基于电网运行调度可视化监控平台研究与实践

基于电网运行调度可视化监控平台研究与实践

付嘉渝1，尹亭2

(1.国网甘肃省电力公司，兰州730000；2. 甘肃省电力科学研究院电网技术中心，兰州730050)

摘要：本文提出了当前EMS系统中电网调度可视化的缺陷，指出了调度大屏三维可视化的设计思路与技术突破，阐述了调度大屏三维可视化技术在调度领域的应用功能以及应用价值。

关键词：电网系统；三维可视化；高效；安全

中图分类号：TM76

Research and Practice of Visual Monitoring Platform Based on

Power Grid Operation Scheduling

FU Jia-yu1, YIN Ting2

(1.StateGridGansuProvincialElectricPowerCompany,Lanzhou730000,China;

2.GansuProvincialElectricPowerResearchInstitute,PowerGridTechnologyCenter,Lanzhou730050,China)

Abstract：In the paper, defects of power grid scheduling visualization in current EMS system are proposed. Design ideas and technological breakthroughs of scheduling large-screen three-dimensional visualization are demonstrated. Application functions and application values of scheduling large-screen three-dimensional visualization technology in scheduling field are described.

Keywords：power grid system; three-dimensional visualization; high efficiency; safety

1概述

可视化的目的是将计算中所产生的数字信息转变成以更加直观、生动的图形或图像形式表示的信息。研究表明：人眼对图形的敏感度大大高于对数据、表格的敏感度,特别是彩色的、动态的、三维的图形图像更能引起视觉反应，将该理论应用于电力调度监控,调度中心的调度和决策人员能够更容易从可视化后的图形图像中准确了解电网的运行状态，及时发现电网存在的问题和变化趋势,进而提高决策效率。

2调度大屏三维可视化技术的研究背景

近年来，伴随着中国电力发展步伐不断加快，中国电网也得到迅速发展，电网系统运行电压等级不断提高，网络规模也不断扩大，其复杂程度也在不断增加。各电网的调度中心已经俨然成为一个融合了生产、调度、计划综合业务的生产运营控制中心。随着D5000系统的广泛应用以及拼接大屏幕显示系统的不断建设，各类软硬件系统建设水平之高已经达到或接近世界先进水平。与此同时，各专业系统的实时及统计数据不断产生，已经真正达到了海量数据级别，但如何从海量数据中抽取关键的、重要的数据指导日常生产和用于应急指挥决策，如何将造价高昂的调度中心大屏幕变成一个更有价值的超级显示载体，已成为一个热点话题。有的专家学者提出了“信息过载”的概念，意为我们获得的信息量太大，以致难以真正有效利用，最大化信息的价值，反而变成负担，甚至无法正确指导日常生产工作；调度大屏往往只是显示一些调度工作站的放大图像，却也一直备受诟病。这是一个严肃而严峻的课题。

在简单表格和二维图形的传统信息阅读形式下,已经很难比较及时准确地展示出系统海量数据所隐含的电网运行的真实细节,也已很难满足调度员和决策者对电网实时信息数据的概括性、提示性和可读性需要。近几年发展出来的基于大屏幕显示和三维图像技术的电网调度可视化，作为呈现电网实时运行状况的一种全新表达方式,越来越多地影响着电网调度和决策人员的工作甚至决策思维模式。

3调度大屏三维可视化的设计思路与技术突破

a.调度大屏不同于大多数的显示设备，其最大的特点就是由数块甚至数十块屏幕模块拼接组合而成，形成一个超大信息量载体的显示屏。以甘肃电力调度中心为例，其拼接大屏幕由4行16列构成，每块屏幕的显示分辨率为1024×768，屏幕的总体显示分辨率达到了16384×3072，超过5000万像素，是一般电脑屏幕的几十倍。如何驱动这样一个巨型显示屏实现大量信息的三维图形化流畅显示，是系统设计的关键节点。

b.电网调度中心的业务复杂性很高，在日常工作中调度员们需要关注大量实时运行数据和历史数据，如何有效地对各类业务数据进行分类梳理，打通业务系统之间的屏障，根据实际调度和应急指挥的工作需要将不同的数据进行归纳整理、统筹设计，通过数据集成进而实现可视化，达到概括性、提示性和可读性原则，决定了系统最终的可用性和易用性。

c.电网调度中心的数据来自多个系统不同的数据库，如何高效、安全地获取并实现最终的可视化呈现，挑战着整个系统的实用性和安全性的底线。

基于以上背景，通过充分研究分析，得出以下设计思路：

a.利用三维建模技术将电网结构、接线图、负荷曲线、发用电情况、新能源分布等所有与日常工作相关的基础图形全面三维化，从而实现更加全面的概括性、可读性，并结合实时数据动态进行三维动态图形预警提示，以最突出的视觉形式强化系统的提示性目标。

b.采用分布式图形处理架构，利用多台图形工作站并行处理同一个大型高清晰图像，从而实现真正超高清、流畅的大量信息同时显示。

c.通过充分调研，将日常调度及应急指挥所需的业务信息打散重组，一切从实际工作需要出发，梳理整合出更实用的、更符合调度员日常工作和管理者指挥决策需要的业务信息复合结果。

d.数据集成，建立一个新的集成式数据库，通过数据推送、数据搜索、规约对接等多种方式将各业务系统数据库的数据进行分别抽取，并重新存储、分析统计甚至数据挖掘，实现数据的更有效利用。

4调度大屏三维可视化技术在调度领域的应用功能

通过三维可视化系统的建设，实现对电力调度运行的日常调度监控和决策支持，进而形成统筹电力调度管理整个过程中的电力调度监控、电力调度分析、应急指挥辅助决策以及电网规划信息服务等全流程应用的功能。

a.调度监控信息的集中化呈现。结合电网调度日常工作的需要，将与调度计划工作相关的电网负荷预测及实时监测曲线、电厂利用小时情况、发电计划完成情况、存煤情况等信息数据进行数据集成和统筹规划显示；同时将调度控制工作相关的电源实时出力情况、全网实时频率、实时负荷情况、实时水文数据、气象预测、实时潮流、断面、联络线等情况进行数据集成和统筹规划显示；使调度中心各专业工作人员能够通过专用控制系统对所需专业信息进行一键式操作，实现统一调用切换。

其中重点是大量利用三维地图模型实行数据业务的可视化设计，从而达到更加直观易读的效果，减少工作人员阅读信息的反应时间。如电网潮流可视化，在潮流监控的可视化方面，采用电网潮流结合三维地图模型的方式，更加清晰直观地反映全网潮流走向的动态信息，而且能够清晰展现潮流的限额裕度，从而帮助调度员进行快速且直观的判断。如煤电分布情况、电厂出力及存煤信息等，通过信息动态预警及结合地图显示的方式，一旦出现故障或存煤不足等情况，工作人员可以在调动大屏上很容易发现并定位问题，及时处置；此外断面、全网各联络线、实时水文数据甚至气象信息都是如此。

b.电网宏观信息的可视化呈现。主要包括电网的总体情况集成显示(如地理接线图、特高压网架、流域分布、新能源分布等信息)和电网规划信息显示，为管理者快速便捷地掌握电网宏观运行态势、应急指挥决策提供全面的服务性辅助决策信息。如地理接线图是将电力系统数据与三维地图模型相结合，通过三维地理图真实反映出电力调度过程中的总体运行状况，包含厂站位置和各线路连接关系等信息。

5调度大屏三维可视化技术在调度领域的应用价值

以甘肃电力公司调度中心为例，其可视化系统是专门为甘肃电网调度自动化设计的综合信息可视化系统，它的实时数据来源于调度技术支持系统(D5000)、生产管理系统(OMS)、风电有功预测等系统，通过标准的数据库进行数据交换，并以设备为单位，采用面向对象设计，借助于计算机图形理论和技术，形象生动地显示电网运行参数，为管理及调度人员提供电网实时数据的分类管理和显示。

可视化系统充分利用 4×16 DLP大屏幕拼接墙系统、iPad移动终端操控，全方位、多角度以三维、灵活、绚丽的图形界面实现甘肃省电网资源、电网运行情况、用电情况等全方位的电网信息以3D动态图形在超高分辨率DLP大屏幕系统上展示，展示系统将实现与调度技术支持系统(D5000)、生产管理系统(OMS)、风电有功预测系统、调度大屏幕控制系统等其他应用系统通过数据库、E语言、规约等多种方式进行数据交互。

作为集中信息显示的交互平台，满足实时调度、会商、辅助决策的需求，并引导调度人员重点关注电网运行关键、薄弱环节，为电网调度监视提供了强有力的技术支持手段。其全面、实时、高清、三维、动态预警/告警的调控信息可视化形式最大程度上解放了调度工作人员的日常监控压力，出现故障或问题通过该系统就能及时发现，第一时间进行处置，大幅提高了调度工作效率，并为全网生产效率的提升做出了重要贡献。

6结语

可视化技术在电力调度工作中有着十分重要的地位和价值。随着计算机及图像显示科技的不断发展与进步，调度可视化技术的应用也在快速地发展和提升。特别是近年来调度中心的广泛建设，基于调度大屏进行可视化调度的理念已经越来越广泛地受到关注。我国在智能调度领域已经开展了很多有益的技术尝试，可视化技术，特别是基于调度大屏的可视化技术随着电力系统的发展同样需要不断进步，从最初的电网单线图的数据原始表示及列表表示，逐步向二维/三维图形化、动画发展，充分吸收信息学、美学、心理学等多领域学科技术，形成一系列与电力系统运行相适应的高水平的调度可视化应用系统将是必然趋势。

参考文献

[1]王士政.电网调度自动化与配网自动化技术[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

[2]杨涛.电力系统自动化技术的应用综述[J].科技信息，2010(23).