可視化技術的發展及其在電力調度自動化系統中的應用

宋立偉

(國網黑龍江克山縣電業局有限公司，黑龍江 克山縣 161600)

1 電力調度自動化的優點

電力調度自動化主要是指利用計算機網絡通信技術對電網的整體數據信息進行采集、整理、匯總、分析、判斷、管控以及做出決定的一種自動化指揮控制系統。電力調度系統的主要優點之一便是它裝配了監控設備和遠程控制設備。第一，該系統可以實現電力調度的自動化，并能夠隨時隨地按照供電要求進行調度，提升了電力資源的利用效率。第二，該系統可以有效剖析數據信息，避免不良信息入侵，以免造成不必要的損失。第三，當電力網絡運轉出現故障時，電力調度系統會自動報警，便于技術人員在第一時間進行搶修，從而降低事故的發生率，確保電力系統的安全運轉。

2 可視化技術的發展歷程及應用現狀

隨著信息化技術的快速發展，人們在生產生活中所接觸到的信息內容越來越多，需要耗費大量時間與精力來整理這些信息，而且信息量較大，給人們理解這些信息帶來了較大困難。而可視化技術的作用在于能夠將比較復雜的過程或事物通過簡單的圖像和圖形表現出來，能夠呈現出更加直觀、簡單、容易理解的信息。

2.1 可視化技術的發展歷程

可視化技術的主要發展過程可以劃分為下列四個階段：

A.科學計算可視化。它是一種技術，它能夠借助計算機將復雜的原理通過嚴格計算使數據以簡單化的形式呈現出來，然后執行相互處理。B.數據可視化。這個階段是前一階段科學計算可視化的延伸。該階段所包含工程與測繪的數據信息量較大，處理起來相對困難。但可以通過計算機圖像處理技術將一些相對復雜難懂的數據轉變為容易理解的圖像信息，然后執行相互處理。C.信息可視化。通過信息可視化能夠將復雜的數據變為相對簡單易懂的信息，能夠實現信息之間聯系的可視化。掌握充足的數據信息已成為電力企業生存發展的關鍵。D.知識可視化。這是近年來發展起來的一個新研究領域，能夠應用視覺表征手段促進群體知識的創新與傳播。

2.2 我國可視化技術的應用現狀

電力行業在不斷進行技術變革，逐步邁向市場化，開始將可視化技術運用于電力調度自動化。我國當前的電力系統主要是和GIS相結合，這樣可以清晰顯示出電力系統在地圖上的具體運轉情況。在基于可視化技術的電力調度自動化中，我國通常運用靜態安全分析和故障排序的辦法來實現數據或運行的可視化表達，這種辦法相對有些落后。可視化的目的不僅是將復雜的數據信息簡單化，而是在于把隱藏在信息中間的深層內容和關系也以可視化的形式表達出來。

3 可視化技術在電力調度自動化中的應用

3.1 二維可視化技術的應用

二維可視化技術的應用主要包括單變量餅圖的應用和等值線的應用。

單變量餅圖的應用。電力調度自動化系統中，變壓器和線路的負載率具有一定的復雜性，為了使其更加直觀，更加容易理解，可以通過單變量餅圖來表現。在單變量餅圖中，通過改變所占面積和顏色，能夠更加直觀地反映出相應的負載大小。這種方式具有簡單、易懂、清晰、明確等優勢。相較于普通的餅圖，單變量餅圖只能表現出單一數據的變化情況，不能展示出多個數據的比例關系。在繪制單變量餅圖過程中，應高度重視閾值的設定，科學設定變量的最大值，這樣才能使單變量餅圖充分利用顏色信息和面積信息。

等值線的應用。由于電力調度自動化系統中通常都需要表示出多個不同數據，為滿足這一需求，需要應用等值線來表示相關數據信息。通常情況下，會應用等值線來表示變壓器負載率、節點電壓以及線路的負載率等。在等值線的繪制過程中，通常會采用網格法進行繪制。但網格法具有一定的復雜性，增加了等值線繪制的難度。為解決這一問題，無網格法逐漸得到了應用，該方法具有編程簡單、容易實現、繪制精度高等優勢。

3.2 三維可視化技術的應用

三維可視化技術的應用主要包括單棒圖的應用和圖形三維旋轉的應用。

單棒圖的應用。應用單棒圖可以表示出變壓器和電容器的無功備用情況及安全分析結果。在單棒圖的繪制過程中，應結合透視角度和實際情況來確定圖形坐標，然后需結合坐標位置來判斷其是否會被其他棒圖遮掩。在保障物遮掩的前提下，根據預測數值繪制對比棒，并將數值與對比棒進行比較，根據比較結果來確定主棒的大小和坐標，并對其添加適當的顏色。

圖形三維旋轉的應用。圖形三維旋轉能夠更加準確地反映出電力調度的情況，為觀察提供了較大的便利。圖形三維旋轉將折線和多邊形的變換點坐標帶入貝塞爾曲線公式求出新坐標，然后進行連接，并依次渲染。

4 可視化技術的主要功能

第一，將系統運行數據轉換為看得見的圖片或圖形，將數據以更直觀、快速、有效的形式呈現出來，使操作人員能夠更好地掌握系統的運行規律。第二，將系統運行狀態通過相關計算方法進行全過程展示，可針對其中的錯誤參數進行及時修改，以保證數據的準確性，系統能夠正常運行。第三，將可視化技術與科學算法相結合，提高數據處理的效率和質量，以達到準確運用數據的效果。同時，可根據數據顯示對其中存在的故障進行原因分析，進而為故障解決方案提供已知信息，對問題進行有針對性地研究與解決。

5 結語

需要在電力調度過程中不斷加強對新技術的應用，這樣才能促使電力調度水平的不斷提升。目前，我國部分地區電力調度自動化的發展已取得了很大進步，但在故障發生時，技術人員的操作難度較大。為解決這一問題，可以將可視化技術應用其中，這在很大程度上提升了電力調度的質量，有效緩解了技術人員的工作壓力。