配电驾驶舱关键技术研究及示范项目建议书

1、吉林省电力有限公司公司科技项目建 议 书项目名称：配电驾驶舱关键技术研究及示范申请单位：项目负责人：通信地址：邮政编码：联系电话：申请日期： 2012年07月 项目简表项目名称配电驾驶舱关键技术研究及示范项目负责人姓名单位性别年龄专业职称费用估算（万元）300研究起止年月2012.8-2013.8项目的必要性随着国家电网信息化建设的推进，配电网一二次设备以及相关配套设施的智能化程度逐步提高，普遍具备了通信、监视、控制等功能，对配电网进行全景监视、控制、管理的技术基础已经初步具备。目前已经存在的配电自动化系统已经在配电实时监控和管理方面开展了相当多的和运行相关的配电网应用工作，积累了丰富的实践经

2、验，但是实现配电网全面自动化并结合智能配电网要求的智能应用还处于起步阶段，开展的工作不够全面深入，尤其在配电驾驶舱应用、配用电统一模型、馈线调压降负荷、配电网自愈控制、微网运行控制等方面存在技术和管理上的盲点。因此，本项目的目标是研究开发配电驾驶舱系统，制定详尽的、个性化的技术标准，实时反映配电网运行和管理状态，将各类分析对象的信息形象化、直观化、具体化。为配电网相关人员提供监控、分析、操作、管理和仿真的“一站式”操作平台，通过试点工程应用验证该系统的有效性。国内外研究情况国内外现有可应用于配网故障定位及隔离方案主要有：主站（子站）集中型方案、电压（电流）-时间型方案、传统过流保护。这些馈线自

3、动化方案，都必须在变电站馈线开关保护跳闸，馈线全线停电之后，再逐步进行故障区域定位与隔离，停电范围大，判断和隔离过程时间长。以上各种方式，还未考虑到智能配电网中分布式电源接入之后不仅使得配电网由单电源供电变为双（多）端电源供电，还会改变分布式电源附近节点和线路故障水平及配电网的短路阻抗和短路电流分布，同时分布电源在故障时的故障电流倒送等问题，都给传统配电网自愈技术带来新的挑战。此外，国内外现有可用于配电自动化的通信技术纷繁众多，技术上各有优劣，总体可以分为五大类：1）无源光纤专网通信技术（epon）；2）有源光纤专网通信技术（工业以太网）；3）配电线载波技术；4）无线专网通信技术（230m无线

4、电台、mobitex、wimax和mcwill）；5）无线公网技术（3g、gprs/cdma等）。这五大类通讯方式涉及设备种类多，安装方式各异。因此，如何综合全面地考虑已有的通讯技术，将其一体化的实现于系统中也是一个值得思考的问题。在解决上述理论问题的基础上，还需要进一步对构建配电驾驶舱所涉及的难点及关键技术进行突破，为建设配电驾驶舱奠定技术基础。最后，需要通过试点系统的建设来实际验证配电驾驶舱的相关理论和技术，实现配电驾驶舱物理实体，真正为配电网运行、管理提供支持。主要研究内容1） 配电驾驶舱基础理论研究a） 态势感知理论应用研究态势感知技术是驾驶舱建设和应用的关键技术，被认为是对态势进行评

5、估而获得执行决策的过程，常用于人机交互（human-coputer interactions）系统。态势感知就是在特定的时间和空间下，对环境中各元素或对象的觉察、理解以及对未来状态的预测。态势感知提供了对复杂系统决策和操作的基础，只有正确地感知环境状态，才能对操作对象提供下一正确的决策依据。态势感知的信息处理过程分为三个阶段：l 觉察(preception)：检测和获取环境中的重要线索或元素，这是态势感知基础的一步；l 理解(comprehension)：整合觉察到的数据和信息，分析其相关性；l 预测(projection)：基于对环境信息的觉察和理解，预测未来的发展趋势，这是态势感知中最高层

6、次的要求。在此理论基础之上，态势感知技术在包括舱空、军事等领域得到了较为广泛的应用，但是其在电力系统配电自动化领域还缺乏成熟的应用，应结合其基本理论，对其在配电网运行状态监视、分析及管理中的各个应用环节进行理论基础的研究，以指导整个状态感知技术在电力系统运行中的觉察、理解以及预测的各个关键技术环节的应用。b） 人-机-环境系统工程技术研究人-机-环境系统工程最早应用于航空科技，是驾驶舱的基础理论之一，主要内容是运用系统科学理论和系统工程方法，正确处理人、机、环境三大要素的关系，基于人-机-环境系统工程的思想，分析和改进现有配电网运行系统，可以使得整个系统由经验走向科学、从定性到定量，从不自觉到

7、自觉，实现全面飞跃。驾驶舱所涉及的现代技术还包括信息集成技术、通信技术、人机交互技术、色彩学、人体工学、可视化技术、自动控制技术等各种技术。这些技术和理论首先在航空、军事、科学分析等领域提出和发展，在电力领域并没有系统地发展和研究，本课题的目的就是在驾驶舱通用技术和基础理论上，结合配电网运行环境和电力领域知识，提出配电驾驶舱的整体技术和理论框架，为后续设计和建设提供理论基础。2）配电网多维、多层次kpi指标体系技术研究围绕配电网安全、经济、优质、环保运行，针对公司领导、部门领导以及不同专业应用，制定有针对性的关键kpi指标，以直观方便的显示出各个层面的不同人员对电网运行、电网管理的关注信息。本

8、课题对这些关键kpi指标的所需的基础数据及其来源、频度、时效性、准确性、获取方式等进行研究，提出通过基础数据形成相应kpi的方法。同时，分析kpi指标正常、告警、紧急等各类区间，并对kpi指标的展现方式进行研究，针对不同角色的人员，分析应以何种方式提供哪些指标的合理展现，既能够使相关人员在kpi偏离正常范围时能及时准确地得到提示/警示，又能使其不淹没在信息的汪洋大海中。3）配电网统一模型研究研究iec61968、iec61970模型及cim模型互操作测试，采用面向对象的实时数据库管理，实现全版本的配用电一体化的电网模型、拓扑和图形存储，建立配用电网及其管理业务的统一cim模型，保证底层数据存储

9、的开放性、电网模型更新事务完整性、实时并发访问能力和系统的可维护性。4）配电网智能分析技术研究基于配电网实时和管理数据，对配电网运行状态进行智能化分析，主要的专业业务分析应涵盖从输电、配电到用电的全面分析功能，如调度专业分析、馈线自动化分析、可视化防误、重要用户保电、模型动态管理、不停电转供、需求侧分析等模块，同时应结合智能配电网发展的要求，实现对新能源下的配电网智能分析，如分布式电源接入分析、分布式用电设备的用电分析、分布式发用电策略分析等。5）基于业务流程的配网调度、运行、生产等核心业务的一体化支撑技术研究主要研究配网调度、运行、生产和服务等核心业务的闭环管理技术、基于业务流程的一体化作业

10、技术。实时系统强调的是实时性，而管理系统强调的是流程和管理应用，在实时系统中开发了工作流引擎，在不影响实时性的同时，在实时系统中加入了管理功能，把两者有机地融合在一起，很好地满足了配电日常工作的需要，为无纸化运行提供支持。6）智能化馈线调压降负荷和负荷管理的技术研究主要研究电压调节和负荷转移的基本约束条件、电容器组的投切控制策略、有载调压器控制策略、静止无功补偿器控制策略、配电网网络重构方案、电压调节策略与网络重构方案的综合优化方法。7）配电网运行态势综合智能展示和人机交互技术研究a） 配电网运行态势综合智能展示技术研究研究利用全景信息实现配电网运行态势综合展示的手段，包括视频，图像，gis，

11、动画，3d虚拟现实，科学计算可视化等多种展示技术的综合应用。研究配电网关联信息智能综合展示技术，总结抽取配电网信息关联策略以及关联策略的灵活定义方法，为配网调度员在特定场合自动化、智能化、综合性展示相互关联的多维度综合性息，为配网调度员快速准确决策提供智能、可视化依据。研究灵活的人机界面组织方式，制定适合电力各专业需求的人机界面规范，使得系统易于学习，易于使用，易于互操作。研究界面管理中心，统一管理海量信息到界面的映射。研究个性化的人机界面定制和用户展示定制技术，可以从界面管理中心抽取出部分界面，形成个性化视图，以满足不同专业，不同层级人员，不同使用环境下的不同需求。b） 人机交互技术研究研究

12、符合人机工程和认知心理的人机交互环境，提升工作环境的舒适性。研究基于人机界面在线交互的数据分析技术。如数据关联分析，趋势分析，聚类分析等，结合数据挖掘和辅助决策应用，用户以交互方式配置界面元素，将细节信息变为概括信息展示，以满足快速决策需求。研究包括web、移动设备、多屏显示器、大屏幕、触摸屏、短信、语音输入/输出等多种交互手段的应用。研究基于多点触摸屏和3d交互方式实现灵活、直观、高效的用户操控，并能够实现触摸方式与传统展示方式的无缝切换。研究搜索技术，可以将海量信息中的关心信息快速检索出来，并将相关联界面展示出来。研究基于界面的二次开发技术，可利用脚本，公式等完成进一步的数据分析和界面定制

13、工作。8）一体化配电智能终端和通信技术提供多个间隔的保护测控功能：进出线保护、馈线保护、低压母线保护、配变保护、三遥功能； 提供多种通讯方式下配电网差动保护技术；提供配电网多种保护配置方案。在配网故障的条件下，先于变电站馈线开关跳闸，结合主站完成配电网系统自愈。提供工业以太环网、epon、gprs/cdma等多种通讯方式，实现终端通讯技术的一体化的方案。9）吉林电力配电驾驶舱系统建设利用本项目的各项技术成果，对配电驾驶舱进行全面研究和设计，在吉林电网建设一套国际首创的配电驾驶舱系统，全面提升配电网运行和管理的驾驭能力。预期目标1、提出表征配电网运行和管理关键指标的kpi体系2、提出适合配电驾驶舱的信息展现和人机交互的原则和方法；3、提出并建立配用电网及其管理业务的统一cim模型4、研制基于业务流程的配网调度、运行、生产和服务等一体化核心业务主要研究配网调度、运行、生产和服务等核心业务的闭环管理技术、基于业务流程的一体化作业技术。5、研制新型配电网智能分析功能基于配电网实时和管理数据，对配电网运行状态进行智能化分析，分析结果可视化展示给调度员，提供辅助决策。6、研制智能化馈线调压降负荷和负荷管理功能7、编制配电驾驶舱系列技术标准送审稿，开发配电驾驶舱关键软件8、研制一体化配电智能终端、实现配网二次设备一体化解决方案 实现在多种通讯条件下，多