可视化技术在电力调度自动化中的应用

2020-03-21刘丽

通信电源技术 2020年3期

刘丽

（国网电力科学院（南瑞集团）电网调控技术分公司，江苏南京 211106）

0 引言

电力系统随着经济的发展而变得愈加复杂、规模愈加庞大。因此，需要操作人员对报警信息、状态信息和故障信息等进行更好的处理，从而减少各种故障发生而影响电力系统的正常运转[1]。为了能够提高信息搜索的便捷性、实效性和高效性，可采用可视化技术。通过将可视化技术应用到电力调度自动化中，不仅避免了单纯数据的枯燥性，而且能够让相关的数据及时的展示出来。

1 可视化技术

实际的电力自动化系统中应用可视化技术，能够对电力系统中复杂的、庞大的数据信息进行更好的展示，电力系统通过对数据信息进行算法和技术处理后，能够通过转化的功能，将数据信息处理后的图片或者图形等直接展现给相关的操作人员，从而帮助操作人员掌握当前电力系统的运行状况和处理电力系统在运行过程中存在的问题，能够促进电力系统的正常运行。图1为电力调度可视化项目。

1.1 可视化技术的应用优势

可视化技术的应用优势主要表现在如下3点。（1）操作人员利用可视化技术将电力系统中产生的相关数据信息进行转化，从而通过图像和图形的展示来了解当前系统运行的规律。（2）操作人员能够对可视化技术中的各项运行情况进行掌握和了解，从而更好的对其运行过程进行全面的控制，如对参数进行调整。同时，通过这种形式能够使可视化技术的结果变得更加精准和准确。（3）可视化技术在电力系统中的应用能够使数据信息处理的更加高效和精准。在这种情况下，这些有用的数据信息能够帮助操作人员对系统中存在的故障进行有效的处理，从而使得处理的效果愈加明显和简单。

图1 电力调度可视化项目

2 电力调度自动化系统中可视化技术的应用

可视化展现手段包括罗盘图、饼图、棒图、等高线、等深线、2D、3D虚拟现实等。以线路饼图方式展示线路潮流负载率，以云图方式展现电压分布情况，以3D方式展示发电机有功/无功/负载率情况。比较普遍的是二维空间下的电力系统信息显示和三维空间下的电力系统信息显示。

2.1 二维空间

二维空间下的电网全局信息显示采用地理接线图，因为地理背景可以提供给调度员必要的地理信息，使调度员在调度时能考虑到地理位置、负荷及经济等因素。以地理图为背景可以获得简单的潮流图更好的监视效果[2]。

2.1.1 基于潮流图的线路潮流显示采用2-D方式

在潮流图或者地理图上以跑动的箭头来展示线路上有功或者无功潮流的流向和大小。箭头大小表示潮流的大小，箭头跑动的方向代表潮流的流向。箭头的颜色既可以选择按照线路的电压等级色彩表着色，也可以按照阀值自己定义。潮流箭头的大小也可以统一设置为固定大小，这样潮流跑动只用于展示潮流的流向。

2.1.2 线路负载率

在潮流图或者地理图上以自动饼图来展示线路的负载率，即有功功率/功率限值。饼图分成两部分，整个饼图代表功率限值，一份代表当前有功，是否出现饼图以及饼图的大小、颜色均通过阀值来匹配。

2.1.3 电压等高线

在潮流图或者地理图上以渐变的云图来展示整个区域内各个厂站电压的分布情况。根据当前厂站的着色情况获取厂站当前电压的分布区间，用于判断电压分布趋势。每个厂站点对应的电压值具有实际参考意义，但是厂站点周围点不具实际意义。

2.2 三维可视化

2.2.1 3D柱

每个厂站敏感图元上出现一根3D柱来代表该厂站内所有发电机的有功出力或者无功出力。对于有功出力，该柱体一般分成两部分，下面部分代表当前的出力，上面部分代表剩余出力。厂站内发电机的总额度出力决定了柱体的高度，柱体下面部分的颜色由阀值决定。若该厂站内发电机的总有功出力或者总额定出力为零，则该厂站上方不出现3D柱。对于无功出力，该柱体为一整体，发电机的总无功出力决定柱体的高度，柱体颜色由阀值决定。若该厂站内的总无功出力为零，则该厂站上方不出现3D柱

以3D技术展示全网发电机有功、无功以及备用容量情况，使调度运行人员不再面对枯燥的数字列表而代之以生动形象的3D展示，有助于调度运行人员在掌握全网发电信息的条件下减轻视觉疲劳[3]。

2.2.2 图形三维旋转

随着可视化技术的不断发展，绘画的电力图由原来的二维图逐渐改变为当前使用的三维图形式。换言之，利用三维立体图可以直接呈现出电力系统的总体情况，并可以提高数据的精准性。在这种情况下，有关工作人员可以从多个方面准确的分析数据。图形三维旋转的主要工作原理是三维图形的旋转与平行移动，计算机图形学在三维图形运用过程中是不可缺少的元素。同时，三维图形在出现改变时，需要根据坐标点与坐标原轴进行相应的改变，进而可以使其精准性得到有效保证。换言之，就是三维图形改变以前就需要全面的分析坐标点与坐标原轴，通过根据坐标点和坐标原轴进行相应的改变以后可以绘画出新的三维图形。这种三维旋转的方式具有立体性的特征，在对数据处理过程中可以让工作人员产生直观立体的感受，从而保证电力调度工作的精准性与高效性。

3 可视化技术的发展

随着科学信息技术的不断进步和发展，科学技术逐渐引领了时代的发展。无论是在生活中还是社会发展过程中都渗透着信息化技术，而电力企业同样离不开信息化技术的支持和应用。随着海量信息在电力系统中的增长，电力系统很难处理其中存在的问题。这主要是由于信息处理手段的不健全，从而使得信息处理的效果并不明显，甚至会有80%以上的信息被浪费。这不仅阻碍了社会的发展和企业的进步，还大大降低了电力系统的运行效果。可视化技术作为一种当前比较全新的技术处理手段，将其应用到电力调动自动化中，能够有效地处理电力系统中存在的海量信息，帮助操作人员对其中的数据信息做出正确的处理[4]。