可視化技術在電力信息系統運維中的應用研究

段 勵，劉 梅，謝喬富，張興偉，許 琦，尹學念

（云南電網有限責任公司 曲靖供電局，云南 曲靖 655000）

0 引 言

應用于能源系統的可視化技術為系統的運營和維護提供高效服務，簡化系統操作與維護流程。電力建設的可視化管理通過信息系統完成了實時在線監測跟蹤并發出預警信息，讓運維人員的分析和決策工作得到了有力的支撐，運維環節的簡化大大提升了工作效率[1]。在我國能源信息系統領域，可視化技術的應用并未完全成熟，為了進一步發揮可視化技術的優勢，需針對可視化技術在電力系統運維中的應用進行深入研究。

1 可視化技術概述

可視化技術有效融合了圖像技術與計算機技術，通過計算機系統完成信息處理，經過數字化處理將信息以直觀圖形的方式呈現出來。可視化技術的組成元素包括了計算、信息以及數據等，在具體的應用領域中可視化技術具有明顯的綜合性和系統性，突破了以往人際交互模式的局限，實現了技術水平的不斷提高。可視化技術在電力系統運維中的中應用可有效提升系統運行穩定性[2]。具有強大管理功能的可視化技術在具體的運維管理應用中能構建一個完整的可視化系統用于實時監測系統運行情況，另外還能實現集約化電力系統管理，在安全運行方面為電力系統提供有力的保障，通過三維模型展示來有效控制每項參數和節點，確保運維工作的科學性。

2 可視化技術特點

就其本質而言，信息可視化技術等同于信息反饋的流程，將抽象化的數據直接轉變為結構性數據，以可視化的方式呈現電子化物理數據。通常情況下，信息數據是不具備自動映射到物理空間的功能，這在很大程度上增加了多種信息模型實現直觀可視的難度。突破這一限制的有效方式就是借用一個視覺結構來明確數據鏈接，將信息直觀的呈現出來[3]。基于電力建設的視覺結構大致分為3個部分，其中也凸顯了可視化技術幾個不同的特點。一是在數據研究的基礎上將數據信息真實且完整的反映出來，以直觀性和可視化的形式刺激人們的感官功能與理解能力，確保數據處理質量；二是可視化技術具有人機互動功能，在電力工作人員進行數據分析的環節提供可視化窗口服務，實現實時高效的數據傳輸和共享利用；三是可直接以空間為介質完成數據編碼，對圖形屬性進行標識，以此來按照計劃構建理想的視覺結構并形成最終的可視化效果[4]。通過復雜的程序將抽象甚至雜亂的數據變成可以直觀感受到的可視化圖像信息，如圖1所示。

圖1 電力信息系統數據可視化呈現步驟

3 可視化電力系統技術的應用

在電力企業飛速發展的過程中，實現突破性提升的主要是電力系統的運行范圍和電力技術的執行效率與效果，可視化技術在此背景下直接完成了超大占比的電力系統運營應用。一方面，有效的將可視化技術應用于電力系統能夠簡化電力系統運營壓力管理；另一方面，偏向于關注網絡結果和動態可視化的電力系統運行技術能反向為可視化技術的安全應用提供有力保障[5]。

3.1 信息可視化

電力系統運行終端在可視化技術的應用下得以優化，以更直接的方式清晰呈現信息數據，從而提升可視化技術的驅動能力。借助可視化技術的優勢真實反饋各個節點的數據信息，發揮監測環境和跟蹤數據的功能來保障電力運行質量。在具體的電力工作環節中，基于對數據有效性的分析確保每個電力運行決策階段數據信息的客觀性和準確性。實際上信息挖掘和決策過程會受到運營、最終工作目標以及維護等多種因素差異性的影響而出現等效的情況，因此需要將可視化技術應用于電力系統運維工作，從而提升維護階段信息數據的處理質量[6]。

可視界面是完成信息可視化的主要平臺，通過接口收集而來的信息在數據采集系統中顯示，這就是人機交互的核心接口。接口顯示層的設計主要考慮了松散耦合與模塊化，還一并將關聯設計納入消息呈現板塊，與此同時又充分利用了商業系統中的警告、拓撲圖、表格以及報告等，詳細且全面的整理了特定信息給客戶。一般情況下可視化界面的操作流程主要有3步，一是了解數據特征，以調整信息監控形式的方法完成數據特征統一與處理，構建科學的信息系統；二是圍繞用戶真實且直接的使用需求分析并制定電力企業運營發展計劃，深度融合電氣企業戰略性發展計劃和用戶需求，最好能在整個系統中進一步拓展用戶需求；三是以可視化技術為中心，結合系統運營特點和系統功能對整個系統運行環境做好科學分析以及風險準確預測[7]。

3.2 基于SVG的可視化電力系統技術

可縮放矢量圖形（Scalable Vector Graphics，SVG）是一種專業性的數據處理技術，可以綜合深入分析采集到的信息數據。具體的技術應用會以XML的形式將二維圖形作為主要語言完成系統表達，再結合可視化技術在電力系統中的應用實現雙向無障礙訪問。另有一些腳本設置還能高效處理信息，借助DOM技術提升處理程序的流暢性，另外Web網頁也能有效處理電力系統中的運行信息。

3.2.1 靜態電網信息可視化應用

電力系統信息可視化中的SVG技術主要體現在靜態電網中，通常情況下從數據可視化、數據安全以及設備管理這3個方面考慮即可。其中數據可視化主要是通過SVG圖形技術的運用來確保電力系統功能的正常發揮，電流數據、運行數據以及負荷數據的獲取[8]。從安全保障層面考慮，需使用多種不同的計算方式完成供電系統分析，準確有效的采取故障解決措施，確保電網系統運行穩定性。

3.2.2 動態電網信息可視化應用

從動態層面分析電網信息系統可視化技術可知，其能在電網運行過程中精準提取數據段落并完成實時性分析，以此來確保整個電網運行的流暢性。動態電網可視化技術的應用實現可基于同步相量測量單元（phasor measurements units，PMU）數據來完成，該項技術還能在線控制監測數據，具有動態反映功能的PMU數據可準確判斷系統運行狀態，從而幫助電力系統可視化技術發揮實時監控的功能。

3.3 大數據鏈接

云計算技術對所有數據的傳輸與處理都是通過Internet來完成的，通常情況下該項技術在能源信息系統中的應用體現在分解或撤防相關程序。選用與之相對應的計算方式完成數據處理，再將其上傳到終端系統，其中的云計算包含的主要部分就是物理數據層、資源層以及SOA編譯層[9]。云計算技術不僅能清晰呈現圖像，還能廣泛搜集各種類型的信息，基于反饋的視覺圖像和信息提供有效的恢復服務。通過對各種差異化圖像特征的對比與分析，提供詳細的顏色、文本以及關鍵字等重要信息。現代化的先進智能技術為物聯網的廣泛應用創造良好的環境條件，其中最有價值的就是標記功能和智能控制操作。借助云計算平臺和網絡系統對傳感器中每一項數據信息進行深入分析，如此便可為電力系統開發與升級提供科學決策的依據。

4 電力信息系統運維中可視化技術的應用方案

4.1 數據處理

處于運行狀態的電力信息系統產生的數據可大致分為兩種，一種是系統硬件運營的動態化數據，另一種則是業務指標標準化數據。無論哪種數據，只有采用與之相對應的方法才能實現有效收集，通過一次次細致化的整理后將其傳遞給后續工作環節，為下一步工作提供科學開展的理論支撐，成為易于處理和加工的結構化數據。

4.2 數據挖掘

針對已經全面收集完成且經過整合處理后的數據，要深入開發和拓展應用就需要深度挖掘這些數據中的價值[10]。數據挖掘本身復雜性較高，通過神經網絡和關聯性規則這種具有特殊性的算法逐步分析彬挖掘隱藏在各個數據之間的內在聯系，以此發現數據背后的深刻意義，最大化發揮可視化技術的功能與優勢，將數據結果直觀呈現在電力系統運維管理人員面前。

4.3 知識與數據結果的表現

經過專業化技術處理后的復雜數據最終以可視化圖像和統計圖的方式呈現給人們，完成結果反饋。不過值得注意的是數據可視化只是數據處理的第一步，電力系統運維人員在后續工作中還要認真篩選有異常表現的數據，以此來精準預測或判斷電力系統運營過程中可能出現的故障及故障位置，及時采取有效的處理措施。從這個角度來說，數據可視化可以幫助電力系統運維人員做出科學決策[11]。相對傳統但實用性很高的一種可視化處理方法就是統計圖表，以柱狀圖、折線圖或餅狀圖等形式呈現相關內容，方便管理工作人員理解利用，讓系統運營管理情況精簡、直觀且真實的反映出來，如圖2所示。

圖2 綜合指數機及指標情況的可視化流程

5 結 論

總而言之，電力系統在整個社會經濟水平飛速提升的過程中實現了質的飛躍。從一定程度來說，可視化技術在電力工程建設中的應用還未完全成熟，在系統應用的完整性和可靠性方面都存在提升的空間。圍繞可視化技術在電力信息系統運維中的應用展開探討，對信息可視化、大數據連接以及SVG電力系統技術等常見的可視化技術應用進行分析，希望能給相關工作人員提供有價值的參考。