电力系统安防设备可视化设计及实现
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摘要：随着智能电网的建设和发展，单一系统已经无法对智能电网的状态进行完整地描述、监控和分析，针对以上问题，提出建设智能电网综合可视化平台，分析可视化平台的总体建设目标和系统架构，介绍系统在技术上和功能上的实现方法，认为该平台可直观和详细的展示智能电网信息。
关键词：智能电网；可视化平台；三维虚拟技术；多媒体动画
引言
随着现代计算机技术的发展，电力系统中网络通信设备数量也随着增多，传统人工监控管理这些设备的方法渐渐带来诸多不便，我们需要一种更加直观和有效的手段去解决网络通信设备资源难以管理的问题。文章阐述了可视化技术的基本理论，并介绍了怎么使用它去可视化电力系统中的安防通信设备，使得众多设备数据可以进行可视化管理和监控，能够方便的查看电力系统运行过程电力安防设备的运行状态。除此之外，还可以准确有效的确定故障问题所在，及时采取措施进行消除，减少损失。
1建设目标及设计思路
1.1系统建设目标
建设全网或全省范围内电网信息综合展现可视化平台，深化涉及到变电站视频、温湿度、风速、雨量气象环境、安全生产、雷电定位、EMS、应急指挥、安防、消防、调配一体化、供电可靠性、污秽等相关专业数据的接入和整合，丰富可视化方案，为决策与管理人员提供丰富的、可视化的、科学的信息综合集中展示平台，为及时掌握电网生产的整体情况，真实、准确的现场情况，以及科学决策提供完整的信息和技术支撑。
1.2系统设计思路
系统架构设计立足电网当前信息化建设现状，依托成熟稳定、设计精良、理念先进的电力业务基础构建平台，着眼构建以信息化、自动化、互动化为特征，为安全生产、管理创新提供长期技术支撑开展整个系统方案设计工作。系统架构设计符合如下原则：（1）整体性。一方面，应用系统具有全局系统性特性，电网信息综合展现可视化系统是对已建系统的继承与深化发展，与其他系统存在信息、能量交换，在设计时保障与其他系统的整体性。另一方面，模型设计的整体性，电网信息综合展现涉及到的数据包括输、变等模型信息，综合展现需要保障对不同模型中信息基本相同又各有特殊要求模型的统一整体表达。（2）先进性。构建合理的适当超前的技术体系架构，在保障建设的同时，更要求其在相当长时间内不落后，保障投资回报。（3）可靠性。以系统稳定、可靠作为第一原则进行架构设计。各子系统中的关键系统与设备采用高可靠性的设计和产品。（4）安全性。因系统展现信息量庞大，种类涉及生产、调度、运行、视频等，设计着重考虑系统应具备完整的安全策略和切实可靠的安全手段来保障系统、用户数据的安全，不仅仅反映在网络的传输，而且反映在网络的应用上。（5）可集成性。设计在数据、功能服务两个层面保障系统的可集成性。（6）可管理性。统一管理，能提高系统有效运行时间并且可以为系统的纠错、升级提供参考，系统的界面友好，容易操作维护。（7）开放性。建设遵循开放性原则。提供符合国际标准的软件、硬件和通信技术，使系统具备良好的灵活性、兼容性和可移植性。（8）扩展性。系统满足未来发展需要，并充分考虑系统应用的最大容量。
2电网信息综合展示可视化系统设计
2.1系统总体架构设计
电网信息综合展示可视化系统由智能信息集成模块、视频监控模块和综合展现可视化模块三部分组成。数据智能信息集成模块由抽取、清洗、转换、加载等子模块组成，通过ETL技术实现多个专业系统之间的数据分析和数据整合，为综合展现可视化模块提供基础数据源；综合展现可视化模块以GIS技术、图形图像技术、数据挖掘技术为依托，实现电网业务运行和对外展示的可视化需求；视频监视平台模块以音视频编解码、数据访问、大容量数据存储、视频集成以及视频应用展现技术为基础，由管理客户端、管理服务、流媒体服务、智能分析服务、集中存储服务、报警服务、应用客户端等子模块组成，实现电网信息视频展示与监控。
2.2系统业务架构设计
电网信息综合展现可视化系统融合了电网生产运行信息、GIS信息、调度信息、安防信息、消防信息、气象环境信息、视频信息等众多业务应用信息，将功能按照业务条线以场景形式组织，主要包括全景监视、生产指挥、设备管理、气象综合、视频监控等5大业务场景30多个功能模块。场景按照业务条线组织完成后通过相应的显示控制方式最终以多样的可视化展示手段进行呈现。
3功能实现
智能电网综合数据监测智能电网综合数据展示主要以配电自动化系统数据为基础，包括但不限于以下分析与展示：智能配电网运行概况、配电网中所有设备的负载情况、配电网薄弱环节的分布情况、配电网故障的精确信息。对用电信息采集系统、输电线路在线监测、电能质量监测与治理、故障抢修管理系统的数据展示，直接链接到相关应用系统。智能电网可视化平台运用图标技术，通过仪表盘、曲线图、柱状图等图标对不同的业务数据进行展示。从而更直观、详细的将智能电网中的信息展示给用户。配电网在运行过程当中，各部分的负荷状态是不一样的，其抗故障的能力也是不一样的。哪里是当前配电网的薄弱环节？如何根据当前配电网情况分配负荷，减轻配电网薄弱环节的运行负担？这些问题都会在智能电网可视化平台中进行展示分析。
4智能变电站互动模拟体验
智能电网可视化平台通过三维虚拟现实技术，实现对智能变电站全部运行设备及运行状态的场景模拟。操作人员通过屏幕前的系统操作，可以实现置身于智能变电站现场巡视设备查看设备运行状态及各类运行参数信息虚拟现实模拟，包括顺序控制、智能告警与分析、故障信息综合分析、设备状态可视化、无功优化控制、智能操作票等功能三维立体展示。通过3D技术立体全方位展示采用集成化智能设备和一体化业务系统的新一代智能变电站，突出“绿色、环保、高性能”建设理念和美化发展前景。a.实现智能变电站整体场景的仿真模拟，包括变电站整体场景、门禁设施、安防设施、环境监控设施、设备运行状态监控设施等3D模型。b.以巡视参观人员为视角，从变电站主路进入变电站大门，通过门禁监控及控制系统，开启大门进入变电站监控中心。c.以站内技术人员为视角，介绍智能变电站整体概况，包括风电、水电、光伏电站的输入，智能设备的保护单元、测量单元、控制单元、监测单元、计量单元运作原理。d.實现以智能巡视机器人为视角，实现巡视机器人在变电站中按照既定巡视路线，巡视变电站内主要巡视设备的状态参数，主要包括智能变压器各传感器参数、电子式电压/电流互感器、开关设备的状态参数。
结语
本文以可视化技术为基础，首先介绍了可视化相关的理论与分类。然后进一步引申到在可视化技术在电力系统中的应用，提出了对电力系统的安防通信设备进行可视化的必要性，接着对本文中电力系统安防设备进行可视化的需求分析与MVC设计模式进行了介绍，从技术层面上分析了电力系统安防设备可视化的可行性。然后是本文的重点内容，通过部分重要功能的伪代码给出了整个安防设备网络拓扑可视化的实现进行了讲解。文章最后展示了系统实验结果，证明了对电力系统安防设备的可视化是有效可用的。可以帮助电力系统监控中安防设备的监控和管理，做出积极有效的贡献，降低通信网络的运维成本，提升了整体电力系统中通信网络设备的故障管理和监测水平。
参考文献
[1] 刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2] 曲朝阳.智能电网知识处理模型与可视化方法[M].北京：科学出版社，2013.
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