基于可視化技術的主網協調調度控制系統

深圳供電局有限公司 李則戎 林志賢 黃光磊

為了在主網穩定運行過程中提供更加高精度的調度控制服務，開展基于可視化技術的主網協調調度控制系統的設計研究。通過選型電壓傳感器和運行服務器，完成系統硬件設計。軟件設計中，開發協調調度控制可視化操作界面、建立主網協調調度控制目標函數，對接調控界面與可視化終端之間的通信，確保將此過程以一種可視化的方式操作。通過對比實驗證明，基于可視化技術的控制系統提供電量能夠滿足120min內主網機組設備需求，能夠為主網穩定運行提供更加高精度的調度控制服務。

按照《中國南方電網調度指揮控制系統（DCCS）技術規范（2019版）》、《關于提高設備操作準時性并開展操作效率及準時性統計分析工作的通知》等文件內容提出的建設要求，對主網調度指揮控制系統進行規范化升級改造。此項工程實施是為了提升系統的本體安全防御能力，提高主網機組設備操作的準時性，并規范設備操作相關統計工作，確保調度按檢修計劃準時開展設備停復電操作，實現各級調度設備操作信息的常態化統計與分析。同時，結合主網調度實際業務開展情況，提出了系統功能完善的需求，相關此方面的工作主要包括全景可視化展示、自動關聯檢修單、自動關聯方式單、設備啟動方案智能成票、消息智能提醒、潮汐值班工作量統計分析等業務，通過健全系統終端的業務功能，使系統更加實用化、可視化、智能化，以此種方式，提升調度員的工作效率，給予終端用戶更加優質的體驗。

1 硬件設計

為了確保本文開發的系統，在實際應用中具有一定的調度控制效果，可在開發系統功能前，對系統的硬件結構進行設計。系統硬件架構如圖1所示。

圖1 系統硬件架構Fig.1 System hardware architecture

結合上述設計的系統硬件架構，本文主要針對系統中的電壓傳感器和系統運行服務器進行選擇。為了實現在主網運行過程中確保各個機組設備的正常運行，并對其狀態進行實時監測，對電力運行情況進行實時控制，選用型號為LWP9XXXGV19-20的電壓傳感器。該型號傳感器在實際應用中各性能參數如表1所示。

表1 LWP9XXXGV19-20型號電壓傳感器性能參數表Tab.1 Performance parameters of LWP9XXXGV19-20 voltage sensor

在實際運行過程中，當啟動控制系統，其連接的電壓傳感器能夠快速進入到工作狀態，并實現對其監測的機組設備電壓進行采集和監測。

完成對電壓傳感器的選擇后，為了確保控制系統能夠滿足穩定運行要求，還需要對其運行服務器進行選型。選用雙路機架勢服務器Inspur浪潮NF5260FM613-56型號服務器作為控制系統的主服務器，該服務器CPU主頻為3.09GHz，接口類型為SATA，CPU選用Intel Xeon/至強系列，如圖2所示，標配的硬盤轉速為7200r/min。將該型號運行服務器應用到本文系統當中可以確保系統在對主網進行協調調度時，確保其更高的穩定性。

圖2 Intel Xeon/至強 CPUFig.2 Intel Xeon / Xeon CPU

2 軟件設計

2.1 基于可視化技術的協調調度控制界面開發

在硬件設備的支撐下，引進可視化技術，對協調調度控制界面進行開發，以此種方式，實現對主網協調調度控制過程中的人機良好交互。

在進行控制首頁界面可視化設計時，應先完善首頁界面布局，添加動態展示效果，優化顏色搭配，使界面具備科技先進感，以此提升整體的視覺效果和操作便捷。同時，豐富首頁內容，支持對主網調度運行指揮業務指標數據全局一覽，支持多樣化的界面展示，可根據時間、節假日等方式定義系統主題。主界面中的多種可視化圖形展示方式包括：具備餅狀圖、柱狀圖、曲線圖、熱力圖、地圖、三維圖形等。

在進行系統業務界面可視化設計時，需要確保業務界面與首頁界面風格統一，以此提升視覺效果和操作便捷。業務界面中的功能分區包括：主網操作票管理界面、預令界面、直接界面、許可管理界面、委托管理界面、檢修工作狀態調度界面、設備狀態實時查看與管理界面、作業監管界面等。界面圖如圖3所示：

圖3 可視化調度控制界面圖Fig.3 Visual dispatching control interface

2.2 建立主網協調調度控制目標函數

在實現系統操作界面的可視化后，可采用建立主網協調調度控制函數的方式，對主網配電進行優化設計。為了實現全局的統籌規劃，可從主網機組發電單元、聯網開關、電源控制三個方面，對協調調度控制目標函數進行設計，函數表達式如下：

公式(1)中：F表示為主網協調調度控制目標；k表示為機組發電單元；t表示為調度控制周期；g表示為聯網開關；l表示為電源；C表示為機組設備；P表示為放電功率。按照上述計算公式，進行目標函數允許最小值的計算，以此種方式，實現對主網運行中柔性負載的宏觀調控。并將調控的界面與可視化終端進行通信對接，確保將此過程以一種可視化的方式進行操作，以此完成對本文系統的開發。

3 對比實驗

結合上述論述內容，以某電力企業為例，獲取其運行數據，在Matlab仿真平臺上進行模擬實驗。利用本文設計的基于可視化技術的控制系統與基于隨機模型預測控制的控制系統，并根據其主網在運行過程中的協調調度需要，對其進行控制，同時也進一步驗證兩種控制系統的應用性能。設置實驗環境參數如表2所示：

表2 實驗環境Tab.2 Experimental environment

將實驗時間設置為120min，將主網當中各個機組設備的工作頻率均設置為3.2Hz，在主網運行過程中，根據機組設備的運行需求，利用兩種控制系統為其提供電量，并對比機組設備用電需求量與兩種控制系統提供的電量，將其記錄如表3所示。

表3 兩種控制系統應用效果對比表Tab.3 Comparison of application effects of two control systems

從表3中數據對比得出，基于可視化技術的控制系統提供電量能夠滿足120min內主網機組設備需求，而基于隨機模型預測控制的控制系統提供電量均小于主網機組設備需求電量，無法滿足其穩定運行要求。因此，通過上述實驗證明，本文提出的調度控制系統在實際應用中能夠為主網穩定運行提供更加高精度的調度控制服務。

4 結語

為了滿足相關工作的需求，本文從硬件與軟件兩個方面，對基于可視化技術的主網協調調度控制系統展開設計，完成設計后，通過對比實驗證明了此系統具有較強的操作性能，可以在后期的相關研究中，嘗試將此系統投入市場使用。