摘要：作为智能调度的关键技术之一，电力调度可视化技术是电网调度自动化技术的一个拓展，作为电力科学与计算机、通讯等学科的交叉与延伸，用于实际的电网调度系统中，使运行人员能够从容应对海量电网运行信息。本文分析了电力调度自动化系统中的可视化技术。
关键词：电力调度；自动化系统；可视化技术
传统SCADA/EMS 系统主要是通过曲线、表格和数字等方式作以数据展示，由于电网规模不断扩大，运行的数据量也在不断提高。一方面来讲，调度员所需关注及分析的数据发生了成倍增长，所以必然造成调度员工作量的增加，导致在电网局部上耗费大量的精力，反而弱化了对于系统整体的全方位了解和掌握；而从另一方面看，传统SCADA/EMS 系统存在着展示方法单一、抽象以及数据间关联性较弱等弊端，无法实现全面揭示电网运行状态的功效，尤其是在电网发生事故时，数据量将会呈现几何级的爆发式增长，面对这样的海量数据，传统的数据展示方法所暴露出的局限性愈加明显。因此，出于传统技术本身的弊端和多方面的考虑，对于电力调度过程中可视化技术的研究迫在眉睫。
一、意义
可视化技术实际是数据的图示化，该技术利用了人类视觉信息处理的高速度、大容量和并行工作特点。电力系统调度数据的取得是在一定时间或空间范围内，数据分布在一定的数据场之中，常见的有二维数据场和三维数据场等等，分布状况呈现离散特征，帮助人们找出这些离散数据的特征是可视化技术的任务。总体而言，可视化技术具备如下意义：一是极大提高数据的利用效率和利用速率，在当今的大数据时代下不会产生数据浪费现象。二是使得人机之间的图像交互变得可能，人和人之间的图像通讯可以实现。现今的文字和数字通讯使得隐藏在数据之下的规律更加容易被发现。三是操作人员改变了以往的被动接受解算结果的形式，清楚知道计算的整个过程，能够通过改变参数来对计算过程实现引导和控制。四是借助于计算机辅助手段实现可视化技术，能够进一步实现分布式环境下的调度协同设计。
二、可能存在的问题
可视化技术在电力调度运行过程中不可避免地会存在一些问题。首先，在数据基础方面，可视化技术只是一种数据的展示、图形化的操作或信息检索方面的技术。虽然对于此技术的应用，国内外已有大量文献与软件系统可以作为参考，但这些应用还需要具备其必要的数据基础。电力调度中可视化应用技术的开展，对数据本身提出了较高的要求。数据范围的要求大幅增加，除系统频率、潮流、电压等电力调度运行的实时数据之外，仍需稳定限额、运行操作提示、各种设备参数、保护定值等方面的信息数据。另外，对于这些数据组织的要求也在大幅增加，例如对各类数据的完备性、一致性、时效性等的保持；其次，在可视化的界面组织方面，调度可视化的数据种类很多，为了尽量方便快捷地进行信息检索，可以建议尽量将信息集成在电气接线的界面，大屏接线可以运用地理接线图或者准地理接线图等，或者同一接线图的信息可以进行分层控制；第三，从可视化固有缺陷角度出发，可视化技术主要得益于人类对图形与图像数据的高效性处理，它可以帮助调度员极大的提高对电力运行整体情况的把握能力，也有助于调度员更迅速、更精确地作出分析与判断。这些都是可视化应用技术的优势，但长期的使用可视化技术也会不可避免地产生对细节关注趋于弱化的倾向。所以，在可视化的设计上必须保持整体与局部的关注度平衡。
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三、电力调度自动化系统中的可视化技术
电力系统可视化主要功能为基本数据显示、动态可视化显示、在线电网预警/告警、在线潮流计算、在线灵敏度计算、在线静态安全分析等功能。将可视化技术统一应用于电力调度运行过程中的监控、电力输配的数据采集分析以及其他应用，能够对电力调度实现全流程的可视化，为全面监控和科学决策提供技术支持。
1.可视电力地理接线图。可视电力地理接线图由地理信息系统和电力系统整合而成，通过可视化地理图反映电力调度的实际运行状况，主要由厂站位置和线路走向等构成，以系统调度地理接线图为底版进行分层信息展示，是电力调度可视化系统的基础。在电力调度自动化系统中, 对电容器无功备用情况及变压器的无功备用情况和安全结果进行分析时通过单棒图来进行显示。例如, 电容器无功备用单棒图: 在各个电力厂站中都应采用单棒图展现出电力设备的使用状况, 将无功补偿装置的最大安装容量作为总高, 而系统当前无功补偿装置的投入状况发挥着中间高度的作用。变压器负载率单棒图及三维棒图表示的是各厂站变压器的负载率状况。
2.预防、紧急以及恢复控制可视化。预防控制是指实时的对电力系统进行故障扫描和潮流计算，将预防控制的计算及分析结果作可视化展示；紧急、恢复控制是指在事故或异常的情况下对系统的运行方式进行调整，便于进行紧急控制与恢复控制，对时效要求高，而可视化技术的应用恰好可以帮助调度员迅速作出准确的辅助决策。尽管传统预防控制应用软件具有很高的计算分析能力，但因为人机交互不友好，要消耗大量时间精力对分析结果进行甄选。
3.运行状态监视可视化。实时运行监视可视化一般指电压监控、潮流监控和旋转备用等可视化应用技术。电压监控可视化包括厂、站节点的电压可视化应用以及系统电压中的可视化应用两方面。电压的高低及其分布是衡量电网能否安全运行的重要依据。厂站的电压可视化采用不同颜色的量杯显示不同电压值，颜色能够直观反映出节点电压的越限情况以及裕度；系统电压的可视化由云图或者等高线的显示电压在连续数据在空间分布上的整体情况，同时便于定位特征数据点及数据块。因为电力调度系统中的节点电压只能作为局部考量特征，而调度过程中经常要通过全局的分析才能做出合理的决策，通过可视化技术可以更加便捷直观的获得电力系统电压的整体情况。潮流监控可视化采用潮流走向动态展示，能够清晰展现潮流的限额裕度，便于直观判断，对提高潮流监控效率有显著效果。旋转备用是电力调度系统运行的重要指标，电力系统会空余一定旋转备用容量来应对电网故障停运造成的低频拉限电。旋转备用的可视化技术应用通常采用饼图和柱状图进行展示。
4.调度操作的可视化应用。调度操作由电气和非电气相关操作组成。电气相关操作主要包含操作票编写、发布和电气操作执行。非电气相关操作主要包含启停机炉、修改用电规划、导入和执行设定交易等。调度操作的可视化应用界面，主要包括点图成票等。另外，同时保证平稳、设备状态、信息交流、继电保护、调度规程定及注意点等的可视化展示。
电力系统所需处理的庞大信息使得调度自动化系统未来的发展趋势必然是与计算机进行联合。可视化技术有着十分强大的数据分析能力和图形展示能力，目前已广泛运用于各个领域。在电力调度自动化系统中融入可视化技术，采用单棒图、等值线、动态潮流以及图形三维旋转等可视化手段，可以有效提高电力系统调度效率，保证调度自动化系统可靠运行，其进一步的研究方向是３Ｄ显示与数据综合。
参考文献
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[3]雷霆，胡晓飞，李端超，程栩.电网调度可视化技术研究和应用[J].电力信息化，2015（08）.
论文作者:梁玉乐
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/10
标签：数据论文; 电力论文; 技术论文; 电网论文; 电压论文; 系统论文; 接线论文; 《电力设备》2017年第34期论文;