電力系統安防設備可視化設計及實現

張家偉 于福泉

摘要：隨著智能電網的建設和發展，單一系統已經無法對智能電網的狀態進行完整地描述、監控和分析，針對以上問題，提出建設智能電網綜合可視化平臺，分析可視化平臺的總體建設目標和系統架構，介紹系統在技術上和功能上的實現方法，認為該平臺可直觀和詳細的展示智能電網信息。

關鍵詞：智能電網；可視化平臺；三維虛擬技術；多媒體動畫

引言

隨著現代計算機技術的發展，電力系統中網絡通信設備數量也隨著增多，傳統人工監控管理這些設備的方法漸漸帶來諸多不便，我們需要一種更加直觀和有效的手段去解決網絡通信設備資源難以管理的問題。文章闡述了可視化技術的基本理論，并介紹了怎么使用它去可視化電力系統中的安防通信設備，使得眾多設備數據可以進行可視化管理和監控，能夠方便的查看電力系統運行過程電力安防設備的運行狀態。除此之外，還可以準確有效的確定故障問題所在，及時采取措施進行消除，減少損失。

1建設目標及設計思路

1.1系統建設目標

建設全網或全省范圍內電網信息綜合展現可視化平臺，深化涉及到變電站視頻、溫濕度、風速、雨量氣象環境、安全生產、雷電定位、EMS、應急指揮、安防、消防、調配一體化、供電可靠性、污穢等相關專業數據的接入和整合，豐富可視化方案，為決策與管理人員提供豐富的、可視化的、科學的信息綜合集中展示平臺，為及時掌握電網生產的整體情況，真實、準確的現場情況，以及科學決策提供完整的信息和技術支撐。

1.2系統設計思路

系統架構設計立足電網當前信息化建設現狀，依托成熟穩定、設計精良、理念先進的電力業務基礎構建平臺，著眼構建以信息化、自動化、互動化為特征，為安全生產、管理創新提供長期技術支撐開展整個系統方案設計工作。系統架構設計符合如下原則：（1）整體性。一方面，應用系統具有全局系統性特性，電網信息綜合展現可視化系統是對已建系統的繼承與深化發展，與其他系統存在信息、能量交換，在設計時保障與其他系統的整體性。另一方面，模型設計的整體性，電網信息綜合展現涉及到的數據包括輸、變等模型信息，綜合展現需要保障對不同模型中信息基本相同又各有特殊要求模型的統一整體表達。（2）先進性。構建合理的適當超前的技術體系架構，在保障建設的同時，更要求其在相當長時間內不落后，保障投資回報。（3）可靠性。以系統穩定、可靠作為第一原則進行架構設計。各子系統中的關鍵系統與設備采用高可靠性的設計和產品。（4）安全性。因系統展現信息量龐大，種類涉及生產、調度、運行、視頻等，設計著重考慮系統應具備完整的安全策略和切實可靠的安全手段來保障系統、用戶數據的安全，不僅僅反映在網絡的傳輸，而且反映在網絡的應用上。（5）可集成性。設計在數據、功能服務兩個層面保障系統的可集成性。（6）可管理性。統一管理，能提高系統有效運行時間并且可以為系統的糾錯、升級提供參考，系統的界面友好，容易操作維護。（7）開放性。建設遵循開放性原則。提供符合國際標準的軟件、硬件和通信技術，使系統具備良好的靈活性、兼容性和可移植性。（8）擴展性。系統滿足未來發展需要，并充分考慮系統應用的最大容量。

2電網信息綜合展示可視化系統設計

2.1系統總體架構設計

電網信息綜合展示可視化系統由智能信息集成模塊、視頻監控模塊和綜合展現可視化模塊三部分組成。數據智能信息集成模塊由抽取、清洗、轉換、加載等子模塊組成，通過ETL技術實現多個專業系統之間的數據分析和數據整合，為綜合展現可視化模塊提供基礎數據源；綜合展現可視化模塊以GIS技術、圖形圖像技術、數據挖掘技術為依托，實現電網業務運行和對外展示的可視化需求；視頻監視平臺模塊以音視頻編解碼、數據訪問、大容量數據存儲、視頻集成以及視頻應用展現技術為基礎，由管理客戶端、管理服務、流媒體服務、智能分析服務、集中存儲服務、報警服務、應用客戶端等子模塊組成，實現電網信息視頻展示與監控。

2.2系統業務架構設計

電網信息綜合展現可視化系統融合了電網生產運行信息、GIS信息、調度信息、安防信息、消防信息、氣象環境信息、視頻信息等眾多業務應用信息，將功能按照業務條線以場景形式組織，主要包括全景監視、生產指揮、設備管理、氣象綜合、視頻監控等5大業務場景30多個功能模塊。場景按照業務條線組織完成后通過相應的顯示控制方式最終以多樣的可視化展示手段進行呈現。

3功能實現

智能電網綜合數據監測智能電網綜合數據展示主要以配電自動化系統數據為基礎，包括但不限于以下分析與展示：智能配電網運行概況、配電網中所有設備的負載情況、配電網薄弱環節的分布情況、配電網故障的精確信息。對用電信息采集系統、輸電線路在線監測、電能質量監測與治理、故障搶修管理系統的數據展示，直接鏈接到相關應用系統。智能電網可視化平臺運用圖標技術，通過儀表盤、曲線圖、柱狀圖等圖標對不同的業務數據進行展示。從而更直觀、詳細的將智能電網中的信息展示給用戶。配電網在運行過程當中，各部分的負荷狀態是不一樣的，其抗故障的能力也是不一樣的。哪里是當前配電網的薄弱環節？如何根據當前配電網情況分配負荷，減輕配電網薄弱環節的運行負擔？這些問題都會在智能電網可視化平臺中進行展示分析。

4智能變電站互動模擬體驗

智能電網可視化平臺通過三維虛擬現實技術，實現對智能變電站全部運行設備及運行狀態的場景模擬。操作人員通過屏幕前的系統操作，可以實現置身于智能變電站現場巡視設備查看設備運行狀態及各類運行參數信息虛擬現實模擬，包括順序控制、智能告警與分析、故障信息綜合分析、設備狀態可視化、無功優化控制、智能操作票等功能三維立體展示。通過3D技術立體全方位展示采用集成化智能設備和一體化業務系統的新一代智能變電站，突出“綠色、環保、高性能”建設理念和美化發展前景。a.實現智能變電站整體場景的仿真模擬，包括變電站整體場景、門禁設施、安防設施、環境監控設施、設備運行狀態監控設施等3D模型。b.以巡視參觀人員為視角，從變電站主路進入變電站大門，通過門禁監控及控制系統，開啟大門進入變電站監控中心。c.以站內技術人員為視角，介紹智能變電站整體概況，包括風電、水電、光伏電站的輸入，智能設備的保護單元、測量單元、控制單元、監測單元、計量單元運作原理。d.實現以智能巡視機器人為視角，實現巡視機器人在變電站中按照既定巡視路線，巡視變電站內主要巡視設備的狀態參數，主要包括智能變壓器各傳感器參數、電子式電壓/電流互感器、開關設備的狀態參數。

結語

本文以可視化技術為基礎，首先介紹了可視化相關的理論與分類。然后進一步引申到在可視化技術在電力系統中的應用，提出了對電力系統的安防通信設備進行可視化的必要性，接著對本文中電力系統安防設備進行可視化的需求分析與MVC設計模式進行了介紹，從技術層面上分析了電力系統安防設備可視化的可行性。然后是本文的重點內容，通過部分重要功能的偽代碼給出了整個安防設備網絡拓撲可視化的實現進行了講解。文章最后展示了系統實驗結果，證明了對電力系統安防設備的可視化是有效可用的。可以幫助電力系統監控中安防設備的監控和管理，做出積極有效的貢獻，降低通信網絡的運維成本，提升了整體電力系統中通信網絡設備的故障管理和監測水平。

參考文獻

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