（云南电网有限责任公司迪庆供电局 迪庆 674499）
摘要：本文对小水电富集电网可视化调控技术的应用背景进行了介绍，对某地区调度中心搭建可视化调控平台的构架、系统组成及必要性进行了阐述，并重点对小水电厂站的可视化调控的应用情况进行了分析和总结。希望通过本文的介绍，能够为同行提供经验参考。
关键词：小水电；可视化；调度；探讨
1、引言
当前我国大部分地方电力调度中心仍以人工或电话的传统调度方式为主，主要依靠监控大屏的图形化功能和调度人员的调度经验，完成“源-网-荷”环节的调度监视和管控。随着，我国能源结构的调整，大规模小水电、风电和太阳能等清洁绿色能源接入电网，对电网原有的调度方式造成巨大冲击，传统调度方式的局限性、人工性和模糊性等缺陷越发明显。传统的人工电话调度方式已不能满足当前电网发展的需要，更无法实现智能化与经济性调度。同时，小水电是一种绿色清洁能源，是我国高海拔、高寒地区的主要发电能源，也是偏远地区电网的重要组成。小水电具有分散性、间歇性和难预测性，且大部分小水电自动化程度较低，大规模的接入区域电网，对电网的运行安全、调峰和调频调度管理造成严重挑战。基于此，本文提出在小水电富集的区域电网搭建可视化调控平台，利用云技术、三维技术、人工智能等技术实现小水电机组的低成本可视化监视和调度，以保障区域电网的运行安全和供电可靠性，提高调度的精益化管控水平，促进清洁能源小水电的发展，实现信息化、智能化和经济化的三公调度。
2、小水电可视化调控的必要性
我国西北部地区，地形以山地、丘陵和高山峡谷为主，适合大规模开发小水电发电。但由于小水电具有数量多、分散广、装机小、通信差的特点，大规模、集中化的接入地区电网，对电网的安全运行和调度管理造成巨大挑战。小水电富集区域电网的网架结构较为薄弱，电网送出通道和能力有限，丰期小水电弃水和无序脱网的现象较为严重，增加了地方电力调度的管理难度。同时，电网的专用光纤通道数量有限，小水电自建光纤通道的成本较高，至今我国仍有40%的小水电运行数据和设备信息未接入电网调度系统，绝大多数小水电处于盲调状态。由于非可视小水电的数量较多，重要的监视信息无法低成本上送调度平台，极大地限制了电网调度管理平台的使用，增加了调度管理工作的难度，使得调度人员不能全面掌控各厂站的运行情况，更无法制定合理的调度发电计划和调控方案。传统的小水电调度管理平台主要以SCADA系统为主，在电厂侧部署现地控制单元和PLC控制系统，通过远动装置和电力光纤通道将电厂的运行数据和设备状态上送给调度平台，再通图表的形式反映出各厂站的实时运行工况。这种方式的缺点是不能如实反映电力设备的形态、发电过程以及运行工况等信息，更不能为断面运行、电网故障恢复和应急指挥等提供直观、全面地技术支持。同时，随着电网电力调度职权的改革，调度人员需要对辖内所有电厂、变电站和大型用电客户进行全面监视和调控，电网调度监盘和操作的工作量急剧增大，传统的调控方式在技术层面很难满足当前电网精益化调度管理工作的需要。加上，调度人员的技术水平有限，仅靠自身经验，在紧急故障或断面极限运行调整时很容易出错。随着人工智能、云技术和大数据平台的新启，使得远程可视化调控的技术应用成为现实。因此，在小水电富集的区域电网进行可视化调控技术应用具有重要的理论基础，且具有重要的现实意义。
3、可视化管控平台应用
3.1可视化管控平台构架
小水电可视化调控平台是是以实现智能电网精益化调度为目标，充分考虑小水电富集区域的电网发展规划、系统安全运行与精益化调控的需求，将调度平台、发电系统、输电系统、配电系统和用电系统以及应急指挥系统等运行信息和设备状态相关的调度数据进行整合，通过云技术和三维虚拟技术的应用，构建一套小水电可视化调控管理系统。首先，建立电力调控云平台，将所有水电厂、变电站的运行数据和发电信息全面接入调度中心大数据平台；其次，基于大数据平台的信息支持，建立各水电厂的三维仿真模型，结合现场的视频信息，运用三维立体可视化模块与虚拟技术，还原各小水电运行过程、工况和环境的真实场景，并将所有调控对象全部映射到一个虚实相结合的立体三维平台；最后，利用虚拟投影技术将各厂站的实际运行工况直观的在调度平台进行显示，让调度人员和如临现场的体感。通过可视化调度平台的应用可以将调度人员从低效、繁琐和重复性的工作中解放出来，将更多地的精力和注意力放在经济调度和智能化调控中，这种可视化调控方式的应用，将有效解决当前传统方式存在的局限性和盲目性。小水电可视化调控管理平台的框架如图1所示。
图1 小水电可视化调控管理平台系统构架
3.2三维立体式可视化监控界面
小水电站三维立体式可视化监视界面是以调度云服务平台为数据基础，综合利用GIS地理信息和三维模型，用虚实互换的方式客观、直观和立体的展小水电机组的地理位置、运行数据、发电模型和运行场景。通过云服务平台的数据互换、互用和共享同步完成各关联系统间信息连接，建立“源、网、荷、用”的网络拓扑。基于三维立体可视化技术将虚拟水电机组工况与实际运行场景同步映射在真实的GIS地理系统中，通过立体模型和3D动感技术将水电站的运行工况及相关联的属性完美地展现出来，小水电三维立体式可视化监控界面如图2所示。
图2 小水电三维立体式可视化监控界面
3.3主要功能组成
（1）小水电发电过程全景展示功能
小水电可视化调度管理平台可以按照经济调度和三公调度管理的需要，实时调看各小水电厂发电过程中各环节设备的运行状态、发电数据及未来发展趋势，从而合理制定各厂站的发电计划、自动分配各厂站的负荷指令，保证小水电的送出与电网消纳保持正向平衡。全景展示功能还包括水电厂的水情、厂内辅机、开关站、大坝等信息，并以语音报警、动画演示和方案推送等形式展示各设备、系统的故障信息。
（2）关键设备运行可视化
根据水轮发电机组的特征利用立体式三维仿技术搭建水轮发电机组模型，结合小水电机组所在电网的网架结构及调度平台的大数据信息库，构建虚实结合的小水电机组可视化模型。基于GIS地理信息系统构建小水电群的区位分布图，通过三维虚拟场景展现发电机组、励磁调节器、调速器、导叶及出口断路器、输电线路、变压器、杆塔、互感器、电缆线、电缆排管、断路器等设备的控制，并实现PLC控制器、测量装置、保护元件的可视化监视。
（3）应急抢修可视化指挥
通过GIS系统和智能报警功能模块快速锁定故障电厂或发电机组，并及时向调度人员推送其相邻及相连厂站的运行状况，从而使调度平台快速做出相应的应急策略。若发区域电网生永久故障或大面积停电故障时，可视化系统将主动向调度人员提供故障区域电网关联区域的实景，准确定位故障区域或设备，并利用视频及虚拟仿真场景展示故障点的地理位置、故障类型、危害程度以及应采取的技术手段和防治措施等信息，通过可视化平台指导运行人员抢修操作。其它管理指挥人员可以通过APP和调度可视化大屏进行信息互动，实现抢修过程远程技术指导、应急指挥全程可视化监控，提高电网的供电可靠性和减少运维人员的工作量。
（4）其它功能
为更好地分析电网故障和促进小水电的发展，保证电网的稳定、可靠和安全运行，演练电网大面积停电、孤网、恢复供电与应急过程的可视化，并对潜在的风险及安全隐患进行智能分析。可视化系统还具备对小水电机组相关设备运行异常信息的展示，实现了智能调度场景，并与输电系统、变电系统及其它能源的系统共同完成风水互补、光水联调、水火协调等控制功能。为调度平台提供全面、真实、过程化的全景可视化界面，实现电力系统的多功能调度。
4、结束语
可视化调控技术在小水电富集区域电网调度中的应用，具有良好的实用价值和美好的发展前景，可减轻调度人员的工作压力，提高调度的精益化管理水平。目前可视化管控技术在我国多个地区电网进行了试点应用，并取得了一定成效。管理上同时利用视频和三维技术能够提高小水电参与电力市场交易的竞争力，能够简化调度业务流程，提高电网的办事效率，创造更大的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]李秀峰，申建建，曹瑞，胡洲洋.水电富集电网大规模电站群发电调度系统设计及关键技术[J].水电能源科学，2017；
[2]廖胜利，苏承国，过团挺.基于Android平台的小水电信息管理系统[J].电网技术，2014。
论文作者:谷云凤,王灿斌,李双银
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：电网论文; 小水电论文; 技术论文; 平台论文; 系统论文; 机组论文; 人员论文; 《电力设备》2019年第1期论文;