論電力調度自動化系統可視化技術的應用

金 坤

（國網江蘇省電力公司蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215004）

0 引 言

隨著時代的不斷發展，電力系統逐漸龐大，需對系統中的各類信息進行處理，如故障、警報以及狀態信息等。應用電力調度自動化系統，可以增強信息檢索的準確性和便捷性。而可視化技術的運用，能夠把操作人員需要處理的信息轉變成更容易被接受的形式，如立體圖形、圖片等，進而消除單純數據存在的枯燥性，并確保對數據的良好展示，提升電力調度效果。

1 可視化技術的概念

可視化技術指的是意向綜合性技術，主要涉及計算機信息技術、圖像處理技術、自動化控制技術以及信息采集技術等，具體性和直觀性極強[1]。現階段，可視化技術已經經歷了數據可視化和信息可視化歷程，正在向著知識可視化的方向發展。經過不斷的發展與探索，可視化技術愈發成熟，在許多領域與行業中發揮了關鍵作用。同時，社會企業的生存與發展均會運用到許多市場信息，可視化技術可以將這些信息轉變成通俗易懂的可視化信息，并展現出不同信息之間存在的聯系，運用視覺表征方式，促進群體知識的優化與傳播。將可視化技術運用于電力企業，可以通過非接觸式的特殊模式對電網信息予以準確解讀，進而為電力調度工作提供科學的參考意見，提升電力企業電力調度安全性和合理性。為了全面展現可視化技術的作用，需在電力調度中構建起科學的方式與技術運用體系，發揮支撐和輔助作用，進而促進電力調度工作品質和質量的提升。電力三維可視化示意圖，如圖1所示。

2 可視化技術運用于電力調度自動化系統的意義

圖1 電力三維可視化

在電力調度自動化系統中運用可視化技術具有重要意義。第一，使計算機與人之間的交流更加便捷、迅速，信息處理也更加高效。第二，推動了電力調度工作效率的全面提升，避免出現浪費的情況。第三，通過可視化技術能夠有效掌握全過程變化，轉變了對數據被動處理和分析的情況，可立足于可視化系統提供相關參數，對電網予以科學調控，使電路大環境能夠達到調度協同的目的。在計算機技術持續發展的背景下，可視化技術在自動化系統中實現了良好的運用，推動了電力調度自動化系統工作效率的全面提升。

3 可視化過程以及方法

通過完成下列環節，可使可視化技術由自然現象向模擬現象過渡。首先，預處理。所謂預處理即先處理最初收集的相關數據，對數據的格式做科學變化處理，消除噪聲，將工作中需要用到的數據合理化。其次，映射階段。經過預處理后，數據應以映射規律為基礎，成為包括立體圖、點、線等在內的幾何元素。再次，繪圖階段。繪圖幾何元素。最后，反饋。將繪制完成的圖像展示出來，再進行可視化分析工作。具體運用過程中會有不斷循環的情況出現在上述步驟中，從而充分保證可視化結果的準確性和科學性。在科學計算領域運用可視化技術，與二維平面數據場、三維立體數據場和動畫可視法關，其中顏色映射法以及等值線法最常被用于二維平面數據場中，而直接繪制和信息抽取算法則是三維空間數據場中運用最多兩種方法。

4 電力調度自動化系統中可視化技術的應用

4.1 二維可視化技術的應用

4.1.1 二維反時限曲線

在電力調度自動化系統中運用可視化技術，重點在于通過二維可視化技術中的二維反時限曲線，實時檢測電力系統中電力調動自動化的具體運行情況[2]。通常情況下，電力調度系統在工作時，變壓器會發生函數瞬間電力過載的情況，進而超出反時限曲線范圍，影響電力調動系統的正常運行狀態。若情節較為嚴重，還會影響整個電力系統。所以，在實際工作過程中，需要預設反時限曲線和主要變化實時狀態之間的對比度，以此動態計算超載能力與時間，防止變壓器出現超載情況，確保電力調度自動化系統穩定、安全運行。電力調度自動化系統運行時，反時限曲線在極限值方面會出現較大變化，形狀也十分特殊。對此需運用曲線坐標、曲線點與其他不同形式描述報警范圍，同時設計警告點和繪制反時限曲線。就自動供電系統運行而言，需實時測量反時限曲線。當負載曲線快到達報警范圍時發出報警信號，進而提醒員工對電力調度進行及時調整，保證電網穩定、安全運行。

4.1.2 動態潮流的應用

就二維動態潮流而言（如圖2所示），指的是通過三角形大小展示自動化系統中的無功負荷流速和負荷狀況等，并運用三角形反映電力自動化系統潮流流動，根據電力系統中的數值越限狀況，繪制出二維動態潮流。同時，選擇顏色不同的三角形道標不同數值在流動過程中的速度，根據三角形步長和線段長度明確三角形的位置和個數，可視化展現出電力調度自動化系統動態潮流。

4.1.3 單變量餅圖

在可視化技術中運用單餅圖，能夠更加直觀地展現大數據內容[3]。第一，結合預處理輸入的相關數據明確矩形區域。第二，結合實際采集的數據以及越限狀況，在矩形區域中繪制內切圓，然后填充程序設計顏色。第三，明確位置與扇形比例的過程中，需通過當前值和程序設計最大值來明確。第四，結合處理數據，確認扇形繪制與相應區域顏色填充。運用餅圖時，應充分考慮閥值，科學設置變量最大值，使得餅圖能夠展現出電路變化，并應用于面積與顏色的填充，使工作人員更好地識別與理解信息。

圖2 潮流可視化

4.2 三維可視化的應用

4.2.1 單棒圖的應用

針對電力調度自動化系統，可以以單棒圖表示電容器、安全分析結果以及變壓器備用狀況等[4]。單棒圖的構成包括主棒與對比棒兩部分。前者涉及的功能主要用于表示現階段的實際數值，后者則主要表示數據將達到的最大值。相同于前文所述的單餅圖，單棒圖必須設置數值最大值顏色。在具體繪制過程中，需結合具體狀況和透視角度明確圖形坐標，從而判斷其他棒圖是否能夠遮擋住坐標。若沒有，則需要立足于預測數值設置對比棒，并比較對比棒數值以及實際數值，明確主棒坐標、大小以及顏色填充，進而繪制整個單棒圖。

4.2.2 圖形三維旋轉的應用

隨著可視化技術的快速發展，電力圖正逐漸從二維向三維轉換。借助立體圖像表示和反映電力調度的具體狀況，可在很大程度上提高信息表示的全面性和準確性，并能夠幫助工作人員全面分析電力調度的實況。圖形三維旋轉的主要原理是平移和旋轉三維圖形，并結合計算機圖形學知識執行[5]。在進行三維圖形幾何變化時，要想確保變換準確性，應將坐標原點和坐標軸作為基礎進行變化。簡言之，在變換前分析圖形各個坐標點，并將其作為依據進行變化，獲得變換后的坐標后，在其基礎上繪制圖形，從而獲得旋轉后形成的三維圖形，借助多視角電力圖形為工作人員的操作提供指導，幫助工作人員更好地分析電力調度情況。

5 結 論

信息量的不斷提升對電力調度自動化系統信息處理提出了新要求，通過運用可視化技術，可以提供全面與直觀的圖形信息，以便工作人員更好地掌握數量龐大與復雜的數據，有利于提升電力調度實時化和精確化，進而確保電力系統穩定、安全運行。