淺談數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用

（中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司，廣州 510000）

在20世紀(jì)80年代后期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，人們將不同的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成各種圖像，以滿足人作更直觀理解相關(guān)信息內(nèi)容。這也從中使得人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要性，通過將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為簡單的畫面，以達(dá)到導(dǎo)致掌握數(shù)據(jù)的目的。為了更好地開展數(shù)據(jù)工作，我們加強(qiáng)了數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域的研究力度，出現(xiàn)了大量的技術(shù)數(shù)據(jù)的分析工具，從中也提升了人們的工作效率。數(shù)據(jù)可視化主要是以數(shù)據(jù)項(xiàng)為單元，將圖像的數(shù)據(jù)屬性顯示出來，通過對(duì)數(shù)據(jù)的觀察，達(dá)到深入分析數(shù)據(jù)的目的。

隨著我國電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，其作為一個(gè)重要產(chǎn)業(yè)，面臨著當(dāng)前能源短缺的局面，如何實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)能源產(chǎn)業(yè)鏈成為了電網(wǎng)公司工作的重點(diǎn)。目前來說，伴隨著社會(huì)的迅速發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展理念成為了一種主流，故對(duì)電力行業(yè)的智能化管理提出了更高的要求。因此，為了能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、自動(dòng)調(diào)度和預(yù)警目標(biāo)，應(yīng)利用大數(shù)據(jù)，通過設(shè)立監(jiān)控中心，通過其在實(shí)現(xiàn)可視化管理目標(biāo)，其運(yùn)行管理內(nèi)容包括用戶分布、電網(wǎng)拓?fù)?、電能質(zhì)量、竊電嫌疑、安全防御等，通過對(duì)電網(wǎng)信息的監(jiān)管，大大提高電力行業(yè)管理水平，確保電網(wǎng)的安全性、可靠性，進(jìn)而提升電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 數(shù)據(jù)可視化概述

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)主要是指通過利用計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像，滿足管理人員的需求，提升工作效率。目前來說，隨著我國數(shù)據(jù)化技術(shù)的迅速發(fā)展，人們加大了大數(shù)據(jù)的研究力度，可視化技術(shù)在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)可視化（Data Visualization）技術(shù)也隨之出現(xiàn)了。由于數(shù)據(jù)可視化涉及的內(nèi)容眾多，包括圖像處理、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和人機(jī)交互技術(shù)等。故人們不再采用直觀的方式來識(shí)別數(shù)據(jù)，僅需要利用可視圖景進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，能夠直觀、迅速地掌握了分析數(shù)據(jù)和連接數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。同時(shí)，還可以采用可視化圖象對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可迅速掌握不同數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，使數(shù)據(jù)顯示更加直觀。

2 數(shù)據(jù)可視化組件實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)可視化主要通過對(duì)形狀、顏色和尺寸進(jìn)行編碼，由視覺線索、坐標(biāo)系、坐標(biāo)系的分度、視覺線索和背景資料四個(gè)部分組成。

（1）視覺線索?？梢暬且环N顏色及圖形的數(shù)據(jù)的組合形式。當(dāng)將數(shù)據(jù)分配給圖形時(shí)，若圖形未能形成一種視覺線索，將會(huì)返回至映射數(shù)據(jù)，可視化圖形就會(huì)成為了一種無用的圖形。視覺提示主要由多種因素組成，如圖形的位置、飽和度、大小和形狀等。

（2）坐標(biāo)系。在進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼時(shí)，圖形放置應(yīng)以預(yù)定的區(qū)域?yàn)橹?，在結(jié)構(gòu)化的空間里面，將圖形和顏色的規(guī)則指定出，并將數(shù)據(jù)映射到矩形坐標(biāo)、極坐標(biāo)及地理坐標(biāo)等坐標(biāo)系上。

（3）坐標(biāo)系的分度。坐標(biāo)系主要是指可視化的尺寸，坐標(biāo)系的分度主要主是將數(shù)據(jù)分配至坐標(biāo)，確定每個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)的位置。坐標(biāo)系分度圖案位置起到關(guān)鍵作用。同時(shí)要分度分割線性標(biāo)尺，并對(duì)坐度的標(biāo)度進(jìn)行分類，將數(shù)據(jù)的范圍展示出來。

（4）背景資料。為了更好掌握好數(shù)據(jù)中相關(guān)信息，包括對(duì)象、時(shí)間、地點(diǎn)等資料，使管理人員更加了解數(shù)據(jù)，為讀者提供引導(dǎo)。在數(shù)據(jù)可視化中，不能單獨(dú)使用各個(gè)部件，應(yīng)將它們連接成完整的可視化圖形，如我們可以將直角坐標(biāo)系與視覺線索的位置、長度進(jìn)行組合，這樣可以得到更好的展示效果。

3 電力行業(yè)中數(shù)據(jù)應(yīng)用中難點(diǎn)問題分析

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)內(nèi)部企業(yè)管理模式的優(yōu)化以及增加對(duì)外增值業(yè)務(wù)量等方面。本文著重從內(nèi)部企業(yè)管理的優(yōu)化方面進(jìn)行探討。

（1）系統(tǒng)的運(yùn)行控制水平。在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，廣泛地應(yīng)用了高容量、超高壓的特大電網(wǎng)。其主要是通過分區(qū)電網(wǎng)的支援、補(bǔ)充來達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的目的。而近些年來，部分電網(wǎng)企業(yè)為了追求經(jīng)濟(jì)效益，廣泛使用了大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送電方式，這此方式面對(duì)于日益復(fù)雜的環(huán)境，需要在系統(tǒng)成員的類型情況下，提高系統(tǒng)的運(yùn)行控制的水平。

（2）系統(tǒng)的綜合性分析。隨著我國電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為變得越來越復(fù)雜。氣象和環(huán)境條件導(dǎo)致了電力地理信息系統(tǒng)集成發(fā)生了較大的變化。隨著電力市場的不斷深入，出現(xiàn)了大量經(jīng)濟(jì)類數(shù)據(jù)，加上電力市場的交易數(shù)據(jù)導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)也變得日益復(fù)雜。

（3）數(shù)據(jù)量大。智能電子設(shè)備數(shù)據(jù)源的準(zhǔn)確性，有利于數(shù)據(jù)采集規(guī)模的提升。隨著我國電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集量不斷增加，尤其是在采集數(shù)量和頻率上，產(chǎn)生了巨大的數(shù)據(jù)量，故我們需要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)分析與監(jiān)控。

（4）對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和統(tǒng)一性較高。為了更好地滿足電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)控制目標(biāo)，我們需要對(duì)高密度相位測量單元進(jìn)行采集，但在高速通信實(shí)時(shí)分析和遠(yuǎn)程決策時(shí)，將難以達(dá)到要求。因此，我們要結(jié)合時(shí)間刻度，將靜態(tài)信息、動(dòng)態(tài)信息相結(jié)合，以確保系統(tǒng)調(diào)度時(shí)能夠確?？臻g尺度上的協(xié)調(diào)性。從尺度角度上考慮，應(yīng)將電力傳輸網(wǎng)和分配網(wǎng)相互組合，從經(jīng)濟(jì)角度上考慮，應(yīng)確保系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一性。

（5）智能化調(diào)度的要求的提高。對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控是確保電網(wǎng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)條件。這主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：一是工作人員在電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)控時(shí)，需要較長的時(shí)間，如果對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的變化進(jìn)行復(fù)測，就會(huì)增加系統(tǒng)調(diào)度的難度，且會(huì)增加工作人員的工作量，這樣將會(huì)削弱整體理解系統(tǒng)操作；二是在對(duì)抽象數(shù)據(jù)的電網(wǎng)運(yùn)行的模式分析時(shí)，缺乏深入的分析，不能清晰表達(dá)相互之間的關(guān)系，導(dǎo)致難以呈現(xiàn)出集中的數(shù)據(jù)。這將不利到未來電網(wǎng)改變的分析，難以確保未來電力安全運(yùn)行安全，故對(duì)智能調(diào)度要求不斷提升。

4 可視化技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用

在國外，可視化技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用較多，尤其是美國PJM互聯(lián)電網(wǎng)（PJM Interconnection）推出了先進(jìn)的網(wǎng)格化管理系統(tǒng)，其控制中心主要是利用西門子共享平臺(tái)，采用Spectrum Power進(jìn)行管理。此管理系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行能力較高，可以通過站點(diǎn)可通過設(shè)置相應(yīng)的管理控制中心來實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)的控制。同時(shí)，系統(tǒng)具有上網(wǎng)功能，用戶可以通過界面框架來提高認(rèn)知能力和情景識(shí)別，各個(gè)站點(diǎn)都具備數(shù)據(jù)可視化功能，能夠?qū)嵤┫嚓P(guān)網(wǎng)站的訪問。PJM作為北美一家重要的電力公司，具有兩個(gè)主要控制中心，即使是控制中心發(fā)生或者分站點(diǎn)發(fā)生故障，都能夠確保電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

在國內(nèi)，電網(wǎng)運(yùn)行公司通過電網(wǎng)運(yùn)行管理系統(tǒng)以及工程進(jìn)度、物資、成本等統(tǒng)計(jì)表，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵數(shù)據(jù)的提取，并將它作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)進(jìn)行每周數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，確保工程管理信息得到快速反映，且可以實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管控，且能夠做出合理的戰(zhàn)略決策，提升管理效果。同時(shí)，我們可以利用實(shí)時(shí)數(shù)進(jìn)行多維度的線路負(fù)荷故障數(shù)據(jù)信息分析，以便采取相應(yīng)的升級(jí)改造措施。另外，還可以通過數(shù)據(jù)印證和最新數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄，迅速了解和掌握工程進(jìn)度，提高管理效率，為電力用戶提供可靠、安全、優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。

5 結(jié)束語

綜上所述，在電力系統(tǒng)可視化技術(shù)應(yīng)用過程中，我們可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)元件的可視化管理目標(biāo)。近年來隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，電力工作人員能夠通過新的方法來幫助調(diào)度員迅速評(píng)估電力系統(tǒng)狀態(tài)，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)調(diào)度作為確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件，在智能電網(wǎng)發(fā)展的過程中，通過引入可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)運(yùn)營數(shù)據(jù)的智能化管理，滿足智能調(diào)度系統(tǒng)下電力企業(yè)的發(fā)展要求。