可視化技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用

尚喜民 魯勇

（國(guó)網(wǎng)西藏電力有限公司本部，西藏 拉薩 850000）

一、可視化技術(shù)分析

（一）可視化技術(shù)的基本概述

電力系統(tǒng)中的可視化技術(shù)主要就是將電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、各種屬性等通過(guò)可視化技術(shù)中的各種先進(jìn)技術(shù)和算法進(jìn)行處理之后，以圖片、圖形的形式呈現(xiàn)出來(lái)，方便操作人員能夠具體的了解電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，從而采取針對(duì)性的措施。運(yùn)用可視化技術(shù)具有多種功能：第一，它不僅可以將系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成圖片和圖形的形式，豐富信息內(nèi)容，方便操作人員更好的發(fā)展系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律；第二，操作人員開(kāi)可以觀看可視化技術(shù)計(jì)算的全過(guò)程，并且能夠及時(shí)調(diào)整參數(shù)，使得結(jié)果更加合理科學(xué)；第三，提升處理數(shù)據(jù)的質(zhì)量和效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息數(shù)據(jù)的高效運(yùn)用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化電力調(diào)度環(huán)境下出現(xiàn)的各種故障，并采取有效措施加以解決，保證電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）可視化技術(shù)的基本發(fā)展情況

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，信息化成為了當(dāng)今時(shí)代發(fā)展的主要特征，尤其是電力企業(yè)的信息化發(fā)展，各種大量信息數(shù)據(jù)逐漸涌現(xiàn)出來(lái)，并且已經(jīng)超過(guò)了人們的理解范圍和處理能力，由于缺乏有效的信息數(shù)據(jù)分析和處理手段，大約會(huì)有90%左右的信息數(shù)據(jù)被忽略和浪費(fèi)，在一定程度上限制了電力企業(yè)的發(fā)展。而可視化技術(shù)屬于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一部分，它可以作為大量數(shù)據(jù)處理的有效手段，并且被應(yīng)用到電力系統(tǒng)發(fā)展中去，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率有著重要的提升作用。

二、可視化技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用

（一）二維可視化技術(shù)的應(yīng)用

1.單變量餅圖的應(yīng)用。在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中，可以用單變量餅圖的方式來(lái)表示線路和變壓器的負(fù)載率，通過(guò)改變其顏色和所占面積，直觀反映相應(yīng)的負(fù)載大小，簡(jiǎn)單、清晰且明確，便于工作人員理解和記憶。單餅圖可以反映單一數(shù)據(jù)的變化情況，與普通餅圖表現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)的比例關(guān)系存在較大的差別，其最大值是預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)的最大值。在繪制單餅圖時(shí)，要對(duì)數(shù)據(jù)的最大值進(jìn)行合理預(yù)測(cè)，同時(shí)選擇適當(dāng)?shù)奶畛渖?，使圖形鮮明且便于理解。

2.等值線法。等值線方法屬于可視化方法，主要作用是對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓、線路負(fù)載率、變壓器負(fù)載率等部件的數(shù)值進(jìn)行顯示。在制作過(guò)程中，主要包括：網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)值化、等值點(diǎn)的計(jì)算等，一般來(lái)說(shuō)，此種方式主要是應(yīng)用四邊形網(wǎng)格，還有一些使用三角形網(wǎng)格，兩種方式在利用過(guò)程中都是對(duì)等值點(diǎn)進(jìn)行追蹤。但是在實(shí)際制作過(guò)程中，難度較大，工作人員準(zhǔn)確把握重難點(diǎn)，才能保證等值線的合理性。

3.動(dòng)態(tài)潮流的應(yīng)用。電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)經(jīng)常涉及系統(tǒng)潮流，負(fù)荷的大小采用潮流的流動(dòng)速度和流量來(lái)表示，三角形大則流速快。利用可視化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)折線三角形時(shí)，需要將折線分割成多段，分別處理。設(shè)置流動(dòng)步長(zhǎng)參數(shù)來(lái)控制三角形流速，步長(zhǎng)大則流速快。在定時(shí)器中繪制動(dòng)態(tài)幀步驟如下：背景繪制；根據(jù)數(shù)值確定三角形大小；越限數(shù)據(jù)決定三角形顏色；數(shù)值大小確定步長(zhǎng)；根據(jù)線段長(zhǎng)度和步長(zhǎng)繪制三角形數(shù)目和方位。

4.反時(shí)限曲線。反時(shí)限曲線是一種具有特殊限值的曲線，，其越限報(bào)警和越限時(shí)間相關(guān)，也就是說(shuō)，當(dāng)數(shù)據(jù)超越某一限值一定時(shí)間后才報(bào)警而不是越限后馬上報(bào)警。反時(shí)限曲線的實(shí)現(xiàn)步驟如下：第一，根據(jù)數(shù)據(jù)的存盤(pán)間隔和當(dāng)前時(shí)間確定曲線的點(diǎn)數(shù)；第二，根據(jù)曲線點(diǎn)的數(shù)據(jù)的大小確定曲線點(diǎn)的坐標(biāo)；第三，將曲線點(diǎn)用線段連接，完成曲線繪制；第四，判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)是否越限，若沒(méi)越限則返回，反之進(jìn)入到下一步；第五，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的限值繪制各限值線；第六，根據(jù)越各限值的持續(xù)時(shí)間將各限值線進(jìn)行合并繪制；第七，根據(jù)越限值的持續(xù)時(shí)間產(chǎn)生報(bào)警事項(xiàng)。

（二）三維可視化的應(yīng)用

1.單棒圖的應(yīng)用。對(duì)于電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō),安全分析結(jié)果、變壓器和電容器的務(wù)工備用情況等都可以用單棒圖來(lái)表示。單棒圖一般由兩個(gè)部分組成:

主棒:其主要功能是對(duì)當(dāng)前實(shí)際數(shù)值進(jìn)行表示；

對(duì)比棒:其主要功能是對(duì)數(shù)據(jù)可能達(dá)到的最大值進(jìn)行表示。

與上文中提到的單餅圖一樣,單棒圖也需要進(jìn)行數(shù)值最大值的顏色設(shè)置,繪制的過(guò)程中,以實(shí)際情況和透視角度為基礎(chǔ),對(duì)圖形坐標(biāo)進(jìn)行確定,以此來(lái)判斷其他幫圖是否遮擋了坐標(biāo),在確認(rèn)坐標(biāo)沒(méi)有被遮擋之后,以預(yù)測(cè)數(shù)值為基礎(chǔ)進(jìn)行對(duì)比棒的設(shè)置,將對(duì)比棒數(shù)值與實(shí)際數(shù)值進(jìn)行比較,對(duì)主棒坐標(biāo)和大小進(jìn)行確定和顏色填充,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)單棒圖的繪制。

2.圖形三維旋轉(zhuǎn)的應(yīng)用。隨著可視化技術(shù)的發(fā)展,電力圖逐漸從二維圖轉(zhuǎn)變?yōu)槿S圖,即以立體化的圖像來(lái)對(duì)電力調(diào)度實(shí)際情況進(jìn)行表示和反映,提升信息表示的準(zhǔn)確性和全面性,能夠讓工作人員從多角度對(duì)電力調(diào)度情況進(jìn)行分析。對(duì)于圖形的三維旋轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō),其以三維圖形平移和旋轉(zhuǎn)等幾何變換為主要原理,同時(shí)需要依賴于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的知識(shí)。需要注意的是,在進(jìn)行三維圖形幾何變化的過(guò)程中,為了保證變換的準(zhǔn)確性,需要以坐標(biāo)原點(diǎn)和坐標(biāo)軸為基礎(chǔ)進(jìn)行變化,具體來(lái)說(shuō),在變換之前分析圖形各點(diǎn)坐標(biāo),以此為依據(jù)進(jìn)行變換,在得到變換后的坐標(biāo)之后,根據(jù)新坐標(biāo)繪制圖形,從而得到旋轉(zhuǎn)后的新的三維圖形,以多視角電力圖形來(lái)指導(dǎo)工作人員的相關(guān)操作,為工作人員進(jìn)行電力調(diào)度情況分析提供依據(jù)。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述,信息量的增大給電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的信息處理提出了更高的要求,可視化技術(shù)的應(yīng)用能夠提供直觀、全面的圖形信息,能夠讓工作人員對(duì)大量及復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行清晰的掌握,這對(duì)于提升電力調(diào)度的精確化和實(shí)時(shí)化有著積極的意義,有利于保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。