金 坤

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215004）

0 引 言

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)逐漸龐大，需對(duì)系統(tǒng)中的各類信息進(jìn)行處理，如故障、警報(bào)以及狀態(tài)信息等。應(yīng)用電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，可以增強(qiáng)信息檢索的準(zhǔn)確性和便捷性。而可視化技術(shù)的運(yùn)用，能夠把操作人員需要處理的信息轉(zhuǎn)變成更容易被接受的形式，如立體圖形、圖片等，進(jìn)而消除單純數(shù)據(jù)存在的枯燥性，并確保對(duì)數(shù)據(jù)的良好展示，提升電力調(diào)度效果。

1 可視化技術(shù)的概念

可視化技術(shù)指的是意向綜合性技術(shù)，主要涉及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、圖像處理技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)以及信息采集技術(shù)等，具體性和直觀性極強(qiáng)[1]?，F(xiàn)階段，可視化技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)據(jù)可視化和信息可視化歷程，正在向著知識(shí)可視化的方向發(fā)展。經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展與探索，可視化技術(shù)愈發(fā)成熟，在許多領(lǐng)域與行業(yè)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。同時(shí)，社會(huì)企業(yè)的生存與發(fā)展均會(huì)運(yùn)用到許多市場(chǎng)信息，可視化技術(shù)可以將這些信息轉(zhuǎn)變成通俗易懂的可視化信息，并展現(xiàn)出不同信息之間存在的聯(lián)系，運(yùn)用視覺(jué)表征方式，促進(jìn)群體知識(shí)的優(yōu)化與傳播。將可視化技術(shù)運(yùn)用于電力企業(yè)，可以通過(guò)非接觸式的特殊模式對(duì)電網(wǎng)信息予以準(zhǔn)確解讀，進(jìn)而為電力調(diào)度工作提供科學(xué)的參考意見(jiàn)，提升電力企業(yè)電力調(diào)度安全性和合理性。為了全面展現(xiàn)可視化技術(shù)的作用，需在電力調(diào)度中構(gòu)建起科學(xué)的方式與技術(shù)運(yùn)用體系，發(fā)揮支撐和輔助作用，進(jìn)而促進(jìn)電力調(diào)度工作品質(zhì)和質(zhì)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(shù)運(yùn)用于電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的意義

圖1 電力三維可視化

在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中運(yùn)用可視化技術(shù)具有重要意義。第一，使計(jì)算機(jī)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(dòng)了電力調(diào)度工作效率的全面提升，避免出現(xiàn)浪費(fèi)的情況。第三，通過(guò)可視化技術(shù)能夠有效掌握全過(guò)程變化，轉(zhuǎn)變了對(duì)數(shù)據(jù)被動(dòng)處理和分析的情況，可立足于可視化系統(tǒng)提供相關(guān)參數(shù)，對(duì)電網(wǎng)予以科學(xué)調(diào)控，使電路大環(huán)境能夠達(dá)到調(diào)度協(xié)同的目的。在計(jì)算機(jī)技術(shù)持續(xù)發(fā)展的背景下，可視化技術(shù)在自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了良好的運(yùn)用，推動(dòng)了電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)工作效率的全面提升。

3 可視化過(guò)程以及方法

通過(guò)完成下列環(huán)節(jié)，可使可視化技術(shù)由自然現(xiàn)象向模擬現(xiàn)象過(guò)渡。首先，預(yù)處理。所謂預(yù)處理即先處理最初收集的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)的格式做科學(xué)變化處理，消除噪聲，將工作中需要用到的數(shù)據(jù)合理化。其次，映射階段。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，數(shù)據(jù)應(yīng)以映射規(guī)律為基礎(chǔ)，成為包括立體圖、點(diǎn)、線等在內(nèi)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(lái)，再進(jìn)行可視化分析工作。具體運(yùn)用過(guò)程中會(huì)有不斷循環(huán)的情況出現(xiàn)在上述步驟中，從而充分保證可視化結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。在科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域運(yùn)用可視化技術(shù)，與二維平面數(shù)據(jù)場(chǎng)、三維立體數(shù)據(jù)場(chǎng)和動(dòng)畫(huà)可視法關(guān)，其中顏色映射法以及等值線法最常被用于二維平面數(shù)據(jù)場(chǎng)中，而直接繪制和信息抽取算法則是三維空間數(shù)據(jù)場(chǎng)中運(yùn)用最多兩種方法。

4 電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中可視化技術(shù)的應(yīng)用

4.1 二維可視化技術(shù)的應(yīng)用

4.1.1 二維反時(shí)限曲線

在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中運(yùn)用可視化技術(shù)，重點(diǎn)在于通過(guò)二維可視化技術(shù)中的二維反時(shí)限曲線，實(shí)時(shí)檢測(cè)電力系統(tǒng)中電力調(diào)動(dòng)自動(dòng)化的具體運(yùn)行情況[2]。通常情況下，電力調(diào)度系統(tǒng)在工作時(shí)，變壓器會(huì)發(fā)生函數(shù)瞬間電力過(guò)載的情況，進(jìn)而超出反時(shí)限曲線范圍，影響電力調(diào)動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀態(tài)。若情節(jié)較為嚴(yán)重，還會(huì)影響整個(gè)電力系統(tǒng)。所以，在實(shí)際工作過(guò)程中，需要預(yù)設(shè)反時(shí)限曲線和主要變化實(shí)時(shí)狀態(tài)之間的對(duì)比度，以此動(dòng)態(tài)計(jì)算超載能力與時(shí)間，防止變壓器出現(xiàn)超載情況，確保電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行。電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，反時(shí)限曲線在極限值方面會(huì)出現(xiàn)較大變化，形狀也十分特殊。對(duì)此需運(yùn)用曲線坐標(biāo)、曲線點(diǎn)與其他不同形式描述報(bào)警范圍，同時(shí)設(shè)計(jì)警告點(diǎn)和繪制反時(shí)限曲線。就自動(dòng)供電系統(tǒng)運(yùn)行而言，需實(shí)時(shí)測(cè)量反時(shí)限曲線。當(dāng)負(fù)載曲線快到達(dá)報(bào)警范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，進(jìn)而提醒員工對(duì)電力調(diào)度進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，保證電網(wǎng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

4.1.2 動(dòng)態(tài)潮流的應(yīng)用

就二維動(dòng)態(tài)潮流而言（如圖2所示），指的是通過(guò)三角形大小展示自動(dòng)化系統(tǒng)中的無(wú)功負(fù)荷流速和負(fù)荷狀況等，并運(yùn)用三角形反映電力自動(dòng)化系統(tǒng)潮流流動(dòng)，根據(jù)電力系統(tǒng)中的數(shù)值越限狀況，繪制出二維動(dòng)態(tài)潮流。同時(shí)，選擇顏色不同的三角形道標(biāo)不同數(shù)值在流動(dòng)過(guò)程中的速度，根據(jù)三角形步長(zhǎng)和線段長(zhǎng)度明確三角形的位置和個(gè)數(shù)，可視化展現(xiàn)出電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)潮流。

4.1.3 單變量餅圖

在可視化技術(shù)中運(yùn)用單餅圖，能夠更加直觀地展現(xiàn)大數(shù)據(jù)內(nèi)容[3]。第一，結(jié)合預(yù)處理輸入的相關(guān)數(shù)據(jù)明確矩形區(qū)域。第二，結(jié)合實(shí)際采集的數(shù)據(jù)以及越限狀況，在矩形區(qū)域中繪制內(nèi)切圓，然后填充程序設(shè)計(jì)顏色。第三，明確位置與扇形比例的過(guò)程中，需通過(guò)當(dāng)前值和程序設(shè)計(jì)最大值來(lái)明確。第四，結(jié)合處理數(shù)據(jù)，確認(rèn)扇形繪制與相應(yīng)區(qū)域顏色填充。運(yùn)用餅圖時(shí)，應(yīng)充分考慮閥值，科學(xué)設(shè)置變量最大值，使得餅圖能夠展現(xiàn)出電路變化，并應(yīng)用于面積與顏色的填充，使工作人員更好地識(shí)別與理解信息。

圖2 潮流可視化

4.2 三維可視化的應(yīng)用

4.2.1 單棒圖的應(yīng)用

針對(duì)電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，可以以單棒圖表示電容器、安全分析結(jié)果以及變壓器備用狀況等[4]。單棒圖的構(gòu)成包括主棒與對(duì)比棒兩部分。前者涉及的功能主要用于表示現(xiàn)階段的實(shí)際數(shù)值，后者則主要表示數(shù)據(jù)將達(dá)到的最大值。相同于前文所述的單餅圖，單棒圖必須設(shè)置數(shù)值最大值顏色。在具體繪制過(guò)程中，需結(jié)合具體狀況和透視角度明確圖形坐標(biāo)，從而判斷其他棒圖是否能夠遮擋住坐標(biāo)。若沒(méi)有，則需要立足于預(yù)測(cè)數(shù)值設(shè)置對(duì)比棒，并比較對(duì)比棒數(shù)值以及實(shí)際數(shù)值，明確主棒坐標(biāo)、大小以及顏色填充，進(jìn)而繪制整個(gè)單棒圖。

4.2.2 圖形三維旋轉(zhuǎn)的應(yīng)用

隨著可視化技術(shù)的快速發(fā)展，電力圖正逐漸從二維向三維轉(zhuǎn)換。借助立體圖像表示和反映電力調(diào)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(zhǔn)確性，并能夠幫助工作人員全面分析電力調(diào)度的實(shí)況。圖形三維旋轉(zhuǎn)的主要原理是平移和旋轉(zhuǎn)三維圖形，并結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)知識(shí)執(zhí)行[5]。在進(jìn)行三維圖形幾何變化時(shí)，要想確保變換準(zhǔn)確性，應(yīng)將坐標(biāo)原點(diǎn)和坐標(biāo)軸作為基礎(chǔ)進(jìn)行變化。簡(jiǎn)言之，在變換前分析圖形各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，并將其作為依據(jù)進(jìn)行變化，獲得變換后的坐標(biāo)后，在其基礎(chǔ)上繪制圖形，從而獲得旋轉(zhuǎn)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(dǎo)，幫助工作人員更好地分析電力調(diào)度情況。

5 結(jié) 論

信息量的不斷提升對(duì)電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)信息處理提出了新要求，通過(guò)運(yùn)用可視化技術(shù)，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(shù)量龐大與復(fù)雜的數(shù)據(jù)，有利于提升電力調(diào)度實(shí)時(shí)化和精確化，進(jìn)而確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行。