超外差收音機(jī)設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文及潮流計(jì)算可視化軟件開(kāi)發(fā)-畢業(yè)論文

PAGE畢業(yè)論文超外差收音機(jī)設(shè)計(jì)

目錄第一章緒論··············································1第二章超外差收音機(jī)工作原理······························22.1引言··················································22.2電路的工作原理········································2第三章安裝及調(diào)試········································73.1安裝過(guò)程·············································73.2調(diào)試及統(tǒng)調(diào)過(guò)程·······································8第四章小結(jié)·············································10參考文獻(xiàn)················································11

第一章緒論收音機(jī)的歷史并不長(zhǎng)，從1904年英國(guó)物理學(xué)家發(fā)明世界上第一只電子二極管至今不足百年，半導(dǎo)體的問(wèn)世僅有50多年。我國(guó)直到20世紀(jì)60年代，才研制出1只晶體管的“單管收音機(jī)”和三四只晶體管的“來(lái)復(fù)式收音機(jī)”。這些“老古董”隨著新產(chǎn)品的不斷推出，早已被人們廢棄了，保存到現(xiàn)在的已相當(dāng)不容易了。作為科技發(fā)展的見(jiàn)證，它們具有很高的史料文物價(jià)值。隨著電視機(jī)、VCD、DVD、電腦等先進(jìn)媒體逐漸流行普及，收音機(jī)的用處和地位越來(lái)越小了。作為半個(gè)世紀(jì)電子工業(yè)發(fā)展的縮影和歷史的見(jiàn)證，收音機(jī)曾經(jīng)在經(jīng)濟(jì)、文化、體育、軍事、氣象、教育等諸多方面扮演著非常重要的角色，一度是人們家庭中的豪華擺設(shè)品。隨著科技和社會(huì)的進(jìn)步，三十年前青年結(jié)婚時(shí)興的“三大件”中的“老大”，如今成了“文物”，成了收藏者追寵的對(duì)象，很值得留心收藏。收音機(jī)從體積大小上可以基本分為袖珍型、便攜式、臺(tái)式收音機(jī)；從波段上可以基本分為調(diào)頻與中波二波段收音機(jī)、短波與調(diào)頻二波段收音機(jī)、短波與中波二波段收音機(jī)、3-4多波段收音機(jī)（調(diào)頻/中波/1-2短波）、5-14多波段收音機(jī)（調(diào)頻/中波/3-12個(gè)短波）。目前市場(chǎng)上單波段、二波段收音機(jī)較少，融調(diào)頻、中波與短波為一體的多波段收音機(jī)為多；從功能上可以基本分為傳統(tǒng)機(jī)械調(diào)諧指針式收音機(jī)、非存儲(chǔ)模擬調(diào)諧數(shù)顯收音機(jī)、能存儲(chǔ)電臺(tái)頻率的PLL合成電子數(shù)字調(diào)諧機(jī)；從生產(chǎn)基地上可以基分為進(jìn)口機(jī)與國(guó)產(chǎn)機(jī)；從發(fā)燒程度上可以分為普及機(jī)與發(fā)燒機(jī)。直接放大式（直放式）收音機(jī)電路簡(jiǎn)單，一般只用1—4只晶體管和一些基本元件，易于安裝調(diào)試，成本低，但靈敏度比較低，只能接受本地區(qū)強(qiáng)信號(hào)的電臺(tái)，接收遠(yuǎn)地電臺(tái)的能力較弱，它的選擇性差，接收相鄰頻率的電臺(tái)信號(hào)時(shí)存在串臺(tái)現(xiàn)象。為了克服以上不足，從而引入“超外差”這一概念?！巴獠睢笔禽斎胄盘?hào)和本機(jī)振蕩信號(hào)產(chǎn)生差頻的過(guò)程?！俺獠睢笔禽斎胄盘?hào)和本機(jī)振蕩信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)固定中頻信號(hào)的過(guò)程。因?yàn)樗潜雀哳l信號(hào)低、又比低頻信號(hào)高的超音頻信號(hào)，所以這種接收方式叫超外差式。本次課程設(shè)計(jì)制作的S66D型收音機(jī)，采用典型六管超外差式電路，具有安裝調(diào)試方便、工作穩(wěn)定、靈敏度高、選擇性好等特點(diǎn)，功放級(jí)采用無(wú)輸出變壓器的功率放大器(OTL電路)，有效率高、頻率特性好、聲音宏亮、耗電省等特點(diǎn)。它由輸入回路高放混頻級(jí)、一級(jí)中放、二級(jí)中放、前級(jí)低放兼檢波級(jí)、低放級(jí)和功放級(jí)等部分組成，接收頻率范圍為535KHz—1605KHz的中波段。第二章超外差收音機(jī)工作原理2.1引言因?yàn)榫w管元件的非線性特性，晶體管放大電路只能對(duì)某一個(gè)頻段的信號(hào)有最佳的放大特性?？墒菑V播電臺(tái)的頻率都不相同，中波廣播頻率是535KHz-1605KHz，要想對(duì)整個(gè)頻段都有較好的放大特性是不可能的，所以就想辦法把外部接收到的不同頻率的電臺(tái)信號(hào)統(tǒng)一變成同一個(gè)頻率的信號(hào)，放大器只對(duì)這一個(gè)頻率的信號(hào)進(jìn)行放大就可以了，這樣便于放大器的參數(shù)設(shè)計(jì)。超外差式收音機(jī)的特點(diǎn)是，它不直接放大廣播信號(hào)，而是通過(guò)一個(gè)叫變頻級(jí)的電路將接收的任何一個(gè)頻率的廣播電臺(tái)信號(hào)變成一個(gè)固定中頻信號(hào)(我國(guó)規(guī)定中頻頻率是465KHz)，由中頻放大器進(jìn)行放大，然后進(jìn)行檢波，得到音頻信號(hào)，最后通過(guò)功率放大推動(dòng)揚(yáng)聲器工作。其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，選擇性好，音質(zhì)好（通頻帶寬），工作穩(wěn)定（不容易自激），同時(shí)也有缺點(diǎn)，比如鏡像干擾（比接收頻率高兩個(gè)中頻的干擾信號(hào)）、假響應(yīng)（變頻電路的非線性）等。目前調(diào)頻式或調(diào)幅式收音機(jī)，一般都采用超外差式。2.2電路的工作原理超外差收音機(jī)原理圖如圖2.1所示。圖2.1恒興S66型袖珍收音機(jī)的原理電路圖超外差收音機(jī)方框圖如圖2.2所示。輸入回路本地振蕩輸入回路本地振蕩自動(dòng)增益控制低頻放大檢波中頻放大混頻器功放（OTL）1）輸入調(diào)諧電路輸入調(diào)諧電路的電路圖如圖2.3所示。輸入調(diào)諧電路由雙連可變電容器的CA和T1的初級(jí)線圈Lab組成，是一并聯(lián)諧振電路，Tl是磁性天線線圈，從天線接收進(jìn)來(lái)的高頻信號(hào)，通過(guò)輸入調(diào)諧電路的諧振選出需要的電臺(tái)信號(hào)，電臺(tái)信號(hào)頻率是f=l／2πLabCA，當(dāng)改變CA時(shí)，就能收到不同頻率的電臺(tái)信號(hào)，最低535KHz，最高1605KHz。圖2.3輸入調(diào)諧電路的電路圖圖2.4變頻電路的電路圖磁棒線圈同樣作為機(jī)音機(jī)的天線，接收頻率范圍為535KHz—1605KHz的中波段。一般接收中波是用磁棒天線，接收短波和超短波要用拉桿天線，這是因?yàn)楫?dāng)天線的長(zhǎng)度（L）為無(wú)線電信號(hào)波長(zhǎng)(λ)的1/4時(shí)，天線的發(fā)射和接收轉(zhuǎn)換效率最高，即L=λ/4。又因?yàn)棣?V×T，V是電磁波的速度，300000公里/秒，T是電磁波的周期，即頻率F的倒數(shù)，T=1/F，所以L=λ/4=V×T/4=300000K/4F，把接收頻率范圍535KHz—1605KHz帶入可得，L的范圍在47—140米，做這樣長(zhǎng)的天線是不切實(shí)際的，所以用磁性材料加繞線圈，來(lái)增強(qiáng)接收效果。因?yàn)樘炀€的長(zhǎng)度和接收或發(fā)射的信號(hào)的波長(zhǎng)成正比，而短波和超短波因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)比較短，可以直接用拉桿天線。2）變頻電路本機(jī)振蕩和混頻合起來(lái)稱為變頻電路。變頻電路是以VT1為中心，它的作用是把通過(guò)輸入調(diào)諧電路收到的不同頻率電臺(tái)信號(hào)(高頻信號(hào))變換成固定的465KHz的中頻信號(hào)。因?yàn)榻邮盏降男盘?hào)強(qiáng)度較弱，所以VT1同時(shí)起到高頻放大的作用。變頻電路的電路圖如圖2.4所示。①本地振蕩電路VT1、T2、CB等元件組成本地振蕩電路，它的任務(wù)是產(chǎn)生一個(gè)比輸入信號(hào)頻率高465KHz的等幅高頻振蕩信號(hào)。由于C1對(duì)高頻信號(hào)相當(dāng)于短路，T1的次級(jí)Lcd的電感量又很小，對(duì)高頻信號(hào)提供了通路，所以本地振蕩電路是共基極電路，選擇共基調(diào)發(fā)振蕩電路的原因是該電路對(duì)外來(lái)信號(hào)與本機(jī)振蕩電路之間的牽連干擾最小，工作穩(wěn)定，與共射式相比可獲得較高的頻率。振蕩頻率由T2、CB控制，CB是雙聯(lián)電容器的另一連，調(diào)節(jié)它以改變本地振蕩頻率。通過(guò)設(shè)計(jì)可變電容的值，使它的振蕩頻率在535+465KHz到1605+465KHz。因?yàn)镃A和CB是聯(lián)動(dòng)的，所以輸入線圈的諧振頻率會(huì)和本機(jī)振蕩頻率同時(shí)改變，使得本振頻率總是比外來(lái)信號(hào)高465KHz。T2是振蕩線圈，其初次級(jí)繞在同一磁芯上，它們把VT1的集電極輸出的放大了的振蕩信號(hào)以正反饋的形式耦合到振蕩回路，正反饋回路由T2的次級(jí)構(gòu)成，本地振蕩的電壓由T2的初級(jí)的抽頭引出，通過(guò)C2耦合到VT1的發(fā)射極上。②混頻電路混頻電路由VT1、T2的初級(jí)線圈等組成，是共發(fā)射極電路。其工作過(guò)程是：輸入調(diào)諧電路(磁性天線)接收到的電臺(tái)信號(hào)，通過(guò)T1的次級(jí)線圈Lcd送到VT1的基極，本機(jī)振蕩信號(hào)又通過(guò)C2送到VT1和發(fā)射極，兩種頻率的信號(hào)在VT1中進(jìn)行混頻，由于晶體三極管的非線性作用，混合的結(jié)果產(chǎn)生各種頻率的信號(hào)，其中有一種是本機(jī)振蕩頻率和電臺(tái)頻率的差等于465KHz的信號(hào)，這就是中頻信號(hào)?；祛l電路的負(fù)載是中頻變壓器，T3的初級(jí)線圈和內(nèi)部電容組成的并聯(lián)諧振電路，通過(guò)調(diào)整磁芯，使得它的諧振頻率是465KHz，可以把465KHz的中頻信號(hào)從多種頻率的信號(hào)中選擇出來(lái)，并通過(guò)T3的次級(jí)線圈耦合到下一級(jí)去，而其它信號(hào)幾乎被濾掉。CA，CB旁邊的半可變電容叫補(bǔ)償電容，是防止兩邊在最高和最低頻率時(shí)頻率差不準(zhǔn)而設(shè)置的，通過(guò)微調(diào)這兩個(gè)電容，使得在接收信號(hào)的頻率在535—1605KHz時(shí)都與本地振蕩電路的頻率正好相差465KHz。3）中頻放大電路中頻放大電路的電路圖如圖2.5所示。圖2.5中頻放大電路及檢波、自動(dòng)增益控制電路的電路圖中頻放大電路主要由VT2、VT3組成的兩級(jí)中頻放大器。第一中放電路中的VT2負(fù)載是中頻變壓器T4，T4的線圈和內(nèi)部電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，諧振頻率是465KHz，起到再次選頻的作用。第二中放電路中的VT3既起到再次放大的作用，將信號(hào)從發(fā)射級(jí)送出，由R4提供靜態(tài)工作電壓。與直放式收音機(jī)相比，超外差式收音機(jī)靈敏度和選擇性都提高了許多，主要原因是有了中頻放大電路，它比高頻信號(hào)更容易調(diào)諧和放大。C3是為VT2,VT3的信號(hào)提供交流回路，同時(shí)隔開(kāi)直流,以免影響VT2的工作電壓。VT2,VT3的信號(hào)是高頻與低頻的混合信號(hào),所以C3的值不能太小,否則會(huì)隔斷低頻信號(hào)的通路。4）檢波和自動(dòng)增益控制電路（AGC）中頻信號(hào)經(jīng)一級(jí)中頻放大器充分放大后由T4耦合到檢波管VT3，VT3既起放大作用，又是檢波管，VT3構(gòu)成三極管檢波電路，這種電路檢波效率高，有較強(qiáng)的自動(dòng)增益控制(AGC)作用。AGC控制電壓通過(guò)R3加到VT2的基極，其控制過(guò)程是：外信號(hào)電壓外信號(hào)電壓↑Vb3↑Ib3↑Ic3↑外信號(hào)電壓↓Vc3↓Ic2↓Ib2↓通過(guò)R3，Vb2↓R4分壓↑AGC是用直流電壓控制VT2的基極電壓,不需要高頻信號(hào)，所以C4濾掉AGC信號(hào)中的交流分量，保留直流分量。檢波級(jí)的主要任務(wù)是把中頻調(diào)幅信號(hào)還原成音頻信號(hào)，C5起濾去殘余的中頻成分的作用，保留低頻分量，輸入到下一級(jí)。5）前置低頻放大電路前置低頻放大電路的電路圖如圖2.6所示。圖2.6前置低頻放大電路的電路圖圖2.7功率放大器電路的電路圖檢波濾波后的音頻信號(hào)由電位器RP送到前置低放管VT4，經(jīng)過(guò)低放可將音頻信號(hào)電壓放大幾十到幾百倍，但是音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后帶負(fù)載能力還很差，不能直接推動(dòng)揚(yáng)聲器工作，還需進(jìn)行功率放大。旋轉(zhuǎn)電位器RP，改變RP的阻值，從而可以改變VT4的基極對(duì)地的信號(hào)電壓的大小，可達(dá)到控制音量的目的。C6是隔直流電容器，只讓交流信號(hào)通過(guò)，防止VT3的直流電壓影響VT4的工作點(diǎn)。6）功率放大器電路(OTL)功率放大器電路的電路圖如圖2.7所示。功率放大器的任務(wù)是不僅要輸出較大的電壓，而且能夠輸出較大的電流。本電路采用無(wú)輸出變壓器功率放大器，可以消除輸出變壓器引起的失真和損耗，頻率特性好，還可以減小放大器的體積和重量。T5是輸入變壓器，做倒相耦合，次級(jí)是兩組線圈，把VT4送來(lái)的信號(hào)變成對(duì)稱的兩路信號(hào)。VT5、VT6組成功率放大器，分別在信號(hào)的正半周和負(fù)半周導(dǎo)通，一個(gè)負(fù)責(zé)放大正半周的信號(hào)，一個(gè)負(fù)責(zé)放大負(fù)半周的信號(hào)。為避免交越失真或非對(duì)稱失真，就要調(diào)整好兩個(gè)管子的工作點(diǎn)，并且兩個(gè)管特性要一致。R7、R8和R9、R10分別是VT5、VT6的偏量電阻。最終放大的信號(hào)通過(guò)C9輸出，推動(dòng)喇叭發(fā)出聲音。C9是隔直電容，也是耦合電容。為了減少低頻失真，電容C9選得越大越好。無(wú)輸出變壓器的功率放大器的輸出阻抗低，可以直接推動(dòng)揚(yáng)聲器工作。第三章安裝及調(diào)試3.1安裝過(guò)程1)組裝前的準(zhǔn)備①三極管VT5、VT6屬于中功率三極管，VT1—VT4屬于高頻小功率三極管，相互之間不要相混淆。三極管的型號(hào)規(guī)格在元件表面已經(jīng)標(biāo)明，組裝前需辨認(rèn)清楚。辨認(rèn)三極管管腳時(shí)，將管腳向下，面對(duì)橫平面，從左到右依次是集電極e、基極b和發(fā)射極c。②電阻這里提供的電阻阻值都用顏色碼表示的，每一種顏色都有對(duì)應(yīng)的數(shù)值。前兩個(gè)色環(huán)表示數(shù)字，第三個(gè)色環(huán)表示“0”的個(gè)數(shù)，最后的色環(huán)表示誤差%。色環(huán)對(duì)應(yīng)數(shù)值如下表：棕紅橙黃綠藍(lán)紫灰白黑金銀12345678905%10%③電容這里提供的電容有兩種，一種是電解電容，一種是瓷片電容。電解電容有極性，瓷片電容沒(méi)有極性。判斷電解電容的極性時(shí)，可根據(jù)引腳的長(zhǎng)短來(lái)判斷，一般長(zhǎng)的一端為正（+），短的一端為負(fù)（-），電容器的外皮上也有明顯的“-”極標(biāo)志。發(fā)光二極管LED也可以此為依據(jù)判斷其正負(fù)。電解電容會(huì)將容值和單位標(biāo)記在元件上，而瓷片電容則標(biāo)記三位數(shù)。第一、二位數(shù)字代表電容值，第三位數(shù)字代表“0”的個(gè)數(shù)，單位為PF。如：223表示22000PF=0.022μF。④線圈T1表示的磁棒線圈在焊接前也要分清a、b、c、d端，ab表示的是初級(jí)線圈的兩端，cd表示的是次級(jí)線圈的兩端，初級(jí)線圈數(shù)明顯多于次級(jí)線圈數(shù)。在實(shí)物中，a、d是最外側(cè)的兩端。2)焊接焊接的質(zhì)量如何，直接影響到收音機(jī)的質(zhì)量。若有假焊，接觸不良，則會(huì)成為故障源，檢修中難以發(fā)現(xiàn)。為了保證焊接質(zhì)量，必須遵循以下幾點(diǎn)：①金屬表面必須清潔干凈。②當(dāng)將焊錫加到一預(yù)熱的導(dǎo)線和線路板表面時(shí)，加到該焊接點(diǎn)的熱量必須足夠熔化焊錫。③烙鐵頭不能過(guò)熱，選25w左右的電烙鐵為宜。過(guò)熱會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體元件損壞。④焊接某點(diǎn)時(shí)，時(shí)間不要過(guò)長(zhǎng)，否則將損壞銅箔；時(shí)間也不能過(guò)短，造成虛焊。操作速度要適當(dāng)，焊得牢固，焊點(diǎn)圓潤(rùn)飽滿。⑤為確保連接的永久性，不能使用酸性的焊藥和焊膏，應(yīng)用松香或松脂焊劑。焊接前，電烙鐵的頭部必須先上錫，新的或是用舊的銅制烙鐵頭必須用小刀、金剛砂布、鋼絲刷或細(xì)紗紙刮削或打磨干凈，凹陷的理當(dāng)銼平；對(duì)于鍍金的烙鐵頭，應(yīng)該用濕的海綿試擦，含鐵的烙鐵頭則可用鋼絲刷清潔，不可銼平或打磨。如果烙鐵頭溫度太高上錫也是困難的。不僅烙鐵頭需要上錫，而且大部分元件引腳也要清潔后上錫（天線線圈等有漆的線頭需去漆后再上錫）。如若銅箔進(jìn)腳孔處因處理不佳難以吃錫，可以用松香和酒精的混合液注滴上，如有必要對(duì)其孔周圍也可先上點(diǎn)薄錫。3)組裝順序組裝要按序進(jìn)行，先裝低放部分，即先將VT4以后的元件都焊接好，接通電池，若喇叭里有電流聲，再用金屬碰VT4基極，發(fā)出噪聲，說(shuō)明低放部分就沒(méi)問(wèn)題了。檢測(cè)、調(diào)試后好低放部分后再裝變頻級(jí)電路，變頻電路起振正常后再依次組裝其它各級(jí)，組裝中若發(fā)現(xiàn)變壓器、中周等元件不易插入時(shí)切勿硬插，應(yīng)把電路板上所涉及的孔處理好后再裝。最后要注意連接集電極回路A、B、C、D處斷開(kāi)的點(diǎn)。3.2調(diào)試及統(tǒng)調(diào)過(guò)程1）調(diào)試前的檢查①檢查三極管及其管腳是否裝錯(cuò)，振蕩變壓器是否錯(cuò)裝中頻變壓器，各中頻變壓器是否前后倒裝，是否有漏裝的元件。②天線線圈初次級(jí)接入電路位置是否正確。③電路中電解電容正負(fù)極性是否有誤。④印刷線路是否有斷裂、搭線，各焊點(diǎn)是否確實(shí)焊牢，正面元件是否相互碰觸。2）統(tǒng)調(diào)統(tǒng)調(diào)過(guò)程如下：①調(diào)中頻調(diào)中頻就是調(diào)中周，讓兩個(gè)中周T3、T4都諧振在465上?？梢韵日业揭粡?qiáng)臺(tái)，從后向前依次調(diào)中周T4、T3至聲音最大，再找一個(gè)弱臺(tái)，反復(fù)調(diào)幾次。②調(diào)覆蓋調(diào)覆蓋就是調(diào)天線線圈的諧振頻率，讓磁性天線的諧振頻率正好落在535-1605KHz上。這個(gè)主要是調(diào)天線線圈在磁棒上的位置和圈數(shù)，因?yàn)槿?shù)是固定的，所以只能調(diào)線圈的位置。③調(diào)跟蹤調(diào)跟蹤就是調(diào)本振頻率，始終比外信號(hào)頻率高465KHz。首先調(diào)節(jié)第一個(gè)中周T2（本振線圈）的磁帽，因?yàn)楹竺鎯蓚€(gè)中周T3、T4已經(jīng)諧振到465KHz了，所以找一個(gè)中間位置的電臺(tái)，調(diào)本振線圈，使聲音最大，那么它的諧振頻率就比電臺(tái)信號(hào)高465KHz了。由于晶體管振蕩電路的非線性，使振蕩電路不能時(shí)刻與電臺(tái)信號(hào)相差465KHz，這時(shí)就需要先調(diào)到頻率最低端，再調(diào)節(jié)CB旁的補(bǔ)償電容。補(bǔ)償電容的作用就是讓低端頻率高一點(diǎn)，高端頻率低一點(diǎn)，保證從接收從535KHz到1605KHz信號(hào)時(shí)，振蕩頻率處處都能比外來(lái)信號(hào)高465KHz。因?yàn)樵诮M裝收音機(jī)時(shí)工具有限，所以沒(méi)有測(cè)試各晶體管的集電極電流，也因?yàn)槭找魴C(jī)的元件均已做好調(diào)整，裝好后只需微調(diào)，所以在統(tǒng)調(diào)過(guò)程中我只做了微調(diào)中周，和調(diào)整磁棒線圈在磁棒上的位置，使信號(hào)在某種狀態(tài)下聲音最大最清晰。因?yàn)橹兄艿闹C振頻率在出廠時(shí)是已經(jīng)調(diào)好的，所以在沒(méi)有儀器的情況下不要隨意動(dòng)它的磁帽，一但失諧很難調(diào)準(zhǔn)，但可以記住原來(lái)的位置，左右微調(diào)，找一個(gè)聲音最大的位置。調(diào)節(jié)中周要使用無(wú)感螺絲刀，一般鐵的鋼的不行，因?yàn)榻饘俚奈锲芬唤咏兄芫蜁?huì)改變其中的電感量，等調(diào)好后，將螺絲刀離開(kāi)電感量就又變了，所以我用竹筷子削了一個(gè)平口的螺絲刀，用以調(diào)節(jié)中周。第四章小結(jié)本學(xué)期課程設(shè)計(jì)組裝收音機(jī)和上個(gè)學(xué)期工藝實(shí)習(xí)中組裝收音機(jī)相比，收獲更大。在上個(gè)學(xué)期的工藝實(shí)習(xí)中，更多地是學(xué)會(huì)了焊接技術(shù)，對(duì)于原理并沒(méi)有認(rèn)識(shí)很清楚，即使收到了臺(tái)也沒(méi)有仔細(xì)考慮其中的原委。在科技日益發(fā)展的今天，高科技的電子產(chǎn)品應(yīng)不暇，收音機(jī)似乎已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展進(jìn)步中的淘汰物，我們更多地是靠網(wǎng)絡(luò)、電視去獲取信息，收音機(jī)只在特定的時(shí)候會(huì)用到，比如考試時(shí)用來(lái)接收英語(yǔ)聽(tīng)力。課余閑暇，我們已經(jīng)不會(huì)再用收音機(jī)去調(diào)自己喜歡的臺(tái)，收聽(tīng)新聞、音樂(lè)或者故事，所以就在我們認(rèn)為收音機(jī)已經(jīng)不是生活中的必需品時(shí)，也就沒(méi)有去留意它的工作原理。在工藝實(shí)習(xí)中，當(dāng)收音機(jī)收到臺(tái)的時(shí)候也只認(rèn)為這是必然的，因?yàn)槭找魴C(jī)就是要收到電臺(tái)，卻沒(méi)有想過(guò)就是這樣簡(jiǎn)單的“必然”，其中還包含著很多復(fù)雜的電路和原理。焊接第一部收音機(jī)時(shí)，如果沒(méi)有聲音，習(xí)慣性地就會(huì)拍打幾下，當(dāng)“拍出”聲音時(shí)還會(huì)忍不住發(fā)笑，看得多了也知道這是電子產(chǎn)品中常有的接觸不良，卻沒(méi)有更細(xì)致地想到是因?yàn)樽约汉附庸に嚥缓细裨斐傻奶摵?；?dāng)收不到臺(tái)的時(shí)候會(huì)拿著收音機(jī)到處走走，或?qū)⑹找魴C(jī)擺放在不同的位置，因?yàn)檫@看上去像是常識(shí)性的問(wèn)題，在不懂原理時(shí)也沒(méi)有深入去想當(dāng)電臺(tái)信號(hào)與磁感線所成角度不同也會(huì)造成信號(hào)強(qiáng)弱這一問(wèn)題。而這些最基本，也是最關(guān)鍵的原理在這次課程設(shè)計(jì)中都被暴露出來(lái)，讓我認(rèn)識(shí)到看似簡(jiǎn)單的收音機(jī)，也不是隨隨便便就能做好的。雖然收音機(jī)的制作過(guò)程是很基礎(chǔ)的理論，但這些基礎(chǔ)理論也有基礎(chǔ)的知識(shí)作鋪墊。在這之前學(xué)過(guò)的物理、電路、低頻電子線路等課程的知識(shí)對(duì)于收音機(jī)的制作都是不可缺少。所以學(xué)習(xí)是一種循序漸進(jìn)的過(guò)程，不可以一蹴而就。如果之前的課程沒(méi)有學(xué)好，對(duì)于收音機(jī)原理的理解就會(huì)非常困難。在本學(xué)期學(xué)習(xí)通信電路原理時(shí)，覺(jué)得課程內(nèi)容難度很大，不好理解。通過(guò)組裝收音機(jī)，發(fā)展在通信電路原理中曾經(jīng)學(xué)習(xí)的章節(jié)都在收音機(jī)的原理中運(yùn)用結(jié)合起來(lái)，最后形成了我們手中的成品。同時(shí)我也對(duì)曾經(jīng)學(xué)過(guò)的理論知識(shí)有了更深的理解。我也體會(huì)到理論知識(shí)不免會(huì)很枯燥，但只要與實(shí)際結(jié)合起來(lái)，就會(huì)變得趣味十足，也會(huì)更好被我們吸收理解。同時(shí)實(shí)踐的過(guò)程也是檢驗(yàn)我們是否真正理解理論知識(shí)的一種途徑，只有當(dāng)理論與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，學(xué)習(xí)才會(huì)變得有趣，并且有意義。參考文獻(xiàn)（1）胡斌，張常友，葛彥華，圖表細(xì)說(shuō)收音機(jī)裝配與整機(jī)電路分析，電子工業(yè)出版社，2009。（2）周惠潮，常用電子元件及典型應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，2005。（3）沈成衡編著，收音機(jī)原理·調(diào)試·維修，電子工業(yè)出版社，2002。摘要電力系統(tǒng)是個(gè)龐大的系統(tǒng)，它的運(yùn)行狀態(tài)復(fù)雜多變，調(diào)度人員在工作中需要處理大量的數(shù)據(jù)，任務(wù)繁重。隨著能量管理系統(tǒng)(EMS)高級(jí)應(yīng)用軟件的不斷完善和計(jì)算機(jī)計(jì)算速度的不斷提升，各種分析計(jì)算結(jié)果源源不斷地產(chǎn)生；電力系統(tǒng)的發(fā)展(如系統(tǒng)互聯(lián)、電力市場(chǎng)化)，也使得經(jīng)濟(jì)類數(shù)據(jù)大量地涌現(xiàn)出來(lái)?，F(xiàn)有EMS中的數(shù)據(jù)顯示方式已經(jīng)不能滿足實(shí)際需要。因此，如何合理地顯示海量數(shù)據(jù)，減輕調(diào)度人員工作強(qiáng)度和提高工作效率，已成為急待解決的問(wèn)題?？梢暬夹g(shù)是80年代后期隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的一個(gè)新興研究領(lǐng)域。它的主要目的是更加有效的分析和處理越來(lái)越多的科學(xué)和工程數(shù)據(jù)，提高工作效率，促進(jìn)科學(xué)和工程技術(shù)的發(fā)展。電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)可視化，是理論問(wèn)題與工程實(shí)際緊密結(jié)合的一個(gè)研究方向，有很多問(wèn)題需要進(jìn)行深入的理論研究和探索。本課題在面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)的基礎(chǔ)上，以MicrosoftVisualC++作為開(kāi)發(fā)工具，進(jìn)行了如下工作:使用MFC類庫(kù)編制一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)，并用直觀的手段表示功率，電壓等潮流計(jì)算方面的參數(shù)以及動(dòng)態(tài)的表現(xiàn)潮流的流動(dòng)狀況。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；潮流計(jì)算；可視化

ABSTRACTThepowersystemisverylarge,whoseoperatingstateisverycomplex.Theoperatorsneedtodealwithagreatlotofdata,whosetasksareheavy.Withtheimprovingoftheapplicationsoftwareofenergymanagementsystem(EMS)andtheincreasingofthecomputercalculatingspeed,kindsofresultscomeintobeing.Thedevelopmentofpowersystembringsagreatdealofeconomicdata.Thepresentmethodofdisplayingdatacannotbesatisfactory.Soagoodwayisneededtodisplaythedatasoastoimprovetheoperators'workingefficiency.Thevisualizationtechnologyisanewresearchdomainwiththedevelopingofthecomputertechnologyattheendofthe1980s.Itisusedtoanalyzeanddealwithanimmenseamountofinformationandtoimproveworkingefficiency.Thevisualizationofthepowersystem,isactualliedresearchdirectionofthetheoriesproblemandengineering,havealotofproblemstoneedtocarryonthethoroughtheoriesresearchandquests.Thistopiccarriedontoworkasfollows:usingtheMFCdatabasedrawsupthebasicstructureofanelectricpowernetwork,themeansthatcounteractstokeeptheviewmeansthepower,electricvoltageetc.thecurrentcomputesthefluxionconditionoftheparameteroftheaspectandtheperformancecurrentofthedynamicstate.Keywords：thepowersystem；powerflowcompution；visualization

目錄1引言 11.1電力系統(tǒng)潮流計(jì)算可視化的必要性 11.2可視化研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 21.3本文所做的工作 52潮流計(jì)算可視化技術(shù)研究 62.1電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示方法 62.2可視化技術(shù)中顏色的應(yīng)用 72.3啟動(dòng)畫(huà)面和顯示鼠標(biāo)當(dāng)前位置 82.3.1啟動(dòng)畫(huà)面的實(shí)現(xiàn) 82.3.2顯示鼠標(biāo)當(dāng)前位置的設(shè)置 83潮流計(jì)算的可視化實(shí)現(xiàn) 103.1VisualC++應(yīng)用 103.2可視化操作流程 113.3參數(shù)的表示 114電力網(wǎng)絡(luò)的潮流可視化實(shí)例分析 144.1潮流可視化顯示 144.1.15節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng) 144.1.214節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng) 154.2潮流計(jì)算結(jié)果可視化分析 165結(jié)論 19致謝 20參考文獻(xiàn) 21附錄 22PAGE131引言1.1電力系統(tǒng)潮流計(jì)算可視化的必要性潮流計(jì)算作為研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的一種基本電氣計(jì)算，電力系統(tǒng)常規(guī)計(jì)算的任務(wù)是根據(jù)給定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行條件，求出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，其中包括各母線的電壓，網(wǎng)絡(luò)中的功率流動(dòng)以及功率損耗等。潮流計(jì)算的結(jié)果，無(wú)論是對(duì)于現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行的分析研究，還是對(duì)規(guī)劃中供電方案的分析比較，都是必不可少的。在進(jìn)行電力系統(tǒng)的靜態(tài)及暫態(tài)穩(wěn)定運(yùn)算時(shí)，要利用潮流計(jì)算的結(jié)果作為其計(jì)算的基礎(chǔ)；一些故障分析以及優(yōu)化計(jì)算也需要有相應(yīng)的潮流計(jì)算作為配合；潮流計(jì)算往往作為上述計(jì)算程序的一個(gè)組成部分。以上這些，主要是在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及運(yùn)行方式分析安排中的應(yīng)用。由此可見(jiàn)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛，最基本和最重要的一種電氣計(jì)算。潮流計(jì)算在數(shù)學(xué)上一般是屬于多元且非線形代數(shù)方程組的求解問(wèn)題，必須采用迭代運(yùn)算方法。現(xiàn)有常用的潮流算法基本有：高斯-塞德?tīng)柗?，牛頓法和快速解偶法。在本論文中，以潮流計(jì)算的結(jié)果數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)可視化技術(shù)的。所謂的可視化技術(shù)，也就是GUI(GraphicalUserInterface)，即圖形化的用戶界面，是指計(jì)算機(jī)程序通過(guò)圖形來(lái)和用戶交換數(shù)據(jù)及信息。它是運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將計(jì)算過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖形或圖像在屏幕上顯示出來(lái)，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。可視化技術(shù)的主要目的是更加有效的分析和處理越來(lái)越多的科學(xué)和工程數(shù)據(jù)，提高工作效率，促進(jìn)科學(xué)和工程技術(shù)的發(fā)展。但長(zhǎng)期以來(lái)，使用者不能對(duì)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行干預(yù)和引導(dǎo)，被動(dòng)地等待計(jì)算結(jié)果的輸出，而大量的輸出結(jié)果又往往采用人工處理的力法，這樣做的結(jié)果，不僅使數(shù)據(jù)處理十分繁瑣和費(fèi)時(shí)，不能及時(shí)得到計(jì)算結(jié)果的直觀、形象的整體概念，而且還會(huì)丟失大量信息，嚴(yán)重影響著人們對(duì)自然規(guī)律的更深層次的認(rèn)識(shí)。所以可視化技術(shù)的發(fā)展，可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，使浩如煙海的數(shù)據(jù)得到有效的利用；還實(shí)現(xiàn)了使數(shù)據(jù)和結(jié)果直觀的展現(xiàn)在人們的眼前。這就是我們研究可視化技術(shù)的重大意義所在。但是隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，它的運(yùn)行狀態(tài)復(fù)雜多變，潮流計(jì)算的結(jié)果也越來(lái)越龐大了，新情況新問(wèn)題不斷涌現(xiàn)，這些都使得對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)可視化研究的要求越來(lái)越迫切，具體體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：臨近運(yùn)行極限：出于經(jīng)濟(jì)性考慮，現(xiàn)在電力系統(tǒng)一般都運(yùn)行于穩(wěn)定極限附近，尤其是在資金短缺的我國(guó)，該現(xiàn)象更加明顯。這就要求系統(tǒng)運(yùn)行人員對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題快速反應(yīng)，否則后果難以想象。系統(tǒng)越來(lái)越大：隨著各種技術(shù)的改進(jìn)和新技術(shù)的出現(xiàn)，由于地區(qū)能源資源的不平衡，系統(tǒng)廣泛互聯(lián)以追求運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。特別是電力系統(tǒng)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的引入，為追求經(jīng)濟(jì)性，大范圍的功率輸送越來(lái)越多，這使得運(yùn)行控制的范圍越來(lái)越大，系統(tǒng)成員種類日趨繁雜，系統(tǒng)控制難度也越來(lái)越大。數(shù)據(jù)越來(lái)越多：隨著EMS高級(jí)應(yīng)用軟件的不斷完善和計(jì)算機(jī)計(jì)算速度的不斷提升，各種分析計(jì)算結(jié)果源源不斷地產(chǎn)生，電力市場(chǎng)化后，大量經(jīng)濟(jì)類數(shù)據(jù)也涌現(xiàn)出來(lái)，如：節(jié)點(diǎn)電價(jià)、發(fā)電報(bào)價(jià)以及電力市場(chǎng)中的各種交易數(shù)據(jù)等。上述因素使得原有EMS中的數(shù)據(jù)顯示方式已不能滿足實(shí)際要求。如何利用現(xiàn)有的系統(tǒng)分析技術(shù)、數(shù)值分析理論、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和顯示技術(shù)構(gòu)成新的運(yùn)行狀態(tài)可視化平臺(tái)，已成為迫切需要解決的問(wèn)題。所以調(diào)度人員在工作中需要處理大量的數(shù)據(jù)，任務(wù)越來(lái)越繁重。隨著能量管理系統(tǒng)（EMS）高級(jí)應(yīng)用軟件的不斷完善和計(jì)算機(jī)計(jì)算速度的不斷提升，各種分析計(jì)算結(jié)果源源不斷地產(chǎn)生；電力系統(tǒng)的發(fā)展（如系統(tǒng)互聯(lián)、電力市場(chǎng)化），也使得經(jīng)濟(jì)類數(shù)據(jù)大量地涌現(xiàn)出來(lái)?，F(xiàn)有EMS中的數(shù)據(jù)顯示方式已經(jīng)不能滿足實(shí)際需要。因此，如何合理地顯示海量數(shù)據(jù)，減輕調(diào)度人員工作強(qiáng)度和提高工作效率，已成為急待解決的問(wèn)題。綜上所述，因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的發(fā)展，潮流計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果的增多，使得可視化技術(shù)的發(fā)展已成為了急需解決的問(wèn)題了。1.2可視化研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)盡管電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)可視化的實(shí)質(zhì)性研究出現(xiàn)于上世紀(jì)90年代中期，但在90年代初，結(jié)合EMS應(yīng)用軟件界面研究的相關(guān)工作己經(jīng)開(kāi)始，一些概念已被提出，為后續(xù)出現(xiàn)的一些做法提供了基礎(chǔ)。80年代末，計(jì)算機(jī)人機(jī)交互技術(shù)有了新的進(jìn)展，出現(xiàn)了全圖形界面(Fullgraphics)，從而替代了上一代字符圖形界面(Charactergraphics)。隨后，電力界的高校、科研機(jī)構(gòu)和軟件公司紛紛介入，積極探索新一代EMS應(yīng)用軟件界面。由于全圖形界面在辦公軟件應(yīng)用中的巨大成功，一些研究者甚至認(rèn)為界面的好壞會(huì)成為直接影響EMS應(yīng)用軟件市場(chǎng)成功與否的重要因素。隨著研究的深入和軟件應(yīng)用表明：基于新一代界面的軟件并沒(méi)有取得預(yù)期的效果，一些表現(xiàn)如:計(jì)算操作效率低、多窗口的不適用、圖形應(yīng)用的淺層次及3D顯示應(yīng)用的勉強(qiáng)等。實(shí)際上，造成上述現(xiàn)象的原因是軟件開(kāi)發(fā)人員對(duì)EMS應(yīng)用軟件和電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的顯示問(wèn)題沒(méi)有深刻的認(rèn)識(shí)，僅限于淺層次的應(yīng)用。而只有在對(duì)上述問(wèn)題有了明晰掌握的基礎(chǔ)才能將全圖形界面和EMS應(yīng)用軟件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，從而開(kāi)發(fā)出受調(diào)度人員歡迎的產(chǎn)品，成為真正實(shí)用的應(yīng)用工具。隨后，一些學(xué)者就此問(wèn)題展開(kāi)研究，主要是從電力系統(tǒng)實(shí)際問(wèn)題入手，研究系統(tǒng)中海量數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系，并對(duì)現(xiàn)有的基本數(shù)據(jù)顯示方式進(jìn)行革新，強(qiáng)調(diào)圖形顯示的效率。美國(guó)RDChristi研究小組從90年代初開(kāi)始該領(lǐng)域的研究，認(rèn)為現(xiàn)有的電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)中沒(méi)有充分利用開(kāi)發(fā)和運(yùn)用全圖形界面的潛能，具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:不正確的人機(jī)接口設(shè)計(jì)構(gòu)架；低效率的顯示解決方案；對(duì)用戶任務(wù)了解得不充分；低水平的數(shù)據(jù)顯示；低水平的用戶操作設(shè)計(jì)針對(duì)上述問(wèn)題，他們選擇了電力系統(tǒng)運(yùn)行人員最為關(guān)心也是迫切需要解決的安全分析與顯示問(wèn)題作為研究方向開(kāi)展研究，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述、數(shù)據(jù)顯示和安全分析的應(yīng)用等方面取得了一定的進(jìn)展，為后續(xù)研究提供了很有價(jià)值的參考。同時(shí)，瑞士學(xué)者RBacher(1995)針對(duì)海量靜態(tài)安全分析數(shù)據(jù)顯示問(wèn)題進(jìn)行研究，具體做法是利用計(jì)算機(jī)像素描述N-1靜態(tài)安全分析中線路操作對(duì)系統(tǒng)的影響，借助顏色反映安全狀態(tài)。巴西學(xué)者GPAzevedo等(1995)指出，現(xiàn)在普遍使用的以粗細(xì)不同的線段來(lái)表示電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的單線圖是造成混亂的根源，提出了利用點(diǎn)線圖描述電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一個(gè)較好的方式。并對(duì)兩種描述方式進(jìn)行了比較。在此基礎(chǔ)上，提出了全新的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述圖。該圖中用矩形塊反映負(fù)荷的大小，用線段粗細(xì)反映線路的容量，用大小不同的圓來(lái)描述發(fā)電機(jī)的容量。文中還討論了節(jié)點(diǎn)電壓角度和幅值變化趨勢(shì)的描述方式。美國(guó)的FAlvarado小組(1996)探索了利用機(jī)械模擬(Mechanicalanalog)來(lái)描述系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定狀況的可視化方法。鑒于電力和通信等大型公共事業(yè)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)管理軟件及接日技術(shù)發(fā)展緩慢，希臘、意大利和法國(guó)等歐洲國(guó)家的電力、通信公司及高校和一些跨國(guó)公司合作，在1997年啟動(dòng)了一項(xiàng)計(jì)劃，旨在探索和推進(jìn)先進(jìn)計(jì)算機(jī)顯示技術(shù)，尤其是3D技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。從其研究結(jié)果看，進(jìn)展不大，至今也未見(jiàn)后續(xù)相關(guān)報(bào)道。90年代，電力系統(tǒng)市場(chǎng)化席卷全球。這時(shí)的系統(tǒng)更加復(fù)雜，數(shù)據(jù)成倍增加，可視化的要求也愈加迫切。90年代中期，美國(guó)學(xué)者TJOverbye研究小組開(kāi)展了電力系統(tǒng)可視化的系列研究，在其提出的電壓等位線(contouring)顯示技術(shù)基礎(chǔ)上，對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)(如:節(jié)點(diǎn)電壓、電價(jià)等)、線路數(shù)據(jù)(如:線路傳輸容量、線路負(fù)載率等)的顯示進(jìn)行了可視化顯示研究。該小組的研究分兩個(gè)方面:其一是側(cè)重于應(yīng)用，可視化顯示在實(shí)際地理圖上展開(kāi)，采用點(diǎn)線圖或只標(biāo)出節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)顯示方式；其二是針對(duì)演示和教學(xué)，是在目前普遍使用的利用粗細(xì)不同的線段來(lái)表示電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的單線圖上進(jìn)行。該小組還對(duì)3D應(yīng)用進(jìn)行了頗有成效的探索，具體是利用虛擬環(huán)境(Virtualenvironment)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的3D顯示，多出的維度用于顯示輸電網(wǎng)絡(luò)可用傳輸容量(ATC)和發(fā)電機(jī)無(wú)功功率儲(chǔ)備等數(shù)據(jù)。我國(guó)學(xué)者邱家駒等人(1999)研究了將電力系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，在地理圖上真實(shí)地顯示電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。研究中利用傳統(tǒng)的靜態(tài)安全分析和故障排序方法，在ArcViewGIS地理信息系統(tǒng)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)安全分析數(shù)據(jù)的可視化，并以浙江實(shí)際電網(wǎng)為例介紹了該方法的應(yīng)用結(jié)果?？梢暬芯恐挥性诤退芯康念I(lǐng)域有機(jī)融合后才能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，大量的研究也證明了這一點(diǎn)，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)不加處理而簡(jiǎn)單地利用圖形顯示的做法是低效的。對(duì)計(jì)算所得到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部聯(lián)系以得到可準(zhǔn)確反映系統(tǒng)狀態(tài)的簡(jiǎn)潔指標(biāo)，并以正確的方式予以可視化顯示，是一個(gè)有效的途徑。加拿大的JDMcCalley研究小組(1997)在系統(tǒng)安全域可視化方面開(kāi)展研究，其主要做法是利用己有的安全穩(wěn)定分析方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，通過(guò)綜合分析找到系統(tǒng)運(yùn)行安全域的2維簡(jiǎn)潔描述。我國(guó)學(xué)者余貽鑫研究小組(2001)利用電壓穩(wěn)定局部指標(biāo)LI劉參數(shù)空間迸行降維，通過(guò)前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)描述系統(tǒng)在降維空間上的電壓穩(wěn)定可行域邊界，利用這一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以在線快速地在2維或3維空間七繪出相關(guān)可視化圖形。以天津〔華北)1659母線系統(tǒng)為例，給出了可行域的直觀描述結(jié)果訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和在2維或3維空間上快速顯示域的邊界所需的時(shí)間需求。德國(guó)學(xué)者EHandschin等(2001)結(jié)合認(rèn)知理論，利用電壓穩(wěn)定局部指標(biāo)LI在人L智能自組織聚類的自組織圖(Self-organizingmap)上自動(dòng)顯示系統(tǒng)整體電壓穩(wěn)定水平，研究中強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)行為的描述而不是系統(tǒng)量測(cè)數(shù)據(jù)的顯示。實(shí)際運(yùn)行中，系統(tǒng)調(diào)度人員不僅想知道電壓水平、線路潮流等細(xì)節(jié)，還欲了解系統(tǒng)整體安全水平。AJHause和FVerstege(1999)對(duì)如何利用可視化技術(shù)反映系統(tǒng)整體運(yùn)行安全水平進(jìn)行了探索，提出了分3級(jí)進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示的方案?？v觀電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)可視化研究的發(fā)展過(guò)程，80年代末到90年代初是圖形技術(shù)引入的時(shí)期，90年中期開(kāi)始進(jìn)行提高可視化顯示效率的研究，而90年代末則開(kāi)始數(shù)據(jù)綜合分析可視化研究。電力系統(tǒng)的發(fā)展(如：系統(tǒng)互聯(lián)、電力市場(chǎng)化等)和相關(guān)軟硬件技術(shù)(如:電力系統(tǒng)計(jì)算與分析技術(shù)、人工智能技術(shù)等，計(jì)算機(jī)顯示、人機(jī)交互和多媒體技術(shù))的出現(xiàn)和日益成熟，為可視化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。以上論述表明，盡管電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)可視化研究已進(jìn)行了十余年，但研究還不是很深入，其應(yīng)用也僅限于某個(gè)特定問(wèn)題(如:電壓穩(wěn)定，靜態(tài)安全分析)，相對(duì)于其他研究方向(如：優(yōu)化潮流算法)進(jìn)展還是十分緩慢的。不管在可視化技術(shù)的合理與綜合運(yùn)用，還是在基本數(shù)據(jù)顯示、相關(guān)方向應(yīng)用方面還有待于進(jìn)一步深入，欲實(shí)際應(yīng)用還要有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。在可視化技術(shù)的合理與綜合運(yùn)用方面，首先在顏色運(yùn)用上，現(xiàn)有研究都處于摸索階段，還沒(méi)有一個(gè)被認(rèn)可的統(tǒng)一規(guī)范；其次，3D顯示應(yīng)用還停留在淺層次，其應(yīng)用潛力還沒(méi)有得到充分發(fā)揮；再次，人機(jī)交互手段方面，現(xiàn)在的研究還只限于鍵盤(pán)和鼠標(biāo)，新技術(shù)(如:數(shù)據(jù)手套、視覺(jué)追蹤和語(yǔ)音技術(shù)等)的應(yīng)用還未被涉及。而在基本數(shù)據(jù)顯示、相關(guān)技術(shù)應(yīng)用等方面，首先在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的表示問(wèn)題上，現(xiàn)有研究還只是停留在傳統(tǒng)的二維顯示；其次，基本數(shù)據(jù)的趨勢(shì)顯示只限于單個(gè)數(shù)據(jù)，區(qū)域或整體變化趨勢(shì)的顯示還未被涉及；再次，高級(jí)數(shù)據(jù)的生成與顯示還剛剛開(kāi)始，需大力加強(qiáng)?？梢暬芯渴堑湫偷亩鄬W(xué)科交叉問(wèn)題，僅從計(jì)算機(jī)顯示角度進(jìn)行研究不可能從根木上解決問(wèn)題。利用認(rèn)知理論和人一機(jī)系統(tǒng)工程學(xué)指導(dǎo)是十分必要的。此外，計(jì)算機(jī)硬件成本的降低，為數(shù)據(jù)的多屏幕顯示提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，相關(guān)問(wèn)題的進(jìn)一步工作正在進(jìn)行。應(yīng)該注意的是，現(xiàn)有的研究均是在保持人機(jī)界面友善的基礎(chǔ)上，盡量追求操作的簡(jiǎn)捷和畫(huà)面的直觀等，即追求軟件的易用性，但這往往會(huì)犧牲一些性能。就像照相機(jī)需要人人會(huì)用的“傻瓜”機(jī)也需要性能優(yōu)異的專業(yè)機(jī)一樣，我們認(rèn)為開(kāi)發(fā)操作相對(duì)復(fù)雜、功能深入的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)可視化“專業(yè)”軟件是很有必要的。因此有必要引入“超級(jí)調(diào)度員”的概念，該人員在工作前要進(jìn)行相應(yīng)的訓(xùn)練，以適應(yīng)工作要求。當(dāng)然，相關(guān)軟件的設(shè)計(jì)思路也要改變，要更專業(yè)、更有針對(duì)性。1.3本文所做的工作電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算可視化，是理論問(wèn)題與工程實(shí)際緊密結(jié)合的一個(gè)研究方向，有很多問(wèn)題需要進(jìn)行深入的理論研究和探索。本課題在面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)的基礎(chǔ)上，以MicrosoftVisualC++作為開(kāi)發(fā)工具，進(jìn)行了如下工作:使用MFC類庫(kù)編制一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)，并用直觀的手段表示功率，電壓等潮流計(jì)算方面的參數(shù)。

2潮流計(jì)算可視化技術(shù)研究2.1電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示方法數(shù)據(jù)顯示是人機(jī)交互的一個(gè)主要方面，也是可視化的一項(xiàng)基本功能，故其研究得到很多研究者的關(guān)注。描述電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)很多，大體上可分為如下：電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓、角度、負(fù)荷和節(jié)點(diǎn)電價(jià)等節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，線路中的功率等；系統(tǒng)中個(gè)狀態(tài)量（如：節(jié)點(diǎn)電壓、線路功率等）的越限情況；系統(tǒng)中個(gè)元件的容量備用情況；系統(tǒng)中一些量的趨勢(shì)分析結(jié)果；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的顯示；系統(tǒng)運(yùn)行整體安全水平的顯示；在本論文中，我所做的可視化的數(shù)據(jù)顯示是：節(jié)點(diǎn)電壓、角度、負(fù)荷和線路中的功率等。下面介紹一些數(shù)據(jù)顯示方法：如下圖，用兩個(gè)圓來(lái)描述發(fā)電機(jī)功率量，其中外圓表示容量，內(nèi)圓顯示實(shí)際輸出功率的大小；利用矩形描述節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的大?。还?jié)點(diǎn)圓中的餅圖反映節(jié)點(diǎn)電壓角度；利用顏色反映電壓等級(jí)。該方法十分直觀，但對(duì)大規(guī)模系統(tǒng)數(shù)據(jù)的小時(shí)似乎不很有效，故其只是在教學(xué)，演示或培訓(xùn)中比較適用。圖2-1用幾何圖形表示系統(tǒng)元件利用兩個(gè)矩形來(lái)描述潮流信息，其中大矩形表示線路輸送容量，而小矩形反映潮流流量，箭頭方向?qū)?yīng)潮流走向，如圖2-2，該方法十分直觀，很適合實(shí)際應(yīng)用。利用線路的粗細(xì)來(lái)反映潮流，顯示如圖2-1。外側(cè)線段表示線路輸送容量，而內(nèi)側(cè)線段反映潮流數(shù)量，箭頭方向?qū)?yīng)潮流走向。該方法的缺點(diǎn)是不很美觀，對(duì)大規(guī)模的系統(tǒng)不很適用。圖2-2線路潮流兩矩形顯示圖由于餅圖是反映百分率的有效手段，OVERBYE小組在已有的研究的基礎(chǔ)上，提出利用餅圖顯示線路的負(fù)載率，收到良好的效果。其存在的問(wèn)題是對(duì)于超大規(guī)模電力系統(tǒng)該手段可能要打折扣，因?yàn)檫@時(shí)顯示負(fù)載率的餅圖不能過(guò)大，盡管這時(shí)可采用部分顯示的方法（即只顯示負(fù)載率超過(guò)一定額度的方法）予以解決。顯示示例如下圖。圖2-3線路負(fù)載率餅圖表示圖2.2可視化技術(shù)中顏色的應(yīng)用討論可視化，就不能不提顏色運(yùn)用。顏色是可視化研究的一個(gè)重要方面，在可視化研究中占有重要地位。顏色唯度的啟用，使可視化應(yīng)用有了更大的施展空間。在早期的應(yīng)用中，只是對(duì)數(shù)據(jù)或網(wǎng)絡(luò)中的元件進(jìn)行顏色變換，以起到提醒或警示作用。如：對(duì)越限節(jié)點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)或潮流越限著以不同的顏色或高低亮顯示，以提醒運(yùn)行人員注意。顏色對(duì)網(wǎng)絡(luò)元件帶電狀態(tài)的顯示還是很有效的，如：電壓等級(jí)的區(qū)別、元件運(yùn)行與否和孤島與停電區(qū)域的顯示等。針對(duì)大規(guī)模電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓的顯示，進(jìn)行顏色應(yīng)用的研究，其做法是借助于顏色分析技術(shù)，從色彩、亮度和飽和度等三個(gè)維度對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓高低顯示的顏色選擇進(jìn)行了深入的研究，從而得到一個(gè)直觀感覺(jué)比較明晰可有效反映電壓變化的顏色梯度，收到較好的效果。不管怎樣，該研究是有價(jià)值的，對(duì)今后的研究很有啟發(fā)性。顏色是人們的直觀感覺(jué)，而電力系統(tǒng)中的變量是無(wú)法觀察的量，因此直觀上無(wú)法確定某個(gè)顏色表示的量比另外一個(gè)顏色高（低），如：我們無(wú)法確定黃顏色的電壓比紅顏色的高。當(dāng)然可以利用色標(biāo)來(lái)解決此問(wèn)題，但這會(huì)增加運(yùn)行人員的工作量，效果并不好。此外，電力系統(tǒng)中的工作人員對(duì)于顏色表示含義的認(rèn)識(shí)和日常情況并不完全一致，如：紅色在日常生活中表示危險(xiǎn)，而在電力系統(tǒng)中表示元件帶電，運(yùn)行安全。因此，對(duì)顏色的感覺(jué)是主觀判斷，當(dāng)然可以對(duì)特定人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其掌握諸如顏色梯度所代表含義等特定“知識(shí)”。如前所述，顏色是可視化研究中的一個(gè)重要方面，其在電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)可視化中的廣泛應(yīng)用是必然的，也應(yīng)是有所作為的。所以有必要結(jié)合色彩學(xué)和生理學(xué)等相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行深入研究，以制定出針對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)可視化這一特定問(wèn)題顏色顯示的統(tǒng)一規(guī)范，并配合培訓(xùn)推廣，以期發(fā)揮顏色的應(yīng)用潛力。2.3啟動(dòng)畫(huà)面和顯示鼠標(biāo)當(dāng)前位置2.3.1啟動(dòng)畫(huà)面的實(shí)現(xiàn)我們經(jīng)?？吹接行┸浖趩?dòng)時(shí)會(huì)有一幅啟動(dòng)畫(huà)面，例如Word。啟動(dòng)畫(huà)面上提供一些版權(quán)信息，以及個(gè)人信息，例如個(gè)人網(wǎng)站和E-mail信息等。利用MFC編程時(shí)，讓程序帶上一個(gè)啟動(dòng)畫(huà)面是非常簡(jiǎn)單的，利用VC++組件庫(kù)中提供的類函數(shù)就可以完成了。如下圖所示，在起動(dòng)時(shí)要顯示下面的圖像，步驟如下：先構(gòu)造一個(gè)CBitmap對(duì)象，并利用CBitmap的成員函數(shù)初始化位圖對(duì)象，之后，才能使用這個(gè)位圖對(duì)象。創(chuàng)建位圖對(duì)象，既可以新建一個(gè)位圖資源，也可以導(dǎo)入一個(gè)已有的位圖資源。導(dǎo)入的方法是在VC++開(kāi)發(fā)環(huán)境窗口上選擇[Insert]菜單下的[Resource]命令，在彈出的對(duì)話框中單擊[Import]按鈕。然后找到你要導(dǎo)入的位圖文件，最后單擊[Import]按鈕，既可實(shí)現(xiàn)已有位圖的導(dǎo)入。在打開(kāi)的工程中，單擊[Project\Addtoproject\Componentsandcontrols]菜單命令，雙擊彈出對(duì)話框中的[VC++Components]目錄，找到該目錄中的Splashscreen組件，單擊[Insert]導(dǎo)入，然后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，修改啟動(dòng)畫(huà)面的位圖資源的ID，保持和1中的位圖ID一致。編譯、調(diào)試后，就可以得到如2-4所示的啟動(dòng)畫(huà)面了。2.3.2顯示鼠標(biāo)當(dāng)前位置的設(shè)置我們要實(shí)現(xiàn)這樣的功能：當(dāng)在程序窗口中移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)，把鼠標(biāo)當(dāng)前坐標(biāo)顯示在狀態(tài)的窗格上。為了完成這個(gè)功能，首先就要捕獲鼠標(biāo)移動(dòng)消息。因此，需要為CStyleView類添加WM_MOUSEMOVE消息的響應(yīng)函數(shù)，并在此函數(shù)中添加顯示鼠標(biāo)當(dāng)前位置的程序代碼。代碼如下：VoidCStyleView::OnMouseMove(UINTnFlags，CPointpoint){CStringstr;Str.Format(“x=%d，y=%d”，point.x，point.y);((CMainFrame*)GetParent())->m_wndStatusBar.SetWindowText(Str);CView::OnMouseMove(nFlags，point);}然后編譯、調(diào)試即可實(shí)現(xiàn)功能了。圖2-4啟動(dòng)畫(huà)面圖

3潮流計(jì)算的可視化實(shí)現(xiàn)3.1VisualC++應(yīng)用科學(xué)計(jì)算可視化的基本含義是運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的原理和方法，將科學(xué)與工程計(jì)算等產(chǎn)生的大規(guī)模數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形、圖象，以直觀的形式表示出來(lái)。實(shí)現(xiàn)科學(xué)計(jì)算可視化的意義重大，具體來(lái)講有以下幾點(diǎn)：大大加快數(shù)據(jù)的處理速度，使目前每日每時(shí)都在產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)得到有效的利用。實(shí)現(xiàn)人與人和人與機(jī)之間的圖象通訊，而不是目前的文字或者數(shù)字通訊，從而使人們觀察到傳統(tǒng)方法難以觀察到的現(xiàn)象和規(guī)律。使科學(xué)家不僅被動(dòng)地得到計(jì)算結(jié)果，而且知道在計(jì)算過(guò)程中發(fā)生了什么現(xiàn)象，并可改變參數(shù)，觀察其影響，對(duì)計(jì)算過(guò)程實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)和控制?？商峁┰谟?jì)算機(jī)輔助下的可視化技術(shù)手段，從而為在網(wǎng)絡(luò)分布環(huán)境下的計(jì)算機(jī)輔助協(xié)同設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。總之，科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù)的發(fā)展將使科學(xué)研究工具和環(huán)境進(jìn)一步現(xiàn)代化，從而使科學(xué)研究的面貌發(fā)生根本性的變化，具有極為重要的作用。VisualC++提供了一個(gè)集源程序編輯、代碼編譯與調(diào)試于一體的開(kāi)發(fā)環(huán)境，這個(gè)環(huán)境稱為集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，對(duì)于集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的熟悉程度直接影響程序設(shè)計(jì)的效率。開(kāi)發(fā)環(huán)境是程序員同VisualC++的交互界面，通過(guò)它程序員可以訪問(wèn)C++源代碼編輯器、資源編輯器，使用內(nèi)部調(diào)試器，并且可以創(chuàng)建工程文件。VisualC++應(yīng)用程序設(shè)計(jì)時(shí)一般使用下列2種方法使用Windows提供的WindowsAPI函數(shù)WindowsAPI是Windows系統(tǒng)和Windows應(yīng)用程序間的標(biāo)準(zhǔn)程序接口，應(yīng)用程序可以通過(guò)此接口訪問(wèn)系統(tǒng)。使用Microsoft提供的MFC類庫(kù)MFC類庫(kù)集成了大量已經(jīng)預(yù)先定義好的類，用戶可以根據(jù)編程的需要調(diào)用相應(yīng)的類，或根據(jù)需要自定義有關(guān)的類。Windows程序設(shè)計(jì)基本概念介紹如下窗口：窗口是應(yīng)用程序與用戶之間交互的接口環(huán)境。用戶可以通過(guò)窗口輸入數(shù)據(jù)，控制應(yīng)用程序的運(yùn)行；應(yīng)用程序可以通過(guò)窗口顯示數(shù)據(jù)和狀態(tài)。對(duì)象與句柄：對(duì)象是指Windows的規(guī)范部件，包括各種窗口、菜單、按鈕、對(duì)話框以及程序模塊等。句柄是指Windows使用的一個(gè)唯一的整數(shù)值，是一個(gè)4字節(jié)長(zhǎng)的數(shù)值，用于標(biāo)識(shí)應(yīng)用程序中不同的對(duì)象和同類對(duì)象中不同的實(shí)例，諸如一個(gè)窗口、按鈕、圖標(biāo)、滾動(dòng)條、輸出設(shè)備、控件或者文件等。應(yīng)用程序通過(guò)句柄能夠訪問(wèn)相應(yīng)的對(duì)象信息。事件驅(qū)動(dòng)：Windows應(yīng)用程序以消息為基礎(chǔ)，以事件驅(qū)動(dòng)之。Windows應(yīng)用程序啟動(dòng)之后將進(jìn)入一個(gè)消息循環(huán)，等待系統(tǒng)或應(yīng)用程序的消息，消息的產(chǎn)生是因?yàn)槭录l(fā)生的結(jié)果，Windows程序設(shè)計(jì)主要圍繞編寫(xiě)事件或消息的響應(yīng)函數(shù)上。有關(guān)事件驅(qū)動(dòng)的問(wèn)題在下節(jié)中將有詳細(xì)的討論。消息及其在Windows編程中的應(yīng)用：Windows應(yīng)用程序的運(yùn)行是依靠事件來(lái)驅(qū)動(dòng)，Windows應(yīng)用程序不斷等待（利用一個(gè)while循環(huán)），如果有事件發(fā)生，操作系統(tǒng)會(huì)以消息的形式傳遞給應(yīng)用程序，應(yīng)用程序會(huì)捕獲相應(yīng)的消息，然后響應(yīng)消息（調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)）。3.2可視化操作流程在科學(xué)研究流域，研究的重要目的是理解自然的本質(zhì)。科學(xué)家達(dá)到這個(gè)目的，要經(jīng)過(guò)從觀察自然現(xiàn)象到模擬自然想象并分析模擬結(jié)果的過(guò)程。在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過(guò)程中，可視化是一個(gè)十分重要的輔助手段?？梢暬倪^(guò)程可進(jìn)一步細(xì)化為以下四個(gè)步驟：過(guò)濾：對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，可轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)形式、濾掉噪音，抽取感興趣的數(shù)據(jù)等；映射：將過(guò)濾得到的數(shù)據(jù)映射為幾何元素，常見(jiàn)的幾何元素有：點(diǎn)、線、面圖元、三維體圖元和更高維的特征圖標(biāo)等；繪制：幾何元素繪制，得到結(jié)果圖象；反饋：顯示圖象，并分析得到的可視結(jié)果；可視化的上述四個(gè)步驟是一個(gè)周而復(fù)始的循環(huán)迭代過(guò)程。由于研究人員并不知道原始數(shù)據(jù)集中那些部分對(duì)分析更加重要，得靠實(shí)踐探索，因此，整個(gè)過(guò)程是一個(gè)反復(fù)求精的過(guò)程。3.3參數(shù)的表示在潮流計(jì)算可視化研究中，我們將各元件用幾何圖形表示，繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。除此以外，我們還需要用直觀的手段表示電力系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓、角度，各負(fù)荷的數(shù)據(jù)，發(fā)電機(jī)功率，線路功率等。在程序中，我們繪制一個(gè)圓來(lái)表示發(fā)電機(jī)，其中圓的半徑大小代表了發(fā)電機(jī)的功率，圓的顏色代表此節(jié)點(diǎn)的的電壓大小，當(dāng)然這里只是演示，具體的大小需要用到相應(yīng)的數(shù)值與色彩的映射關(guān)系。用母線的顏色來(lái)對(duì)應(yīng)此節(jié)點(diǎn)電壓的相角。圖3-5節(jié)點(diǎn)直觀顯示圖如圖3-5，圓的大小反映了發(fā)電機(jī)功率，顏色反映了此節(jié)點(diǎn)電壓的大小，母線顏色反映了節(jié)點(diǎn)相角大小。只需要引用基本的畫(huà)筆和畫(huà)刷，調(diào)用下列幾個(gè)函數(shù)便可實(shí)現(xiàn)，CPenpen(PS_SOLID,2,RGB(0,0,255)); CPen*poldpen=dc.SelectObject(&pen); CBrushmybrush;mybrush.CreateSolidBrush(RGB(180,60,0));CBrush*poldbrush=(CBrush*)dc.SelectObject(&mybrush);//圓1dc.Ellipse(int

x1,

int

y1,

int

x2,

int

y2

);dc.SelectObject(poldbrush);在上面的程序中，我們調(diào)用了一個(gè)畫(huà)筆函數(shù)CPen，PS_SOLID表示實(shí)線，2表示線的寬度，RGB表示畫(huà)線的顏色。同理，CBrush是一個(gè)畫(huà)刷函數(shù)，RGB表示畫(huà)刷填充的顏色，而dc.Ellipses是畫(huà)圓函數(shù)，int

x1,

int

y1,

int

x2,

int

y2

是畫(huà)圓的坐標(biāo)。CPen*poldpen=dc.SelectObject(&pen)是表示釋放繪圖的設(shè)備，因?yàn)樵谀愣x了畫(huà)線的函數(shù)并畫(huà)完線了以后，我們要釋放此畫(huà)線函數(shù)。同樣，我們用矩形表示負(fù)載的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，如負(fù)載的大小與矩形的面積相對(duì)應(yīng)，用不同的顏色區(qū)分不同的負(fù)載。如圖3-6：圖3-6負(fù)載直觀圖對(duì)于畫(huà)矩形和畫(huà)圓是相同的道理，但只是調(diào)用的畫(huà)圖函數(shù)不一樣而已。程序如下：CBrushmybrush6;mybrush6.CreateSolidBrush(RGB(80,0,100));CBrush*poldbrush6=(CBrush*)dc.SelectObject(&mybrush6);//3dc.Rectangle(int

x1,

int

y1,

int

x2,

int

y2);dc.SelectObject(poldbrush6);其中dc.Rectangle就是畫(huà)矩形的函數(shù)。對(duì)于各線路的功率損耗，我們用線路的線條粗細(xì)來(lái)表示。在潮流計(jì)算可視化圖中，支路線條越粗，表示它的功率損耗就越大；相反，如果支路線條越細(xì)，那么它的功率損耗就越小。通過(guò)這樣的方法，我們就可以比較直觀的看出各支路的功率的損耗情況了。對(duì)于各發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率，我們用圓的面積大小來(lái)表示。在潮流計(jì)算可視化圖中，圓的面積越大，就表示發(fā)電機(jī)出力越多；相反，如果圓的面積越小，那么發(fā)電機(jī)的出力就越小。這樣也就表示出發(fā)電機(jī)功率大小的情況了。負(fù)載功率的表示，在潮流計(jì)算可視化圖中，我們用矩形的面積的大小來(lái)表示負(fù)載功率的大小，面積大，負(fù)載功率多。母線的幅值、相角的表示，表示發(fā)電機(jī)的圓的顏色表示發(fā)電機(jī)母線電壓的大小，母線的顏色表示相角的大??；表示負(fù)載的矩形里的顏色表示負(fù)載母線電壓的大小，同樣，母線的顏色表示相角的大小。

4電力網(wǎng)絡(luò)的潮流可視化實(shí)例分析4.1潮流可視化顯示我們以IEEE14母線和IEEE5母線標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)繪制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，如圖4-7，為5節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)圖，如圖4-9，為14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)圖。牛頓拉夫遜迭代法計(jì)算系統(tǒng)潮流。4.1.15節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)在該系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)1為平衡結(jié)點(diǎn)，保持U1=1.06+j0為定值；其他四個(gè)節(jié)點(diǎn)都是PQ節(jié)點(diǎn)。圖4-7IEEE-5節(jié)點(diǎn)潮流圖各項(xiàng)數(shù)據(jù)已經(jīng)在圖中列出，通過(guò)編制可視化程序，我們得到運(yùn)行結(jié)果如圖4-8：圖4-8潮流計(jì)算可視化圖

4.1.214節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)以下是IEEE-14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的電路圖，所有功率數(shù)據(jù)都是以100MVA為功率基值的標(biāo)幺值，電壓幅值是標(biāo)幺值，電壓節(jié)點(diǎn)上下限分別為1.1和0.95。圖4-9IEEE-14節(jié)點(diǎn)潮流圖通過(guò)編制可視化程序，我們得到運(yùn)行結(jié)果如下圖所示，各項(xiàng)數(shù)據(jù)已經(jīng)在表中列出。通過(guò)圖形就可以直觀的看出功率或電壓的大小。圖4-1014節(jié)點(diǎn)可視化圖4.2潮流計(jì)算結(jié)果可視化分析在圖4-8中，我們用兩個(gè)圓來(lái)表示發(fā)電機(jī)，圓的直徑大小反映了發(fā)電機(jī)功率大小，圓的內(nèi)充顏色反映了節(jié)點(diǎn)電壓的大小，母線顏色的濃或淡反映該節(jié)點(diǎn)電壓的相角，如果發(fā)電機(jī)有有功功率和無(wú)功功率。則可以設(shè)置兩個(gè)同心圓，2圓分別表示有功功率與無(wú)功功率，負(fù)載由矩形組成，其功率可由該矩形面積來(lái)反映，同樣的可以設(shè)置兩個(gè)同中心的相似矩形來(lái)表示有功功率與無(wú)功功率，圖中7條不同的線路大小是不一樣的，大的代表功率損耗也大。同樣可以在圖中添加箭頭來(lái)表示電流的流動(dòng)方向，甚至還可以將箭頭填充與發(fā)電機(jī)相同的顏色，這樣就可以很主觀的看到發(fā)電機(jī)功率的流向了。通過(guò)觀察潮流計(jì)算可視化圖，可以看到在可視化圖的旁邊有四個(gè)按鈕，它們是用來(lái)具體查看準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的。在主對(duì)話框中鏈接一個(gè)顯示數(shù)據(jù)的對(duì)話框。程序如下：voidCchaoliujisuan1::OnButton1(){ //TODO:Addyourcontrolnotificationhandlercodehere Cchaoliujisuan11dlg;dlg.DoModal();}在圖中表示如下：圖4-115節(jié)點(diǎn)潮流計(jì)算可視化與功率顯示

圖4-125節(jié)點(diǎn)潮流計(jì)算可視化與發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)顯示圖4-1314節(jié)點(diǎn)潮流計(jì)算可視化與功率顯示圖4-1414節(jié)點(diǎn)潮流計(jì)算可視化與發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)顯示在上面的四幅圖中，我們可以看到對(duì)于某一節(jié)點(diǎn)的電壓、功率、節(jié)點(diǎn)號(hào)時(shí)，當(dāng)我將鼠標(biāo)移動(dòng)到圓或矩形的區(qū)域時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的這一條的母線上的數(shù)據(jù)。這個(gè)功能的完成也是用程序?qū)崿F(xiàn)的。完成此功能的程序如下：voidCchaoliujisuan1::OnMouseMove(UINTnFlags,CPointpoint){if(point.x>265&&point.x<325&&point.y>120&&point.y<180) {UpdateData(1); m_p1="S=1.4647"; m_q1="U=1.0600"; m_x1="節(jié)點(diǎn)1"; UpdateData(0); }else { UpdateData(1); m_p1=""; m_q1=""; m_x1=""; UpdateData(0); }}

5結(jié)論隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)顯示方式已不能滿足實(shí)際的需要，使得電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的可視化研究越來(lái)越迫切，本文在潮流計(jì)算的理論基礎(chǔ)和現(xiàn)今可視化技術(shù)飛躍發(fā)展的基礎(chǔ)上，以VisualC++作為工具編制一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)，并用直觀的手段表示功率，電壓等潮流計(jì)算方面的參數(shù)以及動(dòng)態(tài)的表現(xiàn)潮流的流動(dòng)狀況，實(shí)現(xiàn)潮流結(jié)果的可視化。用一個(gè)圓來(lái)表示發(fā)電機(jī)，圓的直徑大小反映了發(fā)電機(jī)功率大小，圓的內(nèi)充顏色反映了節(jié)點(diǎn)電壓的大小，母線顏色的濃或淡反映該節(jié)點(diǎn)電壓的相角，如果發(fā)電機(jī)有功功率和無(wú)功功率。則可以設(shè)置兩個(gè)同心圓，兩圓分別表示有功功率與無(wú)功功率。負(fù)載由矩形組成，其功率可由該矩形面積來(lái)反映，同樣的可以設(shè)置兩個(gè)同中心的相似矩形來(lái)表示有功功率與無(wú)功功率，功率損耗的大小由支路線條的粗細(xì)來(lái)表示。用以上方法來(lái)表示潮流計(jì)算的可視化，其優(yōu)點(diǎn)在于：直觀、明了、簡(jiǎn)單、方便。本論文對(duì)潮流結(jié)果的可視化研究只是做了較初步的研究，還需要更多的努力來(lái)豐富和完善。

致謝在本論文課題的選題以及完成的過(guò)程當(dāng)中，老師給予了我悉心的指導(dǎo)和幫助。肖老師在科研試驗(yàn)中認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和實(shí)事求是的態(tài)度，使我懂得了作為科技工作者應(yīng)該具備的素質(zhì)。在此謹(jǐn)感謝肖宏飛老師至始至終的指導(dǎo)、鼓勵(lì)、關(guān)心和幫助。學(xué)習(xí)期間得到了杭電其他老師和同學(xué)的熱情幫助。在此謹(jǐn)對(duì)他們表示真摯的感謝。感謝所有曾經(jīng)關(guān)心和幫助我的師長(zhǎng)、朋友和同學(xué)。

參考文獻(xiàn)[1]陳建春.VisualC++開(kāi)發(fā)GIS系統(tǒng)一開(kāi)發(fā)實(shí)例剖析[M].電子工業(yè)出版社，2000[2]DavidKruglinski,ScotWingo,GeorgeShepherd.ProgrammingVC++6.0技術(shù)內(nèi)幕(第五版)[M].北京電子出版社，1999[3]侯俊杰.深入淺出MFC[M].華中科技大學(xué)出版社，2001[4]于爾鏗，劉廣一，周京陽(yáng)等.能量管理系統(tǒng)[M].科學(xué)出版社，1998[5]李曉梅，黃朝暉，蔡勛，周璐，劉波，林華君.并行與分布式可視化技術(shù)及應(yīng)用[M].國(guó)防工業(yè)出版社，2001[6]陳堅(jiān)，陳偉，VisualC++網(wǎng)絡(luò)高級(jí)編程[M]，人民郵電出版社，2002[7]孫才新，周泉，劉理峰，雷紹蘭.電力地理信息系統(tǒng)及其在配電網(wǎng)中的應(yīng)用[M].科學(xué)出版社，2003[8]士政.電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化與配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)[M].中國(guó)水利水電出版社，2002[9]劉振安.C++及Windows可視化程序設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社，2003[10]黃唯通.VisualC++面向?qū)ο笈c可視化程序設(shè)計(jì)習(xí)題解析與編程實(shí)例[M].清華大學(xué)出版社，2003[11]周鳴揚(yáng).VisualC++程序設(shè)計(jì)教程[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2004.9[12]楊淑瑩.VC++圖象處理程序設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社，2005.1[13]夏道止.電力系統(tǒng)分析[M].中國(guó)電力出版社，2004.9[14]劉棕歧.電力系統(tǒng)分析學(xué)習(xí)指導(dǎo)[M].中國(guó)電力出版社，2005.9[15]陳怡.電力系統(tǒng)分析[M].中國(guó)電力出版社，2005.7[16]呂陽(yáng)，李衛(wèi)東，劉燒，魏立明.電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的雙屏顯示可視化研究[J].2003中國(guó)高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)第19屆年會(huì)，2003.1305-130[17]劉嬈，李衛(wèi)東，呂陽(yáng).電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)可視化技術(shù)追蹤[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化學(xué)報(bào).2004，28（8）[18]朱永利,栗然,劉艷,等.電力系統(tǒng)廠站主接線圖形的自動(dòng)生成[J].電力系統(tǒng)及自動(dòng)化學(xué)報(bào),2000,12(1):40-50.[19]JamesD,WeberandThomasJ,Overbye.VoltageContoursforPowerSystemVisualization.IEEETransactionsonPowerSystems,2000,13(1):404～409.

附錄在界面上的畫(huà)圖程序voidCchaoliujisuan2::OnPaint(){ CPaintDCdc(this);//devicecontextforpainting //TODO:Addyourmessagehandlercodehere CPenpen(PS_SOLID,6,RGB(0,255,255)); CPen*poldpen=dc.SelectObject(&pen); dc.MoveTo(320,240); dc.LineTo(380,240); CPenpen21(PS_SOLID,6,RGB(0,150,255)); CPen*poldpen21=dc.SelectObject(&pen21); dc.MoveTo(560,240); dc.LineTo(620,240); CPenpen22(PS_SOLID,6,RGB(0,200,255)); CPen*poldpen22=dc.