摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)電力自動(dòng)化主站的可視化調(diào)度方法存在可靠性較低的問(wèn)題，文章提出電力自動(dòng)化主站的可視化調(diào)度方法。通過(guò)提取可視化技術(shù)特征、監(jiān)測(cè)電力自動(dòng)化主站配網(wǎng)負(fù)載和搭建電力自動(dòng)化主站的可視化調(diào)度平臺(tái)三種方式，完成電力自動(dòng)化主站的可視化調(diào)度方法的設(shè)計(jì)。將三種傳統(tǒng)調(diào)度方法與文中調(diào)度方法的可靠性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果表明，文中調(diào)度方法比傳統(tǒng)調(diào)度方法的可靠性更高，證明設(shè)計(jì)方法的可靠性更高。

　　關(guān)鍵詞：可視化技術(shù);調(diào)度方法;電網(wǎng);電力自動(dòng)化主站

　　0 引 言

　　隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的用電需求不斷增加，電網(wǎng)調(diào)度工作愈發(fā)重要。調(diào)度員面對(duì)龐雜的數(shù)據(jù)和信息，必須快速掌握配網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，確保電網(wǎng)可靠運(yùn)行[1]。可視化技術(shù)是依托計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生的新興技術(shù)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，以圖像分析、圖像處理等形式，將大量的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為圖形或者圖像，呈現(xiàn)在顯示器上。將可視化技術(shù)應(yīng)用到電力自動(dòng)化主站的調(diào)度中，能夠降低對(duì)數(shù)字信息的需求，發(fā)掘數(shù)字之間的潛在聯(lián)系，以更直觀的形式展現(xiàn)出來(lái)。國(guó)外的相關(guān)研究集中在對(duì)電力自動(dòng)化主站離線可視化研究方面，目前已經(jīng)取得了一定成就。國(guó)內(nèi)的一些電網(wǎng)公司也已經(jīng)開始了相關(guān)研究，并優(yōu)化了儲(chǔ)存原理和存儲(chǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“圖模一體化”的電網(wǎng)調(diào)度。相關(guān)研究資料顯示，現(xiàn)有的電力自動(dòng)化主站可視化調(diào)度方法的可靠性還有上升的空間，有待深入探討，筆者作為國(guó)家電網(wǎng)的工作人員，長(zhǎng)期研究電力自動(dòng)化主站可視化調(diào)度相關(guān)技術(shù)，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌控，有效預(yù)判電網(wǎng)的運(yùn)行態(tài)勢(shì)，使電網(wǎng)具備安全自愈方面的性能，能夠?qū)崿F(xiàn)自我預(yù)防和復(fù)原工作，為電網(wǎng)工作提供便利。

　　1 調(diào)度方法

　　1.1 提取可視化技術(shù)特征

　　根據(jù)電力自動(dòng)化主站的數(shù)據(jù)確定節(jié)點(diǎn)和圖元的顏色繪制圖像，用顏色表示數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)信息的變化特點(diǎn)。在電力自動(dòng)化主站中的電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息之間具有較強(qiáng)的聯(lián)系，因此，將可視化技術(shù)融入調(diào)度方法中，提高可操作性能。可視化技術(shù)處理的數(shù)據(jù)類型通常是節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，此類數(shù)據(jù)的特征是分散性較強(qiáng)。因此，可視化技術(shù)在進(jìn)行電網(wǎng)模塊的繪制過(guò)程中，不直接應(yīng)用節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，而是利用計(jì)算機(jī)硬件的數(shù)據(jù)處理功能先進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再根據(jù)處理結(jié)果將數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)色值應(yīng)用到圖像繪制中[2]。這種操作方式不僅能提高繪制速度，還能減小直接繪制圖像的誤差。面對(duì)龐大的電力自動(dòng)化主站，可視化技術(shù)將記錄在計(jì)算機(jī)中的圖像文件提取出來(lái)，并繪制出平滑的等值線，對(duì)電力自動(dòng)化主站進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

　　1.2 監(jiān)測(cè)電力自動(dòng)化主站配網(wǎng)負(fù)載

　　監(jiān)測(cè)電力自動(dòng)化主站配網(wǎng)負(fù)載情況，為提高配網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性做好準(zhǔn)備。通常情況下，電力自動(dòng)化主站的變壓器都具有瞬時(shí)過(guò)載的能力，但是必須根據(jù)當(dāng)時(shí)的負(fù)載情況和時(shí)間來(lái)判斷，如圖1所示。

　　根據(jù)圖1可知，將電力自動(dòng)化主站的反時(shí)限與實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行比較，根據(jù)過(guò)載時(shí)間和過(guò)載大小判斷過(guò)載能力承受范圍，并根據(jù)過(guò)載能力范圍焊接電網(wǎng)運(yùn)行壓力。預(yù)先將反時(shí)限曲線、變壓器過(guò)載時(shí)間和過(guò)載預(yù)警等信息輸入到計(jì)算機(jī)，利用可視化技術(shù)進(jìn)行圖像制作。一旦電力自動(dòng)化主站的電網(wǎng)發(fā)生故障，實(shí)時(shí)對(duì)電力運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行可視化技術(shù)應(yīng)用，幫助調(diào)度人員進(jìn)行故障節(jié)點(diǎn)定位并及時(shí)掌握故障原因[3]。當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行或者數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)信息有所改變時(shí)，電力自動(dòng)化主站的顯示器接線圖中會(huì)有所反應(yīng)，具體表現(xiàn)在顏色亮度或者閃光頻率等方面。

　　1.3 搭建電力自動(dòng)化主站的可視化調(diào)度平臺(tái)

　　電力自動(dòng)化主站的可視化調(diào)度平臺(tái)搭建，需要采用模型化的方式，將圖像繪制過(guò)程轉(zhuǎn)化為基于調(diào)度工作需求的運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)過(guò)程[4]。由于電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)具有一定程度的離散性，為了保證電力自動(dòng)化主站電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行，必須采用擴(kuò)大可視化調(diào)度的影響范圍的方式增加節(jié)點(diǎn)數(shù)量，求取電壓公式為：

　　其中，m為在該節(jié)點(diǎn)對(duì)變壓器電壓有影響的節(jié)點(diǎn)總數(shù)，j為對(duì)變壓器電壓有影響的節(jié)點(diǎn)，hj為距離加權(quán)法中的權(quán)重(取值范圍是0　　平臺(tái)搭建按照不同的電力節(jié)點(diǎn)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行，設(shè)置電力自動(dòng)化主站的圖像分析硬件和數(shù)據(jù)處理端口，將通過(guò)可視化技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)信息圖像劃分為多個(gè)層次，并進(jìn)行可視化調(diào)度分析。

　　1.3.1 電力自動(dòng)化主站圖像分析硬件設(shè)計(jì)

　　硬件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。本系統(tǒng)主要包括兩個(gè)子系統(tǒng)：圖像采集系統(tǒng)與圖像處理系統(tǒng)。圖像采集系統(tǒng)包括CCD攝像頭、視頻采集芯片、緩存以及用于邏輯控制與地址譯碼的CPLD;圖像處理系統(tǒng)則包括DSP、外擴(kuò)的FLASH和SDRAM。主要工作流程為：由CCD攝像頭攝取視頻圖像，輸出標(biāo)準(zhǔn)PAL制視頻信號(hào);視頻解碼器將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻信號(hào)并送入緩存，緩存暫存視頻數(shù)據(jù);待圖像采集完畢后，DSP通過(guò)外部存儲(chǔ)器接口從緩存中讀取圖像數(shù)據(jù)并存入SDRAM，以供后續(xù)處理。邏輯控制模塊完成各部分之間的接口邏輯匹配和控制邏輯。電源模塊為系統(tǒng)各部分提供電源。

　　1.3.2 搭建可視化調(diào)度平臺(tái)

　　基于上述圖像分析硬件部分的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理端口，得到平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

　　由圖3可知，通過(guò)采集器等裝置采集電力數(shù)據(jù)，經(jīng)由圖像處理硬件系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換為電力節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的等高線圖像信息，對(duì)其進(jìn)行可視化處理。根據(jù)電力節(jié)點(diǎn)等高線和等深線的不同顏色，判斷地面的起伏形態(tài)，由于可視化圖像具有立體感強(qiáng)的特點(diǎn)，因此能直觀地表現(xiàn)地勢(shì)類型和電網(wǎng)的高度[5]。電力自動(dòng)化主站的可視化調(diào)度平臺(tái)是集管理監(jiān)控和分析決策功能于一體的平臺(tái)，必須考慮到可視化技術(shù)的時(shí)間要求和配網(wǎng)負(fù)載能力。可視化調(diào)度平臺(tái)還需要將任務(wù)進(jìn)行等級(jí)劃分，保證第一時(shí)間處理緊急任務(wù)，保證電網(wǎng)運(yùn)行不受影響。承載電網(wǎng)調(diào)度的業(yè)務(wù)，充分滿足電子自動(dòng)化主站可視化調(diào)度業(yè)務(wù)的需求，并達(dá)到相應(yīng)技術(shù)高度，完成平臺(tái)搭建。

　　2 仿真實(shí)驗(yàn)

　　2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

　　為驗(yàn)證本文方法實(shí)用性，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備四臺(tái)參數(shù)相同的可視化應(yīng)用服務(wù)器，具體參數(shù)設(shè)置如表1所示。

　　按照上述參數(shù)設(shè)置，輸出節(jié)點(diǎn)電壓等值線結(jié)果如圖4所示。

　　在圖4的基礎(chǔ)上，對(duì)三種傳統(tǒng)調(diào)度方法與文中調(diào)度方法的可靠性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，分別進(jìn)行10組實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)依次上漲100個(gè)，即100～1 000個(gè)節(jié)點(diǎn)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

　　2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　電力調(diào)度可靠性是指對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓監(jiān)控并實(shí)施調(diào)度的能力，首先統(tǒng)計(jì)10組實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓的實(shí)際，然后通過(guò)三種調(diào)度方法與文中調(diào)度方法進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)度，最后通過(guò)式(2)所示的表達(dá)式得到調(diào)度方法的可靠性：

　　其中，N為調(diào)度方法的可靠性，u為不同調(diào)度方法的電壓值，U為實(shí)際電壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，文中調(diào)度方法比傳統(tǒng)調(diào)度方法的可靠性均高出2.383%～5.241%不等，證明文中調(diào)度方法更加有效。

　　3 結(jié) 論

　　本文設(shè)計(jì)出一種新的電力自動(dòng)化主站的可視化調(diào)度方法，在一定程度上可以推動(dòng)電力行業(yè)的發(fā)展。為學(xué)術(shù)界開展相關(guān)研究提供理論參考，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。由于研究有限，本文對(duì)電子自動(dòng)化主站的研究還不夠全面，未來(lái)將不斷完善。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　作者：石培釗

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