CN104537573A - 一种电网运行信息全景可视化展示系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电网运营和监控技术领域，特别涉及一种电网运行信息全景可视化展示系统。针对现有技术在电网可视化技术领域存在的兼容性较差和数据不全面等问题，本发明提供了一种电网运行信息全景可视化展示系统。本发明建立了基于电网设备资源、电网运行信息、电网管理业务信息的智能数据信息集成平台1，进而整合电网运行相关的所有信息，在信息整合的基础上进行统计分析与数据挖掘，辅助电网运行决策，并进行图形化展示和对外发布图形化应用服务供其它系统调用，兼容性良好，具有广阔的推广和应用前景。

Description

一种电网运行信息全景可视化展示系统

技术领域

本发明涉及电网运营和监控技术领域，特别涉及一种电网运行信息全景可视化展示系统。

背景技术

随着电力行业信息化进程的不断推进，用户在信息可视化方面提出更高、更具体的要求。从以往只需提供简单的显示信息的初级要求，逐步转变为需以更为丰富、直观、生动的手段展示信息的高级要求，如基于图形的业务过程处理、动画效果显示和三维影像显示等。

目前，现有的电网可视化展示技术方案通常只考虑了特定业务场景，不同技术方案的技术路线不统一，可视化的展示质量参差不齐，难以在不同应用系统间兼容使用，不能有效整合研发资源和技术规范。

发明内容

针对现有技术在电网可视化技术领域存在的兼容性较差和数据不全面等问题，本发明提供了一种电网运行信息全景可视化展示系统。

本发明的技术方案为：

一种电网运行信息全景可视化展示系统，其包括智能数据信息集成平台和综合展现可视化平台。智能数据信息集成平台为综合展现可视化平台提供基础数据源。智能数据信息集成平台包括由传输线路顺序连接的分析模块、抽取模块、清洗模块、转换模块和加载模块。综合展现可视化平台包括显示终端、控制模块以及通过传输线路分别与控制模块相连的GIS 模块（地理信息系统Geographic Information System或 Geo-Information system，简称GIS） 、图形图表模块和视频监控模块。加载模块通过传输线路与控制模块相连。

分析模块通过对无逻辑关系的原始数据进行分析生成数据抽取规则，抽取模块依照数据抽取规则读取原始数据并输送至清洗模块，清洗模块过滤掉没有价值的原始数据后将清洗后数据传输至转换模块，转换模块依照约束条件转换数据为有效数据并将有效数据传输至加载模块，加载模块将有效数据传输至控制模块。

具体的，图形图表模块包括指标展示单元、3D展示单元和图形访问服务单元。指标展示单元、3D展示单元和图形访问服务单元分别与控制模块相连。

具体的，综合展现可视化平台还包括屏幕控制器。屏幕控制器连接在控制模块和显示终端之间。

具体的，智能数据信息集成平台还包括交换机和安全接入装置。交换机和安全接入装置接在电网和分析模块之间。

本发明的有益效果：1.依照本发明的技术方案，通过括智能数据信息集成平台和综合展现可视化平台，能够实现电网运行全景的可视化展示，能够兼容各类电网运行数据并外发布图形化应用服务供其它系统调用，兼容性良好。2.图形图表模块中的指标展示单元能够将电网运行数据显示为柱形图、条形图、折线图、曲线图、面积图、饼形图、环形图、散点图、气泡图、叠加图、帕累托图、速计/表盘图、漏斗/金字塔图、矩阵图、子弹图、甘特图、瀑布图、灯泡仪表图、灯泡仪表图、热力图、SVG图及G语言图等几十种常用图形，方便用户观测。3.图形图表模块中的3D展示单元能够模拟三维场景展示和地理三维展示，将指标展示单元和GIS 模块生成的各种图形以3D显示，展示更为形象，方便用户观测。4.图形图表模块中的图形访问服务单元能够使第三方调用和访问系统的各类图形文件，并可通过嵌入式的方式集成到第三方系统中。5.屏幕控制器具有显示终端（即屏幕）分割和拼接功能，通过屏幕控制器可以设置显示终端虚拟出来的逻辑屏的个数和布局，以及每个逻辑屏对应的输入信号源和对应的画面。6.交换机和安全接入装置能够保证电网和系统之间的数据采集和传输安全、顺畅。

本发明建立了基于电网设备资源、电网运行信息、电网管理业务信息的电网全景数据模型（即智能数据信息集成平台），进而整合电网运行相关的所有信息，在信息整合的基础上进行统计分析与数据挖掘，辅助电网运行决策，并进行图形化展示和对外发布图形化应用服务供其它系统调用，兼容性良好，具有广阔的推广和应用前景。

附图说明

图1为本发明的组成示意图。

其中，1智能数据信息集成平台,2综合展现可视化平台。

具体实施方式

依照图1组建电网运行信息全景可视化展示系统。本实施例中，电网运行信息全景可视化展示系统包括智能数据信息集成平台1和综合展现可视化平台2。智能数据信息集成平台1为综合展现可视化平台2提供基础数据源。智能数据信息集成平台1包括由传输线路顺序连接的分析模块、抽取模块、清洗模块、转换模块、加载模块以及接在电网和分析模块之间的交换机和安全接入装置。分析模块通过对无逻辑关系的原始数据进行分析生成数据抽取规则，抽取模块依照数据抽取规则读取原始数据并输送至清洗模块，清洗模块过滤掉没有价值的原始数据后将清洗后数据传输至转换模块，转换模块依照约束条件转换数据为有效数据并将有效数据传输至加载模块，加载模块将有效数据传输至控制模块。综合展现可视化平台2包括显示终端、控制模块、通过传输线路分别与控制模块相连的GIS 模块（地理信息系统Geographic Information System或 Geo-Information system，简称GIS）、图形图表模块和视频监控模块，以及连接在控制模块和显示终端之间的屏幕控制器。智能数据信息集成平台1中的加载模块通过传输线路与综合展现可视化平台2中的控制模块相连。综合展现可视化平台2中的图形图表模块包括分别与控制模块相连的指标展示单元、3D展示单元和图形访问服务单元。

首先，建立智能数据信息集成平台1。智能数据信息集成平台1所需的数据模型采用统一的、标准的全景电网模型，该全景电网模型在满足当前电网运行需要外，同时还需要支持未来业务需求的不断变化。在全景电网模型设计过程中充分的考虑了模型的标准性及扩展性，依据了IEC61970、IEC61968、SG-D5000实时数据库结构规范、调技〔2012〕313号等相关规范，建立包括公共模型、应用模型及扩展模型的全景电网模型。全景电网模型中的数据来源于各应用系统，这些数据可能是oracle数据、达梦数据、E语言文件或excel文件等数据。通过定义元数据对象来绑定这些不同类型的数据对象，并创建容易理解的语义化的业务对象，从而降低用户的使用门槛，扩展智能数据信息集成平台1在数据来源方面的兼容性。针对数据整合、加工过程，智能数据信息集成平台1具备基于web的图形化配置及管理功能，使得用户能够直观地了解数据的抽取、转换过程，同时监控每个ETL（数据抽取转化装载Extract Transform Loading，简称ETL）任务的执行情况和异常情况。对于异常数据的查找、监视和纠正，智能数据信息集成平台1提供了数据治理机制，通过定义不同的校验规则可以有效的保证数据的完整性、唯一性、准确性、合法性和一致性，同时支持数据的血统分析。

其次，在智能数据信息集成平台1的基础上，利用eOMP图形应用产品建立综合展现可视化平台2。eOMP图形应用产品主要针对图形类应用的开发、管理及显示进行支撑。eOMP图形应用产品能把电网运行及管理数据以多种图形进行显示，并能够对各类图形化资源集中管理，同时可为整个调度中心各业务系统提供统一的图形化应用服务。eOMP图形应用产品按软件分层架构模式可分为：基础构件层、图形画面资源层、图形应用层、可视化控制层、外部服务层和开发环境层。

基础构件层主要提供不同形式的图形显示构件来支撑图形应用层各展示系统所需的基础图形元件，支持的图形构件包括FLASH图表组件、SVG图形组件、G文件图形组件、3D模型图形组件和GIS组件等。图形画面资源层主要存放的是针对于各业务系统定制的不能拆分的独立的图形画面，该画面资源可以为图形应用层的各展示系统及外部系统调用提供基础的画面资源。图形应用层提供指标应用展示系统、3D应用展示系统及GIS应用展示系统，并支持C/S、B/S两种架构。可视化控制层提供主题画面的编排、主题画面播放顺序、切换等功能，同时提供显示终端（即屏幕）的信号和模式管理。开发环境层提供图表、图形、3D对象和GIS对象等图形对象的建模工具，并提供用于图形二次开发的SDK包。外部服务层主要提供通用的图形服务调用接口，外部系统通过该接口服务能方便调用eOMP图形应用产品中所需的图形资源及主题画面。

正在建设的北京OMS系统底层数据模型采用了本发明的全景电网模型，本发明电网运行信息全景可视化展示系统可以直接使用该全景电网模型，大大减少本发明电网运行信息全景可视化展示系统与OMS系统的接入工作，同时OMS系统中的统分分析图表也可直接发布到本发明电网运行信息全景可视化展示系统中。本发明电网运行信息全景可视化展示系统规划部署在安全Ⅲ区，充分结合OMS系统进行建设，共享并利用OMS系统现有的全景数据模型与应用平台。分别从电网监控可视化、管理应用可视化、多维分析可视化、辅助决策可视化等方面进行建设。其中，电网监视可视化对电网运行的发电、输电、变电、供电、配电、用电等环节的实时运行监控情况进行综合可视化展示。管理应用可视化针对电网调度管理部分业务开展以图形化的方式展现，使得业务管理所见即所得。多维分析可视化对电网运行综合情况及调度管理业务进行可视化的展示。辅助决策可视化针对电网的关键信息进行可视化展示，并可对关键信息进行预警与提示，挖掘电网运行的潜在风险。

本实施例的指标展示单元在图形显示方式上采用了失量图形显示技术，这样制作的图形画面不仅能在分辨率较低的管理系统中应用，同时也能保证在超高分辨率的大屏展示系统中图形不失真。该指标展示单元支持图形动画显示、支持多种不同类型的图表组合、支持星型和雪花型多维分析模型，能通过鼠标事件、定时事件和数据变化事件来定制图表的动画，同时利用双轴多组合形成更直观的分析图形，并提供钻取、切片、旋转、排名、排序和过滤等多种图形处理手段。该图形图表模块支持HTML、PDF、EXCEL、WORD、TXT和FLASH样式呈现，同时还可生成内置的模板文件。该指标展示单元支持二次开发的JAVA SDK包，可以根据业务需求对图表进行扩展和深度控制。本实施例的指标展示单元支持丰富多样的图表类型，包括柱形图、条形图、折线图、曲线图、面积图、饼形图、环形图、散点图、气泡图、叠加图、帕累托图、速度计/表盘图、漏斗/金字塔图、矩阵图、子弹图、甘特图、瀑布图、灯泡仪表图、灯泡仪表图、热力图、SVG图及G语言图等几十种常用图形。

本实施例的3D展示单元利用三维建模技术，对需要进行三维建模的对象进行三维实景建模，如变电站、发电厂，所建模型与实物一致，并可以通过对象化的手段对三维实景建模中的对象添加相关业务应用，例如使三维设备模型关联设备参数、实时遥信和遥测数据等信息。同时按照三维坐标将三维实景模型叠加至三维地理信息地图上加以利用。本实施例的3D展示单元具备3D模型场景游览、3D模型与电网运行数据结合等功能，能以第一人称的视角模拟在调度大楼、厂站或变电站等场景下的游览效果。支持显示三维实景建模的相关业务数据，能通过表单、图形等方式显示；支持三维实景建模中嵌入各种外部元素，例如视频、2D图表、3D图表和PPT等；支持3DS和SKP三维模型导入。

本实施例的图形访问服务单元利用eOMP图形应用产品向第三方提供的统一的图形访问服务，第三方可以通过该图形服务调用及访问图形资源库的图形文件，并通过嵌入式的方式集成到第三方系统中。

本实施例的GIS 模块可以把现实世界的客观对象，如厂站、变电站等的三维模型按照地理坐标叠加到GIS系统中，从而使电网的基础资源与地理信息结合起来。GIS 模块能够提供GIS数据分析、处理和制图平台，支持java环境下的扩展开发以快速定制行业应用；具有GIS地理数据导入功能，能从ArcGIS、MapInfo等主流的GIS系统中导入影像及海拔数据；具有电网三维模型叠加功能，能快速把已建的三维模型叠加到GIS地图中；提供移动GIS开发平台，支持2D/3D一体化展示和路径导航，支持ios和Android平台；提供GIS应用二次开发平台，以构建GIS单机系统和C/S系统，提供Java SDK包；提供浏览器端SDK，支持firefox、IE6.0以上的主流浏览器。

本实施例的视频监控模块能够进行视频预览、云台控制、预置位、录像回放和轮询，实现针对变电站环境和设备现场状况的实时监控。

本实施例的控制模块是整个包括综合展现可视化平台2和电网运行信息全景可视化展示系统的调度中心，主要负责对各展示系统中的图形资源文件进行编排、整合并形成不同的展示主题，能够在工作站、IPAD、调度大屏等显示终端上进行显示。其功能包括主题管理、场景定制和主题自动播放，能够根据需要为当前演示设置一个主题，例如大运行建设情况汇报、内控建设汇报等主题；能够把eOMP图形应用产品的图形资源进行整合及编排并融合成一个个包含多个图形元素的场景画面；可以设置主题内的各场景的自动切换的顺序和间隔。

本实施例的屏幕控制器具有显示终端（即屏幕）分割和拼接功能，通过屏幕控制器可以设置显示终端虚拟出来的逻辑屏的个数和布局，以及每个逻辑屏对应的输入信号源和对应的画面。其功能包括PPT播放大屏控制和远程控制，在PPT大屏播放过程中可以自动切入或切出到任意信号源画面；能通过PC或IPAD对系统的指标展示单元、3D展示单元和GIS 模块等组件进行程序内画面切换控制。屏幕控制器具有大屏控制接口，支持socket、http等方式与大屏系统通信，具备调用大屏系统的信号维护、切换等管理功能。

本实施例的电网运行信息全景可视化展示系统具有电网监视可视化、管理应用可视化可视化能可视化展示功能。

其中，电网监视可视化包括发电监视可视化、配电监视可视化和用电监视可视化。发电监视可视化又包括输变电监视可视化和供电监视可视化。输变电监视可视化能够实现网损监视、线路潮流监视、状态估计合格率监视、状态估计遥测可用率监视、状态估计遥信可用率监视、状态估计遥测覆盖率监视、状态估计的运行信息监视、静态安全分析的运行信息以及各种开断越限情况监视、稳定裕度和预警信息监视，全网的小幅度波动情况监视、静态安全分析的安全趋势曲线、基态越限信息、静态安全分析N-1越限详细信息监视，检修情况监视等信息可视化。供电监视可视化能够进行电力供需指标的监视，例如网供指标监视、全网最大用电量监视、全网最大负荷监视、网供电量监视、网供负荷监视、负荷密度监视，能够实现供电可靠性指标的信息可视化，例如用户停电平均频率、用户平均停电时间、供电可靠率、高压设备可用系数、同时停电单位数、计划检修完成率、开关故障次数等信息可视化。配电监视可视化能够实现配网安全性指标、电压质量指标、设备利用率指标和经济性指标等信息可视化。配网安全性指标指不同等级配电网线路潮流、越限/临界越限线路和重载变压器。电压质量指标指综合电压合格率、不同电压等级（高压、中压和低压）配电网电压合格率、电压不合格厂站情况、电压最高/最低值发生情况。设备利用率指标指主变负载率及其分布、配变负载率及其分布、高压线路负载率及其分布、低压线路负载率及其分布以及变电站容载比。经济性指标指高压配电网线损率、中低压配电网线损率和配电网综合线损率。用电监视可视化能够实现全网用电负荷监视、大用户用电负荷监视、分行业用电负荷监视、大用户强制错峰数和强制错峰负荷监视以及单位GDP耗能趋势监视等信息可视化。

管理应用可视化包括设备管理可视化、事故应急处理可视化、重要用户供电保障可视化。设备管理可视化采用图模库一体化思路进行管理，不再以简单的数据表格的形式进行维护。在建立图形的过程中即完成了设备台帐的建立，同时完成了相关的基本设备参数的录入。设备的变更、退役也同样采取图形化的方式实现，在图形化对变更的设备或者退役的设备进行图形化操作后，及时更新当前的图形，在图形变更的同时，对设备台帐进行变更并记录相关的变更信息。设备管理可视化既包括对一次设备管理的可视化，又包括对自动化设备管理的可视化。事故应急处理可视化能够集中提供电网运行信息、关键运行指标、专项监控信息、调度计划信息、调度方式信息、生产现场汇报信息、气象环境信息的综合展示，建立调度运行的全局监管指挥环境，实现事故处置事前风险预警、事中信息关联互动和事后分析总结的全过程管理。事前风险预警指通过预先设置的规则，融合电网运行数据（如出力、负荷、潮流等）、调度管理数据（如调度计划、检修计划、故障及缺陷、保电方案）和环境数据（如天气信息、雷电信息、煤/水情），进行综合计算和规则推倒，给出电网运行的各种风险并按照不同等级采用红、黄、蓝三色模式进行推送和预警。事中信息关联互动指按照事故处置过程，以当前处置对象为核心，给出相关电网运行数据（如潮流、负荷）、调度管理数据（如设备历史缺陷、历史故障）和环境数据（如：天气、水情）等事故全景信息，自动分析停电范围和预警范围并提示调度员。事后分析总结指对故障设备跳闸次数、故障设备负荷占比、停电设备负荷占比、转供负荷、越限情况、故障设备跳闸等历史信息进行图形化的综合展示。重要用户供电保障可视化针对电网重要用户的“政治保电”任务，对保电期间的重要用户及供电路径进行图形化高亮显示，并对供电路径的运行信息、检修安排、电网故障等信息进行监控预警。

电网实时信息可视化能够使用户综合了解电网电压分布、负荷分布、负载率现状等电网运行信息，以图形化的方式展示全网接线图，实时获取当前电网的潮流信息并展现在全网接线图上；对线路或变电站中存在检修、缺陷、故障以及相关设备的开合状态（即跳闸信息）等信息以图形化的方式进行展示，通过点击图形可以了解相关的检修、缺陷和故障的详细信息。其中，潮流信息的可视化指定时获取当前电网的潮流信息，并实时的展现在全网接线图上，供调度值班人员或其它人员查看。检修信息可视化指对于电网中存在的任何设备检修工作，能够在全网接线图或变电站接线图中的设备上以明确的检修标识显示设备正处在检修状态，点击检修标识，可以查看详细的检修信息，同时也可以查看设备所有的历史检修信息。缺陷信息可视化指对于电网中存在的任何缺陷信息，能够在全网接线图或变电站接线图中的设备上以明确的缺陷标识显示，点击缺陷标识，可以查看详细的缺陷信息，同时也可以查看设备所有的历史缺陷信息。故障信息可视化指对于电网中存在的任何故障信息，能够在全网接线图或变电站接线图中的设备上以明确的故障标识显示，点击故障标识，可以查看详细的故障信息，同时也可以查看设备所有的历史故障信息。跳闸信息可视化指对于电网中存在的任何跳闸信息，能够在全网接线图或变电站接线图中的设备上以明确的跳闸标识显示，点击跳闸标识，可以查看详细的跳闸信息，同时也可以查看设备所有的历史跳闸信息。

本实施例的电网运行信息全景可视化展示系统还以图形化的方式提供值班日志展示，通过点击全网接线图或变电站接线图中的设备图标，可以查看此设备的所有运行信息，同时可以将设备运行信息自动存入值班日志中。在检修管理方面也做到了可视化，检修管理可视化主要包括检修申请可视化、检修计划可视化、检修执行可视化和检修信息可视化。检修申请可视化能够直接在设备图标上填报检修申请。检修计划可视化以图形化的方式，如甘特图，汇总所有的检修申请并展现给计划编制人员，计划编制人员可以在甘特图上查看每个检修申请的相关信息，并可直接在甘特图上调整检修安排，形成并发布正式的检修计划。检修执行可视化指直接点击检修设备即可填写相关的检修执行信息，并可直接变更检修的状态信息。检修信息可视化指在全网接线图或变电站接线图中，对于处在检修状态的设备以明显的标识显示，使调度值班人员方便了解当前电网的检修情况。针对电网运行的高层管理，本实施例的电网运行信息全景可视化展示系统设置了管理驾驶舱，以提供高层决策支持。管理驾驶舱的重点是指标管理可视化，以图形化的方式展示电网的历史运行指标、未来发展指标以及各种内外部运营指标。管理驾驶舱支持自由设置指标展示的内容和方式。管理驾驶舱能够提供以电网资源和地理信息为主要内容的区域地理图，按照电网资源的相对位置在区域地理图上明确各个电网资源的位置。电网资源主要包括发电厂、变电站和线路等元素。其中，发电厂元素又可区分为水电厂、火电厂和风电厂等，分别用不同的图标显示。变电站元素可区分为变电站和开关站，分别用不同的图标显示。线路元素可区分为同杆架设与非同杆架设，分别用不同的图标显示。为了在区域地理图上展现更多相关信息，在区域地理图中的各个区域中以图形的方式显示该区域的天气、温度等信息。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电网运行信息全景可视化展示系统，其特征在于其包括智能数据信息集成平台（1）和综合展现可视化平台（2），所述智能数据信息集成平台（1）为综合展现可视化平台（2）提供基础数据源；所述智能数据信息集成平台（1）包括由传输线路顺序连接的分析模块、抽取模块、清洗模块、转换模块和加载模块；所述综合展现可视化平台（2）包括显示终端、控制模块以及通过传输线路分别与控制模块相连的GIS 模块 、图形图表模块和视频监控模块，所述显示终端受控制模块操控；所述加载模块通过传输线路与控制模块相连；

所述分析模块通过对无逻辑关系的原始数据进行分析生成数据抽取规则，所述抽取模块依照数据抽取规则读取原始数据并输送至清洗模块，所述清洗模块过滤掉没有价值的原始数据后将清洗后数据传输至转换模块，所述转换模块依照约束条件转换数据为有效数据并将有效数据传输至加载模块，所述加载模块将有效数据传输至控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种电网运行信息全景可视化展示系统，其特征在于所述图形图表模块包括指标展示单元、3D展示单元和图形访问服务单元，所述指标展示单元、3D展示单元和图形访问服务单元分别与控制模块相连。

3.根据权利要求2所述的一种电网运行信息全景可视化展示系统，其特征在于综合展现可视化平台（2）还包括屏幕控制器，所述屏幕控制器连接在控制模块和显示终端之间。

4.根据权利要求1所述的一种电网运行信息全景可视化展示系统，其特征在于所述智能数据信息集成平台（1）还包括交换机和安全接入装置，所述交换机和安全接入装置接在电网和分析模块之间。