可視化技術在電力調度自動化系統(tǒng)中的運用

摘""要：電力調度自動化系統(tǒng)是智能電網(wǎng)中的重要組成部分，根據(jù)電網(wǎng)運行參數(shù)進行自動調度可保障電網(wǎng)安全運行?？梢暬夹g的應用能夠通過二維、三維圖形全面展示電力系統(tǒng)中的關鍵數(shù)值，直觀展現(xiàn)整個系統(tǒng)的運行狀況，便于電力調度自動化系統(tǒng)快速把握不同信息之間的內在聯(lián)系，從而分析電力系統(tǒng)的可視狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常問題并進行合理電力調度，保障電力系統(tǒng)正常運行。

關鍵詞：電力系統(tǒng)""電力調度自動化""可視化技術""二維可視化""三維可視化

中圖分類號：TM76

Application"of"Visualization"Technology"in"Power"Dispatching"Automation"System

LIU"Jitao

State"Grid"Xiangxi"Power"Supply"Company，"Xiangxi，"Hu’nan"Province，"416000"China

Abstract："Power"dispatching"automation"system"is"an"important"component"of"the"smart"grid，"and"automatic"dispatching"based"on"the"operating"parameters"of"the"grid"can"ensure"the"safe"operation"of"the"grid."The"application"of"visualization"technology"can"comprehensively"display"the"key"values"in"the"power"system"through"two-dimensional"and"three-dimensional"graphics，"intuitively"showing"the"operation"status"of"the"entire"system，"facilitating"the"power"dispatching"automation"system"to"quickly"grasp"the"internal"connections"between"different"information，"then"analyze"the"visible"state"of"the"power"system，"timely"discover"abnormal"problems"and"carry"out"reasonable"power"dispatching，"and"ensure"the"normal"operation"of"the"power"system.

Key"Words："Power"system;"Power"dispatching"automation;"Visualization"technology;"Two-dimensional"visualization;"Three-dimensional"visualization

可視化技術是一種先進性技術，具有綜合性特點，能夠將繁雜數(shù)據(jù)通過更加直觀的圖形進行展示。將其應用到電力調度自動化系統(tǒng)中可整合多種信息數(shù)據(jù)，并及時過濾掉無用數(shù)據(jù)。篩選后的數(shù)據(jù)利用點線面等幾何元素進行展示，形成目標圖像，而后通過系統(tǒng)映射呈現(xiàn)電力系統(tǒng)的可視狀態(tài)，便于監(jiān)督管理電力系統(tǒng)和科學調度電力資源，進一步優(yōu)化了電力調度自動化系統(tǒng)功能，在降低人員工作壓力的同時也能及時消除電力系統(tǒng)中的安全隱患。

1""電力調度自動化系統(tǒng)中可視化技術價值

可視化技術能夠將電力系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)通過圖片、圖像的方式進行展示，幫助電力工作人員直接看到相關數(shù)據(jù)，了解系統(tǒng)運行狀態(tài)，從而實現(xiàn)精準化調度，在出現(xiàn)問題時可以及時發(fā)現(xiàn)并處理，將造成的影響降到最低。同時，可視化技術在應用過程中主要借助計算機技術和信息技術有效處理電力信息數(shù)據(jù)，而后轉化為圖形和圖像信息，幫助人員更好地理解和掌握電力數(shù)據(jù)，還能夠進行電力系統(tǒng)運行預測，而后制訂更加合理的電力調度方案，保障整個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運行[1]。將可視化技術應用到電力調度自動化系統(tǒng)中，切實提高了信息處理效率和電力調度效率，很大程度上減少了電力資源的浪費，還能全過程動態(tài)了解電力系統(tǒng)運行情況，主動分析和處理各項數(shù)據(jù)信息，在此基礎上科學調控電力系統(tǒng)，促進整個電網(wǎng)協(xié)調運行。

2""數(shù)據(jù)可視化過程與方法

可視化技術將自然現(xiàn)象轉變?yōu)槟M現(xiàn)象主要經過預處理、映射、繪圖和反饋等階段，實際應用該技術時會循環(huán)上述流程，可保證結果的準確性。在預處理階段，先要全面收集和整合相關數(shù)據(jù)信息，并從中篩選有用數(shù)據(jù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，消除噪聲，使各項數(shù)據(jù)更加合理；在映射階段，將經過預處理的信息映射為點、線、面等幾何元素，也可以映射成多維化元素圖形；繪圖階段，主要是根據(jù)映射圖形繪制結果圖像；反饋階段，將繪制好的圖像在顯示屏中展示出來，展示的數(shù)據(jù)更為準確全面。上述為可視化技術在多領域中應用的主要流程，主要涉及信息采集、圖像處理和控制等關鍵技術，應用到電力調動自動化系統(tǒng)中，能夠清晰、直觀地展示電力系統(tǒng)內部信息以及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，使電力調度更加精準、合理。

3""可視化技術在電力調度自動化系統(tǒng)中的運用

3.1"""二維可視化技術的應用

3.1.1""顏色映射法的應用

電力事業(yè)進入快速發(fā)展階段，電網(wǎng)的自動化和智能化水平也有所提升，要想保障整個電力系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運行，則應不斷提升電力調度系統(tǒng)自動化水平。顏色映射法是二維可視化技術中的一種，能夠利用顏色的多樣性特點，將電力系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)通過不同的顏色進行直觀展示，整個過程實現(xiàn)了顏色與電力數(shù)據(jù)的有效銜接，能夠進行數(shù)據(jù)的完整映射。顏色映射方法可幫助電力工作人員準確區(qū)分不同電力數(shù)據(jù)，還可以及時了解數(shù)據(jù)類型，掌握數(shù)據(jù)之間的關系[2]。對于電力系統(tǒng)中的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，也可運用插值法進行數(shù)據(jù)轉化，將數(shù)據(jù)映射為面元素，利用可視化技術繪制模塊的過程中，一般利用計算機本身的計算功能進行插值計算，而后確定顏色映射的RGB"基色值，可以將電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)快速繪制為結果圖像。顏色映射法運用過程中許多映射模塊都具有非線性特點，運用插值計算方法確定具體顏色時容易產生插值誤差，若偏差較大或者數(shù)據(jù)錯誤，則無法用正確的顏色來展示數(shù)據(jù)。那么在實際應用該方法的過程中需要借助專門的顏色表來確定不同顏色與電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間的映射關系，從而準確展示電力系統(tǒng)運行中的各項數(shù)據(jù)。

3.1.2""二維反時限曲線

反時限曲線屬于電力調度自動化系統(tǒng)中二維可視化技術中的關鍵內容，其具有實時性特點，可以第一時間了解電力調度后整個系統(tǒng)的狀態(tài)。這一曲線是在變壓系統(tǒng)監(jiān)控范圍內變壓器電力荷載發(fā)生變化時形成的曲線，若瞬時電流過大，變壓設備出現(xiàn)電量過載情況，則出現(xiàn)超出曲線范圍的現(xiàn)象，會對整個電力系統(tǒng)的安全運行產生較大影響，所以根據(jù)反時限曲線的變化有針對性地進行電力調度，能夠讓電力系統(tǒng)一直處于正常運行狀態(tài)。通常會在電力調度自動化系統(tǒng)中預設反時限曲線，進行動態(tài)計算和分析掌握電力系統(tǒng)的實時狀態(tài)，準確計算變壓器的超載能力，通過過載能力的具體變化進行自動化調度，可有效控制變壓器超載。在實際繪制反時限曲線時，應明確電力調度系統(tǒng)中的關鍵指標，掌握存盤間隔和曲線點數(shù)等具體數(shù)值，同時清楚標記關鍵節(jié)點的坐標值，通過連接全部關鍵節(jié)點的方式完成曲線繪制。

3.1.3""動態(tài)潮流的應用

電力調度中涉及系統(tǒng)潮流，了解潮流的具體分布情況是進行準確運行調度的基礎與前提[3]。利用潮流的流速、流量可以表示電力系統(tǒng)運行過程中的負荷大小，一般會運用三角形表示電力系統(tǒng)潮流，三角形的箭頭方向為電力沿線流動的方向，根據(jù)負荷和流速變化可以調整三角形的大小，負載和流速越大則三角形越大。電力調度系統(tǒng)中涉及功率流，根據(jù)功率流的變化可以了解負載大小，若三角形過大，容易出現(xiàn)負荷超標的情況，影響電力系統(tǒng)正常運行，為方便對整個系統(tǒng)的安全管理，則可以將系統(tǒng)電流負荷和流動速度通過動態(tài)潮流進行展示。在實際應用該種方法的過程中，運用折現(xiàn)展示系統(tǒng)中的不同線路，保證不同線段的獨立性和相關性，便于分別處理。在控制三角形流速時，會設置流動步長參數(shù)，運用長短來表示流速快慢。具體操作過程中，先要繪制背景，而后以電力系統(tǒng)運行期間的數(shù)據(jù)參數(shù)為依據(jù)來確定三角形大小。在系統(tǒng)允許值范圍內的三角形顏色與超出限值的三角形顏色不同，而流動步長參數(shù)和線段長度是確定三角形數(shù)量和箭頭方向的主要依據(jù)。

3.1.4""單變量餅圖的應用

電力調度自動化系統(tǒng)運行中需要根據(jù)線路運行情況和變壓器負載狀況進行相應調度，要想準確、全面了解這兩方面的關鍵參數(shù)，則可繪制單變量餅圖，根據(jù)相關數(shù)據(jù)的大小和類型等運用不同顏色和面積圖形進行展示，幫助電力技術人員直觀了解線路和變壓器的負載情況，便于電力人員查閱相關數(shù)據(jù)并更為準確地判斷系統(tǒng)運行情況，為電力調度自動化系統(tǒng)運行處理提供可靠依據(jù)。單變量餅圖能夠清楚地展示電力系統(tǒng)中一些特定數(shù)據(jù)的變化趨勢，但無法展示不同數(shù)據(jù)的占比。在實際繪制單變量餅圖時，要想提供準確數(shù)據(jù)，則應設置合理閾值，確定該數(shù)據(jù)變量的最大限值。在負載量逐漸增加的過程中，圖餅面積也逐漸變大；在超過設置限值后，圖餅顏色會發(fā)生變化，電力調度人員可以清楚了解和充分理解電力數(shù)據(jù)。將單變量餅圖應用到電力調度自動化系統(tǒng)中時，應根據(jù)電力系統(tǒng)的運行情況確定圖餅中的最大數(shù)值，而后進行顏色映射，快速獲取位置區(qū)域。對于超出負載的部分，也會填充提前設置好的顏色。

3.1.5""等值線法的應用

等值線法也是電力數(shù)據(jù)可視化過程中比較常用的技術方法，主要是在規(guī)定要求條件下，將某一數(shù)量指標值相同的各點連成平滑曲線（如圖1所示），在特定圖形區(qū)域內映射顏色值，根據(jù)不同區(qū)域的顏色準確計算區(qū)域范圍，并利用顯示屏呈現(xiàn)不同著色區(qū)域范圍圖像。該方法在實際應用過程中具有較為特殊的空間結構，將其應用到電力調度自動化系統(tǒng)中，可以根據(jù)等值線的疏密變化了解電力系統(tǒng)中不同設備、線路和關鍵部位信息數(shù)據(jù)的分布和變化規(guī)律，還可進行分層設色，通過顏色的變化直觀展示電力系統(tǒng)內部信息數(shù)據(jù)的空間變化趨勢，對于數(shù)據(jù)較為繁雜的電力系統(tǒng)，能夠快速找到系統(tǒng)異常部位，便于及時處理各類故障。

3.2""三維可視化的應用

3.2.1""單棒圖的應用

單棒圖能夠結合平面圖展示電力調度系統(tǒng)中變壓器、電容器運行期間的關鍵數(shù)據(jù)參數(shù)，運行調度人員可清楚了解系統(tǒng)運行狀態(tài)，而后精準、有效開展電力調度工作，保障電力調度工作質量和水平。單棒圖的二維平面效果較為顯著，要想使呈現(xiàn)的圖像都更加立體，幫助相關工作人員更為全面地掌握系統(tǒng)信息，則可以利用三維可視化技術進行突破升級[4]。先利用單棒圖展示電力系統(tǒng)中的關鍵數(shù)據(jù)指標，一般需要主棒和對比棒組合應用，前者表示實時運行數(shù)據(jù)，后者顯示最大值，通常會根據(jù)具體需要進行指標設置，同時也要提前設定對應數(shù)值和顏色。根據(jù)單棒圖的高度值可以判斷電力調度系統(tǒng)中不同裝置的容量和投入使用情況。在繪制單棒圖時，通過技術升級可簡化繪制流程，還能提高電力系統(tǒng)的可視化程度，快速顯示出電力系統(tǒng)中的各項信息數(shù)據(jù)。主棒和對比棒位于同一位置，能夠進行直觀對比和分析。

3.2.2""圖形三維旋轉的應用

圖形三維旋轉是利用3D模式將電力系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)轉化為圖形、圖片，并通過三維立體的形式進行呈現(xiàn)，電力調度人員可以從多角度觀察轉化的圖形信息，反映出的信息數(shù)據(jù)更加具體、真實、全面，便于工作人員從全局出發(fā)制定相應的電力調度方案[5]。圖形三維旋轉基于幾何變換方法，可以通過順逆時針旋轉進行數(shù)據(jù)參數(shù)計算，在平移和旋轉的作用下，原有的二維圖形變換成了三維圖形，為保證圖形三維旋轉變換的準確性，應借助計算機圖形知識進行規(guī)范、有序操作，做好相應處理工作，并以二維圖形的原點和坐標軸為基礎進行變換，精準計算新坐標后在對應區(qū)域繪制圖元，將不同線段的頂點、交點相互連接，得到三維旋轉圖像，而后進行幾何變化，可以形成三維立體圖形，電力調度人員根據(jù)相關圖形可以通過多視角了解電力系統(tǒng)運行情況，也能進行精準有效的數(shù)據(jù)分析，及時掌握電力調度中的不足，便于后續(xù)科學調整調度方案，合理開展電力調度工作，也能夠為自動化系統(tǒng)提供更加可靠的數(shù)據(jù)參數(shù)，使電力自動化調度更加高效。

4""結語

電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，內部設備逐漸增多，產生的信息量也越來越大，所以對電力調度自動化系統(tǒng)功能的信息分析和處理能力提出了新要求，要想充分發(fā)揮自動化系統(tǒng)的功能作用，則應保證各類信息數(shù)據(jù)的準確性與完整性?？梢暬夹g的科學運用能夠將電力系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)轉化為簡潔明了的圖形信息，便于工作人員能夠全面了解電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，更好地掌握復雜數(shù)據(jù)，從而及時發(fā)現(xiàn)故障位置并進行相應處理，并實現(xiàn)精準化電力調度。可視化技術方便了電力人員獲取系統(tǒng)運行中的多方面信息數(shù)據(jù)，也為整個電力系統(tǒng)的高效、快速調度提供了技術支撐。

參考文獻：

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[4]李新鵬.面向國內智能電網(wǎng)的電力調度控制系統(tǒng)異常智能檢測方法與故障定位技術研究[D].北京：北京郵電大學，2023.

[5]張光耀.電力調度自動化系統(tǒng)業(yè)務異常檢測與故障溯源技術研究[D].北京：北京郵電大學，2023.