电网调度自动化可视化技术分析

电网调度自动化可视化技术分析

于学海

（大同供电分公司调度所，山西大同037008）

摘

要：概述了可视化的发展历程，并对可视化的表现形式、特点、算法、应用范围进行了详细分析，最后探讨了可视化处理所实现的功能。

关键词：电网调度；自动化；可视化；技术

0引言

表1数据可视化、信息可视化、知识可视化比较

信息可视化非空间数据

知识可视化人类的知识

可视化是20世纪80年代后期出现的一门新技术。其作用是把

某些比较复杂繁琐的文字和数据进行转换，成为直观的图形或者图像，以便能让人们形象地理解数据的过程，它是对数据或者文字的

信息可视化就是利用计算机的支撑、交互，以及对补充表达和提升。

抽象数据的可视表示，来增加人们对抽象信息的认识。目前可视化

系应用已经非常广泛，在电力系统中的应用主要有图模库一体化、

统连线图和潮流流动等。这些技术无法满足调度员准确判断信息的需要。因此，需要有新的可视化技术来展现电力数据中的重要信息，监视电网运行状态，保证系统的正常运行，防止电力事故的发生。

数据可视化

可视化对象可视化目的可视化方式交互类型

空间数据

将抽象数据以直观从大量抽象数据中促进群体知识的传

的方式表示发现新信息播和创新计算机图形、图像人－机交互

计算机图形、图像人－机交互

绘制的草图、知识

图表、视觉隐喻人－人交互

2.2等高线图

1可视化的发展

“可视化”一词来源于英文，译为“图示化”。可视化的发展历程

数据可视化、信息可视化、知识可视化等。目为科学计算可视化、

前，国内外的学者对电网可视化进行了大量研究，主要在电网的数据显示、运行过程中的安全状态和运行趋势等方面，通过现有的可视化软件进行数据分析。但是缺少对数据进行挖掘，进而发现可视化的特征及规律。

美国在1999年成立了专门的研究机构———电力可靠性解决方案研究合作组织，开展了对电网可靠性的研究课题。该组织研制有效地提示电网的运行状出了一套监视工具，能为调度人员及时、数据可视化、信息可视态，发现潜在危险，以便采取措施预防事故。化、知识可视化比较如表1所示。

2

2.1

可视化的表现形式

动态电网潮流图

动态电网潮流图主要是在系统单线图上利用动态的箭头表示潮流的流动。箭头的方向表示潮流的方向，而箭头的大小表示线路

图形可缩放或者漫游，且可按照条件显示图上的对象。潮流的大小。

等高线图是对图上数值相同的点用同一种颜色表示。其表现

方式是在窗口像素上连续的显示数据，每个像素代表一个数值。等高线可以连续，也可以离散。2.3区域着色图

区域着色图是指窗口上分有多个区域，每个区域对应一个值，每个区域根据数值的不同用不同颜色进行填充。这种方法多用于地理图上，根据每个区域的电压状况用不同的颜色表示，就可以很直观地分辨出每个区域的电压处在正常状态或者异常状态。2.4棒图

棒图是用二维或者三维圆柱表示的系统数据，用高度表示数值的大小，颜色表示是否越限。棒图可以在地理图、单线图上显示，也可以独立显示。棒图的高度和颜色随着设备信息的变化而变化。其形状可以是方形，也可以是圆柱。2.5表计图

表计图表示设备的相关数据，如当前值、限值，其角度和颜色随着数值变化而变化。表计包括刻度、当前值、警戒值、当前值指

正常区间和警戒区间。每个区间之间用颜色区分，可以对设备针、

的状态一目了然，表达准确。2.6三维棒图

三维棒图可以用来表示发电机出力、备用的数值大小。（3）制定切实可行的安全技术措施，并在生产中严格落实执行；同时要做好过断层技术资料收集工作，为以后的生产提供可行依据。

［参考文献］

［１］唐海，周义．煤矿掘进巷道断层识别［Ｊ］．矿业工程研究，２００９，２４

（４）：４７～５０

［２］郑全久，陈鹏，王勇志．断层破碎带大断面巷道掘进与支护方式

［Ｊ］．煤矿开采，２００４，９（１）：６５～６６

［３］刘志勇，高厚明．煤矿掘进过断层方法［Ｊ］．煤矿安全，２００２，６（４）：

１５～１６

［４］吕伦宝．综采面过断层开采技术研究与探讨［Ｊ］．山东煤炭科技，

２００６（５）：５０～５２

3综合技术措施效果

采用本方案施工，施工过程中经观测各项指标均符合设计要

底板未发现求，经过几个月的设点观测，两帮收敛不大于50mm，有底鼓现象。在施工过程中未发生一起冒顶及安全事故，使用几年来，围岩没有发生较大变化，支架变形较小，支护强度满足了围岩控制要求。与以前过断层相比，工人劳动强度大大降低，工期大为缩短，安全得到了较大的保证。

通过以上各种技术手段的综合运用，不仅营造了一个安全的工作环境，而且为优质快掘、节支降耗打下了基础。

4结语

（1）断层构造对井巷掘进威胁较大，井巷掘进遇到断层时，判

断断层性质，确定施工方案。（2）根据围岩情况确定井巷支护形式。掘进中由断层上盘向下盘施工时，过断层面后5m以内顶板比较破碎；由断层下盘向上盘施工时，见断层面前5m以内顶板比较破碎。断层顶板事故，多集中于这两个区域，施工中必须严加防范。

2011－09－28收稿日期：作者简介：王平（1974—），男，山西襄汾人，助理工程师，研究方向：采煤工程。

机电信息2011年第33期总第315期131工艺与技术◆GongyiyuJishu

2.7三维曲面5.3设备管理的可视化

三维曲面是在三维空间中，在地图上利用高低起伏的曲面结合颜色表现电压等数值的分布变化。

3

3.1

可视化的特点

一体化设计

系统的可视化功能采用绘图工具和数据库等算法，在已有的

线路和发电机等设备进系统潮流图上增加动态潮流功能；对母线、

行抽象，从而提取数据实现等高线和棒图的展示。3.2实时性和可靠性

可视化展示的数据和普通图形的数据读取方式一致、使用的后台数据库一致、通信的借口一样，而且刷新周期可以单独定义。这样既保证了数据的实时性，又提高了可靠性。3.3灵活性

可视化的同一个数据可以用不同方式展现，充分满足了用户的需求，并且这项功能可以和其他功能同时存在，也可以单独使用。3.4免维护

可视化功能和其他监视功能使用的是同一套图形和工具，可以直接显示，这样免去了单独维护的费用。3.5支持历史反演

由于采用了一体化的设计，可视化数据是从现有数据库中取得的，所以可以对历史数据的反演进行可视化展示。

设备管理的可视化主要用于设备管理、资产管理、环境管理、

防范防灾管理等各个部分的报告显示及设备的监视图形显示等。

（1）设备检修管理可视化。有助于检修人员了解某一时间段内

（2）设备故障管理。需要检修的设备和线路，方便其安排检修计划。

当系统中有设备发生故障时，设备可视化系统能够及时地在地理接线图中显示出故障所在的厂站，以便联系相关人员进行处理。（3）设备状态可视化。智能电子设备使采集数据爆炸式增长。通过计算得出了变压器的实时模型，从而实现了温度和动态负荷的可视化。如变压器的热点温度、变压器寿命和在线负荷极限等。这些信息都可以通过可视化的方式表现出来。

6可视化的实际应用

4

4.1

可视化的算法

电压等高线的2种算法

（1）基于三角形网络法实现电压等高线。运用不规则三角形生成法，按规则将离散点连接成覆盖整个区域的不重叠的三角形，建立空间关系。（2）根据插值算法实现电压等高线。通过计算各个关键点的电压值，对非节点处的电压利用加权法计算电压值，最后用不同的颜色标注。

4.2符合密度的区域算法

根据闭合电路原理，找到电路两端的连接点。通过电压等级找到供电区域，当总用电负荷都得出时，在地理接线图上对负荷密度进行可视化显示。

在了解了国内外电力系统可视化的发展趋势后，用可视化组件对电力系统数据进行可视化处理，可实现以下功能：6.1基于地理图电网接线图

基于地理图电网接线图和电网单线图，通过现有的图形系统提供的转换接口转换成SVG的图形。6.2潮流动态图

在潮流动态图上用箭头表示线路上的有功和无功潮流，箭头的尺寸和功率的大小成比例，工作人员可以从动态图上得到更详细的信息。6.3三维图

对超过限制的变压器闪烁提示，以便检查历史回放中的变压器变化情况。6.4等高线图

以地理图或者潮流图为背景，可以根据历史数据生成电压等高线的变化来了解电网在某个历史时间内的工作情况。6.5区域符合密度

可以对每一供电区域中的用电总负荷进行可视化显示，将这一区域的用电情况直观地显示出来。

7结语

5

5.1

可视化的应用范围

数据可视化

传统的电网结构图结构清晰、规整，可以将数据清晰的标注到相应位置上。但是它与实际的位置对应时，却显得局限性比较大，直观性也较差。这时可以选择性的显示出符合某一条件的数据，以避免数据过于密集。

5.2预想事故分析可视化

可以用矩阵来表示，预想的事故分析结果如表2所示。

表2

母线1

预想事故1预想事故2……

母线2

预想事故1预想事故2……

预想事故分析结果

支路1

支路2

……

电网的信息建设是一项复杂的系统工程，可以通过一些资料

了解国内外电力系统的发展趋势。并且通过对实用化手段的研究

（1）目前的可视化理解如何将可视化技术应用于电网信息的展示。

展示主要集中在U、I、P等方面，今后可以尝试频率、PMU等动态和非动态电气量的展示。（2）可以在2D的基础上做3D尝试，这需要一个复杂的实验过程，但却是发展的方向。（3）通过对各种可视化模型的展示，找出各种特征的可视化模型并固定，对电网的管理有很大帮助。

电网技术的发展关系到国家经济发展的命脉。因此，必须要加强电网调度的可视化监督管理，提高技术水平，促进现代电网建设事业的全面发展。

［参考文献］

［１］欧昌岑．电网调度可视化预警系统［Ｊ］．中国电力企业管理，２０１０（１９）［２］杨光．电网可视化技术［Ｊ］．国际电力，２００４（２）［３］潘坚跃．电网可视化研究与实践［Ｊ］．电力信息化，２００７（７）［４］沈国辉，吕俊峰，狄方春，等．电网可视化展示技术的研究和应用

［Ｊ］．电力信息化，２００９（４）

实际上表2可拆分为2个事故矩阵。左边部分为母线电压越线

矩阵，右边部分为支路电流越线矩阵。左边部分矩阵用于存储电压，右边部分矩阵存储传输元件电流。预想事故分析结果的可视化表现出以下3个方面的信息：第一，通过显示系统越限个数给出每一预想事故引起的电流和电压越限情况；第二，显示越限的具体参数和元件的位置；第三，显示某一单预想事故所引起的越限值和位置。

收稿日期：2011－09－13

作者简介：于学海（1980—），男，山东荣成人，工程师，研究方向：电力调度自动化。

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