可视化技术在电力调度自动化系统中的运用

摘""要：电力调度自动化系统是智能电网中的重要组成部分，根据电网运行参数进行自动调度可保障电网安全运行。可视化技术的应用能够通过二维、三维图形全面展示电力系统中的关键数值，直观展现整个系统的运行状况，便于电力调度自动化系统快速把握不同信息之间的内在联系，从而分析电力系统的可视状态，及时发现异常问题并进行合理电力调度，保障电力系统正常运行。

关键词：电力系统""电力调度自动化""可视化技术""二维可视化""三维可视化

中图分类号：TM76

Application"of"Visualization"Technology"in"Power"Dispatching"Automation"System

LIU"Jitao

State"Grid"Xiangxi"Power"Supply"Company，"Xiangxi，"Hu’nan"Province，"416000"China

Abstract："Power"dispatching"automation"system"is"an"important"component"of"the"smart"grid，"and"automatic"dispatching"based"on"the"operating"parameters"of"the"grid"can"ensure"the"safe"operation"of"the"grid."The"application"of"visualization"technology"can"comprehensively"display"the"key"values"in"the"power"system"through"two-dimensional"and"three-dimensional"graphics，"intuitively"showing"the"operation"status"of"the"entire"system，"facilitating"the"power"dispatching"automation"system"to"quickly"grasp"the"internal"connections"between"different"information，"then"analyze"the"visible"state"of"the"power"system，"timely"discover"abnormal"problems"and"carry"out"reasonable"power"dispatching，"and"ensure"the"normal"operation"of"the"power"system.

Key"Words："Power"system;"Power"dispatching"automation;"Visualization"technology;"Two-dimensional"visualization;"Three-dimensional"visualization

可视化技术是一种先进性技术，具有综合性特点，能够将繁杂数据通过更加直观的图形进行展示。将其应用到电力调度自动化系统中可整合多种信息数据，并及时过滤掉无用数据。筛选后的数据利用点线面等几何元素进行展示，形成目标图像，而后通过系统映射呈现电力系统的可视状态，便于监督管理电力系统和科学调度电力资源，进一步优化了电力调度自动化系统功能，在降低人员工作压力的同时也能及时消除电力系统中的安全隐患。

1""电力调度自动化系统中可视化技术价值

可视化技术能够将电力系统中的信息数据通过图片、图像的方式进行展示，帮助电力工作人员直接看到相关数据，了解系统运行状态，从而实现精准化调度，在出现问题时可以及时发现并处理，将造成的影响降到最低。同时，可视化技术在应用过程中主要借助计算机技术和信息技术有效处理电力信息数据，而后转化为图形和图像信息，帮助人员更好地理解和掌握电力数据，还能够进行电力系统运行预测，而后制订更加合理的电力调度方案，保障整个系统安全、稳定、高效运行[1]。将可视化技术应用到电力调度自动化系统中，切实提高了信息处理效率和电力调度效率，很大程度上减少了电力资源的浪费，还能全过程动态了解电力系统运行情况，主动分析和处理各项数据信息，在此基础上科学调控电力系统，促进整个电网协调运行。

2""数据可视化过程与方法

可视化技术将自然现象转变为模拟现象主要经过预处理、映射、绘图和反馈等阶段，实际应用该技术时会循环上述流程，可保证结果的准确性。在预处理阶段，先要全面收集和整合相关数据信息，并从中筛选有用数据，统一数据格式，消除噪声，使各项数据更加合理；在映射阶段，将经过预处理的信息映射为点、线、面等几何元素，也可以映射成多维化元素图形；绘图阶段，主要是根据映射图形绘制结果图像；反馈阶段，将绘制好的图像在显示屏中展示出来，展示的数据更为准确全面。上述为可视化技术在多领域中应用的主要流程，主要涉及信息采集、图像处理和控制等关键技术，应用到电力调动自动化系统中，能够清晰、直观地展示电力系统内部信息以及数据之间的联系，使电力调度更加精准、合理。

3""可视化技术在电力调度自动化系统中的运用

3.1"""二维可视化技术的应用

3.1.1""颜色映射法的应用

电力事业进入快速发展阶段，电网的自动化和智能化水平也有所提升，要想保障整个电力系统高效、稳定运行，则应不断提升电力调度系统自动化水平。颜色映射法是二维可视化技术中的一种，能够利用颜色的多样性特点，将电力系统中的信息数据通过不同的颜色进行直观展示，整个过程实现了颜色与电力数据的有效衔接，能够进行数据的完整映射。颜色映射方法可帮助电力工作人员准确区分不同电力数据，还可以及时了解数据类型，掌握数据之间的关系[2]。对于电力系统中的网格数据，也可运用插值法进行数据转化，将数据映射为面元素，利用可视化技术绘制模块的过程中，一般利用计算机本身的计算功能进行插值计算，而后确定颜色映射的RGB"基色值，可以将电力系统数据快速绘制为结果图像。颜色映射法运用过程中许多映射模块都具有非线性特点，运用插值计算方法确定具体颜色时容易产生插值误差，若偏差较大或者数据错误，则无法用正确的颜色来展示数据。那么在实际应用该方法的过程中需要借助专门的颜色表来确定不同颜色与电力系统数据之间的映射关系，从而准确展示电力系统运行中的各项数据。

3.1.2""二维反时限曲线

反时限曲线属于电力调度自动化系统中二维可视化技术中的关键内容，其具有实时性特点，可以第一时间了解电力调度后整个系统的状态。这一曲线是在变压系统监控范围内变压器电力荷载发生变化时形成的曲线，若瞬时电流过大，变压设备出现电量过载情况，则出现超出曲线范围的现象，会对整个电力系统的安全运行产生较大影响，所以根据反时限曲线的变化有针对性地进行电力调度，能够让电力系统一直处于正常运行状态。通常会在电力调度自动化系统中预设反时限曲线，进行动态计算和分析掌握电力系统的实时状态，准确计算变压器的超载能力，通过过载能力的具体变化进行自动化调度，可有效控制变压器超载。在实际绘制反时限曲线时，应明确电力调度系统中的关键指标，掌握存盘间隔和曲线点数等具体数值，同时清楚标记关键节点的坐标值，通过连接全部关键节点的方式完成曲线绘制。

3.1.3""动态潮流的应用

电力调度中涉及系统潮流，了解潮流的具体分布情况是进行准确运行调度的基础与前提[3]。利用潮流的流速、流量可以表示电力系统运行过程中的负荷大小，一般会运用三角形表示电力系统潮流，三角形的箭头方向为电力沿线流动的方向，根据负荷和流速变化可以调整三角形的大小，负载和流速越大则三角形越大。电力调度系统中涉及功率流，根据功率流的变化可以了解负载大小，若三角形过大，容易出现负荷超标的情况，影响电力系统正常运行，为方便对整个系统的安全管理，则可以将系统电流负荷和流动速度通过动态潮流进行展示。在实际应用该种方法的过程中，运用折现展示系统中的不同线路，保证不同线段的独立性和相关性，便于分别处理。在控制三角形流速时，会设置流动步长参数，运用长短来表示流速快慢。具体操作过程中，先要绘制背景，而后以电力系统运行期间的数据参数为依据来确定三角形大小。在系统允许值范围内的三角形颜色与超出限值的三角形颜色不同，而流动步长参数和线段长度是确定三角形数量和箭头方向的主要依据。

3.1.4""单变量饼图的应用

电力调度自动化系统运行中需要根据线路运行情况和变压器负载状况进行相应调度，要想准确、全面了解这两方面的关键参数，则可绘制单变量饼图，根据相关数据的大小和类型等运用不同颜色和面积图形进行展示，帮助电力技术人员直观了解线路和变压器的负载情况，便于电力人员查阅相关数据并更为准确地判断系统运行情况，为电力调度自动化系统运行处理提供可靠依据。单变量饼图能够清楚地展示电力系统中一些特定数据的变化趋势，但无法展示不同数据的占比。在实际绘制单变量饼图时，要想提供准确数据，则应设置合理阈值，确定该数据变量的最大限值。在负载量逐渐增加的过程中，图饼面积也逐渐变大；在超过设置限值后，图饼颜色会发生变化，电力调度人员可以清楚了解和充分理解电力数据。将单变量饼图应用到电力调度自动化系统中时，应根据电力系统的运行情况确定图饼中的最大数值，而后进行颜色映射，快速获取位置区域。对于超出负载的部分，也会填充提前设置好的颜色。

3.1.5""等值线法的应用

等值线法也是电力数据可视化过程中比较常用的技术方法，主要是在规定要求条件下，将某一数量指标值相同的各点连成平滑曲线（如图1所示），在特定图形区域内映射颜色值，根据不同区域的颜色准确计算区域范围，并利用显示屏呈现不同着色区域范围图像。该方法在实际应用过程中具有较为特殊的空间结构，将其应用到电力调度自动化系统中，可以根据等值线的疏密变化了解电力系统中不同设备、线路和关键部位信息数据的分布和变化规律，还可进行分层设色，通过颜色的变化直观展示电力系统内部信息数据的空间变化趋势，对于数据较为繁杂的电力系统，能够快速找到系统异常部位，便于及时处理各类故障。

3.2""三维可视化的应用

3.2.1""单棒图的应用

单棒图能够结合平面图展示电力调度系统中变压器、电容器运行期间的关键数据参数，运行调度人员可清楚了解系统运行状态，而后精准、有效开展电力调度工作，保障电力调度工作质量和水平。单棒图的二维平面效果较为显著，要想使呈现的图像都更加立体，帮助相关工作人员更为全面地掌握系统信息，则可以利用三维可视化技术进行突破升级[4]。先利用单棒图展示电力系统中的关键数据指标，一般需要主棒和对比棒组合应用，前者表示实时运行数据，后者显示最大值，通常会根据具体需要进行指标设置，同时也要提前设定对应数值和颜色。根据单棒图的高度值可以判断电力调度系统中不同装置的容量和投入使用情况。在绘制单棒图时，通过技术升级可简化绘制流程，还能提高电力系统的可视化程度，快速显示出电力系统中的各项信息数据。主棒和对比棒位于同一位置，能够进行直观对比和分析。

3.2.2""图形三维旋转的应用

图形三维旋转是利用3D模式将电力系统中的信息数据转化为图形、图片，并通过三维立体的形式进行呈现，电力调度人员可以从多角度观察转化的图形信息，反映出的信息数据更加具体、真实、全面，便于工作人员从全局出发制定相应的电力调度方案[5]。图形三维旋转基于几何变换方法，可以通过顺逆时针旋转进行数据参数计算，在平移和旋转的作用下，原有的二维图形变换成了三维图形，为保证图形三维旋转变换的准确性，应借助计算机图形知识进行规范、有序操作，做好相应处理工作，并以二维图形的原点和坐标轴为基础进行变换，精准计算新坐标后在对应区域绘制图元，将不同线段的顶点、交点相互连接，得到三维旋转图像，而后进行几何变化，可以形成三维立体图形，电力调度人员根据相关图形可以通过多视角了解电力系统运行情况，也能进行精准有效的数据分析，及时掌握电力调度中的不足，便于后续科学调整调度方案，合理开展电力调度工作，也能够为自动化系统提供更加可靠的数据参数，使电力自动化调度更加高效。

4""结语

电力系统规模不断扩大，内部设备逐渐增多，产生的信息量也越来越大，所以对电力调度自动化系统功能的信息分析和处理能力提出了新要求，要想充分发挥自动化系统的功能作用，则应保证各类信息数据的准确性与完整性。可视化技术的科学运用能够将电力系统内部数据转化为简洁明了的图形信息，便于工作人员能够全面了解电力系统的运行状态，更好地掌握复杂数据，从而及时发现故障位置并进行相应处理，并实现精准化电力调度。可视化技术方便了电力人员获取系统运行中的多方面信息数据，也为整个电力系统的高效、快速调度提供了技术支撑。

参考文献：

[1]陆佳.可视化技术运用在电力调度自动化系统中的研究[J].电气技术与经济，2023（8）：166-168.

[2]曹翔.人工智能技术在电力调度自动化系统中的应用[J].电子技术，2023，52（9）：340-341.

[3]漆伟，燕艺谋，史志强，等.探究可视化技术在电力调度自动化系统中的应用[J].中国新通信，2020，22（16）：117.

[4]李新鹏.面向国内智能电网的电力调度控制系统异常智能检测方法与故障定位技术研究[D].北京：北京邮电大学，2023.

[5]张光耀.电力调度自动化系统业务异常检测与故障溯源技术研究[D].北京：北京邮电大学，2023.