電網(wǎng)可視化安全預警與決策支持系統(tǒng)的應用分析

1、<p>　　電網(wǎng)可視化安全預警與決策支持系統(tǒng)的應用分析</p><p>　　【摘 要】在城市電網(wǎng)系統(tǒng)運行的可靠性管理中，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)定評估、預警和預防控制功能。本文根據(jù)并網(wǎng)運行的操作與潮流計算問題，闡述城市電網(wǎng)安全預警與可視化安全決策支持系統(tǒng)在城市電網(wǎng)系統(tǒng)中的應用，提升電網(wǎng)調(diào)度的輔助決策功能和對電網(wǎng)事故的處理能力，將電網(wǎng)安全可視化及市場運營一體化（MOS）

2、系統(tǒng)與能量管理系統(tǒng)高級應用有機的結(jié)合在統(tǒng)一技術平臺上。 </p><p>　　【關鍵詞】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>　　國內(nèi)外電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性都是一個常談話題，世界各國在經(jīng)歷了不同程度的大面積停電事故后，對安全預警和決策支持系統(tǒng)的研究逐漸引起了世界各

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

4、能模塊就是以在線潮流預測為依據(jù)，通過對運行中的城市電網(wǎng)系統(tǒng)的合環(huán)潮流，進行快速的預測和計算，依據(jù)自動處理軟件將系統(tǒng)的安全隱患實施檢測和預警，并進一步作出輔助決策，調(diào)度員可以根據(jù)系統(tǒng)模塊掌握最佳的合環(huán)點和合環(huán)操作時間，實現(xiàn)人機交互體驗、集成化、智能化、可視化數(shù)據(jù)分析，在電力系統(tǒng)的運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；降低事故災害，預防事故發(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>　　隨著我國電網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)運行，由于快速增長的用電負荷、電網(wǎng)布局的多樣化以及不斷更新的電網(wǎng)技術，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)運行存在著很大的安全隱患。而現(xiàn)有的安全監(jiān)測和分析決策手段又存在不足，傳統(tǒng)的電網(wǎng)EMS系統(tǒng)的運行，比如跨區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)的運行方式和輸送功率的變化帶來的影響，對于我國例如：能量管理系統(tǒng)（EMS）應用軟件在電網(wǎng)的安全管理上對于預警、在線

6、評估方面還很欠缺，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)構運行中，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>　　可視化技術是一門新興技術，是利用計算機技術實現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡技術、圖形學、圖形處理和人機界面的融合，可視化技術在國外的應用非常廣泛，國內(nèi)可視化預警與決策支持系統(tǒng)的研究應用起步較晚，國內(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、全預警系統(tǒng)，并取得了顯著成效。山西長治電力公司從2011年開始也在此領域進行了研究應用，并且都取得較好的效果。國內(nèi)外對于電網(wǎng)運行的安全預警與決策支持系統(tǒng)的研究，主要是基于電網(wǎng)運行中的安全和穩(wěn)定性方面存在的缺陷，自上個世紀七十年代以來的幾十年來，世界各國發(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損失和對電網(wǎng)的嚴重破壞是不可估量的。因此，研究電網(wǎng)的安全預警與決策支持系統(tǒng)，是各國電網(wǎng)安全運行的主要目標。 </p>&

8、lt;p>　　三、可視化安全預警與輔助決策支持系統(tǒng)的在線監(jiān)測功能 </p><p>　　1.實時態(tài)安全預警與輔助決策服務 </p><p>　　對安全性能進行在線實時監(jiān)控，并進行在線評估和適時地報警、預警以及輔助決策。系統(tǒng)從綜合信息平臺獲取電網(wǎng)模型的實時信息，并經(jīng)過系統(tǒng)拓撲分析、評估和不良數(shù)據(jù)辨識，然后系統(tǒng)自動啟動對數(shù)據(jù)基礎的依賴性相對較低的有功狀態(tài)估計，以保證系統(tǒng)的正常運行。 &l

9、t;/p><p>　　2.預測態(tài)安全預警與輔助決策服務 </p><p>　　利用實時態(tài)的母線負荷預測模型，根據(jù)其在一定時間之后負荷的分布情況，對母線負荷預測以及超短期負荷預測進行安全性能分析，對可能出現(xiàn)的運行中不安全狀況進行預警以及控制措施的在線決策。 </p><p>　　3.研究態(tài)安全預警與輔助決策服務 </p><p>　　利用實際電網(wǎng)模

10、型，截取實時斷面或加載歷史斷面、研究方式來實現(xiàn)設定研究場景，分析電網(wǎng)存在的問題及隱患，然后進行預警和決策，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)運行方式的校核。 </p><p>　　4.在線潮流估計與狀態(tài)評估 </p><p>　　通過最優(yōu)乘子法進行預想故障分析、短路電流計算與保護、負荷預測以及合環(huán)潮流的結(jié)果查詢與預警輔助決策。 </p><p>　　四、可視化安全預警與決策支持系統(tǒng)的應

11、用 </p><p>　　可視化技術的分析是建立在大量數(shù)據(jù)和字符基礎上的，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)果的過程。它包括以下應用功能： </p><p>　　1.實現(xiàn)節(jié)點等高線的可視化。將系統(tǒng)的運行狀態(tài)通過節(jié)點等高線的形式直觀地顯現(xiàn)出來，首先構建節(jié)點三角形網(wǎng)、進行優(yōu)化后內(nèi)插同一運行數(shù)據(jù)等值點，然后追蹤相鄰關系等值點閉合、填充色塊而形成等高線。2.實現(xiàn)圖形和人

12、機交互。它是一個交互性很強的系統(tǒng)，容易學習和掌握，易于維護，實現(xiàn)了圖形的平滑無級放大，并且能夠?qū)崟r顯示EMS圖形系統(tǒng)。系統(tǒng)中的圖元變化能夠和數(shù)據(jù)庫中的動態(tài)數(shù)據(jù)相統(tǒng)一，所以圖形元件的實時顯示是系統(tǒng)工況的動態(tài)數(shù)據(jù)真實反映，圖形顏色和亮度的變化、閃爍頻次等警示信號，都是系統(tǒng)的運行工況的實時反映。3.實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)?？梢暬到y(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫在管理上具有非常嚴格的實效性，它有機的結(jié)合了實時理論與技術和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術。在限定的時間范圍內(nèi)對不斷變化

13、的實時數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)的分析與處理，保持了數(shù)據(jù)的一致性和完整性，解決了實時數(shù)據(jù)庫模型的設計與實現(xiàn)、共享內(nèi)存管理與數(shù)據(jù)存儲、實時任務的處理及其并發(fā)控制，滿足了訪問數(shù)據(jù)的實時性和高效性。4.實時任務調(diào)度與管理?？梢暬A警與決策系統(tǒng)的結(jié)構較為復雜，數(shù)據(jù)對象和任務之間互相制約、互相依存，設計實現(xiàn)了任務的定時啟停、啟停條件的設定、指定任務之間的依存關系與實例化個數(shù)的約束</p><p>　　以上應用功能在電網(wǎng)運行中的安全預警與

14、輔助決策中實現(xiàn)了正常狀態(tài)輔助決策、靜態(tài)安全預防控制、緊急狀態(tài)輔助決策、預測態(tài)輔助決策功能，是現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)中安全管理的科學管理系統(tǒng)。 </p><p><b>　　五、結(jié)語 </b></p><p>　　綜上所述，山西長治電力公司的可視化安全預警與輔助決策支持系統(tǒng)的應用來看，該系統(tǒng)的應用具有十分重要的現(xiàn)實意義：（1）可視化技術有助于將過程一體化和流線化，并能使工程的主管

15、和調(diào)度運行管理人員看到和了解運行過程中的參數(shù)變化，以及對整體的動態(tài)影響，極大地提高了數(shù)據(jù)的利用率。（2）對于在線數(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)構網(wǎng)格數(shù)據(jù)和多重半結(jié)構網(wǎng)格數(shù)據(jù)等，以三維的形式直觀的反映出來，有助于工程技術人員快速做出正確判斷和決策。（3）實現(xiàn)了人與數(shù)據(jù)、人與人之間的實時圖像通信，使我們對于數(shù)據(jù)中隱含的現(xiàn)象更加清楚的認知，從而更快的掌握其規(guī)律，進行控制引導。（4）通過計算機輔助功能實現(xiàn)的可

16、視化技術，為生產(chǎn)信息化系統(tǒng)提供有效的信息平臺。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]姚光華，陳允平，趙武智.用動態(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，2002，26（12）：21-24. </p><p>　　[2]陳根軍，唐國慶.基于Tabu搜索的配電網(wǎng)絡重構算法[J].中國電機工程