電網可視化技術在N-1靜態安全應用中的必要性分析

李桐 蘇明昕 朱建軍 李雷 胥盛 陸秋云

?隨著電流系統規模的不斷擴大，區域電流系統的整合要求越來越高，且系統運行的復雜程度也隨之增加。可視化技術通過屏幕顯示，對電網進行交互性管理，提高了系統的穩定性。本文主要論述可視化技術在電網運行過程中的必要性，以電網N-1靜態安全應用的可視化方案為基礎，全面分析方案中存在的問題，并提出具有針對性的對策。

關鍵詞：電網;可視化方案;N-1靜態安全

電網規模的不斷擴大，使得系統處理的數據了不斷增加，進而出現電網穩定性降低、電力資源分布不合理，管理難度增加。可視化技術改變傳統的管理方式，通過屏幕上的可視化信息，實現對電網的交互性管理，不僅降低了電網的管理難度，而且提高了電網運行的穩定。

1.電網可視化技術

可視化技術利用計算機、圖形處理和數值分析等方法，對電網內的相關數據信息進行分析，并在不同數據之間建立聯系，分析數據對電網的影響。電網規模的不斷擴大，使得節點的電壓、角度、負荷和線路功率等數據增加，管理系統處于極限負荷的狀態。可視化技術依據不同數據的特點，繪制相應的可視化圖形，減少對中間數據的描述，壓縮處理數據的總量，壓縮率約為45%。同時，可視化技術通過潮流分析、SCADA數據，對相應的信息進行分類，并提出相應的管理方案。

2.N-1靜態安全分析

電網運行過程中，需要進行穩態分析、暫態分析、靜態安全分析，一了解電網的運行情況和擾動性能，并發現故障出現的薄弱環節，使得調度人員全面了解電網的局部性能，以采取經濟、合理的措施。靜態安全分析以N-1原則為基礎，對各個無故障斷開線路、變壓器進行檢查，判斷相應原件是否超過負荷，或者電壓過低。依據線路的負荷、電壓和發電機功率，做出相應的警告。可視化技術可以將N-1的分析結果以表格形式呈現出來，并顯示元件名稱、數值和限制百分比，以及其他相關信息。當列表中的故障、超限信息的數量增加時，系統可以在不同元件之間建立聯系，幫助管理者理解系統存在的潛在問題。

3.N-1靜態安全可視化的實現

N-1分析可以對電網系統的整體可視化進行分析，包括：概念分析和詳細分析，分析結果以三維圖像形式展現。

3.1概念信息

概念信息是故障的整體信息，主要為元件的屬性、顏色、高度、透明度和半徑等信息。為了方便識別，將顏色作為故障嚴重程度的識別標志，一般采用紅色、藍色。通過調整相應的顏色深度，實現RGB模式下的不同基色對比。故障較為嚴重的情況，采用深顏色表示，反之用淺顏色表示。同時，用紅色表示負載越限，藍色表示電壓越限，兩種顏色的組合表示雙重越限。為了增強顯示的效果，通過調整顏色透明度表示故障的嚴重程度。總之，顏色、透明度和數值的組合，表示故障的綜合信息。

3.2詳細信息

詳細信息是每個故障軟件的詳細內容，通過詳細信息表保存在故障的圓柱體內。每一個越限元件的數據采用詳細信息的方式展示，并在沿線路徑上繪制平面圖，數據百分比，以及其他相關信息。不同信息之間建立起必要聯系，通過線條和顏色，表示元件的位置和故障情況。連線與元件的狀態保持一致，并通過元件的頂部畫出，與其他相關元件進行連接。

3.3N-1分析結果的可視化優化

上述可視化法雖然可以清楚展示相應的信息，但是仍然存在一定的問題，不能直接顯示一次接線圖，或者地理潮流圖，以及線路負載率。管理者不同通過可視化顯示，了解到電站之間的聯系，難以實現對電閘的有效開關。因此，需要對上述不足進行改正。

首先，對概覽信息進行改正。同一電站中多個元件出現斷開情況，故障信息圖中會出現多圓柱重疊現象。為了避免此現象，可以建立故障集合，得到每個電站的若干故障信息，并對上述故障情況進行詳細分析，使得圓柱體均勻分布于元件周圍，避免出現重疊現象。同時，具體故障元件周圍，以垂直文字的形式展示名稱，這樣不僅更加明確展示從屬關系，而且可以將圓柱體有效連接，讓顯示結果更加清楚。

其次，詳細信息顯示。多個越限元件在同一站內，詳細信息與概況信息容易重疊。為了將故障圓柱體與圓錐體統一考慮，需要對線路越限情況、站與站直接按的情況進行詳細分析，構建合理的劃線方案，并清晰地進行詳細信息展示。

總之，N-1分析結果的可視化優化的目的，就是讓信息展示更加清楚，信息標志的分布更加合理，幫助管理者更好地了解相應信息。

結論

隨著電網規模的不斷擴大，電腦需要進行更加合理的規劃、調度和運行監控，傳統的處理技術和方法，無法滿足大量數據的處理需求。可視化技術通過不同數據之間的連線，顏色和形狀，了解不同元件之間的故障情況，更好的電網管理和控制。可視化技術簡化了不同元件之間的關系描述，不僅提高了數據的處理效率，而且加強了地方元件的控制和管理。本文在前人的基礎上，對可視化管理進行優化，主要為信息展示和圖像分布兩方面，可視化顯示更加清晰和合理。通過本文的優化，姑娘家的可視化特征更加明顯，關鍵信息點和關鍵內容表現得更加清楚，縮短圖像的識別時間。

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