智能电网可视化平台的设计与实现

徐 磊，卜轶锋 ，李姗姗

（国网河北省电力公司保定供电分公司，河北 保定 071000）

智能电网可视化平台的设计与实现

徐 磊，卜轶锋 ，李姗姗

（国网河北省电力公司保定供电分公司，河北 保定 071000）

随着智能电网的建设和发展，单一系统已经无法对智能电网的状态进行完整地描述、监控和分析，针对以上问题，提出建设智能电网综合可视化平台，分析可视化平台的总体建设目标和系统架构，介绍系统在技术上和功能上的实现方法，认为该平台可直观和详细的展示智能电网信息。

智能电网；可视化平台；三维虚拟技术；多媒体动画

1 概述

按照《保定“电谷”智能电网工程总体方案》中对智能电网可视化平台的要求，在国网河北省电力公司保定供电分公司建设智能电网可视化平台，通过多媒体动画技术、三维虚拟现实技术，实时、直观地反映智能电网运行状态及业务管理过程，为电网管理人员提供辅助决策支持。该平台对配电自动化系统、用电信息采集系统、输电线路在线监测、电能质量监测与治理、故障抢修管理系统、智能变电站等保定电谷智能电网综合建设成果，进行综合数据展示和三维可视化成果展示，并提供大屏幕、触摸屏、大屏幕控制系统及附属设施等硬件支撑环境的集成服务。

智能电网可视化平台在展示信息给用户观看的同时，主要是有针对性地对智能电网所涉及各个系统的关键性指标进行状态监测，及时将监测数据反馈给工作人员。平台提供光纤测温、导线垂度、导线温度、电能质量等实时数据，为生产管理、监测设备选型、智能电网决策分析支持技术提供决策所需要的数据，实现对变电设备状态的在线监测及诊断、辅助决策的集中展示，达到设备状态自我感知、故障自我诊断的目的；同时，提供保定电谷内各监测点的频率、电压、谐波、不平衡度、电压波动与闪变等电能质量指标的监测数据，实现电能质量数据分析处理、计算统计、事件记录、曲线报表分析、数据查询等功能的可视化展示。

可视化平台在对以上监测数据进行展示的同时，依据电力系统生产标准进行统计分析，得出故障预测、故障信息、事件记录等数据。当配电、变电系统出现突发故障时，可以通过可视化平台直接看到故障发生点和故障原因，并立刻做出相应处理。

2 系统架构

智能电网可视化平台采用先进的Intranet技术、虚拟现实技术、多媒体技术、数据挖掘技术，结合智能电网发展状况，按照平台的建设内容和设计原则，搭建了其系统框架，如图1所示。

图1 智能电网可视化平台的系统架构

3 技术实现

智能电网可视化平台采用主流开发工具和多媒体相结合的技术，并应用面向服务的体系架构（SOA），系统各个子模块之间功能独立，可根据用户的需要动态进行组合，各个子模块之间没有直接耦合，而是通过数据库之间的联系由框架进行组合，子模块的修改只是模块内的局部修改，不会导致修改的扩大，从而大大提高了系统可维护性，降低了系统开发的风险，提高了系统安全可靠性。

可视化平台采用动画建模工具、视频模拟驱动工具、动画开发工具，利用Flash界面，展现丰富多彩的智能电网建设成果。智能电网可视化平台从技术架构上分成3个层次，包括前台展示层、中间服务层和后台数据层，如图2所示。

该可视化平台同时使用了多种图表组件技术，通过不同类型的图表对不同业务数据进行更直观的监测，及时准确地将问题信息传递给工作人员，进一步提高供电可靠性。

图2 智能电网可视化平台的技术架构

框架程序利用J2EE技术，采用面向对象的设计方法。面向对象方法的特点是提高了系统的可用性，减少了后续阶段的错误，提高了可维护性。使用该方法在平台开发之前所花的时间可能比传统方法稍微长一些，然而面向对象方法的后期工作，比传统开发方法要容易和迅速得多。通过对象的抽象、继承和封装使开发人员对系统更易理解、维护和扩充。PnP（即插即用）的设计理念，在框架的组织下，程序员无需了解项目的流程等细节，只需要关心其负责的功能模块，对程序员的要求大大降低，同时也避免了由于程序员的个人理解能力对可视化平台开发造成不必要的影响，大大增强了平台的可维护性，降低了维护的风险。

4 功能实现

智能电网可视化平台分为智能电网综合数据集中展示管理系统、智能电网多媒体成果展示系统、智能变电站互动模拟体验三大部分。

4.1 智能电网综合数据监测

智能电网综合数据展示主要以配电自动化系统数据为基础，包括但不限于以下分析与展示：智能配电网运行概况、配电网中所有设备的负载情况、配电网薄弱环节的分布情况、配电网故障的精确信息。对用电信息采集系统、输电线路在线监测、电能质量监测与治理、故障抢修管理系统的数据展示，直接链接到相关应用系统。智能电网可视化平台运用图标技术，通过仪表盘、曲线图、柱状图等图标对不同的业务数据进行展示。从而更直观、详细的将智能电网中的信息展示给用户。

4.1.1 智能电网运行概况

配电网在日常运行过程中，涉及多方面数据，智能电网可视化平台可对配电网的运行状态进行有效的采集和监视，在有限的屏幕上显示尽可能多的信息，并提供多种显示手段。

4.1.2 配电网中所有设备的负载情况监测

配电网中设备很多，供电能力的强弱、供电质量的好坏与这些设备的运行状态有很大的关系，电力设备故障必然导致电力系统出现问题。智能电网可视化平台随时向用户展示配电设备的运行情况：运行率、负载率、故障率等运行信息。

4.1.3 配电网薄弱环节的分布定位

配电网在运行过程当中，各部分的负荷状态是不一样的，其抗故障的能力也是不一样的。哪里是当前配电网的薄弱环节？如何根据当前配电网情况分配负荷，减轻配电网薄弱环节的运行负担？这些问题都会在智能电网可视化平台中进行展示分析。

4.1.4 配电网故障的精确信息

配电网运行过程中故障是不可避免的，在发生故障的时候，如何将准确的故障信息及时、可靠地传送给调度人员，辅助他们正确判断，采取有效的行动，隔离故障，防止故障的进一步扩散。配电自动化系统的可视化就是要提供多维化的显示手段，让这些信息以2D、3D的方式直观表现出来，提高调度员的工作效率。

4.2 智能电网成果展示

智能电网可视化平台采用三维动画宣传片形式展示保定智能电网建设成果，主要包括用电信息采集系统、输电线路在线监测、电能质量监测与治理、故障抢修管理系统、配网自动化系统、智能变电站、智能家居7项智能电网工程建设成果。

智能电网可视化平台通过多媒体动画的方式对智能变电站的建设内容及建设规模等情况进行了全方位展示。并实现了智能变电站互动模拟体验，更直观地将变电站的建设情况进行展示。

可视化平台通过视频动画形式，展现了智能化技术是如何应用到家居领域的。智能电网可视化平台中，运用多媒体技术，生动直观地展示了智能家居在生活中多个方面的应用。智能电网可视化平台通过多媒体技术动态地将门窗防盗报警、燃气泄漏报警等安防系统展示出来，让人们了解到安防系统在智能家具中所起到的至关重要的作用。智能家电系统通过移动终端来控制家庭中例如空调、电视机、电饭煲等家电，使其达到自动化效果。

4.3 智能变电站互动模拟体验

智能电网可视化平台通过三维虚拟现实技术，实现对智能变电站全部运行设备及运行状态的场景模拟。操作人员通过屏幕前的系统操作，可以实现置身于智能变电站现场巡视设备查看设备运行状态及各类运行参数信息虚拟现实模拟，包括顺序控制、智能告警与分析、故障信息综合分析、设备状态可视化、无功优化控制、智能操作票等功能三维立体展示。通过3D技术立体全方位展示采用集成化智能设备和一体化业务系统的新一代智能变电站，突出“绿色、环保、高性能”建设理念和美化发展前景。

a.实现智能变电站整体场景的仿真模拟，包括变电站整体场景、门禁设施、安防设施、环境监控设施、设备运行状态监控设施等3D模型。

b.以巡视参观人员为视角，从变电站主路进入变电站大门，通过门禁监控及控制系统，开启大门进入变电站监控中心。

c.以站内技术人员为视角，介绍智能变电站整体概况，包括风电、水电、光伏电站的输入，智能设备的保护单元、测量单元、控制单元、监测单元、计量单元运作原理。

d.实现以智能巡视机器人为视角，实现巡视机器人在变电站中按照既定巡视路线，巡视变电站内主要巡视设备的状态参数，主要包括智能变压器各传感器参数、电子式电压／电流互感器、开关设备的状态参数。

e.以变压器铁心过热为例，通过智能告警与分析、温度场分析技术、故障信息综合分析、设备状态可视化，演示变压器通过自动启动冷却设备进行自愈恢复，突出坚强智能自愈特征。

f.以检修人员检修变压器为例，展示智能操作票与顺序控制的自动化操作，以3D动态方式展示组合开关柜的有序动作，展示变压器周边各设备的联动状态，强调自动化特征。

5 结束语

在研究了智能电网可视化平台的基础上，以保定电谷智能电网建设成果的直观展示为例，在保定市进行了新基地信息网络建设，以全面展示智能电网建设成就，搭建了智能电网技术交流和展示平台，增强公众和电力客户对智能电网的感知度和认知度。今后会在智能电网可视化平台上投入更多的研究，不断优化功能，挖掘可视化平台潜在的价值。

［1］刘振亚.智能电网技术［M］.北京：中国电力出版社，2010.

［2］曲朝阳.智能电网知识处理模型与可视化方法［M］.北京：科学出版社，2013.

［3］温江涛.物联网智能家居平台［M］.北京：科学出版社，2014.

［4］张 晶.用电信息采集系统技术与应用［M］.北京：中国电力出版社，2013.

本文责任编辑：齐胜涛

DesignandResearchofSmartElectricGridVisualizationPlatform

Xu Lei，BuYifeng，LiShanshan
（State Grid Hebei Electric Power Corporation Supply Baoding Power Supply Branch，Baoding 071000，China）

With the construction and development of the smart grid，a single system has been unable to state the smart grid will be a complete description，monitoring and analysis，proposes the building of integrated smart grid visualization platform，analyzes the overall goal of building and system architecture visualization platform presentation system technology implementation function on and on，that the platform can be intuitive and detailed display of smart grid information.

smart electric grid；visualization platform；3Dvirtual realization technology；multimedia animation

TM73；TP37

B

1001-9898（2015）03-0011-04

2015-04-16

徐 磊（1981－），男，工程师，主要从事电力信息化建设和管理工作。