電力系統安防設備可視化設計及實現

王子童

摘要：實現電力設備的安全高效運行是電力企業永恒的課題之一。目前，智能電網技術不斷發展。在高度集成傳統電力技術的基礎上，結合制造、信息、控制、互聯網、自動化等技術，通過采集電力全過程各方面的大量數據和信息，對信息進行分析、挖掘和擴展，并以此優化決策，為電力設備的安全高效運行提供了良好的技術依據。本文將從過去一般電力設備的管理和維護、智能電網時代電力設備的檢測和分析、大數據的應用和可視化四個方面探討新時代的發展趨勢，并以建立財務分析指標體系的創新應用為例。

關鍵詞：電力系統;安防設備;可視化設計;實現

導言：可視化技術生成人們可以通過計算機看到的圖像數據。可視化技術主要包括計算機視覺、人機交互、計算機圖形學等研究領域。可視化技術可分為四大類：知識可視化、數據可視化、信息可視化和計算科學可視化。知識可視化是基于領域內容的結果可視化操作。數據可視化主要是對數據庫數據的機械能進行可視化，信息可視化是計算機支持下的抽象數據交互可視化的一種表示方法。計算科學可視化主要利用計算機圖形學技術對科學計算產生的過程數據和計算結果進行處理，從而生成圖形和圖像顯示在屏幕上，并進行相應的交互操作處理。這四種方法不是相互獨立的，而是相互聯系的，其本質是從數據到可視化的過程。

1架構設計

1.1需求分析

在實際的電力系統監控過程中，需要處理的是各變電站安全保護設備的網絡通信狀態。最重要的數據是各變電站安全設備的信息數據和網絡通信數據。根據電力系統二次安全防護的要求，電力系統安全設備主要包括交換機、垂直防火墻、控制交互機、網關等，需要對設備進行可視化處理，同時顯示設備的相關信息數據。此外，我們需要增加互動。

因為我們可視化的最終工作是監控這些安全設備的網絡通信狀態，所以網絡拓撲圖也是可視化的。一般來說，它可以分為三個方面：節點可視化、路徑可視化和網絡結構可視化。節點表示安全設備;線路表示網絡通信狀態;網絡結構表示每個安全設備的整個通信網絡。

1.2MVC模式

可視化有很多設計模式。我們使用經典的MVC（模型-視圖-控制器）模式。MVC模式主要分為程序輸入輸出控制、數據處理和數據顯示。同時，說明了不同模塊對象之間使用的通信方式，從而降低不同數據模型和方法的耦合度，提高模塊的內聚性，使程序結構更加簡潔靈活。該模型主要是對電力安全設備數據的邏輯抽象。在可視化視圖中，我們交互調用控制器來處理和更新操作。

2系統應用

為對電網智能調度可視化系統優勢、功能展開具體說明，在此將以系統實際應用為例，對可視化技術及其在電網智能調度中的運用展開全面分析。

2.1系統硬、軟件體系結構

系統硬件系統主要由交換機、用戶工作站和廣域網組成，是整個系統的基礎和關鍵。綜上所述，電網智能調度可視化系統軟件系統主要由SVG導入驗證、CIM導入驗證等模塊組成，其中SVG是可擴展的矢量圖形，CIM是計算機集中管理系統。軟件系統采集、驗證矢量圖形等數據后，實時傳輸數據、DMIS（空間測量接口標準）維護數據、DMIS設備限位傳輸，在內存數據庫管理系統和商用數據庫管理系統的功能下，實現靜態監控，動態監控、安全控制分析及輔助決策等操作。

2.2互動計算設計路線

在實施可視化系統的線路設計時，將根據調度人員的實際需要，結合電網的運行順序和電力系統的功能等數據，科學地進行線路規劃。在可視化界面上，將形成交互計算、數據顯示、功能表達等平臺，將交互計算科學融入到閉環控制系統中。由于調度員在這種交互計算模式下的經驗和感知，通過合理利用交互計算中的各種元素，可以達到實時計算和及時驗證的目的。

2.3可視化平臺設計線路

為了保證EMS和SCADA數據結果的顯示質量，系統需要高水平的技術平臺作為支撐。該平臺不僅要具有良好的調度自動化系統功能，還要具有基于圖形界面的智能支持環境。該平臺需要具備以下特點：（1）按照支持開放和標準化的計算機系統理念建設，智能化、易用化;（2）所有實現技術都應采用面向對象的設計思想，按不同層次進行平臺開發，組織協調好分布式數據庫、數據服務等多層次平臺;（3）平臺模塊間保持良好的可擴展性和獨立性，保證輸出信息的豐富性和智能化水平。

2.4可視化系統展示

系統顯示主要包括以下幾點：（1）借助二維圖像和動態顯示，表達無功功率、電網線路和節點電壓信息，利用動態三維圖像生動地表達無功和有功備用信息;（2）利用電網對節點電壓、發電機、負荷的靈敏度進行計算和三維時序顯示;（3）對歷史數據的可視化進行評估、回放和回放，監控關鍵線路低頻振蕩器的動態閾值可視化性能，從而及時處理問題，保證數據顯示的質量;（4）在實時環境下，實現了網格操作指標體系、網格靜態脆弱性虛擬儀器等數據的可視化。

2.5可視化處理模塊

可視化處理模塊基于智能調度客戶端模塊。該客戶端通過在智能調度人機界面上實現電網安全分析和電網監控，將數據以圖形的形式直觀呈現出來。在具體的處理過程中，通過實現對數據結果的可視化模塊處理，構建相應的三維和二維原語，并將其顯示在人機界面的圖形顯示區，供技術人員參考。

智能調度系統的人機界面可以實現以下兩個功能：一是從安全分析服務器獲取安全分析結果，經過可視化處理后以三維圖形的形式呈現，并且可以根據不同的層次進行不同的層次，用戶可以根據自己的需要選擇具體的結果，并可以對結果進行進一步的分析和研究;第二，圖形文件可以保存在”。“Gra”格式，所有數據均可實時監控。相應的監控數據將從智能監控服務器獲取，并以可視化圖形的形式呈現[3]。

系統的人機界面布局與windows應用程序相似，主要由狀態欄、菜單欄和工具欄組成。本文將簡要介紹幾個功能：（1）菜單欄。主要負責提供系統管理工具服務，如主體信息顯示、系統級操作、圖形透視設置等，在菜單欄中可以找到相應的操作工具。（2）左邊界。負責顯示當前主題詳細信息、系統安全消息和主題列表信息。（3）工具欄。主要負責提供場景漫游、視圖保存、旋轉操作等操作快捷鍵。（4）安裝狀態指示。一般情況下，集中式電網的運行狀態指示器會顯示在左框的上方，并通過色條根據電網狀態的變化而改變顏色。例如，在正常狀態下，色帶為綠色，警告時為紅色

3系統的實現與測試

使用虛擬函數是告訴對象序列化、刪除、復制、繪制、移動等操作在子類中可能有不同的實現，而對象的行為將在程序執行時決定，這是面向對象技術中的一種多態性。通信網絡類、電纜類、光纖配電柜類、站點類、塔架類、電源類、通信設備類都繼承了圖形基類，并用相應的java代碼實現。在系統界面上顯示這些圖形的操作將反饋給這些設備對象的屬性。系統可以根據圖形存儲的類型獲取相應的GIS地址信息。網絡拓撲管理：點擊某個站點，在屬性窗口中彈出該站點的相關信息。再次雙擊機柜圖，查看機柜中設備的位置和連接。資源查詢統計。報警和檢查。每個“設備”和“線路”可以以不同的方式檢索。通過對LoadRunner測試系統中不同數量的用戶ie的響應速度等指標。

結束語

本文通過對電力系統可視化技術的闡述，對電力系統可視化技術及其應用有了更清晰的認識。雖然可視化技術具有諸多優勢，但總體應用時間相對較短，在技術研究和應用模式上還存在一些問題，應用局限性也有待打破，因此總體技術研究工作不能放松。研究人員需要加強對可視化技術應用的研究，在技術應用和數據顯示方面進行更深入的探索，使可視化技術更完善地應用于電力系統。

參考文獻

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