可視化技術在電力調度自動化中的應用

劉 麗

（國網電力科學院（南瑞集團）電網調控技術分公司，江蘇 南京 211106）

0 引 言

電力系統隨著經濟的發展而變得愈加復雜、規模愈加龐大。因此，需要操作人員對報警信息、狀態信息和故障信息等進行更好的處理，從而減少各種故障發生而影響電力系統的正常運轉[1]。為了能夠提高信息搜索的便捷性、實效性和高效性，可采用可視化技術。通過將可視化技術應用到電力調度自動化中，不僅避免了單純數據的枯燥性，而且能夠讓相關的數據及時的展示出來。

1 可視化技術

實際的電力自動化系統中應用可視化技術，能夠對電力系統中復雜的、龐大的數據信息進行更好的展示，電力系統通過對數據信息進行算法和技術處理后，能夠通過轉化的功能，將數據信息處理后的圖片或者圖形等直接展現給相關的操作人員，從而幫助操作人員掌握當前電力系統的運行狀況和處理電力系統在運行過程中存在的問題，能夠促進電力系統的正常運行。圖1為電力調度可視化項目。

1.1 可視化技術的應用優勢

可視化技術的應用優勢主要表現在如下3點。（1）操作人員利用可視化技術將電力系統中產生的相關數據信息進行轉化，從而通過圖像和圖形的展示來了解當前系統運行的規律。（2）操作人員能夠對可視化技術中的各項運行情況進行掌握和了解，從而更好的對其運行過程進行全面的控制，如對參數進行調整。同時，通過這種形式能夠使可視化技術的結果變得更加精準和準確。（3）可視化技術在電力系統中的應用能夠使數據信息處理的更加高效和精準。在這種情況下，這些有用的數據信息能夠幫助操作人員對系統中存在的故障進行有效的處理，從而使得處理的效果愈加明顯和簡單。

圖1 電力調度可視化項目

2 電力調度自動化系統中可視化技術的應用

可視化展現手段包括羅盤圖、餅圖、棒圖、等高線、等深線、2D、3D虛擬現實等。以線路餅圖方式展示線路潮流負載率，以云圖方式展現電壓分布情況，以3D方式展示發電機有功/無功/負載率情況。比較普遍的是二維空間下的電力系統信息顯示和三維空間下的電力系統信息顯示。

2.1 二維空間

二維空間下的電網全局信息顯示采用地理接線圖，因為地理背景可以提供給調度員必要的地理信息，使調度員在調度時能考慮到地理位置、負荷及經濟等因素。以地理圖為背景可以獲得簡單的潮流圖更好的監視效果[2]。

2.1.1 基于潮流圖的線路潮流顯示采用2-D方式

在潮流圖或者地理圖上以跑動的箭頭來展示線路上有功或者無功潮流的流向和大小。箭頭大小表示潮流的大小，箭頭跑動的方向代表潮流的流向。箭頭的顏色既可以選擇按照線路的電壓等級色彩表著色，也可以按照閥值自己定義。潮流箭頭的大小也可以統一設置為固定大小，這樣潮流跑動只用于展示潮流的流向。

2.1.2 線路負載率

在潮流圖或者地理圖上以自動餅圖來展示線路的負載率，即有功功率/功率限值。餅圖分成兩部分，整個餅圖代表功率限值，一份代表當前有功，是否出現餅圖以及餅圖的大小、顏色均通過閥值來匹配。

2.1.3 電壓等高線

在潮流圖或者地理圖上以漸變的云圖來展示整個區域內各個廠站電壓的分布情況。根據當前廠站的著色情況獲取廠站當前電壓的分布區間，用于判斷電壓分布趨勢。每個廠站點對應的電壓值具有實際參考意義，但是廠站點周圍點不具實際意義。

2.2 三維可視化

2.2.1 3D柱

每個廠站敏感圖元上出現一根3D柱來代表該廠站內所有發電機的有功出力或者無功出力。對于有功出力，該柱體一般分成兩部分，下面部分代表當前的出力，上面部分代表剩余出力。廠站內發電機的總額度出力決定了柱體的高度，柱體下面部分的顏色由閥值決定。若該廠站內發電機的總有功出力或者總額定出力為零，則該廠站上方不出現3D柱。對于無功出力，該柱體為一整體，發電機的總無功出力決定柱體的高度，柱體顏色由閥值決定。若該廠站內的總無功出力為零，則該廠站上方不出現3D柱

以3D技術展示全網發電機有功、無功以及備用容量情況，使調度運行人員不再面對枯燥的數字列表而代之以生動形象的3D展示，有助于調度運行人員在掌握全網發電信息的條件下減輕視覺疲勞[3]。

2.2.2 圖形三維旋轉

隨著可視化技術的不斷發展，繪畫的電力圖由原來的二維圖逐漸改變為當前使用的三維圖形式。換言之，利用三維立體圖可以直接呈現出電力系統的總體情況，并可以提高數據的精準性。在這種情況下，有關工作人員可以從多個方面準確的分析數據。圖形三維旋轉的主要工作原理是三維圖形的旋轉與平行移動，計算機圖形學在三維圖形運用過程中是不可缺少的元素。同時，三維圖形在出現改變時，需要根據坐標點與坐標原軸進行相應的改變，進而可以使其精準性得到有效保證。換言之，就是三維圖形改變以前就需要全面的分析坐標點與坐標原軸，通過根據坐標點和坐標原軸進行相應的改變以后可以繪畫出新的三維圖形。這種三維旋轉的方式具有立體性的特征，在對數據處理過程中可以讓工作人員產生直觀立體的感受，從而保證電力調度工作的精準性與高效性。

3 可視化技術的發展

隨著科學信息技術的不斷進步和發展，科學技術逐漸引領了時代的發展。無論是在生活中還是社會發展過程中都滲透著信息化技術，而電力企業同樣離不開信息化技術的支持和應用。隨著海量信息在電力系統中的增長，電力系統很難處理其中存在的問題。這主要是由于信息處理手段的不健全，從而使得信息處理的效果并不明顯，甚至會有80%以上的信息被浪費。這不僅阻礙了社會的發展和企業的進步，還大大降低了電力系統的運行效果。可視化技術作為一種當前比較全新的技術處理手段，將其應用到電力調動自動化中，能夠有效地處理電力系統中存在的海量信息，幫助操作人員對其中的數據信息做出正確的處理[4]。

4 結 論

電力調動自動化系統中的可視化技術的應用，不僅能夠發揮出可視化技術的應用效果，而且能夠保障調度工作更加便捷、更加精準的展開，從而提升電力系統電力調動工作的準確性和全面性。