基于SVG的可视化技术在电力系统中的应用

付 奎，王 涛，刘志松

（武汉供电设计院有限公司，湖北 武汉 430033）

0 引言

电力系统的可视化指的是将可视化相关技术用在电力系统当中，将其在运行状态中所产生的数据用图像的形式展现出来，让相关工作者能够直接观察有关数据，了解电力运行的情况，进行针对性的防护和控制。使用SVG将运行中的各种数据采用图像的形式展示、传输或者存储，有助于解决运行中存在的问题。就目前的电网可视化技术而言，SVG可视化技术主要在地理接线图或单线图上运用，把产生的数据转变成二维或是三维。SVG可以将电力系统准确的表达出来，并转换成精确的图形，在地理接线或单网接线图当中比较适用。

1 基于地理接线图可视化技术在电力系统中的运用

1.1 地理接线图的运用

所谓的地理接线图指的是使用点与线将电网节点及路线在地理图标上进行标注，节点的位置需要和实际的地理位置相一致，所标注的线路必须和实际线路走向基本一致，并按照需求将路线准确描述出来，地理接线的图表与实际的系统相符合会更加直观。但是，部分节点与线路聚在地理图标上时，数据的现实会有一定的问题，此时，可选择能够满足条件的其中一个数据，防止数据密集亦或重叠的情况发生[1]。

1.2 节点电压等高线的应用

节点电压是电网内的一个节点数据，与线路数据的可视化表达相比较，节点电压的表达更加困难，主要是因为其是离散存在的，现实生活中并未被普遍接受。目前为止，节点数据的表示大多是表格的形式，亦或是于电网接线图上的节点采用文本的方式将其显示出来，优点是能够准确的将数据表达出来，同样能够将有数据位置的地理情况清楚地描述出来；缺点是对于越线情况或者节点的数据分布不能准确表现出来，尤其是在系统规模变得更大的时候，此类问题会更加明显。节点数据采用文本的方式显示比较准确，但不够直观[2]。就节点电压而言，电力系统相关调度人员想要一次性便能将电压分布的情况看出来，而文本表示的方法并不能满足这样的要求，但是，若采用两种颜色的矩形进行表示，便能将这一问题解决。采用矩形图将电压情况进行展示，就如在水杯内注水一样，两种颜色间明显的分界线就能将电压的情况展示出来，杯顶、杯底以及中间分别对应不同的电压值。使用双色图对节点数据进行显示，这通常运用于常见规模电力系统内，并且具有较高的运用效率。但是，该模式如果运用在更大规模的电力系统内，会存在一定的问题，比如，节点很多时，采用矩形图表示很有可能出现重叠的情况。此时，将矩形图的面积缩小能够减少重叠的情况，但是，依然还会有矩形图过于拥挤影响视觉的情况[3]。

电压等值线的相关流程为：将服务器开启，客户端便能要求电压等值线的相关服务，客户在访问过程中需将进行等值线电压设计的区域以及等级信息给出，然后在图形的显示口处按照等值线所生成的结果对等值线进行渲染，渲染需于电网接线图内完成，最后所呈现的图形便能将网络电压的实际分布情况等展现出来。图形内，也可不使用电压等级等值线进行描绘，电压等值线也能根据组件进行分析，并将其可视化，再把图形重新绘制，进而得到新型等值线示意图。此外，还能经CIS规范内高效数据的接口对遥测相关数据进行订阅，如果数据产生变化，CIM服务器便会很快将变化所产生的数据通知给平台，此时，平台能够按照这类数据对电压等值线重新计算和分析，达到实时更新电压分布的目的，这样，相关运行工作者也能及时对电压实际情况有所了解，并预测运行过程中会出现的越限行为[4]。

1.3 电网潮流示意图的运用

电网中，系统潮流具体分布情况主要经潮流示意图展示，和某区域具体地理特征相结合，使用潮流示意图能够将区域中潮流的方向以及大小清楚地展现出来。将服务器开启，客户在对该项服务进行访问之后，把所需的线路信息给出，图形的显示口便能按照相关数据在服务器获得潮流线图，再经过可视化平台，将所得潮流图进行分析后形成SVG文件，最后回馈给客户端，此时，用户只要通过客户端的浏览器便能观看到潮流图。客户所能看到的潮流图可以按照其需要实行定义，比如：可以采用箭头表示线路防线，根据线路的粗细，箭头的大小可调整，数值也能够对应，箭头的方向即为潮流的方向。还可以经CIS数据接口来订阅相关的数据，如果数据发生变化，CIM服务器便能立即将变化通知到交互的平台，最后由平台对这些数据重新加工，并将最后的示意图展现出来[5-6]。

2 一次接线图可视化技术在电力系统中的运用

2.1 动态着色

所谓的动态着色指的是使用电网拓扑对运行结果进行分析，按照设备的运行情况（带电）、电压等级、图标的显示情况等在一次接线图上将设备状态展现出来，这一过程中，需按照遥信值变化随时更改设备的数据显示情况，此功能主要是对电网拓扑结构进行分析。此次研究的公共平台上，对拓扑结构的分析是建立在数据完善的基础之上，整个过程中，动态着色可分成两个阶段，其一，按照电网相关数据来拓扑分析电网的模型，进而获得系统拓扑的结构；其二，与图形的可视化相结合，对电网模型内图元给予动态着色。将SVG交互性充分利用起来，用户还能在一次接线的图形内把开关的运行状态进行改变，以此实现用人工触发达到网络拓扑结构变化的目的，还能对网络带电时会发生的变化进行预见。

动态着色的相关工作流程：服务器开启后将模型相关数据输入进拓扑分析组件内实施分析，再由客户端对这一服务进行访问，此时，图形显示口便能按照拓扑所分析得出的结果给图元实施动态着色，客户能够从图像上直接了解此时网络带电的实际情况。并且，客户还能在图形上对开关进行离线操作，根据客户的操作流程，拓扑分析相关组件便能将其快速分析出来，实行重新着色，还能根据显示的情况对网络的状态进行预见。此外，还能经过CIS所规范的相关数据接口对遥信数据进行订阅，如果发生意外变化，CIM服务器便能很快将变化情况通知给交互平台，收到通知，平台便能根据数据图元情况及颜色进行相应的改变，这时，图形能够自动进行动态着色[7]。

2.2 电网的运行情况监控

对电网带电状态的监控能够使用动态着色的方法来解决，而遥测数据的监控，能够使用信息交互平台，经过数据通讯的HSDA接口获得相应的数据，此时所获的数据为SCADA中刷新的数据，根据这些不断刷新出来的数据实施可视化分析，最后便能生成相应的图形。此时，客户端能够经过这些接口获取新的数据产生的图形，通过图形的显示，找到相对应的位置。客户能够采用订阅的方法获取不断刷新的数据，由此可见，页面所展示的分析结果是可实时查看的，这样便能达到对电网运行的监控，实时了解电网运行的状态[8]。

3 结语

电力运行产生的数据可以采取SVG可视化技术存储和传输，以图形的形式展现出来，可解决WEB发布图像数据时存在的问题。与此同时，用SVG可以将电力系统的图元精确的表达出来，最后提供准确图元定位，恰当地将地理接线图亦或是电网的单线图进行描述，由此可见，基于SVG的可视化技术在电力系统中的运用极其必要。文章对电力系统中SVG背景下可视化技术的运用进行分析，介绍实际运用的同时也给更多研究者提供经验借鉴。