電力調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)中可視化技術(shù)的應(yīng)用探究3900字

1、電力調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)中可視化技術(shù)的應(yīng)用探究3900字 摘要:可視化技術(shù)興起于20世紀(jì)90年代,隨著計(jì)算機(jī)、圖象技術(shù)的開展,已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,加上電力技術(shù)的開展,該技術(shù)也應(yīng)用于電力行業(yè)。文章以電力調(diào)度自動(dòng)化為根底內(nèi)容,研究可視化技術(shù)與電力調(diào)度自動(dòng)化的深化整合,著重從二維和三維兩方面研究可視化技術(shù)在電力高度自動(dòng)化主站系統(tǒng)中的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞:可視化技術(shù);等值線;二維;三維中圖分類號(hào):TM734文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-8937(2022)14-0125-02從可視化技術(shù)的誕生之日起,便受到了各行各業(yè)的歡送。在過去的10年里,可視化的應(yīng)用范圍已從最初的科研領(lǐng)域走到了消費(fèi)領(lǐng)域,到今天它

2、幾乎涉及到了所有能應(yīng)用計(jì)算機(jī)的部門,例如,醫(yī)學(xué)、生物、分子學(xué)、航天工業(yè)、地質(zhì)勘探、工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域等,當(dāng)然,電力行業(yè)是例外。文章主要利用以上可視化方法來討論在電力調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)中的應(yīng)用,以進(jìn)步電力調(diào)度自動(dòng)化程度及準(zhǔn)確度。1二維可視化應(yīng)用1.1等值線的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)1.1.1應(yīng)用的目的等值線方法是可視化的方法之一,在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中,各種數(shù)據(jù)以哪種可視化手段表現(xiàn)尤為重要,文章將以下的數(shù)據(jù)用等值線表現(xiàn)出來:節(jié)點(diǎn)電壓,輸入的量是節(jié)點(diǎn)電壓標(biāo)幺值;線路負(fù)載率;變壓器負(fù)載率。1.2.2應(yīng)用的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在這里以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)電壓等值線為例,對(duì)實(shí)現(xiàn)的思路和詳細(xì)方法進(jìn)展深化的研究。常規(guī)的等值線繪制通常采用網(wǎng)格法,其

3、繪制的步驟一般為:離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化;網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)值化:等值點(diǎn)的計(jì)算;等值線的追蹤:光滑和標(biāo)記等值線;顯示等值線或者等值線圖填充。一般來說,這種方法中將要用到的網(wǎng)格是四邊形網(wǎng)格。最近,有些人針對(duì)四邊形網(wǎng)格的一些問題提出了引入三角形網(wǎng)格的方法。這兩種方法的共同之處都是要利用網(wǎng)格及網(wǎng)格上的等值點(diǎn)進(jìn)展游動(dòng)追蹤,從而使得繪制過程具有如下的缺陷:繪制過程復(fù)雜,程序的實(shí)現(xiàn)具有一定的難度。這兩種方法利用網(wǎng)格構(gòu)造,首先找出某個(gè)四邊形網(wǎng)格或三角形網(wǎng)格各邊上的等值點(diǎn),然后對(duì)所有網(wǎng)格進(jìn)展循環(huán),查找等值點(diǎn)。其中涉及許多判斷,增加了程序?qū)崿F(xiàn)的難度。繪制的圖形的精度不夠,并可能在游動(dòng)追蹤時(shí)出現(xiàn)相交的情況。上述方法對(duì)非網(wǎng)格上的點(diǎn)的

4、處理是用某種曲線擬合的方法。也就是說,該方法進(jìn)展了兩次近似,誤差較大。方法不具有一般性,它只能處理具有網(wǎng)格化構(gòu)造的數(shù)據(jù),假如要將某數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)格構(gòu)造,其中將又要插值,這必將降低圖形的精度。針對(duì)上述問題,我們?cè)趯?shí)現(xiàn)我們的系統(tǒng)功能時(shí)采用繪制等值線的柵格圖形法,這里稱它為無網(wǎng)格法。該方法不需要網(wǎng)格化的構(gòu)造,與常規(guī)方法相比具有如下的優(yōu)點(diǎn):編程簡(jiǎn)單,容易實(shí)現(xiàn),其中不涉及奇點(diǎn),也沒有等值線的游動(dòng)追蹤,降低了程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜性;精度更高,只需一次近似,常規(guī)方法那么需兩次或更屢次近似;更具有一般性,沒有網(wǎng)格的限制。1.2動(dòng)態(tài)潮流的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)1.2.1應(yīng)用的目的使用沿著線路流動(dòng)的三角形來顯示系統(tǒng)的潮流,如圖1所示

5、。三角形箭頭方向代表潮流的方向,大小和流動(dòng)的速度代表負(fù)荷的大小,負(fù)荷越大,三角形越大,流動(dòng)的速度越快。同一條潮流線可以關(guān)聯(lián)有功和無功兩個(gè)量。1.2.2應(yīng)用的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 該功能實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)是折線上流動(dòng)三角形的實(shí)現(xiàn),對(duì)于線段來說,三角形流動(dòng)不存在轉(zhuǎn)向問題,而在折線上那么有此問題,在實(shí)現(xiàn)時(shí)要將一條折線拆分成幾條線段,然后對(duì)每條線段分別處理,每條線段既要獨(dú)立又要互相聯(lián)絡(luò)。三角形的流速可以用流動(dòng)步長(zhǎng)的大小來控制,步長(zhǎng)越大的三角形,流動(dòng)速度越快。實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的顯示需要在程序中創(chuàng)立定時(shí)器來定時(shí)刷新畫面,為了降低CPU負(fù)荷,一般把定時(shí)器刷新周期設(shè)定為5001 000 ms,在定時(shí)器的工作函數(shù)中繪制動(dòng)畫幀,繪制動(dòng)畫幀

6、的步驟如下:繪制背景;根據(jù)當(dāng)前數(shù)值的大小確定三角形的大小;根據(jù)當(dāng)前數(shù)值的越限情況確定三角形的顏色;根據(jù)當(dāng)前數(shù)值的大小確定三角形的流動(dòng)速度(即步長(zhǎng));根據(jù)線段的長(zhǎng)度和三角形流動(dòng)步長(zhǎng)確定當(dāng)前繪制三角形的個(gè)數(shù)和位置;繪制三角形。1.3單餅圖的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)1.3.1應(yīng)用的目的在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中,可以使用單變量餅圖來顯示線路的負(fù)載率和變壓器的負(fù)載率,當(dāng)負(fù)載率超限時(shí),單餅圖顏色變?yōu)轭A(yù)先定義的越限顏色,當(dāng)超越上限時(shí),餅圖在變色的同時(shí)也會(huì)變大,輸入的量是線路負(fù)載率。1.3.2應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)普通的餅圖表現(xiàn)的是多個(gè)數(shù)據(jù)的比例關(guān)系,而單餅圖表現(xiàn)的是一個(gè)數(shù)據(jù),它的最大值是預(yù)先設(shè)定的某個(gè)數(shù)據(jù)可能到達(dá)的最大值。單餅圖的

7、實(shí)現(xiàn)步驟如下:確定單餅圖在數(shù)值最大時(shí)占的矩形區(qū)域,并填充背景;根據(jù)越限情況確定當(dāng)前單餅圖的矩形區(qū)域,在此區(qū)域繪制內(nèi)切圓并根據(jù)設(shè)定的顏色填充;根據(jù)數(shù)據(jù)的當(dāng)前值和設(shè)定的最大值確定扇形所占整個(gè)圓形的比例和位置;根據(jù)越限情況選擇顏色;繪制扇形。1.4反時(shí)限曲線的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)1.4.1應(yīng)用的目的在電力系統(tǒng)中,可以將反時(shí)限曲線應(yīng)用于變壓器的反時(shí)限監(jiān)視。變電站變壓器一般具有瞬時(shí)過載的才能,但這個(gè)才能必須符合過載時(shí)的反時(shí)限曲線,將預(yù)先設(shè)置的主變反時(shí)限曲線與主變的實(shí)時(shí)狀態(tài)相比擬,動(dòng)態(tài)計(jì)算主變的過載大小和時(shí)間,從而充分利用主變的過載才能來緩解電網(wǎng)的嚴(yán)重運(yùn)行方式。引入的信號(hào)主要有:預(yù)先置入的主變反時(shí)限曲線,變壓器運(yùn)行

8、狀態(tài),變壓器過載及過載時(shí)間報(bào)警閥值。利用主變的過載反時(shí)限曲線,動(dòng)態(tài)監(jiān)視主變的負(fù)載情況及與負(fù)載時(shí)間之間的關(guān)系,便于調(diào)度人員判斷主變的嚴(yán)重負(fù)載情況或是否為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況。1.4.2應(yīng)用的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)反時(shí)限曲線是一種具有特殊限值的曲線,其越限報(bào)警和越限時(shí)間相關(guān),也就是說,當(dāng)數(shù)據(jù)超越某一限值一定時(shí)間后才報(bào)警而不是越限后馬上報(bào)警。反時(shí)限曲線的實(shí)現(xiàn)步驟如下:根據(jù)數(shù)據(jù)的存盤間隔和當(dāng)前時(shí)間確定曲線的點(diǎn)數(shù);根據(jù)曲線點(diǎn)的數(shù)據(jù)的大小確定曲線點(diǎn)的坐標(biāo);將曲線點(diǎn)用線段連接,完成曲線繪制;判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)是否越限,假設(shè)沒越限那么返回,反之進(jìn)入到下一步;根據(jù)預(yù)先設(shè)定的限值繪制各限值線;根據(jù)越各限值的持續(xù)時(shí)間將各限值線進(jìn)展合并繪制;

9、根據(jù)越限值的持續(xù)時(shí)間產(chǎn)生報(bào)警事項(xiàng)。2三維可視化應(yīng)用2.1圖形三維旋轉(zhuǎn)的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)2.1.1應(yīng)用的目的傳統(tǒng)的電力圖形都是二維的,隨著可視化技術(shù)的開展,二維的圖形已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的需求,這就需要將原有的二維圖形進(jìn)展三維變換,顯示為立體的圖形,以方便從多個(gè)角度觀察圖形。2.1.2應(yīng)用的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)圖形的三維旋轉(zhuǎn)需要用到三維圖形的幾何變換,這涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)知識(shí),三維圖形的幾何變換是指對(duì)三維圖形的幾何信息經(jīng)過平移、比例、旋轉(zhuǎn)等變換后產(chǎn)生新的圖形。三維根本幾何變換都是相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)和坐標(biāo)軸進(jìn)展的幾何變換,用齊次坐標(biāo)表示點(diǎn)的變換將非常方便。電力圖形的幾何變換需要對(duì)不同類型的圖元分別處理;線段、折線和

10、多邊形等圖元需要將其各頂點(diǎn)的坐標(biāo)代入到上述公式中求出新坐標(biāo),然后用線段將各頂點(diǎn)用線段連接;橢圓和字符等需要將其用貝賽爾曲線模擬出來,然后將各點(diǎn)代入公式中求出新坐標(biāo),用線段連接;圖像需要將其每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)展幾何變換求出新坐標(biāo),然后把各點(diǎn)依次渲染。實(shí)現(xiàn)電力圖形三維旋轉(zhuǎn)并顯示的根本步驟是:將圖元按類型去得其各點(diǎn)坐標(biāo);對(duì)各點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)展三維變換,求得新坐標(biāo);按新坐標(biāo)將圖元繪制到內(nèi)存位圖上;將位圖繪制到屏幕上。2.2單棒圖的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)2.2.1應(yīng)用的目的在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中,可以使用單棒圖來顯示電容器無功備用情況和變壓器的無功備用情況以及平安分析結(jié)果等,如下所示:電容器無功備用單棒圖,每個(gè)廠站的無功設(shè)備用狀

11、況用一個(gè)單棒圖進(jìn)展表示,總高表示無功補(bǔ)償裝置的最大安裝容量,中間高度表示系統(tǒng)當(dāng)前無功補(bǔ)償裝置的投入情況。變壓器負(fù)載率單棒圖,每個(gè)廠站的變壓器負(fù)載率狀況一個(gè)三維棒圖進(jìn)展表示。平安分析單棒圖,將動(dòng)態(tài)N-1故障掃描的計(jì)算結(jié)果以單棒圖的的形式表現(xiàn)出來。2.2.2應(yīng)用的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單棒圖不同于普通的棒圈,它是應(yīng)用于電力圖形三維顯示時(shí)的一種特殊的棒圖,它一般由一個(gè)主棒和一個(gè)比照棒組成。主棒用來表示當(dāng)前數(shù)據(jù)的大小,比照棒用來顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)可能到達(dá)的最大數(shù)值,也可以根據(jù)不同的應(yīng)用選擇是否顯示比照棒。單棒圖可以根據(jù)設(shè)定越限顏色在數(shù)值越限時(shí)用不同的顏色繪制。單棒圖需要用open GL技術(shù)進(jìn)展繪制,單棒圖的實(shí)現(xiàn)步驟如下:根據(jù)當(dāng)前的透視角度確定單棒圖的坐標(biāo);根據(jù)得到的單棒圖的坐標(biāo)判斷是否有棒被其它棒遮擋,假設(shè)被遮擋那么需要重新調(diào)整繪制順序;繪制比照棒;根據(jù)當(dāng)前數(shù)值的大小確定主棒占比照棒的比例,并計(jì)算出主棒的坐標(biāo);根據(jù)當(dāng)前數(shù)值的越限情況選擇主棒的顏色;完成主棒的繪制。3結(jié)語 文章深化研究了可視化技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用。介紹了等值線(面)、單棒圖、單餅圖等電力自動(dòng)化系統(tǒng)新的可視化表現(xiàn)形式,讓使用者可以不必關(guān)心詳細(xì)的數(shù)字而可以以直覺和快速的方式掌握和估計(jì)系統(tǒng)的狀態(tài)。另外,電力系統(tǒng)的圖形中三維透視概念的引入,使電