基于可视化技术的数字化电网应用研究

赵志宇 孙北宁 李冬梅

【摘要】 借助大数据、云计算、可视化等先进科技，融合现有系统数据，实现集成应用、综合分析、全程、全景、全维度可视的数字化电网，提高工作人员对电网的掌控和决策能力，为电网运行管理提供智能辅助决策。

【关键字】 数字化电网 电力系统 可视化

一、引言

随着国家对智能电网建设日益重视，网络通信的推广应用，电力数据爆炸式增长，大数据处理、分析及展现能力与数据快速增长的矛盾日益突出，这就对电网信息化程度不断提出新的要求。但云南电网由于区域资源分布不平衡，且在现行电网企业运行模式下，伴随着各种先进技术的出现，产生越来越多的信息，而如何从跨专业海量数据中高效准确挖掘出对电力生产和企业决策有价值的信息，如何将电网综合运行和分析数据直观的呈现给企业决策管理和专业人员意义重大。目前云南电网GIS系统主要应用于电网网架拓扑及图纸维护方面，直观性较差，在某些应用上显出其局限性，不能满足实际工作需求，且不能融合展现电网运行、业务管理及环境气象信息，而企业决策层、各业务领域管理层对基于网架的运行、环境、管理决策分析过程等如何以直观生动的方式来展示电网运行数据可视化应用需求越来越迫切。

二、电力系统可视化

电力系统可视化技术是指利用可视化技术将设备的各种属性、系统运行状态通过各种先进的算法和技术处理后，以图形或图像方式予以显示，使系统运行人员更方便、更明晰地了解当前系统的运行状态，以便其采取的运行控制措施更有效、更有针对性[1]。

目前，国内外学者对可视化技术在电力系统中的应用做了大量的研究，主要在电网数据显示、运行安全状态显示和运行趋势显示等方面，主要通过电力系统仿真软件计算，通过现有的可视化图形软件进行数据分析和图形显示，例如对系统潮流断面数据、静态安全分析数据进行二维或者三维的展示[2]。

1999年在美国成立的合作研究机构——电力可靠性解决方案研究合作组织，开展了电网实时可靠性研究课题。使用可视化技术的电压管理工具用不同颜色显示美国西部电网的电压情况，直接显示一些诊断信息，包括观察状态的严重程度以及所采取措施的有效性[2]。

国内这方面的研究还处于萌芽阶段，主要是将电力系统与地理信息系统有机地结合起来，在地理图上真实地显示电力系统的运行状态。研究中利用传统的静态安全分析和故障排序方法，实现静态安全分析数据的可视化和稳定运行域的可视化[1] 。

三、数字化电网内涵

遵循“行业定位，数据驱动，服务导向，决策支撑”的建设思路，定位于云南电网现有业务系统之上，应用大数据、云计算、可视化等先进科技构建数字化电网，聚合资产、营销、GIS、调度、专业系统及外部相关数据，基于全电压等级电网网架高度聚合电网准实时数据和业务数据，应用可视化技术实现电网及运行、环境的全景可视化展现，为电力生产专业应用和企业运营管理决策提供辅助支持，保障电网安全、可靠、经济、高效运行。

四、应用研究

基于电网网架聚合设备运行、业务及环境气象等数据，应用可视化展现技术实现网架、运行及环境信息的数字化描述和可视化表达。采用通过PC、移动端、大屏等多种终端，实时、直观地反映电网运行状态及业务管理过程，结合业务分析、设备运行态势预测及电网运营管理分析，为企业决策层、管理层提供生产和决策辅助支持。

4.1网架可视化

基于电网拓扑、厂站和设备数据，综合应用二维、三维仿真技术，实现500kV-0.4kV全电压等级“电网网架—厂站/线路—设备/部件—运行状态”的电网全景展现。（图1）

4.2运行可视化

基于电网网架，聚合电网运行数据，通过实时计算电网负荷密度及线损并进行可视化展现，便于运行管理人员直观了解电网运行情况。（图2）

4.3环境可视化

基于电网网架、环境气象分区数据，实现电网运行相关雷电、覆冰、大风、山火等环境气象的可视化，实现线路特殊区段可视化。辅助电网运行及风险监控分析，辅助运维策略优化。（图3）

五、结语

以可视化技术为核心技术，借助大数据、云计算等先进科技，通过聚合现有业务系统数据，以电网业务为核心，对各环节有效数据进行深度挖掘，实现集成应用、综合分析、全程、全景、全维度可视的数字化电网，提高工作人员对电网的掌控和决策能力，为电网运行管理提供智能辅助决策。

参 考 文 献

[1] 王庆红. 中国南方电网可视化技术的最新研究进展与实践. 2008.

[2] 潘坚跃. 电网可视化研究与实践[J]，电力信息化，2007，5（7）.