浅析电网中EMS人机交换技术|电网EMS
摘要：能量管理系统(EMS)在电网中运用越来越智能化。本文重点对智能电网中能量管理系统(EMS)A-机交互的关键技术进行分析。分析了单窗口多视图、多窗口多视图及多屏多视图等3类多视图的协作方式，以实现人机交互的智能化。因此引入事件与任务触发机制相关规则的几个要点——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等。对时间序列可视化的方式进行探讨，以实现EMS的人机交互由间接操作模式转向直接操作模式，从而保障调度员能够专心应对系统所发生的问题。
关键词：EMS；人机交互；智能化；设计；关键技术；
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言：随着智能电网中能量管理系统(EMS)的智能程度不断提高。EMS将承担更多决策型工作。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。此外还得改进EMS的核心算法以实现高度智能化，从而从本质上体现人机交互智能化。本文将探索智能电网中EMS人机交互的设计，并重点对人机交互的关键技术进行分析。
1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，具体反映在以下3点：
（1）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事故类别。
（2）调度员对系统的情境意识缺失。调度员对当前系统状态难以做出正确的判断，对电力系统全局及某些关键局部的认识和判断能力下降。
（3）调度员的知识和技能退化。调度员对计算机的过度依赖会导致认知、分析、决策等工作的减少，从而造成工作能力下降。
智能电网中，为避免调度员出现上述问题，或降低所述问题产生的负面影响，有必要以人因工程为指导，在EMS人机交互设计过程及调度员的实践环节过程做出改变，以促使调度员保持高度的“可靠性”。
1．1 高度监控参与感
若调度员过于信任EMS的决策能力，则容易主动减少对系统监控的参与程度。此时一旦出现故障并需要调度员选择决策，调度员可能会因缺失对系统运行状态及决策过程的了解，从而错失执行决策的最佳时机。
因而尽管高智能化的EMS有助于减轻调度员工作负担，特别是减少其认知和决策的思考过程,这并不表示调度员可以主动降低工作的紧迫感。为保持高度的“可靠性”，调度员仍应该融入整个监控过程之中，保持高度的监控参与感。同时，基于上述原因，调度员应对EMS保持适度的信任感；既不能过度信任EMS，也不能丧失信任。
1．2高度设计参与感
调度员的工作任务除了要体现在实时监控端，应更多地在EMS的设计、维护和升级过程中予以体现。
经验在事故处理中往往有着至关重要的作用，为保证高度智能化的EMS“拥有”调度员所积累的经验。需要调度员较以往更多地参与设计。同时，在使用过程中。即使EMS拥有较强的自我学习功能，也仍需设计人员依据其运行情形不断进行修改，以期更加完善。因此,在设计环节及后期的修改环节，调度员都需要保持高度的参与感．甚至有必要实现调度员和设计者在角色上的融合。
1．3人机交互技术的改进
在交互型人工智能的EMS发展阶段，人机交互依然会是监控工作的一个重要环节，相关交互技术会对监控效率产生较大影响。同时，随着智能电网的实施，调度员将要面临更加复杂、要求更高、数据量更加庞大的电网，仅凭现有的交互技术，调度员已难以迅速、准确、全面地了解系统运行的真实状态。因此，有必要加大对人机交互技术的研究力度。依照计算机领域人机交互的发展方向以及电力系统的实际需求，在EMS人机交互技术的研究中，除了继续以高效率、低认知为目标之外，还应加大交互自然性和交互智能化的研究，以期实现调度员和EMS之间更加协调的配合。下文将重点对智能电网中EMS人机交互的关键技术展开分析。
2人机交互的关键技术
基于目前EMS人机交互的发展水平以及考虑未来的发展方向，本文归纳出智能电网初期人机交互方面亟需解决的4项关键技术：协作多视图、事件与任务触发机制、时间序列可视化及直接操作模式。
2．1协作多视图的实现
为满足调度员实时大容量信息监测的需求，如何将数量众多、种类繁杂的数据合理显示一直是电力系统人机交互的研究重点。尽管电力系统可视化技术发展迅速且已较为成熟，但一张图例上所显示的数据类别依然难以满足调度员的需求。在此基础上．多视图便成为不可或缺的工具和数据总量。多视图和可视化技术的结合使用，有利于减少大量的调画面操作，且降低调画面过程所增加的短期记忆负荷，从而在操作和认知两个方面均降低调度员的工作负担。与传统电网相比，智能电网中的信息类别和信息总量将会更多，多视图在EMS中的作用也将更加显著，有必要加大对其研究力度。
2．1．1 多视图的呈现方式
多视图有多种呈现方式，既可共存于同一窗口中，也可分布在多个窗口甚至多个屏幕中。常用的多视图呈现方式可归纳为以下3类。
（1）单窗口多视图：单一窗口被分割为多个框架，每一个框架对应一个视图。
（2）多窗口多视图：一个屏幕中存在多个窗口，视图分布在各窗口中。
（3）多屏多视图：视图分布在不同的屏幕中。通常以全屏形式呈现。
具体设计时，应充分发挥各类多视图的特点，相互配合以满足需求。多屏多窗口适用于放置信息量较大的视图，单屏多窗口或单窗口多视图适用于各视图信息量有限且视图显示内容关系紧密的情形。多屏显示在电力系统的应用较为广泛，而其他多视图的呈现方式则应用较少。但随着桌面型显示器面积的不断增大，单一屏幕可呈现的信息容量会显著增多。在这种情形下，应更多地翻用单窗口和多窗口2类多视图方式，这将有助于提高操作灵活性，并增强视图间的联系。
2．1．2多视图的协作
协作多视图是指在多视图中建立基于交互行为的联动关系，当用户与视图进行交互时，如改变、点击或移动某个视图的观察对象，其他视图内容也随之更新关系。在与可视化相关的众多研究领域中，协作多视图都是不可忽视的研究课题。EMS的协作多视图有必要在吸取一般协作关系及其他领域的协作多视图的基础之上展开深入的研究，可以参考的经典协作方式有画笔和链接全局和细节信息、追溯、同步滚动等。
2．2事件与任务触发机制的引入
协作多视图中各视图的联动由调度员的操作触发，即调度员的交互动作引起多视图显示内容的变换和协调配合。为进一步减轻操作负担，有必要在人机交互中引入事件与任务触发机制，这将是EMS入机交互智能化的重要体现。
一方面，事件触发机制可在第一时间将系统的综合故障信息合理呈现，节约事故处理时间。
另一方面，调度员的监控任务会随着系统运行状态的更改而改变，监控任务呈现出多样性的特点。若能够依据不同监控任务的特点，计算机自行调整人机界面的输出内容及形式，将有助于减轻调度员的操作负担。
在深层次的事件和任务触发机制中，具体的规则是设计关键。规则涉及到以下几个要点：一、所处状况的正确判断；二、所需显示的信息类别和信息总量范畴；三、信息在多视图中的合理分配；四、可视化方式的选择；五、多视图的布局、协作方式等的确定；