随着国网池州供电公司大运行体系^[1]建设的日臻完善，调控中心对电网的管理职能和业务指挥棒的作用日益突出。为了推动调控业务模式由经验决策向在线分析、科学辅助决策的全面转型，调控中心遵循“效率优先、目标导向、实事求是、安全稳定”的基本原则，开发应用了智能调度可视化预警系统，旨在帮助调控人员监视电网运行状态，提高调控人员对电网实时运行的控制能力，全面提升调控业务的安全风险辨识、防范和控制水平。本文分析了智能调度可视化预警系统的结构、功能以及在国网池州供电公司调控中心的应用情况，为该系统深化应用和进一步推广奠定基础。

智能调度可视化预警系统以原智能电网调度控制系统为基础，通过数据接口为电网实时告警服务、辅助决策服务、安全分析服务等功能模块提供电网实时数据和各类电网模型、电力设备参数；可视化预警系统的电网实时告警服务、辅助决策服务、安全分析服务通过软总线为可视化工作平台提供数据分析结果，可视化工作平台提供线路主题、母线主题、变压器主题、N-1主题的三维立体显示，以及其他告警数据、辅助决策数据的展示。系统结构框图如图 1所示。

图 1

图 1 智能调度可视化预警系统结构框图

电网数据可视化展示平台是智能调度可视化预警系统的重要组成部分。该平台采用OpenGL（Open Graphics Library）作为与原智能电网调度控制系统的图形程序接口标准，经程序转换，在直接复用原智能电网调度控制系统中的潮流图、地理接线图、变电站一次接线图等图形的基础上，通过高性能、极具冲击力的高视觉表现力的二维、三维图元，展示表征电网运行情况的特征数据^[2]。调度和监控人员通过设置在系统人机界面的左上角的可视化界面导航罗盘，实现可视化图形任意角度的旋转、倾斜以及无极缩放，便于调控人员从鸟瞰、平视等不同角度自由观察主题页面。

智能调度可视化预警系统智能监视分为线路监视、母线监视、主变压器监视、N-1安全分析4个部分。根据关注电网运行情况的不同侧面以“主题”的形式开展可视化展示，共分为地理图线路电流监视、地理图线路有功功率监视、地理图线路无功功率监视、地理图母线电压监视、地理图母线3U0电压监视、地理图主变压器容量监视、地理图主变压器功率因数监视、潮流图线路电流监视、潮流图线路有功功率监视、潮流图线路无功功率监视、潮流图母线电压监视、潮流图母线3U0电压监视、潮流图主变压器容量监视、潮流图主变压器功率因数监视等16个主题（见图 2）。

图 2

图 2 可视化预警系统主题配置界面

在潮流图主变压器容量监视主题中，采用潮流图主变压器容量监视作为基础图形，对变压器负载率进行可视化转换，以电网静态安全分析计算结果作为渲染背景。通过浏览该主题，调控人员即可掌握池州电网主变压器负载率分布情况以及在该分布下电网静态安全情况（见图 3）。

图 3

图 3 主变压器负载率渲染图

电网静态安全分析是指逐个无故障断开输电线路、变压器等元件，检查其他元件是否因此过负荷和电网低电压情况，用以检验电网结构强度和运行方式是否满足安全运行要求。该功能模块自动周期性运行，将主网内任一输电线路和变压器故障前后对其周围变电所母线电压变化的影响进行对比，分析电网任一元件退出运行对系统电压的影响，并用N-1准则逐一对负荷较大的输电线路进行扫描，查找系统不安全因素。该功能对及早发现电网存在的薄弱环节并预先提出合理控制对策，提高设备健康水平，确保电网安全稳定运行具有重要意义。周期运行计算分析结果展示界面见图 4。220kV池州变电站Ⅰ母故障N-1分析展示界面见图 5。双击该界面中的故障设备，系统将以列表的形式对计算结果进行展示（见图 6）。

图 4

图 4 静态安全分析模块周期运行计算分析结果展示界面

图 5

图 5 220 kV池州变电站Ⅰ母故障N-1分析展示界面

图 6

图 6 N-1结果展示界面

2.4 构建可视化预警系统数据库及预警策略库

针对主变压器容载比、线路负载率、母线电压、潮流输送断面、10 kV母线3U0电压、备自投装置设置智能监视描述参数，构建智能调度可视化预警系统预警策略库。当监视量达到或超过预警限值，系统会主动弹出预警提示^[3]。预警策略库中主要的智能监视描述参数具体如下。

（1） 变压器描述包括容载比预警限值、容载比安全限值和主变压器监视标志。

（2） 线路描述包括负载率预警限值、负载率安全限值和线路监视标志。

（3） 母线电压限值描述见表 1。

表 1 (Table 1)

表 1 母线电压限值描述

表 1 母线电压限值描述

（4） 潮流输送断面的监视描述：潮流输送断面的传输功率由其各支路总加得到，将其与预先设定的传输功率极限相比较判断状态。潮流输送断面的模型描述通过潮流输送断面表和潮流输送断面支路表 2个表实现，每个潮流输送断面支路数最大为16，潮流输送断面支路由线路形成。

表 2 (Table 2)

表 2 电网安全状况评估计算方法

表 2 电网安全状况评估计算方法

（5） 母线3U0电压的监视描述：10 kV母线发生单相接地时，会产生3U0（母线3 倍零序电压），当3U0＞15 V时，可视化预警系统将自动告警。

建立池州地区的电网状态健康模型，对影响电网安全的因素进行评估分析，其中最重要的4个因素包括电网主要线路负载率评估（S₁）、主变压器容载比评估（S₂）、母线电压评估（S₃）和电网安全分析评估（N-1 评估）（S₄），得到电网在线安全状态，按照评估策略，对当前电网的实时状态评估后给出一个可靠的分值，分值代表当前电网的安全系数^[4]。电网安全状况评估计算方法见表 2所示。

以100分为基础，按照评价对象的实时状态进行扣分，4个影响因素按照其权重实时计算总指标，则电网安全系数S计算公式如下：

S=k₁S₁+k₂S₂+k₃S₃+k₄S₄，

其中，k₁、k₂、k₃、k₄分别为4个影响因素占电网运行实时状态评估的权重，k₁、k₂、k₃、k₄均取25%。

S 取值在0~100，得分越高，说明电网安全状况越好。

电网辅助决策功能以电网拓扑结构、电网运行状态为基础，当电网静态安全分析结果构成触发电网辅助决策的条件时，辅助决策服务即启动分析过程，计算电网控制策略操作方案并自动提供给调控人员^[5]。针对电网中出现N-1开断后线路/主变压器重载、过载及电压水平越限的情况，进行电网运行方式调整辅助决策计算，为调控人员提供电网运行方式调整建议。对于线路或主变压器潮流越限，给出被转供负荷名称、转供路径、转移/控制负荷量指标；对于母线电压越限，给出被转供负荷名称、转供路径、转移/控制负荷量，以及主变压器分接头档位调整、无功补偿设备投切容量指标。

为更好地服务大运行体系下的调控联合值班模式，国网池州供电公司调控中心在调度工作区和监控工作区各布置了1套可视化预警系统工作站。该系统自运行以来，综合智能预警正确率100%，月可用率100%，单个故障扫描平均处理时间小于2 s。该系统的应用不仅大大提高了调控人员对电网运行的监控能力，帮助调控人员有效掌握电网全局运行状态，而且提高了电网安全生产水平，社会和经济效益显著。

电网可视化技术是电网调度自动化与电网运行控制技术紧密结合的前沿研究课题，可视化技术是实现智能化调度的关键技术之一^[6]。基于3D可视化平台的智能调度预警系统的应用为池州地区电网科学调度工作提供了预警及辅助决策手段，提高了调度决策的智能化和精益化水平。该系统的应用响应了国网公司推进坚强智能电网建设要求，实现了电网公司、企业、全社会的多方和谐共赢。