调控多源数据互联汇报可视化系统设计与应用
时间：2023-06-17 11:10:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
刘东杭，黄元行，陆昊鹏，王嘉昊，杜刃刃，肖孝天
（南方电网贵州电网有限责任公司贵安供电局，贵州贵安，550025）
随着电网的发展和复杂化，调控中心要更深入地掌握电网的各项数据，把握电网的运行规律，从而更好地保障电网的安全稳定运行[1]，近年来电力调度主配协同、调配控服一体化、调度方式融合改革日益深入，调控员需要管控的数据已不局限于传统的调控OCS、OMS系统，数据的来源逐渐多元化，数据量更是爆炸式增加，在人员无法大量增加的情况下，凭借excel人工报表统计的方式，让调控员越来越不堪重负。电力调控如何实现多源系统数据交互，如何处理海量的数据，实现“主次分明、直观形象、详尽高效”的电网运行综合展示，是电网可视化面临的新挑战［2］。
近些年，电力系统可视化技术也受到了学术界和产业界广泛关注。美国 Power World 公司开发出可视化计算分析程序Power World Simulator［8］和在线可视化调度运行系统 Power Retriever［9］等，实现了电网基本数据的可视化显示。国内近年来由于将数字化转型认定为第四次工业革命的重要组成部分，国家也将数字化建设指定为重要的国家战略，电力系统可视化系统研究也越来越受到重视，文献[1]从全景可视化、全态可视化和全息可视化等三个方面对电网信息进行可视化展示的研究，文献[3]基于调度数据中心，研究统一权限控制管理关键技术，实现系统数据的安全、可靠访问，文献[4]针对大电网仿真获得的大量数据，构建了人机互动的高效仿真分析环境。
以上现有的研究，对本文的研究提供了重要参考，但对于多系统复杂数据来源的数据可视化，尚未有完整的相关研究，因此，本文针对调控业务的新变化、新挑战，提出了对多源数据的整合，从实际业务需求、用户需求定制电网数据、故障数据、重要用户用电情况等多个模块的可视化界面，实现多系统互联、多班组协同、大数据融合，让数字化转型真正地服务于调控日常工作，减轻调控员的工作负担，真正实现调控可视化平台的实用化。
本系统主要由调度日、周、月报可视化，重要用户用电情况可视化、故障分析可视化三个功能模块组成，总体框架如图1所示。调控日、周、月汇报基于调度OCS系统负荷数据、调度主配网OMS系统计划工作单执行情况，将当周数据的平均、最大、最小以及历史数据进行对比，对每周发生的计划工作进行管控回顾，通过数据分析，实现电网运行情况、负荷变化趋势的统筹分析，真实还原电网运行情况。用户用电情况可视化，针对电网重要用户及重要负荷进行重点的提取，实时汇集用户用电产生的海量数据，并加以整合，对客户关心的电量增长情况，最大负荷的可用裕度，周负荷波动情况进行全方位的直观展示，为客户提供更好的服务。故障分析可视化，整合主网OMS、配网OMS故障清单以及电网管理平台故障池，做到一故障一分析，一故障一回顾，有效提高调控中心故障处置能力，提高电网管理水平，对业务实现有效支撑。
图1 调控互联可视化整体架构图
2.1 设计原则
调控多源数据互联汇报可视化系统，汇集了多平台、海量数据，根据服务的对象不同、业务不同对系统各个模块进行了差异化设计，其目的是为电力调控控制中心日常的汇报工作提供直观、有效的数据收集、整理、展示平台，其设计原则具备以下特征：
(1)智能化、实用化
平台汇集了支撑调度日常工作的OCS、OMS、电网管理平台、计量自动化系统的多系统，做到所需数据应采尽采，在数据收集阶段最大限度做到减少人工操作，实现智能化，同时无法从系统中直接采集的数据，或临时增加的信息，系统仍支持人工录入功能，做到智能化、实用化相结合。
(2)简洁性
合理利用图、表等可视化手段，让复杂的数据简洁展示，相较于传统的excel表格展示形式，展示界面样式更加美观、简约，形式更加形象易懂，用最简洁的排版，最快速、直观地将复杂数据传达给使用者。
(3)灵活性
数据展示模块要增加时间区段选取功能，让数据展示变得更加灵活，增加用户的使用场景。
2.2 日、周、月汇报可视化
通过数据分析方法提高电网运行的管理水平，离不开对于电网数据以及设备运维情况的掌握，因此，需要更多源的数据以及更大的数据集支撑，传统的人工统计分析，难以支持多源海量数据的涌入，因此必须要对传统的调控业务汇报进行数字化改造。
电网运行发展趋势方面，本系统首先按照时序对提取到负荷数据、电量数据进行统计记录，通过图表形式，对相关业务数据进行直观展示，并应用统计学方法，对数据曲线的发展方向进行初步判断，电网管理者根据相关看板轻松获取电网运行变化趋势，把握电网发展方向。
对于设备运行情况的关注，本系统通过收集OMS系统中的计划工作信息，对站内和线路设备的运维状况进行初步的分析掌握，根据相关设备的运维周期，结合设备的缺陷情况、负荷状态，生成变电站和线路的健康等级，相应生成调度端对设备的运维建议，切实提高网内设备的管理水平。
2.3 重要用户用电情况可视化
现在很多高科技企业用电需求大，除了对电费成本的关注外，对电能质量的要求也越来越高，特别是贵安新区，大数据中心用户，占据了全网50%以上的负荷，电能质量的任何偏差都可能对其设备的正常工作产生影响，所以本文的重要用户用电情况可视化工具，对用户关心的负荷、电量进行高频提取展示，让客户能够直观地看到统计时段内其单位用电情况及变化趋势，通知针对特殊用户的需求，设计了后台管理系统，能够实现用户需求的个性化定制，，同时针对数据集中的离散值、异常进行特殊关注并判断发生异常的原因，输出异常简报，给电网重要用户的日常业务提供专业的电网端数据支撑。
2.4 故障分析可视化
对于网内故障的分析回顾是提高调度故障处置能力的关键，本系统针对网内故障，提取电网管理平台故障池相关内容，以及主、配网OMS相关故障单信息，对网内发生的故障信息进行全景监视，对故障的发生时间、发生设备、保护动作情况、处置过程进行整理分析，并对高频故障设备以及影响范围大的故障设备进行特别标注，调度作为电网的管理者，可以发现电网安全风险，方便学习回顾提高故障处置能力，同时对高频故障设备提出网架优化建议，提升整个电网的安全等级。
以调度日、周、月汇报可视化以及故障分析可视化展示为例，在各平台数据接口未打通前，系统采用定期执行爬虫程序的方法对实现数据更新，由于需要保护敏感业务数据，本部分不对具体数据内容进行展示。
3.1 日、周、月汇报可视化
调度日报如图2（a）相关数据源自调度OCS系统，统计全网并展示分用户当日负荷情况以及历史负荷情况；
图1（b）为调度今日工作记录，展示今日工作及明日计划。
图2 调度日报
周、月汇报以图2所示电量情况为例，展示全网2022累计电量及计划、完成情况。
3.2 故障分析可视化
针对设备发生的不同类型故障进行颜色标注，直观展示线路及设备发生故障的频率，结合设备的缺陷和负荷情况可以提出设备的优化建议，提高网架可靠性。
本文提出了调控多源数据互联汇报可视化系统的设计，详细介绍了系统的架构组成，系统各个模块的作用，着重对调控互联汇报可视化模块和重要用户用电情况可视化模块进行了分析。本文提出的系统可以解决电力调度行业日常汇报工作数据来源多，数据量大，依靠人工统计，灵活性差的缺点，为调控汇报工作提供了智能化、数字化、规范化、美观的可视化解决方案，让汇报工作变得简洁、直观、快速、高效。基于本可视化系统，实现省级、网级以上更大规模数据，更复杂结构的汇报展示应用，将是本文下一步重点研究的工作。
图3 调度周报
图4 故障分析可视化
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