可視化技術(shù)的發(fā)展及其在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

宋立偉

(國網(wǎng)黑龍江克山縣電業(yè)局有限公司，黑龍江 克山縣 161600)

1 電力調(diào)度自動化的優(yōu)點

電力調(diào)度自動化主要是指利用計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對電網(wǎng)的整體數(shù)據(jù)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(tǒng)。電力調(diào)度系統(tǒng)的主要優(yōu)點之一便是它裝配了監(jiān)控設(shè)備和遠程控制設(shè)備。第一，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)電力調(diào)度的自動化，并能夠隨時隨地按照供電要求進行調(diào)度，提升了電力資源的利用效率。第二，該系統(tǒng)可以有效剖析數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)運轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障時，電力調(diào)度系統(tǒng)會自動報警，便于技術(shù)人員在第一時間進行搶修，從而降低事故的發(fā)生率，確保電力系統(tǒng)的安全運轉(zhuǎn)。

2 可視化技術(shù)的發(fā)展歷程及應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展，人們在生產(chǎn)生活中所接觸到的信息內(nèi)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(shù)的作用在于能夠?qū)⒈容^復(fù)雜的過程或事物通過簡單的圖像和圖形表現(xiàn)出來，能夠呈現(xiàn)出更加直觀、簡單、容易理解的信息。

2.1 可視化技術(shù)的發(fā)展歷程

可視化技術(shù)的主要發(fā)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(shù)，它能夠借助計算機將復(fù)雜的原理通過嚴格計算使數(shù)據(jù)以簡單化的形式呈現(xiàn)出來，然后執(zhí)行相互處理。B.數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)將一些相對復(fù)雜難懂的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀桌斫獾膱D像信息，然后執(zhí)行相互處理。C.信息可視化。通過信息可視化能夠?qū)?fù)雜的數(shù)據(jù)變?yōu)橄鄬唵我锥男畔?，能夠?qū)崿F(xiàn)信息之間聯(lián)系的可視化。掌握充足的數(shù)據(jù)信息已成為電力企業(yè)生存發(fā)展的關(guān)鍵。D.知識可視化。這是近年來發(fā)展起來的一個新研究領(lǐng)域，能夠應(yīng)用視覺表征手段促進群體知識的創(chuàng)新與傳播。

2.2 我國可視化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

電力行業(yè)在不斷進行技術(shù)變革，逐步邁向市場化，開始將可視化技術(shù)運用于電力調(diào)度自動化。我國當前的電力系統(tǒng)主要是和GIS相結(jié)合，這樣可以清晰顯示出電力系統(tǒng)在地圖上的具體運轉(zhuǎn)情況。在基于可視化技術(shù)的電力調(diào)度自動化中，我國通常運用靜態(tài)安全分析和故障排序的辦法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(fù)雜的數(shù)據(jù)信息簡單化，而是在于把隱藏在信息中間的深層內(nèi)容和關(guān)系也以可視化的形式表達出來。

3 可視化技術(shù)在電力調(diào)度自動化中的應(yīng)用

3.1 二維可視化技術(shù)的應(yīng)用

二維可視化技術(shù)的應(yīng)用主要包括單變量餅圖的應(yīng)用和等值線的應(yīng)用。

單變量餅圖的應(yīng)用。電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中，變壓器和線路的負載率具有一定的復(fù)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(xiàn)。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(yīng)的負載大小。這種方式具有簡單、易懂、清晰、明確等優(yōu)勢。相較于普通的餅圖，單變量餅圖只能表現(xiàn)出單一數(shù)據(jù)的變化情況，不能展示出多個數(shù)據(jù)的比例關(guān)系。在繪制單變量餅圖過程中，應(yīng)高度重視閾值的設(shè)定，科學設(shè)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(yīng)用。由于電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中通常都需要表示出多個不同數(shù)據(jù)，為滿足這一需求，需要應(yīng)用等值線來表示相關(guān)數(shù)據(jù)信息。通常情況下，會應(yīng)用等值線來表示變壓器負載率、節(jié)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(wǎng)格法進行繪制。但網(wǎng)格法具有一定的復(fù)雜性，增加了等值線繪制的難度。為解決這一問題，無網(wǎng)格法逐漸得到了應(yīng)用，該方法具有編程簡單、容易實現(xiàn)、繪制精度高等優(yōu)勢。

3.2 三維可視化技術(shù)的應(yīng)用

三維可視化技術(shù)的應(yīng)用主要包括單棒圖的應(yīng)用和圖形三維旋轉(zhuǎn)的應(yīng)用。

單棒圖的應(yīng)用。應(yīng)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(jié)果。在單棒圖的繪制過程中，應(yīng)結(jié)合透視角度和實際情況來確定圖形坐標，然后需結(jié)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(jù)預(yù)測數(shù)值繪制對比棒，并將數(shù)值與對比棒進行比較，根據(jù)比較結(jié)果來確定主棒的大小和坐標，并對其添加適當?shù)念伾?/p>

圖形三維旋轉(zhuǎn)的應(yīng)用。圖形三維旋轉(zhuǎn)能夠更加準確地反映出電力調(diào)度的情況，為觀察提供了較大的便利。圖形三維旋轉(zhuǎn)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(shù)的主要功能

第一，將系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為看得見的圖片或圖形，將數(shù)據(jù)以更直觀、快速、有效的形式呈現(xiàn)出來，使操作人員能夠更好地掌握系統(tǒng)的運行規(guī)律。第二，將系統(tǒng)運行狀態(tài)通過相關(guān)計算方法進行全過程展示，可針對其中的錯誤參數(shù)進行及時修改，以保證數(shù)據(jù)的準確性，系統(tǒng)能夠正常運行。第三，將可視化技術(shù)與科學算法相結(jié)合，提高數(shù)據(jù)處理的效率和質(zhì)量，以達到準確運用數(shù)據(jù)的效果。同時，可根據(jù)數(shù)據(jù)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(jié)語

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