摘要：充分研究智能電網調度系統(tǒng)的運轉機制后，文章基于“調度員思維模式”和“人機一體化”思想建構了智能電網調度可視化系統(tǒng)。在設計時系統(tǒng)實現(xiàn)了控制、分析、觀測與監(jiān)測的可視化，同時增加了智能預警功能，打破了傳統(tǒng)預警的單一性，提高了調度員的工作效率。建模與仿真功能也被用于系統(tǒng)的建設，確保了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運轉。

關鍵詞：智能電網調度系統(tǒng);可視化;智能預警;調度員思維模式;人機一體化

研究表明，人眼對于圖形的反應速度要遠遠高于對數(shù)據(jù)的反應速度，調度員在看到數(shù)據(jù)經處理后得到的圖形能更快更準確的做出判斷，找到系統(tǒng)發(fā)生異常的根本原因，及時有效的處理可提高系統(tǒng)的運轉質量，為提高智能電網安全穩(wěn)定的運轉提供有利條件。可視化指的是利用相關技術將經測試所得到的數(shù)據(jù)等轉化為更加一目了然的圖形來顯示，該信息因時間或者空間的不同而發(fā)生變化，該圖形將在屏幕上顯現(xiàn)。

智能電網的調度中心是指導整個電網平穩(wěn)安全運轉的核心，它不僅負責電網系統(tǒng)的輸電、配電以及電的調度業(yè)務，它還負責發(fā)電、變電和用電等，它是整個系統(tǒng)的決策中心。電網系統(tǒng)的穩(wěn)定運轉與各個功能模塊之間的互相協(xié)調緊密相關，而調度系統(tǒng)就是這個協(xié)調的中心。調度系統(tǒng)的核心要素就是調度員，調度員工作效率與判斷的準確度決定著整個系統(tǒng)的運轉情況，合理有效的提高調度員的工作效率可有效提高整個系統(tǒng)運轉平穩(wěn)性。將數(shù)據(jù)用圖像的方式顯示可有效調高調度員的工作效率，使系統(tǒng)高效穩(wěn)定運轉。

1智能電網設計思想——“調度員思維模式”與“人機一體化”

智能電網調度可視化系統(tǒng)從人出發(fā)，將人作為主體部分，人與計算機形成一個新的整體，利用人的智力和計算機強大的計算能力，各司其能，使系統(tǒng)智能化程度達到最大。調度員在調度系統(tǒng)中的重要性不言而喻，而現(xiàn)有系統(tǒng)在設計時沒有合理利用人的智力。將調度員的智慧用于系統(tǒng)中，將有效提高系統(tǒng)性能，這種基于“調度員思維模式”與“人機一體化”的系統(tǒng)將打破常規(guī)，為電網系統(tǒng)的發(fā)展與進步貢獻出寶貴的力量。

人的智能主要可分為3個，第一個是智慧，它與個人的受教育程度以及生活閱歷有很大關系，它影響著人生的一系列重大決策;第二個是智力，是人的智能的主要組成部分，它與個人的認知緊密相關，人們通過自己對事情的感覺、記憶和思考對發(fā)生的具體事情進行具體分析，給出一定的判斷和相應的解決措施;第三個是技能，它是人的智能的基礎部分，它指的是人通過感覺器官、語言等與外界環(huán)境相互作用的一種能力。在智能電網調度可視化系統(tǒng)中，這三個方面的作用都無可取代，相輔相成。智慧主要體現(xiàn)在調度員個人素質上，它主要負責調度員情緒的調節(jié)，智力與技能在人與計算機的合作中將擔任重要角色。智能電網可視化調度系統(tǒng)充分利用人類的智慧。計算機彌補了人的計算效率低、出錯率高、極易疲勞的不足，人類智慧彌補了計算適應性弱、學習能力低等缺點。

電網系統(tǒng)傳統(tǒng)意義上的可視化是指將數(shù)據(jù)歸納總結后用表格或餅狀圖或曲線的形式表達，這種可視化技術利用視覺優(yōu)勢提高了調度員處理問題的速度。智能電網系統(tǒng)不斷發(fā)展與進步，對可視化技術也提出了新的更高的標準。現(xiàn)在的智能電網系統(tǒng)主張人機協(xié)同決策，提高了決策的準確率，此類問題可用下面這個公式構建的模型來表示：

2智能電網調度可視化系統(tǒng)設計

為迎合智能電網的高速發(fā)展需要，該系統(tǒng)需滿足很多條件，在設計時應遵循很多準則。首先，系統(tǒng)應具有整合功能，可將大量數(shù)據(jù)進行快速合理的整合，系統(tǒng)的各個功能也要可以整合;其次，系統(tǒng)應該更加開放，非平臺的第三方也可以與平臺之間進行信息交流，第三方數(shù)據(jù)可以接入，也可以輸出;還有，系統(tǒng)應包含專家給出的分析以及建議，將專家給出的分析結果和建議建立專門的信息庫，給調度員提供參考意見;最后，該系統(tǒng)還應制定屬于自己的標準，標準的制定有利于系統(tǒng)的管理。

在該系統(tǒng)中，若干個可視化的界面被設計出來，界面上的很多功能也得到了實現(xiàn)，可用于實時計算的大量算法也被應用于該系統(tǒng)，形成了多數(shù)據(jù)彼此融合的系統(tǒng)，智能電網調度可視化系統(tǒng)的構成框架圖如圖1所示[1]。

圖1智能電網調度可視化系統(tǒng)框架圖

該可視化系統(tǒng)的顯示分為3行，第一行主要是整個系統(tǒng)的運轉情況，這是調度員最應該關心的問題，當系統(tǒng)正常運轉時，這一行的顯示很少，幾乎沒有。但是，當系統(tǒng)的運轉發(fā)生問題，進入預警狀態(tài)，系統(tǒng)應立即將信息用圖形顯示在界面上，用顏色的深淺變化來表達警告等級，顏色越深，警告等級越高。第二行主要顯示系統(tǒng)與非安全狀態(tài)的距離，若系統(tǒng)運轉良好，則將系統(tǒng)與非安全狀態(tài)的距離在界面上顯示出來，并同時給出相應的解決措施，系統(tǒng)每5分鐘檢查一次。第三行顯示系統(tǒng)監(jiān)測的具體參數(shù)的變化情況，調度員根據(jù)其變化，憑經驗判斷系統(tǒng)的運轉狀態(tài)。

3可視化模型建立

為了達到智能電網可視化的目的，我們應主要從以下四點著手，預警、分析、控制和功能的可視化[2]。

3.1預警可視化

要實現(xiàn)智能電網的可視化，預警功能是必不可少的，預警功能可提示平臺的運轉狀況，為調度人員的工作提供良好的參考依據(jù)。預警功能將監(jiān)測到的很多容易忽視的問題顯示出來，并實時發(fā)出警告的信號。還能從系統(tǒng)出錯較多的地方找出設備損壞的嚴重程度。

3.2分析可視化

為了讓調度員更直觀的了解全網電壓的運轉情況，從而做出更科學準確的判斷，在顯示時可采用降序或升序的方式按電壓大小值進行排序，這有利于調度員對系統(tǒng)運轉有更加全面的認識，能更好的掌控系統(tǒng)的運轉。當設備發(fā)生超載或者有些功能無法實現(xiàn)時，采取按靈敏度排序的形式可有效提高其處理問題的效率。但系統(tǒng)不能同時處理過多的信息，處理目標不能太多，當目標太多時，計算機計算速率下降，系統(tǒng)很難快速運轉，調度員無法準確快速的做出判斷，會為調度工作帶來難題。

3.3控制可視化

我們通過分析電壓和發(fā)電設備，將其結果用更加直觀的可視化圖形顯示在界面上，調度員的監(jiān)測工作將更加方便，工作量也大大減少，工作效率也將有很大提高，與此同時，調度員也能對全網的運轉情況有更深刻與清晰的了解，對調度員及時做出判斷有很大幫助。

3.4觀測可視化

該系統(tǒng)根據(jù)區(qū)域的靈敏度劃分區(qū)域，不同區(qū)域的設備都得單獨分析。每個區(qū)域的設備是否有重載現(xiàn)象的發(fā)生、以及重載情況所占的比例、每個區(qū)域的電壓值是否在安全值以下、超過安全值的比例都是需要分析的，除此之外，還有系統(tǒng)的容載比也是需要分析的，電網的平衡分析與安全監(jiān)測也是必不可少的。除了對系統(tǒng)進行分區(qū)處理，還需要對電網斷面信息進行監(jiān)測。

4智能電網調度可視化系統(tǒng)的關鍵技術

智能電網調度可視化是一項復雜的項目，它覆蓋面廣，涉及問題多，其中有幾個技術很關鍵，是必須解決的。

4.1智能預警技術

現(xiàn)有的預警技術種類繁多，但是形式都比較單一，可提供的功能也很少。現(xiàn)階段的預警功能都是通過采集數(shù)據(jù)對電網的運轉狀態(tài)進行分析，如：連續(xù)潮流穩(wěn)定計算、靈敏度計算、故障篩選與排序等，然后將系統(tǒng)實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行分析穩(wěn)定性計算，這種計算方式與監(jiān)測同時進行，從而發(fā)生預警信號。這種單一的預警一般是提前設置系統(tǒng)的警戒值，一旦高于該值，系統(tǒng)就自動報警。然而，這種預警方式已經不能滿足現(xiàn)在日新月異的發(fā)展，我們在針對系統(tǒng)故障分析時，不僅需要分析系統(tǒng)是否處于警戒狀態(tài)，還需要判斷故障的類型，不同類型的故障可用不同方式的信號預警，不同故障之間有時候也會相互關聯(lián)，這也會導致預警信號的變化，這樣更有利于調度員及時做出判斷。預警針對的對象一般都是某些監(jiān)測的原件，幾乎沒有預警是針對系統(tǒng)的，沒有站在系統(tǒng)穩(wěn)定性的角度去考慮。針對這些不足之處，本文預警的監(jiān)測對象涉及面更廣，無論是元件還是系統(tǒng)都是監(jiān)測的目標，同時不管系統(tǒng)的動態(tài)還是靜態(tài)的運轉情況都會進行分析，而且監(jiān)測范圍分區(qū)進行，整個區(qū)域都要進行監(jiān)測。這種多層級的監(jiān)測可有助于調度員快速了解系統(tǒng)各個區(qū)域的不同狀態(tài)的運轉情況以及整個系統(tǒng)的運轉情況。

在實際電網運作時，如果系統(tǒng)發(fā)生故障，監(jiān)測到的大量信息與數(shù)據(jù)會同時紛涌而至調度中心，調度員在面對大量信息時，一時間很難快速的做出判斷，錯過處理故障的最佳時機。本文利用智能預警技術，將故障類型分為一次、二次、靜態(tài)和動態(tài)故障等[3]，這種篩選機制使調度員可直接了解預警信號的類型與等級，優(yōu)先處理最緊急的故障，可有效避免故障的發(fā)生，提高系統(tǒng)的安全性。其預警信息篩選流程如圖2所示。

圖2智能預警信息篩選流程

4.2調度、備調與應急一體化技術

一般而言，調度系統(tǒng)、備調系統(tǒng)與應急系統(tǒng)是各自獨立的部分，一體化技術不是將其簡單的加在一起，而是在管理上的融合。目前系統(tǒng)的管理功能越來越多，不同功能需要不同的數(shù)據(jù)庫與操作界面，對于調度員來說，相似的功能大大增加了工作量，降低了工作效率，對調度員的工作情緒也會產生很大的影響。本文將這些功能一體化，實現(xiàn)信息共享，大大降低了調度員的工作量。這種一體化的機制更有利于系統(tǒng)的維護。

4.3快速仿真與建模技術

電網的運行需要更加堅定的理論基礎，傳統(tǒng)的理論涉及復雜的計算，已經不能滿足電網的快速發(fā)展。仿真與建模在各個領域都得到了應用，其準確度高，計算速度快，結果清晰等優(yōu)點可有效提高調度員的工作效率。該技術的實現(xiàn)需先通過各種高精密儀器測量得到系統(tǒng)的拓撲結構，還需要實時監(jiān)測頻率以及電壓等信息，然后以此為依據(jù)，在線進行建模與仿真分析，最后判斷系統(tǒng)的性能狀態(tài)。圖3顯示了系統(tǒng)在靜態(tài)狀態(tài)下的超實時計算，圖4顯示的是系統(tǒng)短路電流辨識的超實時流程。

圖3電網靜態(tài)下安全的超實時計算

圖4超實時短路電流辨識

5結束語

本文基于可視化技術構建了智能電網的調度系統(tǒng)，充分體現(xiàn)了調度員在系統(tǒng)中的重要性，注重人與計算機的完美結合，增加的智能預警功能可有效提高調度員的工作效率，為系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運轉提供保障。

參考文獻：

[1]車權;張建梅.智能電網可視化調度系統(tǒng)設計研究[J]電工技術，2010(12):22-24

[2]胡鵑.智能電網調度的自動化和可視化研究[J].中國高新技術企業(yè)，2015(30):13-14

[3]劉俊勇;沈曉東;田立峰等,智能電網下可視化技術的展望[J].電力自動化設備，2010(1):7-13

作者介紹

鄒鑫(1983)，男，湖南省人，漢族，碩士，高級工程師，主要從事電力系統(tǒng)調度控制運行研究。