電網組態圖形工具及其關鍵技術初探

滿紅任　王義華　張麗娟

摘要：我國電力行業應用計算機開始于上世紀60年代初，至今已有40多年的歷史，多種先進計算機技術與網絡技術手段的應用范圍，也得以逐步擴大。本文結合電網監控系統結構，從總體技術路線、系統功能描述以及圖層分層處理三個方面入手，對電網組態圖形工具及其關鍵技術類型作出分析，并對電網運行監控可視化的實現，作出詳細闡述。

關鍵詞：電網組態;圖形工具;監控可視化

Abstract： China's power industry application of computers began in the early 1960s， up to now has more than 40 years of history， a variety of advanced computer technology and network technology means of application， also gradually expanded. Based on the grid monitoring system structure， this paper analyzes the grid configuration graphics tool and its key technology types from the three aspects of overall technical route， system function description and layer layering， and elaborates on the realization of grid operation monitoring visualization.

Key words： power grid configuration; Graphics tools; Monitoring visualization

前言：考慮到監控內容在可視化這一方面，普遍存在缺少可以滿足電網企業不同用戶群體、人群以及運維等差異性監控視角，所以在很大程度上難以體現出實際的監控作用，監控所得的數據功效也難以真正發揮出來。這種情況下，結合實際對監控內容進行可視化方面的改造，對于提升的應用效果具有重要的現實意義。

一、電網可視化監控平臺結構分析

電網可視化監控平臺是數字化和信息化時代應運而生的產物，讓數據可視，實現數圖一致，讓復雜的數據關系直觀化，已經成為當前輔助電力行業實現精細化管理，提升運維服務質量必不可少的技術手段。電網可視化監控平臺幫助決策者管理龐雜的數據，從爆炸級信息中迅速挑選出有用信息，為您的決策提供強有力的技術平臺支持。其中，系統監視模塊作為可視化監控平臺的基礎部分，負責整個系統運行狀況的監視職責，該系統模塊的運行效果，直接關系到整體系統運行的穩定性與安全性。在對電網可視化監控平臺結構進行分析的過程中發現，組態工具在其中發揮著承上啟下的重要作用。圖形工具可以說是整個系統中非常重要的組態工具之一，作為系統的基礎組成部分，圖形工具的功能主要表現在各種圖形的繪制方面，同時也負責實現用戶之間的直接交流。圖形畫面以直觀的形式表現，與常規的文字信息相比，圖形工具本身擁有更大的信息容量，所以在電網監控等實時監控系統中的應用，可以協助技術人員獲取監控對象信息，被當做監視系統運行狀況、控制系統運行方式的重要交互手段。

二、電網組態圖形工具及其關鍵技術類型

（一）總體技術路線

電網系統中圖形工具的應用大多以風格為基本主題，可以提供友好的人機交互界面。在電網運行監控的可視化改造工程中，所需的電網組態圖形工具和關鍵技術，主要涉及面向對象技術。在具體的設計過程中，通過以組態的思想形式，完成相應的圖形編輯任務以及設備元件管理任務，在此基礎上，充分發揮出使用者的創造性，有利于促進圖形工具二次開發能力的進一步提升。電網組態圖形工具運行過程中，以電網監控系統統一的數據庫平臺為基礎，系統主界面表現為一個圖形編輯器。用戶在操作過程中，可以對系統中的素材進行直接使用，也可以利用元件庫中提供的設備元件，最后結合自身實際需求，對其進行合理的調整。

從某種程度上講，組態軟件是一個使用戶能快速建立自己的人機接口軟件。在組態軟件未得到廣泛時，工控領域的用戶大多借助手工或委托第三方編寫這一方式，其整體開發時間較長，并且可靠性難以得到有力保障，加上系統往往是相對封閉的，所以無法實現對外界數據之間的靈活交互，系統升級以及功能開發，均會受到較大程度的限制。組態軟件的出現，把用戶從這些困境中解脫出來，可

以利用組態軟件的功能，構建一套最適合自己的應用系統[1]。

（二）系統功能描述

想要實現電網運行監控的可視化目的，本次系統中涉及到多個模塊，包括視圖管理維護模塊以及大屏展示模塊等等。其中視圖管理維護模塊中，又細化為多個子功能項，如視圖管理、圖標庫管理、系統架構圖可視化呈現、可視化在線編輯、模板繪圖、視圖鉆取、視圖多模式切換、配置與設備臺賬信息管理、可視化的關聯關系遍歷以及配置模型管理等;大屏展示模塊包括：自定義大屏、大屏數據對接以及大屏裝飾組件等等。以視圖管理這一子功能項為例，其作用功能主要在于為系統提供多種視圖管理以及維護方案，同時可以實現對IT運維管理過程中較為復雜技術架構的可視化呈現，有利于滿足多樣化的系統運維管理需求。

（三）圖層分層處理

電網可視化監控平臺運行過程中，想要提升其可視化水平，對于圖層的分層處理十分關鍵。其中，圖形工具制作的圖形，大多為分層結構的矢量圖，因此在設計改造過程中，可以依據實際需求，自主選擇顯示或者隱藏部分圖層內容。比如：在圖形的縮放設計工作中，可以在綜合分析當前顯示比例大小的基礎上，對部分圖層的狀態進行自主判斷，這樣可以使得屏幕上顯示用戶可分辨的信息在配置文件中可定義各圖層可見的顯示比例。通常情況下，為了保證監控系統可視化改造效果，要求圖層分層處理最多為七層，同時在不同的顯示比例下，針對差異化的信息內容，需要根據其具體的重要性，對其實施合理的劃分，將圖形中相似的信息放在同一圖層中。如不同電壓等級網絡結構，不同信息的測量、標注文字等，分別放置在不同圖層中[2]。

三、電網運行監控可視化的實現

（一）顯示頁面布局及展示風格可視化設計

電網可視化監控平臺提供了一個有良好的人機界面、高效、靈活的工具軟件。組態圖形工具在具體的應用過程中，需要綜合考慮電力系統的運行特征，提供豐富的門戶樣式，用戶可根據監控內容及定位，快速選擇頁面展示風格。目前提供選項卡風格、導航樹風格、Win8 風格、選項卡組合導航樹風格等。用戶亦可自定義展示風格，將設計好的可視化風格樣式進行導入，方便界面直接引用。

同時，系統預置了多種布局（空白容器、工型容器、T型容器、田型容器、水平容器、垂直容器）和組件，支持將容器、資源、組件等拖入編輯區進行設計，幫助用戶更加靈活、快速的完成門戶頁面的設計。

（二）可視化組態圖形配置操作設計

在電網可視化組態圖形配置操作設計之前，需要綜合分析應用要求，在此基礎上確保系統應用的便捷性。設計改造過程中，針對部分使用頻率較高的操作，應用合理控制操作序列，對常用操作設計相應的快捷操作方式。對于部分常用操作而言，組態圖形工具為其操作提供了右鍵快捷菜單和工具條，在方便用戶操作的基礎上，也進一步與環境中其它應用軟件的操作風格保持一致。除此之外，在菜單設計環節，需要從需求分析、分析建模到設計建模，一直到后期進行的大量實踐檢驗，可以說是對電網組態圖形工具系統實施了全面的、充分的論述，對于全交互式的電網監控可視化系統設計目的的實現，提供了全新的思路。這一設計方式，提高了軟件設計質量，促進其可維護性與可擴展性得到優化，從而更好的使用現代用戶需求的多樣性要求。

（三）系統功能設計

結合項目改造實際情況，確定電網可視化監控平臺功能項目主要涉及以下幾個方面：

監控界面可視化配置管理模塊

該模塊的核心功能就是給用戶提供簡單易用的配置組件功能，使用戶能夠通過簡單的配置，實現從大量的數據中發現有價值或者感興趣的信息。該模塊提供可視化設計工具，內置指標維度元數據管理、用戶權限分配、多維分析引擎、報表模版制作、系統配置和維護等功能。定義各種分析報表、查詢模板、統計圖模板等，提供最終用戶靈活、簡單、及時、炫美的統計分析展示功能，如拖拽式即席分析，豐富的統計圖表，地圖，圖文框、圖像和帶熱點鉆取展示等。實現以直觀的統計圖和分析結果來幫助用戶了解數據的特性從而進行決策。

自定義大屏配置管理模塊

提供基本的大屏模板，滿足基本的監控大屏業務需要，方便用戶快速實現美觀的大屏展現，用戶可以直接將添加進來的數據圖表覆蓋到當前模板中的位置。支持在場景中選擇合適的圖形組件來表達業務指標數據，支持畫布、組件、文本的樣式調整。用戶可以根據自身的業務，將重要的圖表、數據等重要信息進行自定義布局擺放、脫妝、放大和縮小、真正實現大屏自由布局成本最小化。

總結：綜上所述，本次項目主要是通過借助多維可視化技術手段，全方位的展現出監控內容，在此基礎上促使基于多維環境的基礎設施、組織架構、應用關系、監控指標以及告警事件，可以得到系統的設計與運轉，進而幫助管理人員和運維技術人員，更好的掌握電網運行信息，從根本上提升管理的可視化與透明化。

參考文獻：

[1]周東來，龔仁喜，彭立亮，等.基于MLD的微電網多逆變器并聯組態的建模及優化控制[J].廣西大學學報（自然科學版），2016，41（05）：1485-1492.

[2]張帆.基于組態軟件的直流微電網監控系統的設計[J].電子技術與軟件工程，2016（18）：65.

[3]洪波. 電網監控組態軟件實時數據庫系統研究[D].河南理工大學，2015.