基于可視化技術的數字化電網應用研究

趙志宇 孫北寧 李冬梅

【摘要】 借助大數據、云計算、可視化等先進科技，融合現有系統數據，實現集成應用、綜合分析、全程、全景、全維度可視的數字化電網，提高工作人員對電網的掌控和決策能力，為電網運行管理提供智能輔助決策。

【關鍵字】 數字化電網 電力系統 可視化

一、引言

隨著國家對智能電網建設日益重視，網絡通信的推廣應用，電力數據爆炸式增長，大數據處理、分析及展現能力與數據快速增長的矛盾日益突出，這就對電網信息化程度不斷提出新的要求。但云南電網由于區域資源分布不平衡，且在現行電網企業運行模式下，伴隨著各種先進技術的出現，產生越來越多的信息，而如何從跨專業海量數據中高效準確挖掘出對電力生產和企業決策有價值的信息，如何將電網綜合運行和分析數據直觀的呈現給企業決策管理和專業人員意義重大。目前云南電網GIS系統主要應用于電網網架拓撲及圖紙維護方面，直觀性較差，在某些應用上顯出其局限性，不能滿足實際工作需求，且不能融合展現電網運行、業務管理及環境氣象信息，而企業決策層、各業務領域管理層對基于網架的運行、環境、管理決策分析過程等如何以直觀生動的方式來展示電網運行數據可視化應用需求越來越迫切。

二、電力系統可視化

電力系統可視化技術是指利用可視化技術將設備的各種屬性、系統運行狀態通過各種先進的算法和技術處理后，以圖形或圖像方式予以顯示，使系統運行人員更方便、更明晰地了解當前系統的運行狀態，以便其采取的運行控制措施更有效、更有針對性[1]。

目前，國內外學者對可視化技術在電力系統中的應用做了大量的研究，主要在電網數據顯示、運行安全狀態顯示和運行趨勢顯示等方面，主要通過電力系統仿真軟件計算，通過現有的可視化圖形軟件進行數據分析和圖形顯示，例如對系統潮流斷面數據、靜態安全分析數據進行二維或者三維的展示[2]。

1999年在美國成立的合作研究機構——電力可靠性解決方案研究合作組織，開展了電網實時可靠性研究課題。使用可視化技術的電壓管理工具用不同顏色顯示美國西部電網的電壓情況，直接顯示一些診斷信息，包括觀察狀態的嚴重程度以及所采取措施的有效性[2]。

國內這方面的研究還處于萌芽階段，主要是將電力系統與地理信息系統有機地結合起來，在地理圖上真實地顯示電力系統的運行狀態。研究中利用傳統的靜態安全分析和故障排序方法，實現靜態安全分析數據的可視化和穩定運行域的可視化[1] 。

三、數字化電網內涵

遵循“行業定位，數據驅動，服務導向，決策支撐”的建設思路，定位于云南電網現有業務系統之上，應用大數據、云計算、可視化等先進科技構建數字化電網，聚合資產、營銷、GIS、調度、專業系統及外部相關數據，基于全電壓等級電網網架高度聚合電網準實時數據和業務數據，應用可視化技術實現電網及運行、環境的全景可視化展現，為電力生產專業應用和企業運營管理決策提供輔助支持，保障電網安全、可靠、經濟、高效運行。

四、應用研究

基于電網網架聚合設備運行、業務及環境氣象等數據，應用可視化展現技術實現網架、運行及環境信息的數字化描述和可視化表達。采用通過PC、移動端、大屏等多種終端，實時、直觀地反映電網運行狀態及業務管理過程，結合業務分析、設備運行態勢預測及電網運營管理分析，為企業決策層、管理層提供生產和決策輔助支持。

4.1網架可視化

基于電網拓撲、廠站和設備數據，綜合應用二維、三維仿真技術，實現500kV-0.4kV全電壓等級“電網網架—廠站/線路—設備/部件—運行狀態”的電網全景展現。（圖1）

4.2運行可視化

基于電網網架，聚合電網運行數據，通過實時計算電網負荷密度及線損并進行可視化展現，便于運行管理人員直觀了解電網運行情況。（圖2）

4.3環境可視化

基于電網網架、環境氣象分區數據，實現電網運行相關雷電、覆冰、大風、山火等環境氣象的可視化，實現線路特殊區段可視化。輔助電網運行及風險監控分析，輔助運維策略優化。（圖3）

五、結語

以可視化技術為核心技術，借助大數據、云計算等先進科技，通過聚合現有業務系統數據，以電網業務為核心，對各環節有效數據進行深度挖掘，實現集成應用、綜合分析、全程、全景、全維度可視的數字化電網，提高工作人員對電網的掌控和決策能力，為電網運行管理提供智能輔助決策。

參 考 文 獻

[1] 王慶紅. 中國南方電網可視化技術的最新研究進展與實踐. 2008.

[2] 潘堅躍. 電網可視化研究與實踐[J]，電力信息化，2007，5（7）.