可視化技術在電力調度自動化中的應用

尚喜民 魯勇

（國網西藏電力有限公司本部，西藏 拉薩 850000）

一、可視化技術分析

（一）可視化技術的基本概述

電力系統中的可視化技術主要就是將電力系統的運行狀態、各種屬性等通過可視化技術中的各種先進技術和算法進行處理之后，以圖片、圖形的形式呈現出來，方便操作人員能夠具體的了解電力系統的實際運行狀態，從而采取針對性的措施。運用可視化技術具有多種功能：第一，它不僅可以將系統數據轉變成圖片和圖形的形式，豐富信息內容，方便操作人員更好的發展系統的運行規律；第二，操作人員開可以觀看可視化技術計算的全過程，并且能夠及時調整參數，使得結果更加合理科學；第三，提升處理數據的質量和效率，實現對信息數據的高效運用，及時發現自動化電力調度環境下出現的各種故障，并采取有效措施加以解決，保證電力系統的正常穩定運行。

（二）可視化技術的基本發展情況

隨著科學技術水平的不斷提升，信息化成為了當今時代發展的主要特征，尤其是電力企業的信息化發展，各種大量信息數據逐漸涌現出來，并且已經超過了人們的理解范圍和處理能力，由于缺乏有效的信息數據分析和處理手段，大約會有90%左右的信息數據被忽略和浪費，在一定程度上限制了電力企業的發展。而可視化技術屬于計算機圖形學的一部分，它可以作為大量數據處理的有效手段，并且被應用到電力系統發展中去，對電力系統的運行效率有著重要的提升作用。

二、可視化技術在電力調度自動化中的應用

（一）二維可視化技術的應用

1.單變量餅圖的應用。在電力調度自動化系統中，可以用單變量餅圖的方式來表示線路和變壓器的負載率，通過改變其顏色和所占面積，直觀反映相應的負載大小，簡單、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據的變化情況，與普通餅圖表現多個數據的比例關系存在較大的差別，其最大值是預先設定的數據可能出現的最大值。在繪制單餅圖時，要對數據的最大值進行合理預測，同時選擇適當的填充色，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，主要作用是對節點電壓、線路負載率、變壓器負載率等部件的數值進行顯示。在制作過程中，主要包括：網格點數值化、等值點的計算等，一般來說，此種方式主要是應用四邊形網格，還有一些使用三角形網格，兩種方式在利用過程中都是對等值點進行追蹤。但是在實際制作過程中，難度較大，工作人員準確把握重難點，才能保證等值線的合理性。

3.動態潮流的應用。電力調度自動化系統經常涉及系統潮流，負荷的大小采用潮流的流動速度和流量來表示，三角形大則流速快。利用可視化技術來實現折線三角形時，需要將折線分割成多段，分別處理。設置流動步長參數來控制三角形流速，步長大則流速快。在定時器中繪制動態幀步驟如下：背景繪制；根據數值確定三角形大小；越限數據決定三角形顏色；數值大小確定步長；根據線段長度和步長繪制三角形數目和方位。

4.反時限曲線。反時限曲線是一種具有特殊限值的曲線，，其越限報警和越限時間相關，也就是說，當數據超越某一限值一定時間后才報警而不是越限后馬上報警。反時限曲線的實現步驟如下：第一，根據數據的存盤間隔和當前時間確定曲線的點數；第二，根據曲線點的數據的大小確定曲線點的坐標；第三，將曲線點用線段連接，完成曲線繪制；第四，判斷當前數據是否越限，若沒越限則返回，反之進入到下一步；第五，根據預先設定的限值繪制各限值線；第六，根據越各限值的持續時間將各限值線進行合并繪制；第七，根據越限值的持續時間產生報警事項。

（二）三維可視化的應用

1.單棒圖的應用。對于電力調度自動化系統來說,安全分析結果、變壓器和電容器的務工備用情況等都可以用單棒圖來表示。單棒圖一般由兩個部分組成:

主棒:其主要功能是對當前實際數值進行表示；

對比棒:其主要功能是對數據可能達到的最大值進行表示。

與上文中提到的單餅圖一樣,單棒圖也需要進行數值最大值的顏色設置,繪制的過程中,以實際情況和透視角度為基礎,對圖形坐標進行確定,以此來判斷其他幫圖是否遮擋了坐標,在確認坐標沒有被遮擋之后,以預測數值為基礎進行對比棒的設置,將對比棒數值與實際數值進行比較,對主棒坐標和大小進行確定和顏色填充,從而實現整個單棒圖的繪制。

2.圖形三維旋轉的應用。隨著可視化技術的發展,電力圖逐漸從二維圖轉變為三維圖,即以立體化的圖像來對電力調度實際情況進行表示和反映,提升信息表示的準確性和全面性,能夠讓工作人員從多角度對電力調度情況進行分析。對于圖形的三維旋轉來說,其以三維圖形平移和旋轉等幾何變換為主要原理,同時需要依賴于計算機圖形學的知識。需要注意的是,在進行三維圖形幾何變化的過程中,為了保證變換的準確性,需要以坐標原點和坐標軸為基礎進行變化,具體來說,在變換之前分析圖形各點坐標,以此為依據進行變換,在得到變換后的坐標之后,根據新坐標繪制圖形,從而得到旋轉后的新的三維圖形,以多視角電力圖形來指導工作人員的相關操作,為工作人員進行電力調度情況分析提供依據。

結束語：

綜上所述,信息量的增大給電力調度自動化系統的信息處理提出了更高的要求,可視化技術的應用能夠提供直觀、全面的圖形信息,能夠讓工作人員對大量及復雜數據進行清晰的掌握,這對于提升電力調度的精確化和實時化有著積極的意義,有利于保障電力系統運行的安全性和穩定性。