理各種電力業(yè)務的重任。隨著電網(wǎng)智能化水平不斷提升，電力數(shù)據(jù)逐漸增多，原有可視化技術已經(jīng)無法滿足需求，電力調(diào)度的困難度增大，電網(wǎng)運行可靠性受到影響，阻礙了智能電網(wǎng)發(fā)展步伐。對此，文章探討了智能調(diào)度大數(shù)據(jù)的可視化技術，以便及時識別智能電網(wǎng)運行風險并控制，增強電網(wǎng)運行可靠性。

【關鍵詞】? ? 智能調(diào)度? ? 大數(shù)據(jù)? ? 可視化技術

前言：

大數(shù)據(jù)時代下，全球各個數(shù)據(jù)密集型產(chǎn)業(yè)越發(fā)重視數(shù)據(jù)價值的挖掘，以此提升企業(yè)整體水平與行業(yè)競爭力，在電力領域中，隨著智能化水平提升，電力行業(yè)也進入大數(shù)據(jù)時代，如何在海量電力數(shù)據(jù)中挖掘有用數(shù)據(jù)，豐富電網(wǎng)運行與反饋環(huán)節(jié)，及時、準確發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運行中的異常并解決，提高電力調(diào)度智能化，增強電力運行可靠性，成為電力行業(yè)發(fā)展重點[1]。可視化技術，能夠?qū)⒅悄艽髷?shù)據(jù)中挖掘的預警、故障信息以形象生動形象展示，為電網(wǎng)調(diào)度智能化提供技術支持。文章對此展開探討。

一、智能調(diào)度的概念和功能

智能調(diào)度，主要將調(diào)度中心各項業(yè)務、各個環(huán)節(jié)智能化與精益化，實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘、量測采集、系統(tǒng)分析、建模、計劃制定等的智能化分析、智能化預警以及自動化控制。高度集成、一體化的智能調(diào)度系統(tǒng)是電網(wǎng)未來發(fā)展必然趨勢，為達成該目標，智能調(diào)度不僅要擁有傳統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)的功能，如：輔助調(diào)度員決策、全景監(jiān)控等，還要通過智能化方式協(xié)助自動化系統(tǒng)運維，具體擁有如下功能：1）風險分析功能。 實現(xiàn)了由整體到局部對電網(wǎng)運行中各項風險的完全掌控，其中，電網(wǎng)運行的趨勢分析，在線風險評估，安全運行指標的計算等，為電網(wǎng)運行提供了預警信息，輔助電網(wǎng)調(diào)度人員及時發(fā)現(xiàn)潛在風險，提前做好風險管控，提升電網(wǎng)運行可靠性、安全性。2）全景監(jiān)控。大數(shù)據(jù)時代，電力調(diào)度實現(xiàn)了對電網(wǎng)運行狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)的全面感知與監(jiān)控，在對海量電力數(shù)據(jù)處理與挖掘時，為電力調(diào)度的高級應用、潮流計算提供信息支持，先進可視化技術的應用，將電網(wǎng)運行狀態(tài) 、異常信息實時展現(xiàn)。3）輔助決策功能[2]。在電網(wǎng)運行出現(xiàn)故障后，電力調(diào)度能夠自動判斷故障所在位置并給出恢復策略，當自動化控制方式無法將潛在危險消除時，能夠主動通過人機交互界面，提出操作建議，協(xié)助工作人員決策。4）自動控制功能。智能調(diào)度以現(xiàn)有電壓自動控制、自動發(fā)現(xiàn)控制、電網(wǎng)實時緊急控制等控制手段作為基礎，根據(jù)電網(wǎng)監(jiān)控信息，實現(xiàn)有功無功、主配網(wǎng)、在線優(yōu)化調(diào)度等的控制工作。5）可視化功能。智能調(diào)度通過人機交互方式與可視化技術，實現(xiàn)了調(diào)度工作流程的動態(tài)可視化，不同監(jiān)控場景能夠自由切換，業(yè)務監(jiān)控畫面自動導航，為調(diào)度人員提供更清晰、直觀認知，當電網(wǎng)發(fā)生故障，能夠迅速對故障點定位，并全程跟蹤故障修復情況，增強電力調(diào)度水平。

二、電力智能調(diào)度大數(shù)據(jù)

新形勢下，我國電網(wǎng)逐漸向智能化升級改造，電網(wǎng)規(guī)模逐漸擴大，為保障電網(wǎng)運行穩(wěn)定性，智能調(diào)度的高效運行成為關鍵。電力調(diào)度是一個復雜系統(tǒng)，其中涵蓋了輸變電、發(fā)電用電、配電等多項系統(tǒng)，與一般生產(chǎn)調(diào)度不同，電能產(chǎn)供銷都是在瞬間完成，即發(fā)電量、用電量保持平衡狀態(tài)，因此，電力調(diào)度應隨時保障發(fā)電與用電負荷之間的平衡。并且，電力調(diào)度還應做好電網(wǎng)運行監(jiān)控、潮流計算、事故處理等任務，保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行，保證電力行業(yè)各環(huán)節(jié)穩(wěn)定運行[3]。在電力調(diào)度過程中，為實現(xiàn)智能調(diào)度，電力調(diào)度數(shù)據(jù)應具有大體量、多種類、數(shù)據(jù)即交互、即共情、速度快等優(yōu)勢，并深入挖掘基礎、應用、實時、環(huán)境數(shù)據(jù)源，為智能調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持。

其中，基礎數(shù)據(jù)：主要指設備臺賬、電網(wǎng)模型等變化較小的數(shù)據(jù)信息，該類型數(shù)據(jù)分散于不同業(yè)務系統(tǒng)（OMS、EMS等）內(nèi)。實時數(shù)據(jù)：主要指能夠?qū)崟r展現(xiàn)電網(wǎng)動態(tài)運行的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)大多處于AMI、WAMS與SCADA內(nèi)。應用數(shù)據(jù)：其中包含報表數(shù)據(jù)、監(jiān)控預警數(shù)據(jù)、預測計劃數(shù)據(jù)等。環(huán)境數(shù)據(jù)：主要指天氣、經(jīng)濟、地理、人口等類型的數(shù)據(jù)信息，該類數(shù)據(jù)多應用在電力調(diào)度大數(shù)據(jù)聯(lián)合分析內(nèi)。在電力智能調(diào)度中，為有效發(fā)揮大數(shù)據(jù)的作用，提升電力調(diào)度質(zhì)量，應充分挖掘大數(shù)據(jù)的價值，不僅要發(fā)揮大數(shù)據(jù)集成、高性能計算、存儲等基礎功能，還要實現(xiàn)調(diào)度業(yè)務、大數(shù)據(jù)挖掘技術的結(jié)合。須知，若產(chǎn)出數(shù)據(jù)無業(yè)務指引與詮釋，則數(shù)據(jù)是機械且盲目的，數(shù)據(jù)關聯(lián)性與實際不相符，甚至存在數(shù)據(jù)錯誤。因此，在電力調(diào)度數(shù)據(jù)挖掘時，業(yè)務內(nèi)容為關鍵因素。

三、智能調(diào)度大數(shù)據(jù)的可視化技術

隨著人們生活水平提升，對電力需求量不斷加大，電網(wǎng)規(guī)模呈現(xiàn)出爆炸性增長，推動了電力市場化改革，傳統(tǒng)電網(wǎng)運行 正面對新的挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在如下幾點：其一，傳統(tǒng)電網(wǎng)運行方式主要依照人工經(jīng)驗，缺乏科學性與準確性;其二，傳統(tǒng)電網(wǎng)的運行方式發(fā)電均衡，潮流波動小，電力市場化改革后，諸多市場成員報價影響了發(fā)電均衡性，潮流變化明顯;其三，電網(wǎng)規(guī)模擴大，電力運行計算量增大，傳統(tǒng)運行方式中，主要以人工計算為主，增大了工作人員負擔，極易導致判斷失誤現(xiàn)象。其四，電網(wǎng)構架越發(fā)復雜，電器元件數(shù)量與類型明顯增很多，增大了運行場景、潮流計算復雜性，影響了調(diào)度人員判斷和電網(wǎng)優(yōu)化，難以得到直觀結(jié)果，不利于電網(wǎng)穩(wěn)定運行[4]。由此可知，傳統(tǒng)電網(wǎng)運行方式已經(jīng)無法滿足電力體制需求，引進先進技術，形成新的高效直觀、多元化電網(wǎng)運行方式成為關鍵。智能調(diào)度大數(shù)據(jù)的可視化技術的出現(xiàn)，滿足了電力市場需求。下文對可視化技術的應用展開分析。

3.1異常值可視化分析

智能調(diào)度大數(shù)據(jù)主要包含正常與異常狀態(tài)兩種，而根據(jù)數(shù)據(jù)偏離程度，異常狀態(tài)又分為告警與預警狀態(tài)。在電力調(diào)度運行中，首先應設定數(shù)據(jù)正常值與異常值之間的分界點，根據(jù)經(jīng)驗或相應規(guī)范將采集、計算的數(shù)據(jù)指標依照等級不同設定預警與告警閾值，通過閃爍、高亮或特殊顏色表示著重突出異常值，輔助調(diào)度人員判斷異常情況與決策，保障電網(wǎng)可靠運行。

3.2匯總情況可視化分析

在匯總情況可視化時，通過將對比潮流計算結(jié)果、告警數(shù)據(jù)、屬性信息等簡化歸類，整理為可視化圖表，保障運行人員能夠通過圖表迅速發(fā)現(xiàn)其中潛在規(guī)律。匯總情況在展示可視化方案時，需要通過分類可視化、趨勢可視化兩種方式展現(xiàn)，其中，分類可視化根據(jù)類別將視圖分析數(shù)據(jù)歸類匯總，著重突出各運行方式下數(shù)據(jù)差異程度。趨勢可視化主要根據(jù)周期匯總視圖數(shù)據(jù)，通過同比與環(huán)比分析，著重分析各潮流方案下數(shù)據(jù)變化趨勢與規(guī)律。

3.3關聯(lián)度可視化分析

潮流計算結(jié)果和電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)、告警信息等存在潛在聯(lián)系，若將信息關聯(lián)程度量化，并進行視圖展示，對于運行方式優(yōu)選具有重要作用[5]。數(shù)據(jù)挖掘技術、態(tài)勢感知技術的應用，有助于深入關聯(lián)分析不同環(huán)節(jié)電網(wǎng)調(diào)度運行的數(shù)據(jù)、潮流計算結(jié)果，根據(jù)可視化技術，統(tǒng)計并分層分區(qū)顯示相關指標項，便于調(diào)度人員由結(jié)果追根溯源，快速尋找原因，提高電力調(diào)度可靠性。另外，指標項之間關聯(lián)程度還可利用可視化方式突出顯示，提高多潮流方案對比的直觀與清晰度。

四、智能調(diào)度大數(shù)據(jù)可視化技術的應用

4.1二維可視化技術應用

在智能調(diào)度大數(shù)據(jù)可視化技術應用時，二維可視化主要表現(xiàn)在如下幾點：其一，動態(tài)潮流法。潮流作為電力調(diào)度運行中常見情況，動態(tài)潮流的可視化不僅能夠?qū)⒊绷髯兓闆r實時展現(xiàn)，還能夠根據(jù)潮流數(shù)量、流動速度確定負荷情況，同時，還能夠通過限額、裕度直觀掌握潮流改變大小與改變方向。所以，在電力智能化調(diào)度中，應用可視化技術，提高了數(shù)據(jù)信息直觀性，為調(diào)度行為提供了便利。其二，單品圖法。在二維可視化技術中，單品圖法應用包含如下幾點：1）有助于調(diào)度人員快速尋找單品圖法下最大數(shù)據(jù)，對其所處區(qū)域做好顏色填充工作，并有效標準最大數(shù)據(jù)位置情況。2）通過系統(tǒng)實際運行過程與最大數(shù)據(jù)，確定扇形區(qū)域。3）通過電力系統(tǒng)運行情況，選擇規(guī)定顏色，填充扇形區(qū)域，直觀呈現(xiàn)電力調(diào)度數(shù)據(jù)信息。其三，等值線法。該方法能夠?qū)㈦娏φ{(diào)度不同類型數(shù)據(jù)直觀呈現(xiàn)，如：線路負載率、變壓器負載率、節(jié)點電壓，以此促進調(diào)度人員準確及時掌握智能電網(wǎng)運行情況，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性。

4.2三維可視化技術應用

在智能電網(wǎng)發(fā)展中，三維可視化技術的應用，主要通過虛擬顯示技術構建電力運行區(qū)域三維模型。在處理三維圖像時，主要放在單棒圖、圖像的三維旋轉(zhuǎn)上。單棒圖由主棒和對比棒構成，主棒用來顯示運行數(shù)據(jù)，一定程度上能夠表示變電器、電容器安全情況，促進操作人員掌握電力系統(tǒng)實際運行情況。圖形三維旋轉(zhuǎn)則能夠全方位展現(xiàn)電力圖。

4.3電力系統(tǒng)地理圖形的可視化應用

在智能調(diào)度大數(shù)據(jù)可視技術應用于地理圖形可視化中時，可通過引進地圖圖形，實現(xiàn)地理圖形、區(qū)域電力系統(tǒng)的有機結(jié)合，根據(jù)所得電力系統(tǒng)可視化地圖，動態(tài)展現(xiàn)電力系統(tǒng)的運行狀況。在電力調(diào)度時，若電力線路、電力設備等出現(xiàn)故障，可直接通過地圖展現(xiàn)，通過大數(shù)據(jù)快速定位，及時發(fā)現(xiàn)并解決故障，促進電力系統(tǒng)可持續(xù)運轉(zhuǎn)。

五、總結(jié)

互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)紛紛進入大數(shù)據(jù)時代，電力企業(yè)在智能化發(fā)展過程中，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，生成電力數(shù)據(jù)不斷增多，增大了電力智能調(diào)度的困難度，阻礙了智能電網(wǎng)發(fā)展?？梢暬夹g的出現(xiàn)與應用，能夠及時預警電網(wǎng)運行中潛在故障，并準確定位、直觀展現(xiàn)故障點，輔助調(diào)度人員及時解決故障，促進電網(wǎng)穩(wěn)定運行，全面提升電力智能調(diào)度水平，推動電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參? 考? 文? 獻

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