刘敏 李英 邓勇 赖永生 吴炜

摘要：通信技术的发展和电网规模的扩大产生了海量的数据，需要更直观更先进的手段来辅助调度员进行数据处理和分析决策。本文以福建电网调度可视化项目为基础，从电网正常运行和事故处理两个方面介绍了调度可视化技术的需求，基于此需求介绍了地理潮流图、可视饼图、电压分区、动态信息表格、事故信息分层展示等在福建电网调度可视化中的应用，并对目前应用的一些可视化技术的实用性进行了评估，最后对当前研究的自适应可视化、数据评估等新技术的应用前景进行了论述。

关键词：可视化技术；电力调度；事故处理；地理潮流图

中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（a）-0000-00

0.引言

可视化技术是随着计算机技术的发展而逐步发展起来的一门技术，其做法就是将众多繁杂的数据转化为直观的便于人们理解的图形和图像。随着电力调度机构中EMS系统的广泛运用，国内外的研究者对调度系统的可视化技术进行了广泛研究，对于EMS系统的人机交互界面也愈为重视[1]。针对电压、潮流等数据，重要断面负载率、发电机状态等运行状态，短期负荷预测等运行趋势这些的可视化都进行了一定程度的探讨。调度系统可视化技术的运用最终目的是服务于调度人员，使调度人员能够更方便更直观地了解所管辖电网的运行情况，因此本文将不再赘述颜色配合、图标设置等技术细节，而更侧重于福建电网调度可视化界面应包含的内容以及可视化手段所带来的信息量的提高。

1.电网调度特点

电力系统调度管理的任务是组织、指挥、指导、协调和监督电力系统的运行操作和事故处理，根据电力市场规则组织、参与电力市场运营。对于调度业务开展方面而言，除去相应的技术管理职责，调度人员的主要工作就是运行操作和事故处理。

在当前的技术条件下，语音识别、手势追踪等先进输入手段与传统鼠标键盘相比并不存在无可替代的价值，不仅成本较高且存在识别率较低的问题，与调度系统的可靠性需求相违背。输出手段則相对丰富，语音、铃声、屏幕显示均已广泛地运用于调度机构之中，值得一提的是，鉴于调度员需要掌握电网全局的所有信息，因此多屏幕多窗口显示不同数据界面成为必然的选择，在这种情况下，如何组合不同的界面使之分布合理化是一个值得考量的问题。

2.调度可视化关注点

正常运行操作时，调度员主要关注如下几点：

（1）电网安全情况：全网地理网架信息、发用电平衡、备用情况及断面、线路、主变的负载实时信息。

（2）电网运行概况：全网负荷、发电信息，展示全网检修及停运设备信息，全网500kV厂站设备状态详细信息，并能够快捷进行厂站图调阅。

（3）电能质量：电能质量包括频率和电压，由于全网频率一致，因此重点需关注电网电压实时信息，500kV电压及220kV电压区别展示。

事故处理时，调度员关注的数据如下：

（1）故障设备信息：开关变位信息，继电保护等二次设备动作情况。

（2）事故研判依据：稳态、录波、WAMS等告警信息，故障动态定位、雷达图形式展示故障引起的潮流变化信息、故障相关的接线图。

（3）事故发展情况：低频振荡分析、扰动识别等高级应用。

3调度可视化实现手段

针对正常运行时所需的数据可视化，一般使用地理潮流图、可视饼图、负荷曲线、动态表格等方式实现对电网运行情况、安全情况等的监控。

地理潮流图的信息可以包括气象情况等附属资料，甚至还可以运用三维俯视图显示，以将地理背景三维化，并对电网中的各种设备用建立三维模型并进行显示，即利用三维虚拟现实技术实现的地理潮流图。一般从调度生产实际出发，气象信息及三维地理信息用途极其有限，实际使用中仅仅对检查事故原因和水库跨流域调度等有所助益，但这些用途与地理信息系统（GIS）、水情系统等功能重合，且超出了电力调度范畴；而且，如果采用三维视图等复杂构图，还会造成界面加载速度变慢等情况，影响使用体验。因此，地理潮流图的三维视图构建实际价值有限。

可视饼图在电力系统可视化界面中广为使用，在对于地区装机容量结构、各产业负荷构成等展示方面有着先天的优势，但是对于设备负载情况的显示，每一个饼图只能对应单一设备，显得信息量不足。在实际调度生产过程中，调度人员关注的设备负载情况往往涉及较多的设备，能够显示负载率、限额等排序情况的动态表格往往更具备实际价值。

每个节点的电压零碎，而且只能反映电力系统电压的局部化特征，基于地理接线图的电压分区显示解决了这个问题，有利于让调度人员掌握全网的电压情况。如果配合各管辖变电站无功设备（一般为电容器、电抗器）的投退情况，更有利于调度人员对全网无功容量的掌握，也有利于对电压控制的整体把握和统一调配。

在事故情况下，调度人员不仅仅要掌握事故设备本身的一二次情况，还需要了解全网因为本次事故而产生的潮流变动，查阅相关接线图以判断当前薄弱环节，有针对性的调整运行方式及进行相关事故处理。事故处理过程中需要的数据繁杂，但却需要有序展示。

以地理潮流图为底板，展示相关事故信息，对于相关次要信息，可通过点开进入的第二层图进入。

4调度可视化发展前瞻

随着可视化技术的发展，未来有可能对将来调度产生重大影响的技术如下：

（1）自适应可视化技术：自适应可视化技术可以通过对于用户的特征进行识别，自动调整可视化内容和形式，自动调整可视化的元素如图标像素等，该技术的运用将使得可视化技术具有一定的学习优化能力，可以帮助调度员优化调度的信息需求。

（2）可视化效果评估：目前对于可视化的应用研究较多，但是对于可视化效果的评估没有一个合适的手段，在电网调度工作中，现有可视化技术究竟取得什么样的效果未有定量研究[2]。随着调度可视化手段表现力和有效性的评估研究，更有效的可视化手段可能随之广泛运用。

（3）数据挖掘技术：当前的调度可视化技术仅仅将海量数据展示给调度人员，对于数据的分析处理，对调度人员处理习惯的评估仍然未得到应用。随着数据挖掘技术的引入，调度可视化系统根据历史积累下来的数据进行处理和多维度的展示，有利于调度人员对电网运行状况做出更加精准有效的判断。

5结语

电网调度需要有序地展示运行中产生的繁杂而众多的数据，以为调度人员提供可靠的技术支撑，可视化技术的发展为解决数据质量和信息量提供了全新的思路。基于当前需求的可视化技术为调度提供了电网设备监控、日常调度操作及事故处理的全流程服务，有效提高了调度驾驭大型互联电网的能力，确保了电网的安全稳定运行。可以预计，随着人机交互研究以及可视化技术的发展，电网数据展示的信息量和质量必将得到进一步提升，调度人员的效率也必将随之提高。

参考文献

[1]刘娆，李卫东，吕阳.电力系统运行状态可视化技术综述[J].电力系统自动化，2004，28（8）：92-98.

[2]姚建国，杨胜春，高宗和，等.电网调度自动化系统发展趋势展望[J].电力系统自动化，2007，31（13）：7-11.

[3]张伯明，孙宏斌，吴文传.3维协调的新一代电网能量管理系统[J].电力系统自动化，2007，31（13）：1-6.

[4]沈国辉，佘东香，孙湃，等.电力系统可视化技术的研究和应用[J].电网技术，2009，33（17）：31-36.