基于SVG的可視化技術在電力系統中的應用

付 奎，王 濤，劉志松

（武漢供電設計院有限公司，湖北 武漢 430033）

0 引言

電力系統的可視化指的是將可視化相關技術用在電力系統當中，將其在運行狀態中所產生的數據用圖像的形式展現出來，讓相關工作者能夠直接觀察有關數據，了解電力運行的情況，進行針對性的防護和控制。使用SVG將運行中的各種數據采用圖像的形式展示、傳輸或者存儲，有助于解決運行中存在的問題。就目前的電網可視化技術而言，SVG可視化技術主要在地理接線圖或單線圖上運用，把產生的數據轉變成二維或是三維。SVG可以將電力系統準確的表達出來，并轉換成精確的圖形，在地理接線或單網接線圖當中比較適用。

1 基于地理接線圖可視化技術在電力系統中的運用

1.1 地理接線圖的運用

所謂的地理接線圖指的是使用點與線將電網節點及路線在地理圖標上進行標注，節點的位置需要和實際的地理位置相一致，所標注的線路必須和實際線路走向基本一致，并按照需求將路線準確描述出來，地理接線的圖表與實際的系統相符合會更加直觀。但是，部分節點與線路聚在地理圖標上時，數據的現實會有一定的問題，此時，可選擇能夠滿足條件的其中一個數據，防止數據密集亦或重疊的情況發生[1]。

1.2 節點電壓等高線的應用

節點電壓是電網內的一個節點數據，與線路數據的可視化表達相比較，節點電壓的表達更加困難，主要是因為其是離散存在的，現實生活中并未被普遍接受。目前為止，節點數據的表示大多是表格的形式，亦或是于電網接線圖上的節點采用文本的方式將其顯示出來，優點是能夠準確的將數據表達出來，同樣能夠將有數據位置的地理情況清楚地描述出來；缺點是對于越線情況或者節點的數據分布不能準確表現出來，尤其是在系統規模變得更大的時候，此類問題會更加明顯。節點數據采用文本的方式顯示比較準確，但不夠直觀[2]。就節點電壓而言，電力系統相關調度人員想要一次性便能將電壓分布的情況看出來，而文本表示的方法并不能滿足這樣的要求，但是，若采用兩種顏色的矩形進行表示，便能將這一問題解決。采用矩形圖將電壓情況進行展示，就如在水杯內注水一樣，兩種顏色間明顯的分界線就能將電壓的情況展示出來，杯頂、杯底以及中間分別對應不同的電壓值。使用雙色圖對節點數據進行顯示，這通常運用于常見規模電力系統內，并且具有較高的運用效率。但是，該模式如果運用在更大規模的電力系統內，會存在一定的問題，比如，節點很多時，采用矩形圖表示很有可能出現重疊的情況。此時，將矩形圖的面積縮小能夠減少重疊的情況，但是，依然還會有矩形圖過于擁擠影響視覺的情況[3]。

電壓等值線的相關流程為：將服務器開啟，客戶端便能要求電壓等值線的相關服務，客戶在訪問過程中需將進行等值線電壓設計的區域以及等級信息給出，然后在圖形的顯示口處按照等值線所生成的結果對等值線進行渲染，渲染需于電網接線圖內完成，最后所呈現的圖形便能將網絡電壓的實際分布情況等展現出來。圖形內，也可不使用電壓等級等值線進行描繪，電壓等值線也能根據組件進行分析，并將其可視化，再把圖形重新繪制，進而得到新型等值線示意圖。此外，還能經CIS規范內高效數據的接口對遙測相關數據進行訂閱，如果數據產生變化，CIM服務器便會很快將變化所產生的數據通知給平臺，此時，平臺能夠按照這類數據對電壓等值線重新計算和分析，達到實時更新電壓分布的目的，這樣，相關運行工作者也能及時對電壓實際情況有所了解，并預測運行過程中會出現的越限行為[4]。

1.3 電網潮流示意圖的運用

電網中，系統潮流具體分布情況主要經潮流示意圖展示，和某區域具體地理特征相結合，使用潮流示意圖能夠將區域中潮流的方向以及大小清楚地展現出來。將服務器開啟，客戶在對該項服務進行訪問之后，把所需的線路信息給出，圖形的顯示口便能按照相關數據在服務器獲得潮流線圖，再經過可視化平臺，將所得潮流圖進行分析后形成SVG文件，最后回饋給客戶端，此時，用戶只要通過客戶端的瀏覽器便能觀看到潮流圖。客戶所能看到的潮流圖可以按照其需要實行定義，比如：可以采用箭頭表示線路防線，根據線路的粗細，箭頭的大小可調整，數值也能夠對應，箭頭的方向即為潮流的方向。還可以經CIS數據接口來訂閱相關的數據，如果數據發生變化，CIM服務器便能立即將變化通知到交互的平臺，最后由平臺對這些數據重新加工，并將最后的示意圖展現出來[5-6]。

2 一次接線圖可視化技術在電力系統中的運用

2.1 動態著色

所謂的動態著色指的是使用電網拓撲對運行結果進行分析，按照設備的運行情況（帶電）、電壓等級、圖標的顯示情況等在一次接線圖上將設備狀態展現出來，這一過程中，需按照遙信值變化隨時更改設備的數據顯示情況，此功能主要是對電網拓撲結構進行分析。此次研究的公共平臺上，對拓撲結構的分析是建立在數據完善的基礎之上，整個過程中，動態著色可分成兩個階段，其一，按照電網相關數據來拓撲分析電網的模型，進而獲得系統拓撲的結構；其二，與圖形的可視化相結合，對電網模型內圖元給予動態著色。將SVG交互性充分利用起來，用戶還能在一次接線的圖形內把開關的運行狀態進行改變，以此實現用人工觸發達到網絡拓撲結構變化的目的，還能對網絡帶電時會發生的變化進行預見。

動態著色的相關工作流程：服務器開啟后將模型相關數據輸入進拓撲分析組件內實施分析，再由客戶端對這一服務進行訪問，此時，圖形顯示口便能按照拓撲所分析得出的結果給圖元實施動態著色，客戶能夠從圖像上直接了解此時網絡帶電的實際情況。并且，客戶還能在圖形上對開關進行離線操作，根據客戶的操作流程，拓撲分析相關組件便能將其快速分析出來，實行重新著色，還能根據顯示的情況對網絡的狀態進行預見。此外，還能經過CIS所規范的相關數據接口對遙信數據進行訂閱，如果發生意外變化，CIM服務器便能很快將變化情況通知給交互平臺，收到通知，平臺便能根據數據圖元情況及顏色進行相應的改變，這時，圖形能夠自動進行動態著色[7]。

2.2 電網的運行情況監控

對電網帶電狀態的監控能夠使用動態著色的方法來解決，而遙測數據的監控，能夠使用信息交互平臺，經過數據通訊的HSDA接口獲得相應的數據，此時所獲的數據為SCADA中刷新的數據，根據這些不斷刷新出來的數據實施可視化分析，最后便能生成相應的圖形。此時，客戶端能夠經過這些接口獲取新的數據產生的圖形，通過圖形的顯示，找到相對應的位置。客戶能夠采用訂閱的方法獲取不斷刷新的數據，由此可見，頁面所展示的分析結果是可實時查看的，這樣便能達到對電網運行的監控，實時了解電網運行的狀態[8]。

3 結語

電力運行產生的數據可以采取SVG可視化技術存儲和傳輸，以圖形的形式展現出來，可解決WEB發布圖像數據時存在的問題。與此同時，用SVG可以將電力系統的圖元精確的表達出來，最后提供準確圖元定位，恰當地將地理接線圖亦或是電網的單線圖進行描述，由此可見，基于SVG的可視化技術在電力系統中的運用極其必要。文章對電力系統中SVG背景下可視化技術的運用進行分析，介紹實際運用的同時也給更多研究者提供經驗借鑒。