第31卷第8期2011年8月

电力自动化设备

ElectricPowerAutomationEquipment

Vol．31No．8Aug．2011

智能电网中EMS人机交互的关键技术

朱全胜1，孙

怡2，李卫东2

（1.河南电力试验研究院，河南郑州450052；

2.大连理工大学电子信息与电气工程学部，辽宁大连116024）

摘要：以人因工程为指导对智能电网中能量管理系统（EMS）人机交互的设计进行探讨，重点对人机交互的关键技术进行剖析。对单窗口多视图、多窗口多视图及多屏多视图等3类多视图呈现方式进行详细比较，并对协作方式展开分析；为实现人机交互的智能化，引入事件与任务触发机制，提出该机制相关规则的几个要点，即所处状况的判断、信息的选取及信息在视图中的分配、可视化及协作方式选取等；对时间序列可视化的方式进行探讨，提出像素条形图、协作多视图、时空融合的3-D地理信息系统（GIS）等3种有效的改进方式，并进行相应分析；建议EMS的人机交互由间接操作模式向直接操作模式转变，以此提升人机交互的自然性，保障调度员能够专心应对系统所发生的问题。

关键词：电力系统；智能电网；能量管理；人机交互；关键技术；设计；地理信息系统中图分类号：TM734；TP391.41

文献标识码：A

文章编号：1006－6047（2011）08－0117－05

表1EMS智能化程度的4级分类

与传统电网相比较，智能电网中能量管理系统（EMS）的智能程度将不断提高，EMS所执行的具体任务也随之发生转变。智能化程度提高后，EMS将承担更多决策型工作，调度员工作负担得以减轻。在调度员决策型工作减少的同时，将更多地通过人机界面与EMS进行交互，并随时准备在计算机出错时进行必要的危机和错误管理。这些改变对智能电网中EMS人机交互的设计提出了新的要求。

此外，在EMS改进核心算法以实现高度智能化的同时，人机交互也应更多地从本质上体现智能化的特点［1］。

本文将探索智能电网中EMS人机交互设计的变化，并重点对人机交互的关键技术进行分析，以促使调度员和计算机之间的交互行为更加协调。

Tab.1FourcategoriesofEMSintelligence

智能化程度辅助决策交互型人工智能监控型人工智能完全的自动控制

任务分工

调度员决策，行动交互否决———

EMS提出建议决策，行动决策，行动决策，行动

1EMS智能化程度的分类

在现代电力系统中，EMS和调度员组成“分享责

任的连续统一体”，共同承担监控任务。依据EMS智能化程度的不同，二者监控任务的分配也将不同。在EMS智能化水平提高的同时，其将承担更多决策型工作，电力系统将更多地实现实时闭环控制［2］。

借鉴经典的自动控制系统的分类方式［3］，依据EMS智能化程度的高低，可将其分为4个阶段：辅助决策、交互型人工智能、监控型人工智能以及完全的自动控制。各阶段调度员及EMS的任务分工详见表1。

现有EMS的智能化程度处于辅助决策阶段，其中如负荷预测、最优潮流计算、预想事故分析等计算

收稿日期：2010－10－25；修回日期：2011－05－16

工具均是EMS为调度员所提供的辅助决策措施。

在未来智能电网的发展过程中，依据EMS智能化程度的不同，将包含交互型人工智能、监控型人工智能及完全的自动控制等3个阶段。其中，完全的自动控制可被看作EMS发展的终极目标及愿景，此时EMS能够完美地实现“智能机器调度员”［2］，电力系统成为完全的实时闭环控制系统。在智能电网发展的初期，在很长一段时间内EMS的发展目标将会是实现辅助决策到交互型人工智能的跨越，从而逐渐发展为有较强自我决策能力的智能型EMS。在该发展时期，EMS将会担负起更多的分析、决策方面的责任，调度员则通过与计算机进行交互，修改或选择最佳决策方案，然后将具体的实施过程交由计算机完成。

2人因工程对人机交互的指导

与辅助决策阶段相比，在交互型人工智能阶段，决策工作将更多地交由EMS完成，调度员工作负担得以减轻。同时，随着调度员对计算机依赖程度的上升，调度员的“可靠性”可能会受到影响。依据人因工程学进行分析［4］，具体反映在以下3点。

a．调度员的觉察能力降低。调度员将不易觉察到系统所出现的问题，

特别是某些出现概率较低的