电网实施监控的可视化实现方案研究

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　　摘要：近年来，随着我国智能电网的快速发展，各类数据信息随之增多，为实现对这些数据的快速、高效处理，需要对整个电网进行实时的可视化监控。在对电网运行状态进行实时监控的过程中，通过可视化的方法，能够帮助工作人员更加直观地了解相关的数据信息，从而分析电网的实际运行情况，据此对运行方式进行优化调整。
　　关键词：电网;监控;可视化;方案;
　　1 电网实施监控的可视化控制系统设计原则
　　1.1 实用性
　　 系统的建设以实用性为基本原则。系统功能满足监、控、查、管、用的基本要求，硬件和软件平台界面友好、易学易用、使用方便、图像清晰;采用统一的系统标准和通信协议，使整个系统中各个子系统间能互联互控，充分发挥整个系统的功能。
　　1.2 可靠性
　　 系统运行稳定可靠，关键部件需双重化配置，重要数据及时备份，如有异常情况发生，可做到及时有效地恢复。为了保证系统的完整性、正确性和可恢复性，系统的不稳定因素要从硬件、软件系统协同运行中给予充分的防止。
　　1.3 扩展性
　　 扩展性原则主要体现在系统横向和纵向的扩展能力上。系统在横向扩展方面，在满足当前展示需求的基础上可方便的扩展容量，实现更大容量的可视化控制系统。在纵向扩展方面，系统具有良好的兼容性和通用的软硬件接口，用户可在其基础上进行二次功能开发。
　　1.4 安全性
　　 系统在前期设计过程中充分考虑安全要求。保证对全部数据信息的安全性管理和应用，确保整个系統数据充分安全，并对关键数据实施特殊保护。数据传输网络的建设需符合国家电网公司“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”等相关规定。
　　1.5 灵活性
　　 用户可以根据具体的可视化展示需求，对不同的信号源进行灵活接入。根据信号传输实际距离的不同，采用SDI、双绞线或光纤方式进行信号传输，保证系统信号源采集的多样化，实现对信号源的多模式应用管理。
　　2 电网实时监控可视化技术分析
　　2.1 全三维图形技术
　　 电网处于运行状态时，位于调度中心内的工作人员可借助该技术掌握相关的异常信息。在电网实时监控中，全三维图形技术的主要作用是故障告警，如一次设备告警、低频振荡告警等。通过这些告警信息，工作人员能够及时制定出有效的应对措施，从而为电网的安全、稳定、可靠运行提供保障。需要注意的是，为使告警信息的处理更加快速，需要结合潮流图，并增设一些特殊效果。
　　2.2 虚拟现实技术
　　 该技术能够依托电网的三维模型，对其中的数据信息进行图形化表达，以便工作人员直观了解并掌握信息中的内容，该技术的主要作用是构建潮流图。在对电网进行实时监控的过程中对虚拟现实技术进行应用时，可结合遥信技术，利用可视化的方式对相关数据进行呈现。
　　2.3 SDE技术
　　 该技术的全称为空间数据库引擎，它的主要用途是对数据库进行连接，可帮助调度人员对相关的数据进行高效处理，为电力系统的稳定运行提供了保障。由于该技术具有适用于多种通信协议的优势。故此，电网调度人员在进行可视化监控时，可依托该技术设计C/S架构，再结合电力用户的信息，对网络结构进行优化调整。
　　3 电网实施监控的可视化实现方案
　　3.1 遥测与遥信数据可视化的实现方案
　　 对于电网模型而言，潮流图是最为常见的表现形式之一，其不仅能够直观、形象地对电网的框架结构进行表现，还能对遥测、遥信等数据进行显示。在潮流图上，可将遥信数据抽象为矩形或是圆点，而遥测数据则可用具有流动性特点的箭头进行表达。因电压本身具有连续分布的特征，故此可通过等高线对电压进行直观表示。在此需要着重阐明的一点是，借助三维空间图对上述数据进行显示时，具体数值的大小可以通过椎体进行显示，从本质的角度上讲，这是标量在二维坐标系中的显示问题，可以利用高度对这些标量进行显示。
　　3.2 计算点的可视化实现方案
　　 通常情况下，可以借助具有通用性特点的图元对计算点进行表达，如棒图、雷达图等等。由于图元的适用范围较广，加之各种新形式的不断涌现，故此可将其应用到电网实时监控可视化实现方案当中。在某些特定的条件下，以图元对计算点进行表示时，要对该点发生的地理位置进行突出显示。对此，可将图元与潮流图相结合。在一些特定的情况下，若是仅仅需要对某些量进行对比时，则可通过图元进行单独显示，或是将图元组合到一起显示，图元经过组合之后，可构成具有特定监视意义的画面。如果图元所代表的数据出现异常，为引起用户对该情况的注意，可在图元上加入闪烁或是变色等特殊效果，以此来达到提示的目的。
　　3.3 告警数据可视化
　　 虽然通过相关的技术手段，能够对电网中的各种数据进行可视化显示，但这种可视化却很难有效地发现存在于电网中的一些薄弱环节，而想要实现这一目标，则需要对告警信息进行可视化展示。在大数据的背景下，可将电网中的告警信息视作为一条异常记录，在该记录中包含的主要信息有时间、地点、事件。电网的调度人员在平时的工作中，较为关心的告警信息有以下几类：电力设备故障告警、系统运行异常告警、预警、计划告警、气象告警等等。这些告警信息均可通过潮流图，以挂牌的方式进行可视化显示。例如，当电网中出现电力设备故障告警时，可在地理图上对该设备所在的厂站进行定位及挂牌显示，为引起电网调度人员对异常情况的注意，在可视化实现的过程中，可加入高亮或是聚闪等特殊效果。挂牌显示的优势体现在形式的多样化上，即，可结合告警事件的类型，对挂牌的具体样式进行设计。不仅如此，消除异常情况所需的辅助决策信息也可通过挂牌的方式进行直观展示，由此提升了故障的处理速度。当电网正常运行时出现告警信息后，调度人员需要及时了解此次告警引起的一些结果。以电网中的关键设备变压器为例，该设备常见的告警信息有变压器标识、关联开关的动作情况、保护动作情况等，本次变压器故障引起的后果是电网功率突变和潮流越限。在可视化的状态下，上述信息会一并与故障告警显示给调度及监控人员，由此为故障的快速处理提供了可靠依据。
　　4 结论
　　 综上所述，为了保证电网的运行稳定性，需要对其运行状态进行实时监控，由此采集到的信息均为相关数据。通过一些可视化的技术手段，可使这些数据以直观的形式，呈现给调度和监控人员，从而给电网的异常处理提供了便利条件。
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