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(shù)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(shù)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。

　　【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）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(shù)平臺上。

　　【關(guān)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

　　一、前言

　　在線潮流預測與可視化預警輔助決策功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。

　　二、電網(wǎng)安全管理現(xiàn)狀分析

　　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(shù)，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(gòu)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。

　　可視化技術(shù)是一門新興技術(shù)，是利用計算機技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡技術(shù)、圖形學、圖形處理和人機界面的融合，可視化技術(shù)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(lǐng)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。

　　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

　　1.實時態(tài)安全預警與輔助決策服務

　　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(chǔ)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。

　　2.預測態(tài)安全預警與輔助決策服務

　　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。

　　3.研究態(tài)安全預警與輔助決策服務

　　利用實際電網(wǎng)模型，截取實時斷面或加載歷史斷面、研究方式來實現(xiàn)設(shè)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。

　　4.在線潮流估計與狀態(tài)評估

　　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。

　　四、可視化安全預警與決策支持系統(tǒng)的應用

　　可視化技術(shù)的分析是建立在大量數(shù)據(jù)和字符基礎(chǔ)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：

　　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(gòu)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(guān)系等值點閉合、填充色塊而形成等高線。2.實現(xiàn)圖形和人機交互。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)。可視化系統(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(shù)和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)。在限定的時間范圍內(nèi)對不斷變化的實時數(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(shè)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。可視化預警與決策系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復雜，數(shù)據(jù)對象和任務之間互相制約、互相依存，設(shè)計實現(xiàn)了任務的定時啟停、啟停條件的設(shè)定、指定任務之間的依存關(guān)系與實例化個數(shù)的約束等，實現(xiàn)了各個任務之間的嵌套、合并、通信和合作等功能。5.實施資源管理。包括數(shù)據(jù)存儲形式的分類依據(jù)、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)恢復與安全、共享內(nèi)存的實現(xiàn)等功能。6.網(wǎng)絡通信。實時數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)絡通信通過流式傳輸、異地鏡象、客戶/服務器交互訪問、報文廣播、I/O調(diào)度等機制，滿足了系統(tǒng)高效和可靠性的基本要求，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸功能。對數(shù)據(jù)庫通過強制刷新和定時刷新兩種方式，就可以實現(xiàn)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫之間的雙向交流。

　　以上應用功能在電網(wǎng)運行中的安全預警與輔助決策中實現(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)。

　　五、結(jié)語

　　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(shù)有助于將過程一體化和流線化，并能使工程的主管和調(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(gòu)網(wǎng)格數(shù)據(jù)和多重半結(jié)構(gòu)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(shù)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)的可視化技術(shù)，為生產(chǎn)信息化系統(tǒng)提供有效的信息平臺。

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