電網(wǎng)可視化安全預(yù)警與決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用分析

1、<p>　　電網(wǎng)可視化安全預(yù)警與決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用分析</p><p>　　【摘 要】在城市電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性管理中，傳統(tǒng)的潮流在線“N-1”故障掃描分析階段，缺乏電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定評(píng)估、預(yù)警和預(yù)防控制功能。本文根據(jù)并網(wǎng)運(yùn)行的操作與潮流計(jì)算問(wèn)題，闡述城市電網(wǎng)安全預(yù)警與可視化安全決策支持系統(tǒng)在城市電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，提升電網(wǎng)調(diào)度的輔助決策功能和對(duì)電網(wǎng)事故的處理能力，將電網(wǎng)安全可視化及市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)一體化（MOS）

2、系統(tǒng)與能量管理系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用有機(jī)的結(jié)合在統(tǒng)一技術(shù)平臺(tái)上。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】環(huán)網(wǎng)潮流；可視化安全決策支持系統(tǒng)；在線分析；輔助決策 </p><p><b>　　一、前言 </b></p><p>　　國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性都是一個(gè)常談話題，世界各國(guó)在經(jīng)歷了不同程度的大面積停電事故后，對(duì)安全預(yù)警和決策支持系統(tǒng)的研究逐漸引起了世界各

3、國(guó)的重視。最早的安全預(yù)警與決策系統(tǒng)只包括數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)監(jiān)控（SCADA），隨著控制技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化程度更高的配電管理系統(tǒng)（DMS）和能量管理系統(tǒng)（EMS）逐步的被推廣應(yīng)用，但是當(dāng)前的EMS系統(tǒng)仍然不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求。而安全預(yù)警與決策系統(tǒng)，特別是三維可視化技術(shù)的應(yīng)用可以很好地進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及安全警報(bào)自動(dòng)決策功能，使安全穩(wěn)定性得到了很大提高。 </p><p>　　在線潮流預(yù)測(cè)與可視化預(yù)警輔助決策功

4、能模塊就是以在線潮流預(yù)測(cè)為依據(jù)，通過(guò)對(duì)運(yùn)行中的城市電網(wǎng)系統(tǒng)的合環(huán)潮流，進(jìn)行快速的預(yù)測(cè)和計(jì)算，依據(jù)自動(dòng)處理軟件將系統(tǒng)的安全隱患實(shí)施檢測(cè)和預(yù)警，并進(jìn)一步作出輔助決策，調(diào)度員可以根據(jù)系統(tǒng)模塊掌握最佳的合環(huán)點(diǎn)和合環(huán)操作時(shí)間，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互體驗(yàn)、集成化、智能化、可視化數(shù)據(jù)分析，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理中同樣可以起到良好的作用，能夠有效的節(jié)約成本，提高效益；降低事故災(zāi)害，預(yù)防事故發(fā)生；并能做出輔助決策。 </p><p>　　二、

5、電網(wǎng)安全管理現(xiàn)狀分析 </p><p>　　隨著我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行，由于快速增長(zhǎng)的用電負(fù)荷、電網(wǎng)布局的多樣化以及不斷更新的電網(wǎng)技術(shù)，電網(wǎng)用戶的用電量差異和供電線路的潮流震蕩等，使電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行存在著很大的安全隱患。而現(xiàn)有的安全監(jiān)測(cè)和分析決策手段又存在不足，傳統(tǒng)的電網(wǎng)EMS系統(tǒng)的運(yùn)行，比如跨區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)的運(yùn)行方式和輸送功率的變化帶來(lái)的影響，對(duì)于我國(guó)例如：能量管理系統(tǒng)（EMS）應(yīng)用軟件在電網(wǎng)的安全管理上對(duì)于預(yù)警、在線

6、評(píng)估方面還很欠缺，仍然局限于潮流在線“N-1”故障掃描分析階段，在現(xiàn)代化大規(guī)模的互聯(lián)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)運(yùn)行中，這種安全管理系統(tǒng)在工作量和智能程度上都已經(jīng)顯現(xiàn)出一些矛盾。 </p><p>　　可視化技術(shù)是一門(mén)新興技術(shù)，是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形學(xué)、圖形處理和人機(jī)界面的融合，可視化技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用非常廣泛，國(guó)內(nèi)可視化預(yù)警與決策支持系統(tǒng)的研究應(yīng)用起步較晚，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)如江西省電網(wǎng)、廣東省網(wǎng)、廣西電網(wǎng)相繼部署了安

7、全預(yù)警系統(tǒng)，并取得了顯著成效。山西長(zhǎng)治電力公司從2011年開(kāi)始也在此領(lǐng)域進(jìn)行了研究應(yīng)用，并且都取得較好的效果。國(guó)內(nèi)外對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行的安全預(yù)警與決策支持系統(tǒng)的研究，主要是基于電網(wǎng)運(yùn)行中的安全和穩(wěn)定性方面存在的缺陷，自上個(gè)世紀(jì)七十年代以來(lái)的幾十年來(lái)，世界各國(guó)發(fā)生的大面積停電事故屢有發(fā)生，這些大停電事故造成的社會(huì)損失和對(duì)電網(wǎng)的嚴(yán)重破壞是不可估量的。因此，研究電網(wǎng)的安全預(yù)警與決策支持系統(tǒng)，是各國(guó)電網(wǎng)安全運(yùn)行的主要目標(biāo)。 </p>&

8、lt;p>　　三、可視化安全預(yù)警與輔助決策支持系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)功能 </p><p>　　1.實(shí)時(shí)態(tài)安全預(yù)警與輔助決策服務(wù) </p><p>　　對(duì)安全性能進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，并進(jìn)行在線評(píng)估和適時(shí)地報(bào)警、預(yù)警以及輔助決策。系統(tǒng)從綜合信息平臺(tái)獲取電網(wǎng)模型的實(shí)時(shí)信息，并經(jīng)過(guò)系統(tǒng)拓?fù)浞治觥⒃u(píng)估和不良數(shù)據(jù)辨識(shí)，然后系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的依賴(lài)性相對(duì)較低的有功狀態(tài)估計(jì)，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 &l

9、t;/p><p>　　2.預(yù)測(cè)態(tài)安全預(yù)警與輔助決策服務(wù) </p><p>　　利用實(shí)時(shí)態(tài)的母線負(fù)荷預(yù)測(cè)模型，根據(jù)其在一定時(shí)間之后負(fù)荷的分布情況，對(duì)母線負(fù)荷預(yù)測(cè)以及超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)進(jìn)行安全性能分析，對(duì)可能出現(xiàn)的運(yùn)行中不安全狀況進(jìn)行預(yù)警以及控制措施的在線決策。 </p><p>　　3.研究態(tài)安全預(yù)警與輔助決策服務(wù) </p><p>　　利用實(shí)際電網(wǎng)模

10、型，截取實(shí)時(shí)斷面或加載歷史斷面、研究方式來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)定研究場(chǎng)景，分析電網(wǎng)存在的問(wèn)題及隱患，然后進(jìn)行預(yù)警和決策，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行方式的校核。 </p><p>　　4.在線潮流估計(jì)與狀態(tài)評(píng)估 </p><p>　　通過(guò)最優(yōu)乘子法進(jìn)行預(yù)想故障分析、短路電流計(jì)算與保護(hù)、負(fù)荷預(yù)測(cè)以及合環(huán)潮流的結(jié)果查詢(xún)與預(yù)警輔助決策。 </p><p>　　四、可視化安全預(yù)警與決策支持系統(tǒng)的應(yīng)

11、用 </p><p>　　可視化技術(shù)的分析是建立在大量數(shù)據(jù)和字符基礎(chǔ)上的，從數(shù)據(jù)中的規(guī)律的出的，從觀察自然現(xiàn)象到模擬自然現(xiàn)象并分析模擬結(jié)果的過(guò)程。它包括以下應(yīng)用功能： </p><p>　　1.實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)等高線的可視化。將系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)節(jié)點(diǎn)等高線的形式直觀地顯現(xiàn)出來(lái)，首先構(gòu)建節(jié)點(diǎn)三角形網(wǎng)、進(jìn)行優(yōu)化后內(nèi)插同一運(yùn)行數(shù)據(jù)等值點(diǎn)，然后追蹤相鄰關(guān)系等值點(diǎn)閉合、填充色塊而形成等高線。2.實(shí)現(xiàn)圖形和人

12、機(jī)交互。它是一個(gè)交互性很強(qiáng)的系統(tǒng)，容易學(xué)習(xí)和掌握，易于維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了圖形的平滑無(wú)級(jí)放大，并且能夠?qū)崟r(shí)顯示EMS圖形系統(tǒng)。系統(tǒng)中的圖元變化能夠和數(shù)據(jù)庫(kù)中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)相統(tǒng)一，所以圖形元件的實(shí)時(shí)顯示是系統(tǒng)工況的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)真實(shí)反映，圖形顏色和亮度的變化、閃爍頻次等警示信號(hào)，都是系統(tǒng)的運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)反映。3.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。可視化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在管理上具有非常嚴(yán)格的實(shí)效性，它有機(jī)的結(jié)合了實(shí)時(shí)理論與技術(shù)和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。在限定的時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)不斷變化

13、的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理，保持了數(shù)據(jù)的一致性和完整性，解決了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、共享內(nèi)存管理與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)任務(wù)的處理及其并發(fā)控制，滿足了訪問(wèn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和高效性。4.實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度與管理?？梢暬A(yù)警與決策系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，數(shù)據(jù)對(duì)象和任務(wù)之間互相制約、互相依存，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了任務(wù)的定時(shí)啟停、啟停條件的設(shè)定、指定任務(wù)之間的依存關(guān)系與實(shí)例化個(gè)數(shù)的約束</p><p>　　以上應(yīng)用功能在電網(wǎng)運(yùn)行中的安全預(yù)警與

14、輔助決策中實(shí)現(xiàn)了正常狀態(tài)輔助決策、靜態(tài)安全預(yù)防控制、緊急狀態(tài)輔助決策、預(yù)測(cè)態(tài)輔助決策功能，是現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)中安全管理的科學(xué)管理系統(tǒng)。 </p><p><b>　　五、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　綜上所述，山西長(zhǎng)治電力公司的可視化安全預(yù)警與輔助決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用來(lái)看，該系統(tǒng)的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義：（1）可視化技術(shù)有助于將過(guò)程一體化和流線化，并能使工程的主管

15、和調(diào)度運(yùn)行管理人員看到和了解運(yùn)行過(guò)程中的參數(shù)變化，以及對(duì)整體的動(dòng)態(tài)影響，極大地提高了數(shù)據(jù)的利用率。（2）對(duì)于在線數(shù)據(jù)分析的效率得到了極大提高，使諸如數(shù)據(jù)表格、離散采樣的數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格數(shù)據(jù)和多重半結(jié)構(gòu)網(wǎng)格數(shù)據(jù)等，以三維的形式直觀的反映出來(lái)，有助于工程技術(shù)人員快速做出正確判斷和決策。（3）實(shí)現(xiàn)了人與數(shù)據(jù)、人與人之間的實(shí)時(shí)圖像通信，使我們對(duì)于數(shù)據(jù)中隱含的現(xiàn)象更加清楚的認(rèn)知，從而更快的掌握其規(guī)律，進(jìn)行控制引導(dǎo)。（4）通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助功能實(shí)現(xiàn)的可

16、視化技術(shù)，為生產(chǎn)信息化系統(tǒng)提供有效的信息平臺(tái)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]姚光華，陳允平，趙武智.用動(dòng)態(tài)安全域法決定暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制措施初探[J].電網(wǎng)技術(shù)，2002，26（12）：21-24. </p><p>　　[2]陳根軍，唐國(guó)慶.基于Tabu搜索的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)算法[J].中國(guó)電機(jī)工程