CN104914837A - 一种智能调度可视化预警系统 - Google Patents

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杨友情
吴常胜
李进
黄启健
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徐健
邓晓燕
李朝东
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Abstract

一种智能调度可视化预警系统，涉及电网调度的监控技术领域，该系统与SCADA/EMS系统相连接，其特征在于：包括数据获取模块、模型获取模块、图形获取模块、在线计算及预警模块、电网监视模块和可视化显示模块。本发明能够可视化地对电网调度过程进行监控，并能在故障出现时为调度人员提供预警。

Description

一种智能调度可视化预警系统
技术领域：
本发明涉及电网调度的监控技术领域，具体涉及一种智能调度可视化预警系统。
背景技术：
电网在地区调度过程中有可能出现各种故障，因此必须对调度过程进行监控并在可能出现故障时进行预警，以提示调度人员注意相关问题。但是，目前对调度过程的监控比较缺乏，没有形成完备的调度过程监控系统及方法，往往都是只能对调度过程中的个别设备或子系统进行单独监控，难以了解整个调度过程中电网的整体运行情况。此外，现有的调度过程监控往往都是非可视化的，都是通过一些信号或信息来对电网中的各个设备或子系统的运行状况进行监控，难以可视化地对电网中的各个设备或子系统进行监控。而且，现有的调度过程监控往往不具有预警功能，或者即时具有预警功能，预警功能也是与监控功能相分离的，难以实现可视化地监控的同时获得预警功能。但是，随着电网调度的越来越复杂，现有的这些调度监控和预警方式已经难以满足电网调度的需求了。
因此，目前迫切需要一种能够可视化地监控电网调度过程，并在调度过程中出现故障时能够为调度人员提供预警的可视化预警系统。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于克服现有的技术缺陷提供一种能够可视化地对电网调度过程进行监控，并能在故障出现时为调度人员提供预警的一种智能调度可视化预警系统。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种智能调度可视化预警系统，该系统与SCADA/EMS系统相连接，其特征在于：包括数据获取模块、模型获取模块、图形获取模块、在线计算及预警模块、电网监视模块和可视化显示模块；
所述数据获取模块获取SCADA/EMS系统的实时数据、SCADA量测数据和状态估计后数据；
所述模型获取模块获取SCADA/EMS系统的电网元件模型及其参数和网络拓扑结构；
所述图形获取模块获取SCADA/EMS系统的SVG图形；
所述在线计算及预警模块获取SCADA/EMS系统的状态估计后数据，估计电网的状态，并根据估计的电网状态为调度运行人员提供预警；
所述电网监视模块获取SCADA/EMS系统的电网元件模型及其参数，SCADA量测数据、状态估计后数据以及SVG图形，通过可视化显示手段突出显示地区调度所关注的电网重点细节和整体运行信息；
所述可视化显示模块用于采用地理接线图、主接线图、厂站单线图进行电网运行信息显示，并将电网告警、预警的文字性描述信息与图形相结合，实现电网运行状态评估与监视信息的集成显示；
所述数据获取模块按DL476-92协议或E格式文件从所述SCADA/EMS系统获取实时数据、SCADA量测数据和状态估计后数据；
所述模型获取模块通过CIM/CIS文件从所述SCADA/EMS系统人工手动导入电网元件模型及其参数和网络拓扑结构；
所述图形获取模块按照IEC61970标准从所述SCADA/EMS系统人工手动导入SVG图形；
所述电网监视模块通过可视化显示手段突出显示重要和高危客户的供电可靠性、区别显示电网一次元件的运行状态、突出显示线路/主变负载率及可输送容量、区别显示母线电压水平、区别显示无功补偿设备备用容量、突出显示变压器温度以及线路和变压器的功率因数。
本发明的有益效果为：本发明的智能调度可视化预警系统能够可视化地监控电网的调度过程，可视化地显示电网调度过程中各个设备或子系统的运行状况，并在电网出现故障时为调度运行人员提供预警，提醒调度运行人员注意，从而有助于更好地对调度过程进行监控以及避免调度过程中出现较大问题，减轻故障造成的损害。
附图说明：
图1是本发明的智能调度可视化预警系统与SCADA/EMS系统的连接示意图。
图2是本发明的智能调度可视化预警系统的详细示意图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
图1示出了本发明的智能调度可视化预警系统与SCADA(电力数据采集系统)/EMS(能量管理系统)系统的连接示意图。如图1所示，本发明所述的智能调度可视化预警系统连接到SCADA/EMS系统，用于从所述SCADA/EMS系统获取电网元件模型及参数、网络拓扑结构、电网运行实时参数、SVG图形等信息，为电网可视化监控和预警提供数据和信息支撑。
图2示出了本发明的智能调度可视化预警系统的详细示意图。如图2所示，本发明的智能调度可视化预警系统包括数据获取模块、模型获取模块、图形获取模块、在线计算及预警模块、电网监视模块和可视化显示模块。
其中，所述数据获取模块用于从所述SCADA/EMS系统获取实时数据、SCADA量测数据和状态估计后数据。具体地址，所述数据获取模块按DL476-92协议或E格式文件从所述SCADA/EMS系统获取实时数据、SCADA量测数据和状态估计后数据。
所述模型获取模块用于从所述SCADA/EMS系统获取电网元件模型及其参数和网络拓扑结构。具体地址，所述模型获取模块通过CIM(CommonInformation Model)/CIS(Component Interface Specification)文件从所述SCADA/EMS系统人工手动导入电网元件模型及其参数和网络拓扑结构。
所述图形获取模块用于从所述SCADA/EMS系统获取SVG图形。具体地址，所述图形获取模块按照IEC61970标准从所述SCADA/EMS系统人工手动导入SVG图形。
通过上述数据获取模块、模型获取模块和图像获取模块可以从所述SCADA/EMS系统中获取可视化监控和预警所需要的数据和信息，从而能够实现可视化监控和预警。
所述在线计算及预警模块用于根据所获取的所述SCADA/EMS系统的状态估计后数据，估计电网的状态，并根据估计的电网状态为调度运行人员提供预警。具体地址，所述在线计算及预警模块将从所述SCADA/EMS系统获取的状态估计后数据作为故障扫描的基础潮流。然后进行N-1扫描。所述N-1扫描具体指：根据预想故障集，定周期在线进行电网N-1开断扫描，进行静态安全分析。针对静态安全范畴内热稳定、电压越限问题，给出线路/主变开断后潮流，以及母线电压水平，在地理接线图、主接线图、站图上根据特定故障给出开断后潮流计算结果；并根据潮流及电压水平越限严重程度，采用列表形式对开断故障进行排序，以及单一故障所造成的重载/过载线路、主变，以及电压水平越限母线名称；对故障开断后重载/过载主变、电压水平越限母线，以及故障后导致的供电中断的厂站及元件在地理图/厂站接线图上突出显示，为调度运行人员提供预警功能，提示调度运行人员及时关注。
所述电网监视模块用于根据从所述SCADA/EMS系统获取的电网元件模型及其参数，SCADA量测数据、状态估计后数据以及SVG图形，通过可视化显示手段突出显示地区调度所关注的电网重点细节和整体运行信息。在本发明中，优选地，所述电网监视模块通过可视化显示手段突出显示重要和高危客户的供电可靠性、区别显示电网一次元件的运行状态、突出显示线路/主变负载率及可输送容量、区别显示母线电压水平、区别显示无功补偿设备备用容量、突出显示变压器温度以及线路和变压器的功率因数。具体地，1、突出显示重要、高危客户供电的可靠性：地区电网中存在数量众多的煤矿、化工厂、电铁、政府部门、新闻单位等重要、高危用户，其供电可靠性直接影响地区电网的供电安全。根据地区营销部门提供的重要、高危的统计信息及性质分类，在SCADA系统中对接待重要高危客户的厂站、线路进行模型字段扩充，描述重要高危客户的名称、负荷性质、联系人、联系方式等地区调度所关心和必需的信息；并结合从EMS/SCADA系统获取的电网实时运行状态，进行网架拓朴分析，给出重要高危客户的供电路径和供电可靠性，以及转供路径；通过鼠标浮动显示/标签/挂牌等方式在地理接线图、主接线图、厂站图上浮动显示上述信息。需要显示重要用户掉闸后主备供电源情况，用户性质。2、区别显示电网一次元件运行状态：通过开关、刀闸遥信量，判断并通过图元形状(例如实线、虚线、点划线等)区别显示一次元件运行、充电、热备、冷备四种不同运行状态，为调度运行人员监视电网运行方式提供直观的显示。3、线路/主变负载率及可输送容量监视：在监视图形浮动显示线路、变压器潮流数据，通过柱图、颜色、动态箭头等方式分级显示不同负载水平的元件，并对重载/过载元件突出显示，对线路、主变可输送容量给出直观显示结果。4、母线电压水平监视：根据母线电压水平的不同，采用着色/等高线等方式显示不同区域电压水平整体状况，并对越上限、越下限区别显示。5、无功补偿设备备用容量：根据地区电网低压无功补偿设备总容量，及投退情况，按地区/厂站分别给出无功备用容量。6、功率因数在线监测：对线路、变压器功率因数进行在线监测。7、变压器温度预警：实现变压器温度监测，并进行越限报警。
所述可视化显示模块用于采用地理接线图、主接线图、厂站单线图进行电网运行信息显示，并将电网告警、预警的文字性描述信息与图形相结合，实现电网运行状态评估与监视信息的集成显示。具体地，所述可视化显示模块的主界面采用地理接线图或主接线图。地理接线图或主接线图采用可视化的显示方式，实现电网一次元件运行状态、线路/主变负载率、母线电压水平、供电可靠性低的厂站、保电线路等可视化显示；可鼠标浮动悬停显示厂站所接待重要、高危客户的负荷名称、性质、大小及联系方式等信息；调度运行人员可从地理接线图或主接线图点击厂站图元直接接入厂站接线图；同时上述针对具体元件的可视化显示信息及显示特征，在厂站图上也可显示。文字性描述信息主要采用鼠标悬停、标签、挂牌显示，主要包括地区负荷及分区负荷统计、重要元件/断面潮流、供电可靠性低的厂站、电网关键故障及所影响的主要元件等信息。其中，地理接线图、主接线图、厂站图能自动地真实反映电网的拓扑结构。当移动站点位置时，图形中的站点和线路会自动建立对应关联关系。线路图元可设定为折线，用户自定义设置多个转折点。所述可视化显示模块的图形采用三维立体界面，支持分级缩放、移动。用户可对分级缩放的每一级画面的图元大小分别进行设置，以达到最佳显示效果。支持三维旋转，对三维图形在空间360度内旋转，调度运行人员可从不同的角度监视图形，但图形内的元件信息、标签信息等文字信息始终保持竖直。此外，所述可视化显示模块的图形采用多图层叠加显示，将某图层(例如地理行政图层)做为底图，将不同电压等级的电力网络、站点等元件设置为不同图层。多个图层可叠加在底图上，按电压等级高低从上至下叠加，形成三维立体显示的电网图形。系统可按照图形的放大级别，自动显示不同图层，也可由用户可自定义选择需要显示的图层。并且，使用组合图元表示线路、变压器、开关、刀闸等元件的不同运行状态(包括运行、热备、冷备、检修)；依据线路有功、无功潮流大小、方向实现线路动态显示，流动箭头的大小和速度随有功和无功的大小同步变化，应用不同的颜色表示线路的输送功率负载率；变压器潮流用三维柱图及颜色表示变压器下载功率及容载比；节点电压根据不同的电压水平采用不同的颜色进行显示，同时还可通过电压等高线进行。对重载/过载主变、线路用二维负载等高线和三维柱图进行告警显示，对电压越限母线使用电压等高线进行预警,对供电可靠性低的厂站、重要高危客户使用挂牌或特殊颜色进行重点监视。对N-1开断扫描故障，利用三维锥体对开断元件进行可视化显示，并对严重的开断元件在接线图上进行图元闪烁显示。此外，对于元件显示可采用不同的显示方式：
元件运行状态：图元线形；
线路潮流及负载率：颜色及(或)动态箭头；
主变下载功率及负载率：颜色及(或)柱状图；
电压显示：厂站站点着色/等高线；
地区负荷及分区负荷、地区小电厂出力统计：文字；
供电可靠性低的厂站：图元大小；
重要、高危客户：鼠标悬停/标签/挂牌显示。
同时，所述可视化显示模块还应可以采用饼图、柱状图电网显示有功、无功备用、可调整裕度等统计参数；支持分级缩放功能，具备全景和多细节的无级缩放显示功能，可根据需要分级、分层显示，在对图形放大、缩小时，自动按比例选择合适的平面层显示。根据应用功能、元件名称等的不同，完善并丰富鼠标右键/滚轮快捷事件定义及连接。
本发明的智能调度可视化预警系统能够可视化地监控电网的调度过程，可视化地显示电网调度过程中各个设备或子系统的运行状况，并在电网出现故障时为调度运行人员提供预警，提醒调度运行人员注意，从而有助于更好地对调度过程进行监控以及避免调度过程中出现较大问题，减轻故障造成的损害。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种智能调度可视化预警系统，该系统与SCADA/EMS系统相连接，其特征在于：包括数据获取模块、模型获取模块、图形获取模块、在线计算及预警模块、电网监视模块和可视化显示模块；
所述数据获取模块获取SCADA/EMS系统的实时数据、SCADA量测数据和状态估计后数据；
所述模型获取模块获取SCADA/EMS系统的电网元件模型及其参数和网络拓扑结构；
所述图形获取模块获取SCADA/EMS系统的SVG图形；
所述在线计算及预警模块获取SCADA/EMS系统的状态估计后数据，估计电网的状态，并根据估计的电网状态为调度运行人员提供预警；
所述电网监视模块获取SCADA/EMS系统的电网元件模型及其参数，SCADA量测数据、状态估计后数据以及SVG图形，通过可视化显示手段突出显示地区调度所关注的电网重点细节和整体运行信息；
所述可视化显示模块用于采用地理接线图、主接线图、厂站单线图进行电网运行信息显示，并将电网告警、预警的文字性描述信息与图形相结合，实现电网运行状态评估与监视信息的集成显示。
2.根据权利要求1所述的一种智能调度可视化预警系统，其特征在于：所述数据获取模块按DL476-92协议或E格式文件从所述SCADA/EMS系统获取实时数据、SCADA量测数据和状态估计后数据。
3.根据权利要求1所述的一种智能调度可视化预警系统，其特征在于：所述模型获取模块通过CIM/CIS文件从所述SCADA/EMS系统人工手动导入电网元件模型及其参数和网络拓扑结构。
4.根据权利要求1所述的一种智能调度可视化预警系统，其特征在于：所述图形获取模块按照IEC61970标准从所述SCADA/EMS系统人工手动导入SVG图形。
5.根据权利要求1所述的一种智能调度可视化预警系统，其特征在于：所述电网监视模块通过可视化显示手段突出显示重要和高危客户的供电可靠性、区别显示电网一次元件的运行状态、突出显示线路/主变负载率及可输送容量、区别显示母线电压水平、区别显示无功补偿设备备用容量、突出显示变压器温度以及线路和变压器的功率因数。
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