电力系统容纳大量的数据信息,比如状态信息、警报信息、故障信息等,操作人员需要对这些数据进行处理,搜索到有用信息之后,对数据信息进行处理,这也是电力调度自动化系统所具备的优势。借助自动化系统,使用简洁的工具让操作人员了解系统的真实情况,只需要简单的操作即可判断故障发生的情况,判断故障范围和故障地点,方便人员快速做出评判。基于可视化技术提供了新鲜的思路,将枯燥的数据转化为图像,内容表达更丰富,也更容易让人们接受。
1. 可视化技术与电力调度自动化
在现代信息技术的支持下,基于计算机图形学可视化技术被广泛运用,为电力调度自动化创新提供了可行的基础,在现代技术的支持下将枯燥的数据图像转化为图形与图像,能够丰富的表达数据描述的内容,也更容易被人们所接受。可视化技术与电力调度自动化系统的结合,为电力调度提供了方便,同时也让可视化技术的拓展有明确的方向。目前国网已经取得了一定的成效,在市场上取得了极大的效益。可视化技术实际上是数据的图示化,该技术利用人类视觉信息处理的高速度、大容量、并行工作等特征,创新技术使用局面。电力调度数据是在一定的时间与空间范围内,数据分布在数据场之内,分散在二维数据场和三维数据长之中,分布状况呈现出离散的特征,对于整个体系来讲帮助人们找到离散数据便是可视化技术的任务之一。总体来讲可视化技术具备以下意义:①能够提高数据利用效率、利用速度,即便在目前的海量数据时代背景下也不会产生数据浪费情况。②让人机数据交换成为可能,人机交互实现的基础上,人与人之间的图像通讯得以实现,目前在文字和数字通讯时代下,让隐藏在数据之下的信息规律更容易被发现。③操作人员改变了传统被动接受计算结果的形式,能够清楚的知道整个计算实现的过程,能够通过改变以往的参数,实现对计算机结果的引导与控制[1]。④借助计算机辅助手段来实现可视化技术,可进一步实现分布式环境下的协同设计。
2. 可视化过程
基于对可视化技术的研究,从自然现象到模拟现象的实现,可视化需经过以下几个步骤:首先需要进行预处理,对原始现场采集的数据进行预处理,变换数据格式后清除噪声,可放大人们感兴趣、关注的部分,能够在最短时间内了解到关注的信息。其次,进行映射,数据预处理之后,按照映射关系转换为几何元素,常见的几何形式有点、线、立体图甚至更高维次的特征向量。其三,进行绘图,将几何元素绘制成图。最后,反馈数据信息,通过展示图像,对图像进行可视化分析。可视化技术实现的过程中,这四个环节不断更迭,不同位置不同场景有不同的侧重方向,实际操作过程则需要反复精益处理,才可以得到更好的效果。在可视化数据实现的过程中,二维平面数据场、三维空间数据场以及动画可视方法均是科学基础上的可视化方法,其中颜色映射法、等值线等,主要运用在二维平面数据场中,直接绘制法、信息抽取法都是三维空间数据场中处理信息的主要手段。
比如可视化技术中的颜色映射方法为例,在这一过程中,不同颜色表示不同数值的大小,映射关系的两边则是数据、颜色,使用计算机硬件提供的RGB基色值来进行插值,能够在很大程度上提高绘图的速度。颜色映射模型中非线性映射所带来的误差,可用颜色表的方式来解读,在颜色表、数据之间建立索引来避免插值误差的现象。另外常见的处理方式是等值线法,使用网格序列法生成网格单元矩形的时候,先通过逐步计算网格单元和等值线之间的交点,根据交点得到等直线段,之后与单元内等值线连接后构成网格的等值线。空间插值法是最常见的过程,比如距离加权法、多元回归、自然邻点插值法[2]。
3. 可视化技术的实现
3.1 单变量饼图
电力调度自动化系统中线路和变压器负载是比较重要的参数,这一过程可使用单变量饼图来表示,饼图可改变参数的颜色、面积,这两个变量组合能够直观展示出所表示负载大小,展示目标参数特征,具备清晰、简单、直接的特征,同时也可以方便人员操作,对其进行分析,也方便人们记忆。和普通的饼图来讲,单饼图仅仅只是表示某种特殊的数据变化趋势,但是不展示多个数据之间的比例关系。单饼图既可以展示出变化,同时也可以充分利用面积来展示信息,方便管理与理解。具体的步骤是由最大数值来确定饼图的区域面积,通过填充背景色,得到饼图位置区域,使用事先设定好的颜色进行填充,由最大值设定与当前值来确定圆形大小和所处的位置,由越限与否决定颜色,最后进行绘制扇形。
3.2 等值线
电力调度自动化系统需表示多个不同的数据,等值线等能恰当表示数据,节点电压、线路负载率、变压器负载率等等,都是等值线表达的目标对象。网格法是常用绘制等值线的方式,基本步骤包含离散数据网格化、网格点数值、等值点祭祀按、线图填充等。在计算内容中,四边形网格运用方式相对复杂,不方便使用 计算机来实现,使用三角形 网格不能彻底解决问题。因此无网格方法有编程简单和容易实现的优势,不需要确定奇点,等值线游动灵活,所获得的精度更高。
3.3 动态潮流使用
在电网的电力调度自动化系统中,常见涉及系统潮流,包含负荷大小,使用潮流的流动速度与流量来表示,三角形大则流速快。在可视化技术的支持下,尤其是实现折线三角形的时候,要使用折线分割成为多段后进行分别处理。设置流动步长参数来控制三角形的流速,步长大则流速快。定时器中绘制动态帧的速度实现如下:首先绘制背景,根据数值来确定三角形的大小,越限数据决定了三角形颜色,数据的大小凸显出步长,根据线段长度、步长绘制三角形数目和方位[3]。
3.4 三维可视化
单棒图的应用,电容器的有功功率与无功都是电力调度电动化系统的重要擦亮,对系统安全性分析以单棒图来表示。主棒与对比棒组成单棒图,分别代表当前状态情况,可得到当前数值、理论最大值。根据实际要求对比棒进行选择,选择隐藏或者是不隐藏。越限数值不同则棒图不同。若使用OPENGL技术绘制的时候要提前透视角,判断坐标是否被遮挡,确定比例判断坐标是否被遮挡,确定比例后选择主棒的颜色,最后绘制主棒。
也可使用图像三维旋转的使用,操作人员可进行多方面的观察,技术是基于集合变化的基础上,变换折线与多边形,之后带入到贝塞尔曲线公式,求出坐标之后进行连接,之后进行渲染。在变换的过程中需要考虑变换失准的情况,重新绘制图形则需要考虑人员的喜好,为人们提供多元化的图形。
结语:
综上,电力系统的电力调度中,需要处理庞大的数据信息,因此在当前的发展中,必须与计算机技术相结合,有因此可视化技术有十分强大的数据支持,目前使用领域十分广泛。在电力调度中融入可视化技术,可提高电力调度系统的效率,保证系统运行的可靠性,将其与现代技术结合,实现可持续发展。
参考文献:
[1]刘璐, 任坤龙, 聂文昭. 可视化技术在电力调度自动化主站系统中的应用[J]. 中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术, 2021(2015-29):180-180.
[2]宋立伟. 可视化技术的发展及其在电力调度自动化系统中的应用[J]. 黑龙江科学, 2020, 11(2):2-2.
[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):1-1.