电力系统安防设备可视化设计及实现

王子童

摘要：实现电力设备的安全高效运行是电力企业永恒的课题之一。目前，智能电网技术不断发展。在高度集成传统电力技术的基础上，结合制造、信息、控制、互联网、自动化等技术，通过采集电力全过程各方面的大量数据和信息，对信息进行分析、挖掘和扩展，并以此优化决策，为电力设备的安全高效运行提供了良好的技术依据。本文将从过去一般电力设备的管理和维护、智能电网时代电力设备的检测和分析、大数据的应用和可视化四个方面探讨新时代的发展趋势，并以建立财务分析指标体系的创新应用为例。

关键词：电力系统;安防设备;可视化设计;实现

导言：可视化技术生成人们可以通过计算机看到的图像数据。可视化技术主要包括计算机视觉、人机交互、计算机图形学等研究领域。可视化技术可分为四大类：知识可视化、数据可视化、信息可视化和计算科学可视化。知识可视化是基于领域内容的结果可视化操作。数据可视化主要是对数据库数据的机械能进行可视化，信息可视化是计算机支持下的抽象数据交互可视化的一种表示方法。计算科学可视化主要利用计算机图形学技术对科学计算产生的过程数据和计算结果进行处理，从而生成图形和图像显示在屏幕上，并进行相应的交互操作处理。这四种方法不是相互独立的，而是相互联系的，其本质是从数据到可视化的过程。

1架构设计

1.1需求分析

在实际的电力系统监控过程中，需要处理的是各变电站安全保护设备的网络通信状态。最重要的数据是各变电站安全设备的信息数据和网络通信数据。根据电力系统二次安全防护的要求，电力系统安全设备主要包括交换机、垂直防火墙、控制交互机、网关等，需要对设备进行可视化处理，同时显示设备的相关信息数据。此外，我们需要增加互动。

因为我们可视化的最终工作是监控这些安全设备的网络通信状态，所以网络拓扑图也是可视化的。一般来说，它可以分为三个方面：节点可视化、路径可视化和网络结构可视化。节点表示安全设备;线路表示网络通信状态;网络结构表示每个安全设备的整个通信网络。

1.2MVC模式

可视化有很多设计模式。我们使用经典的MVC（模型-视图-控制器）模式。MVC模式主要分为程序输入输出控制、数据处理和数据显示。同时，说明了不同模块对象之间使用的通信方式，从而降低不同数据模型和方法的耦合度，提高模块的内聚性，使程序结构更加简洁灵活。该模型主要是对电力安全设备数据的逻辑抽象。在可视化视图中，我们交互调用控制器来处理和更新操作。

2系统应用

为对电网智能调度可视化系统优势、功能展开具体说明，在此将以系统实际应用为例，对可视化技术及其在电网智能调度中的运用展开全面分析。

2.1系统硬、软件体系结构

系统硬件系统主要由交换机、用户工作站和广域网组成，是整个系统的基础和关键。综上所述，电网智能调度可视化系统软件系统主要由SVG导入验证、CIM导入验证等模块组成，其中SVG是可扩展的矢量图形，CIM是计算机集中管理系统。软件系统采集、验证矢量图形等数据后，实时传输数据、DMIS（空间测量接口标准）维护数据、DMIS设备限位传输，在内存数据库管理系统和商用数据库管理系统的功能下，实现静态监控，动态监控、安全控制分析及辅助决策等操作。

2.2互动计算设计路线

在实施可视化系统的线路设计时，将根据调度人员的实际需要，结合电网的运行顺序和电力系统的功能等数据，科学地进行线路规划。在可视化界面上，将形成交互计算、数据显示、功能表达等平台，将交互计算科学融入到闭环控制系统中。由于调度员在这种交互计算模式下的经验和感知，通过合理利用交互计算中的各种元素，可以达到实时计算和及时验证的目的。

2.3可视化平台设计线路

为了保证EMS和SCADA数据结果的显示质量，系统需要高水平的技术平台作为支撑。该平台不仅要具有良好的调度自动化系统功能，还要具有基于图形界面的智能支持环境。该平台需要具备以下特点：（1）按照支持开放和标准化的计算机系统理念建设，智能化、易用化;（2）所有实现技术都应采用面向对象的设计思想，按不同层次进行平台开发，组织协调好分布式数据库、数据服务等多层次平台;（3）平台模块间保持良好的可扩展性和独立性，保证输出信息的丰富性和智能化水平。

2.4可视化系统展示

系统显示主要包括以下几点：（1）借助二维图像和动态显示，表达无功功率、电网线路和节点电压信息，利用动态三维图像生动地表达无功和有功备用信息;（2）利用电网对节点电压、发电机、负荷的灵敏度进行计算和三维时序显示;（3）对历史数据的可视化进行评估、回放和回放，监控关键线路低频振荡器的动态阈值可视化性能，从而及时处理问题，保证数据显示的质量;（4）在实时环境下，实现了网格操作指标体系、网格静态脆弱性虚拟仪器等数据的可视化。

2.5可视化处理模块

可视化处理模块基于智能调度客户端模块。该客户端通过在智能调度人机界面上实现电网安全分析和电网监控，将数据以图形的形式直观呈现出来。在具体的处理过程中，通过实现对数据结果的可视化模块处理，构建相应的三维和二维原语，并将其显示在人机界面的图形显示区，供技术人员参考。

智能调度系统的人机界面可以实现以下两个功能：一是从安全分析服务器获取安全分析结果，经过可视化处理后以三维图形的形式呈现，并且可以根据不同的层次进行不同的层次，用户可以根据自己的需要选择具体的结果，并可以对结果进行进一步的分析和研究;第二，图形文件可以保存在”。“Gra”格式，所有数据均可实时监控。相应的监控数据将从智能监控服务器获取，并以可视化图形的形式呈现[3]。

系统的人机界面布局与windows应用程序相似，主要由状态栏、菜单栏和工具栏组成。本文将简要介绍几个功能：（1）菜单栏。主要负责提供系统管理工具服务，如主体信息显示、系统级操作、图形透视设置等，在菜单栏中可以找到相应的操作工具。（2）左边界。负责显示当前主题详细信息、系统安全消息和主题列表信息。（3）工具栏。主要负责提供场景漫游、视图保存、旋转操作等操作快捷键。（4）安装状态指示。一般情况下，集中式电网的运行状态指示器会显示在左框的上方，并通过色条根据电网状态的变化而改变颜色。例如，在正常状态下，色带为绿色，警告时为红色

3系统的实现与测试

使用虚拟函数是告诉对象序列化、删除、复制、绘制、移动等操作在子类中可能有不同的实现，而对象的行为将在程序执行时决定，这是面向对象技术中的一种多态性。通信网络类、电缆类、光纤配电柜类、站点类、塔架类、电源类、通信设备类都继承了图形基类，并用相应的java代码实现。在系统界面上显示这些图形的操作将反馈给这些设备对象的属性。系统可以根据图形存储的类型获取相应的GIS地址信息。网络拓扑管理：点击某个站点，在属性窗口中弹出该站点的相关信息。再次双击机柜圖，查看机柜中设备的位置和连接。资源查询统计。报警和检查。每个“设备”和“线路”可以以不同的方式检索。通过对LoadRunner测试系统中不同数量的用户ie的响应速度等指标。

结束语

本文通过对电力系统可视化技术的阐述，对电力系统可视化技术及其应用有了更清晰的认识。虽然可视化技术具有诸多优势，但总体应用时间相对较短，在技术研究和应用模式上还存在一些问题，应用局限性也有待打破，因此总体技术研究工作不能放松。研究人员需要加强对可视化技术应用的研究，在技术应用和数据显示方面进行更深入的探索，使可视化技术更完善地应用于电力系统。

参考文献

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[3]彭志强，张琦兵.电网调度自动化系统信息品质分析新方法及其应用[J].电力系统保护与控制，2018，46（4）：150-157.

[4]刘岩，吴以岷，徐荣敏，等.含智能负荷和分布式能源接入的配电网调度研究[J].电力系统保护与控制，2018，46（20）：122-129.