調控多源數據互聯匯報可視化系統設計與應用

劉東杭，黃元行，陸昊鵬，王嘉昊，杜刃刃，肖孝天

（南方電網貴州電網有限責任公司貴安供電局，貴州貴安，550025）

0 引言

隨著電網的發展和復雜化，調控中心要更深入地掌握電網的各項數據，把握電網的運行規律，從而更好地保障電網的安全穩定運行[1]，近年來電力調度主配協同、調配控服一體化、調度方式融合改革日益深入，調控員需要管控的數據已不局限于傳統的調控OCS、OMS系統，數據的來源逐漸多元化，數據量更是爆炸式增加，在人員無法大量增加的情況下，憑借excel人工報表統計的方式，讓調控員越來越不堪重負。電力調控如何實現多源系統數據交互，如何處理海量的數據，實現“主次分明、直觀形象、詳盡高效”的電網運行綜合展示，是電網可視化面臨的新挑戰［2］。

近些年，電力系統可視化技術也受到了學術界和產業界廣泛關注。美國 Power World 公司開發出可視化計算分析程序Power World Simulator［8］和在線可視化調度運行系統 Power Retriever［9］等，實現了電網基本數據的可視化顯示。國內近年來由于將數字化轉型認定為第四次工業革命的重要組成部分，國家也將數字化建設指定為重要的國家戰略，電力系統可視化系統研究也越來越受到重視，文獻[1]從全景可視化、全態可視化和全息可視化等三個方面對電網信息進行可視化展示的研究，文獻[3]基于調度數據中心，研究統一權限控制管理關鍵技術，實現系統數據的安全、可靠訪問，文獻[4]針對大電網仿真獲得的大量數據，構建了人機互動的高效仿真分析環境。

以上現有的研究，對本文的研究提供了重要參考，但對于多系統復雜數據來源的數據可視化，尚未有完整的相關研究，因此，本文針對調控業務的新變化、新挑戰，提出了對多源數據的整合，從實際業務需求、用戶需求定制電網數據、故障數據、重要用戶用電情況等多個模塊的可視化界面，實現多系統互聯、多班組協同、大數據融合，讓數字化轉型真正地服務于調控日常工作，減輕調控員的工作負擔，真正實現調控可視化平臺的實用化。

1 調控多源數據互聯匯報可視化系統總體架構

本系統主要由調度日、周、月報可視化，重要用戶用電情況可視化、故障分析可視化三個功能模塊組成，總體框架如圖1所示。調控日、周、月匯報基于調度OCS系統負荷數據、調度主配網OMS系統計劃工作單執行情況，將當周數據的平均、最大、最小以及歷史數據進行對比，對每周發生的計劃工作進行管控回顧，通過數據分析，實現電網運行情況、負荷變化趨勢的統籌分析，真實還原電網運行情況。用戶用電情況可視化，針對電網重要用戶及重要負荷進行重點的提取，實時匯集用戶用電產生的海量數據，并加以整合，對客戶關心的電量增長情況，最大負荷的可用裕度，周負荷波動情況進行全方位的直觀展示，為客戶提供更好的服務。故障分析可視化，整合主網OMS、配網OMS故障清單以及電網管理平臺故障池，做到一故障一分析，一故障一回顧，有效提高調控中心故障處置能力，提高電網管理水平，對業務實現有效支撐。

圖1 調控互聯可視化整體架構圖

2 調控多源數據互聯匯報可視化系統設計

2.1 設計原則

調控多源數據互聯匯報可視化系統，匯集了多平臺、海量數據，根據服務的對象不同、業務不同對系統各個模塊進行了差異化設計，其目的是為電力調控控制中心日常的匯報工作提供直觀、有效的數據收集、整理、展示平臺，其設計原則具備以下特征：

(1)智能化、實用化

平臺匯集了支撐調度日常工作的OCS、OMS、電網管理平臺、計量自動化系統的多系統，做到所需數據應采盡采，在數據收集階段最大限度做到減少人工操作，實現智能化，同時無法從系統中直接采集的數據，或臨時增加的信息，系統仍支持人工錄入功能，做到智能化、實用化相結合。

(2)簡潔性

合理利用圖、表等可視化手段，讓復雜的數據簡潔展示，相較于傳統的excel表格展示形式，展示界面樣式更加美觀、簡約，形式更加形象易懂，用最簡潔的排版，最快速、直觀地將復雜數據傳達給使用者。

(3)靈活性

數據展示模塊要增加時間區段選取功能，讓數據展示變得更加靈活，增加用戶的使用場景。

2.2 日、周、月匯報可視化

通過數據分析方法提高電網運行的管理水平，離不開對于電網數據以及設備運維情況的掌握，因此，需要更多源的數據以及更大的數據集支撐，傳統的人工統計分析，難以支持多源海量數據的涌入，因此必須要對傳統的調控業務匯報進行數字化改造。

電網運行發展趨勢方面，本系統首先按照時序對提取到負荷數據、電量數據進行統計記錄，通過圖表形式，對相關業務數據進行直觀展示，并應用統計學方法，對數據曲線的發展方向進行初步判斷，電網管理者根據相關看板輕松獲取電網運行變化趨勢，把握電網發展方向。

對于設備運行情況的關注，本系統通過收集OMS系統中的計劃工作信息，對站內和線路設備的運維狀況進行初步的分析掌握，根據相關設備的運維周期，結合設備的缺陷情況、負荷狀態，生成變電站和線路的健康等級，相應生成調度端對設備的運維建議，切實提高網內設備的管理水平。

2.3 重要用戶用電情況可視化

現在很多高科技企業用電需求大，除了對電費成本的關注外，對電能質量的要求也越來越高，特別是貴安新區，大數據中心用戶，占據了全網50%以上的負荷，電能質量的任何偏差都可能對其設備的正常工作產生影響，所以本文的重要用戶用電情況可視化工具，對用戶關心的負荷、電量進行高頻提取展示，讓客戶能夠直觀地看到統計時段內其單位用電情況及變化趨勢，通知針對特殊用戶的需求，設計了后臺管理系統，能夠實現用戶需求的個性化定制，，同時針對數據集中的離散值、異常進行特殊關注并判斷發生異常的原因，輸出異常簡報，給電網重要用戶的日常業務提供專業的電網端數據支撐。

2.4 故障分析可視化

對于網內故障的分析回顧是提高調度故障處置能力的關鍵，本系統針對網內故障，提取電網管理平臺故障池相關內容，以及主、配網OMS相關故障單信息，對網內發生的故障信息進行全景監視，對故障的發生時間、發生設備、保護動作情況、處置過程進行整理分析，并對高頻故障設備以及影響范圍大的故障設備進行特別標注，調度作為電網的管理者，可以發現電網安全風險，方便學習回顧提高故障處置能力，同時對高頻故障設備提出網架優化建議，提升整個電網的安全等級。

3 可視化應用展示

以調度日、周、月匯報可視化以及故障分析可視化展示為例，在各平臺數據接口未打通前，系統采用定期執行爬蟲程序的方法對實現數據更新，由于需要保護敏感業務數據，本部分不對具體數據內容進行展示。

3.1 日、周、月匯報可視化

調度日報如圖2（a）相關數據源自調度OCS系統，統計全網并展示分用戶當日負荷情況以及歷史負荷情況；圖1（b）為調度今日工作記錄，展示今日工作及明日計劃。

圖2 調度日報

周、月匯報以圖2所示電量情況為例，展示全網2022累計電量及計劃、完成情況。

3.2 故障分析可視化

針對設備發生的不同類型故障進行顏色標注，直觀展示線路及設備發生故障的頻率，結合設備的缺陷和負荷情況可以提出設備的優化建議，提高網架可靠性。

4 結語

本文提出了調控多源數據互聯匯報可視化系統的設計，詳細介紹了系統的架構組成，系統各個模塊的作用，著重對調控互聯匯報可視化模塊和重要用戶用電情況可視化模塊進行了分析。本文提出的系統可以解決電力調度行業日常匯報工作數據來源多，數據量大，依靠人工統計，靈活性差的缺點，為調控匯報工作提供了智能化、數字化、規范化、美觀的可視化解決方案，讓匯報工作變得簡潔、直觀、快速、高效。基于本可視化系統，實現省級、網級以上更大規模數據，更復雜結構的匯報展示應用，將是本文下一步重點研究的工作。

圖3 調度周報

圖4 故障分析可視化