電力工程建設(shè)可視化技術(shù)應(yīng)用淺談

魏穎豪 楊晴

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)電力企業(yè)得到了很快的發(fā)展，電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)模也在不斷提升，電力工程建設(shè)成了倍受社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，在電力工程建設(shè)過(guò)程中，電網(wǎng)調(diào)度實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但在產(chǎn)生故障的時(shí)候，會(huì)增加操作人員工作難度。而可視化技術(shù)，作為一種先進(jìn)技術(shù)，可以很好的將數(shù)據(jù)展示出來(lái)，與自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)進(jìn)行結(jié)合，從而在很大程度上降低了操作人員的工作壓力。基于此，本文結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)可視化技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究。

關(guān)鍵詞：電力；自動(dòng)化系統(tǒng)；可視化技術(shù)；遙視；應(yīng)用

1 引言

電力系統(tǒng)高速發(fā)展的今天，信息儲(chǔ)存內(nèi)容也向著多樣性和海量化發(fā)展，最常見的報(bào)警、故障及狀態(tài)信息等，都是需要電力調(diào)度人員進(jìn)行有效處理的信息。如何能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的信息診斷，精準(zhǔn)的確定故障發(fā)生位置并能夠及時(shí)處理，是當(dāng)前電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)該具有的功能。可視化技術(shù)是從計(jì)算機(jī)圖形角度發(fā)展起來(lái)的一種新型技術(shù)，它能夠?qū)⒖菰锏臄?shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為圖形或者圖片，從而讓操作人員能夠更直觀的進(jìn)行信息判斷和處理。

2 可視化技術(shù)的基本概述

電力調(diào)度系統(tǒng)的可視化技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)分析處理，將各類信息以圖片形式進(jìn)行展現(xiàn)。以提供給操作人員更為直觀的信息觀察和更為明確的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)分析，從而實(shí)現(xiàn)更加高效的問(wèn)題處理效率。可視化技術(shù)的功能較多，主要為：將系統(tǒng)性的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的圖片或者圖形，讓信息內(nèi)容變的豐富，極大的方便了操作人員對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律的總結(jié)；操作人員可以借助可視化技術(shù)進(jìn)行全過(guò)程的觀察，并能夠通過(guò)參數(shù)的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)更加精確的結(jié)果獲取；通過(guò)高效的信息數(shù)據(jù)處理，能夠提升調(diào)度效率和質(zhì)量，確保自動(dòng)化調(diào)度環(huán)境中的故障得到及時(shí)有效的解決。

3 可視化技術(shù)的經(jīng)歷的發(fā)展過(guò)程

在現(xiàn)代的社會(huì)發(fā)展中，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為第一生產(chǎn)力，信息化成為時(shí)代性的象征。從典禮上也發(fā)展過(guò)程來(lái)看，信息化和自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，電力調(diào)度中的很多信息數(shù)據(jù)也變得越來(lái)越復(fù)雜和多樣，有的甚至超出了操作人員的正常理解范圍和能力。這就使得當(dāng)前的信息數(shù)據(jù)分析和處理缺乏有效性，有的重要信息被無(wú)意間忽略，這對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度來(lái)說(shuō)是非常不利的。自從可視化系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用以來(lái)，調(diào)度運(yùn)行中的各類信息被準(zhǔn)確高效的抓取，同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的可靠性計(jì)算和分析，實(shí)現(xiàn)了較為簡(jiǎn)單直觀的結(jié)果顯示。這就使得當(dāng)前的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行呈現(xiàn)了前所未有的高科技形式。

4 數(shù)據(jù)可視化組件實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)可視化是用形狀、尺寸和顏色進(jìn)行數(shù)據(jù)的編碼，數(shù)據(jù)可視化分為四個(gè)部分：視覺(jué)線索、坐標(biāo)系、坐標(biāo)系的分度和背景信息。無(wú)論可視化的結(jié)果如何，數(shù)據(jù)可視化都可以分解為這四個(gè)基礎(chǔ)部分。

（1）視覺(jué)線索。可視化是在簡(jiǎn)單的顏色以及簡(jiǎn)單圖形的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成的形式。當(dāng)數(shù)據(jù)被分配給圖形時(shí)，如果該圖形不能形成一種視覺(jué)線索返回到所映射數(shù)據(jù)本體，那么可視化圖形就是一堆無(wú)用的圖形。視覺(jué)提示包括位置、飽和度、角度、長(zhǎng)度、方向、大小、面積、形狀和色調(diào)等因素組成。

（2）坐標(biāo)系。當(dāng)編碼數(shù)據(jù)時(shí)，圖形始終以預(yù)定的位置放置，即指定在一個(gè)結(jié)構(gòu)化的空間內(nèi)，同時(shí)指定圖形和顏色的規(guī)則，將數(shù)據(jù)其中映射到坐標(biāo)系上。坐標(biāo)系一般為矩形的坐標(biāo)系、極坐標(biāo)系和以及所述地理坐標(biāo)系。

（3）坐標(biāo)系的分度。坐標(biāo)系指定的可視化的尺寸，然后坐標(biāo)系的分度則將輸入的數(shù)據(jù)分配到具體的坐標(biāo)，也就是每個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)的具體位置。坐標(biāo)系和分度共同決定了圖案位置和投影的信息。分度分割線性標(biāo)尺，對(duì)坐度的標(biāo)度進(jìn)行分類，以充分展示所示數(shù)據(jù)的范圍和以及其具體分度。

（4）背景資料。更好地理解數(shù)據(jù)5W相關(guān)信息，是誰(shuí)、是什么、何時(shí)、何地、為什么相關(guān)的背景資料，使數(shù)據(jù)更清晰，能正確引導(dǎo)讀者。

5 電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的可視化技術(shù)具體應(yīng)用

5.1 二維可視化技術(shù)的應(yīng)用簡(jiǎn)述

5.1.1 單拼圖展現(xiàn)形式

將數(shù)據(jù)信息通過(guò)二維可視化技術(shù)中的單拼圖形式進(jìn)行展現(xiàn)，具體的技術(shù)操作步驟為：（1）先確定最大數(shù)據(jù)，然后通過(guò)矩形區(qū)域定位，并進(jìn)行區(qū)域的背景填充。（2）根據(jù)實(shí)際的越限情況，在矩形區(qū)域內(nèi)繪制內(nèi)切圓，然后進(jìn)行明確顏色的填充。（3）參考當(dāng)前數(shù)據(jù)及最大數(shù)據(jù)設(shè)定值，進(jìn)行扇形位置和比例的確定。（4）對(duì)確定的扇形區(qū)域進(jìn)行顏色的填充。

5.1.2 等值線方式

等值線能夠?qū)ψ詣?dòng)化系統(tǒng)中的不同數(shù)據(jù)類型進(jìn)行顯示，并且能夠?qū)?shù)據(jù)中的線路負(fù)載率、節(jié)點(diǎn)電壓及變壓器負(fù)載率等進(jìn)行清晰的展示。由于等值線繪制比較復(fù)雜，通常主要運(yùn)用在網(wǎng)格化數(shù)據(jù)處理中。對(duì)于系統(tǒng)動(dòng)能的實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)，可以以無(wú)網(wǎng)格或者柵格圖形進(jìn)行等值線的繪制，一次來(lái)簡(jiǎn)化程序的同時(shí)提升圖形繪制精度。

5.1.3 動(dòng)態(tài)潮流方式

電力調(diào)度的自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中，經(jīng)常涉及到系統(tǒng)潮流。電力系統(tǒng)負(fù)荷大小也通常以潮流的流量及流動(dòng)速度來(lái)進(jìn)行體現(xiàn)。比如三角形的代表較快的流動(dòng)速度。在進(jìn)行可視化技術(shù)的折線三角形處理中，需要先將折線分成多個(gè)小段，對(duì)各小段進(jìn)行分別處理。然后再以步長(zhǎng)參數(shù)來(lái)進(jìn)行三角形流速控制，步長(zhǎng)較大流速就會(huì)較快。以動(dòng)態(tài)幀步進(jìn)行定時(shí)器的繪制時(shí)，相關(guān)的步驟應(yīng)該是：先繪制背景圖，然后參照實(shí)際數(shù)據(jù)參數(shù)來(lái)進(jìn)行三角形的大小確定；根據(jù)越限數(shù)據(jù)來(lái)確定三角形的填充顏色。以數(shù)據(jù)大小來(lái)確定流動(dòng)步長(zhǎng)，以步長(zhǎng)和線段長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行三角形位置和數(shù)量的確定。

5.2 三維可視化技術(shù)的應(yīng)用闡述

5.2.1 單棒圖形式

在電力調(diào)動(dòng)的自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中，單棒圖能夠?qū)﹄娙荨⒆儔浩鞯葻o(wú)功設(shè)備的狀態(tài)及安全進(jìn)行直觀的分析。通常在一個(gè)對(duì)比棒和一個(gè)主棒組合的情況下，主棒能夠?qū)?dāng)前的實(shí)際數(shù)值進(jìn)行現(xiàn)實(shí)，對(duì)比棒則可能會(huì)顯示最大的數(shù)值，且能夠以實(shí)際情況為需要來(lái)確定是否需要顯示。單棒圖也需要進(jìn)行對(duì)應(yīng)顏色和最大數(shù)值的設(shè)置。圖形繪制中，需要以透視角度和實(shí)際狀況，進(jìn)行準(zhǔn)確的坐標(biāo)位置確定，然后結(jié)合坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行其他棒圖的分析，確定其是否需要遮掩。在不存在遮擋情況下，就可以進(jìn)行數(shù)值預(yù)測(cè)和對(duì)比棒的繪制，然后通過(guò)對(duì)比棒和實(shí)際數(shù)值的對(duì)應(yīng)和比較，進(jìn)行主棒大小和坐標(biāo)的明確，并填充上正確的顏色，繪制出主棒。

5.2.2 圖形三維旋轉(zhuǎn)

隨著科技的而不斷進(jìn)步，可視化技術(shù)已經(jīng)得到了非常顯著的提升，電力圖展現(xiàn)上從二維發(fā)展到三維圖形，電力調(diào)度現(xiàn)實(shí)更加立體化。這就更加提升了操作人員進(jìn)行準(zhǔn)確電力調(diào)度情況的準(zhǔn)確掌握率，同時(shí)三維旋轉(zhuǎn)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，還方便了操作人員從多個(gè)角度進(jìn)行靈活的圖形觀察和分析，有效的降低了數(shù)據(jù)分析的工作量和難度。三維旋轉(zhuǎn)主要是以三維圖形的幾何圖形變化，并通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的輔助，進(jìn)行三維圖形的位置移動(dòng)和角度轉(zhuǎn)換后形成的全新圖形。圖形旋轉(zhuǎn)主要是圍繞坐標(biāo)軸和原點(diǎn)進(jìn)行的，變換過(guò)程中需要對(duì)每個(gè)坐標(biāo)位置進(jìn)行全滿分析，然后進(jìn)行新圖形的變換。這就增強(qiáng)了操作人員問(wèn)題發(fā)現(xiàn)的準(zhǔn)確率和針對(duì)性，從而也能夠提出針對(duì)性的問(wèn)題處理措施，這對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和效率都是有非常重要的意義的。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中，將二維及三維的可視化技術(shù)加以應(yīng)用，讓電力工作人員能夠?qū)﹄娏φ{(diào)度的圖形信息有個(gè)更加直觀和精細(xì)的掌握。能夠使得一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息可以一目了然地得到了解。這不僅有利于電力調(diào)度中問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和處理，還使得操作人員的勞動(dòng)量有所降低。從而有效地提升了電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的工作效率和整體調(diào)度水平。

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