李 航

(國網(wǎng)湖南省電力有限公司桂東縣供電分公司 湖南 桂東 423500)

配電網(wǎng)電力運(yùn)行數(shù)據(jù)可視化技術(shù)分析

李 航

(國網(wǎng)湖南省電力有限公司桂東縣供電分公司 湖南 桂東 423500)

在配電網(wǎng)信息化建設(shè)進(jìn)程中，流動(dòng)性數(shù)據(jù)的監(jiān)測和管理則需借助數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化等大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)，其中數(shù)據(jù)可視化技術(shù)因具有可拓展性和普適性的特點(diǎn)，在配電網(wǎng)電力運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測可視化界面設(shè)計(jì)中得以廣泛應(yīng)用。本文首先從數(shù)據(jù)界面可視化設(shè)計(jì)的原則出發(fā)，分別闡述了配電網(wǎng)電力運(yùn)行數(shù)據(jù)二維、三維可視化技術(shù)的應(yīng)用。

可視化界面設(shè)計(jì);二維可視化技術(shù);三維可視化技術(shù)

一、引言

可視化技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用，即是將各種繁雜的數(shù)據(jù)以更為直觀的圖形或圖像形式展示出來，以便系統(tǒng)運(yùn)行人員能夠更加準(zhǔn)確的理解數(shù)據(jù)的含義，明確其運(yùn)行狀態(tài)的變化及影響范圍。相關(guān)實(shí)踐研究表明，以圖形或圖像的形式將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，可提高人員對數(shù)據(jù)的敏感程度，從而為調(diào)度決策提供可靠的依據(jù)。

二、配電網(wǎng)電力運(yùn)行數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)的原則

數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)和開發(fā)具有較強(qiáng)的對象性和可用性，由于數(shù)據(jù)信息具備多維度和全覆蓋的特點(diǎn)，同一類型數(shù)據(jù)可以可視化成多種不同的形式，這就要求在具體的可視化設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)掌握用戶群體的實(shí)際需求，再利用可視化設(shè)計(jì)篩選出信息重點(diǎn)，弱化無關(guān)信息，以便用戶群體能夠通過分析數(shù)據(jù)間的關(guān)系來判定業(yè)務(wù)運(yùn)行是否正常。

配電網(wǎng)電力運(yùn)行數(shù)據(jù)可視化界面設(shè)計(jì)的原則主要涉及設(shè)計(jì)心理學(xué)和交互設(shè)計(jì)兩個(gè)學(xué)科。設(shè)計(jì)心理學(xué)認(rèn)為在交互設(shè)計(jì)中，通過技術(shù)手段確保用戶能隨時(shí)看到可行操作，提高用戶體驗(yàn)，使其能在自然狀態(tài)下建立自我意圖和所需操作之間的匹配關(guān)系，而將這一點(diǎn)應(yīng)用到可視化界面設(shè)計(jì)中，需考慮以下三個(gè)方面的內(nèi)容:①以建立友好的人機(jī)環(huán)境作為重點(diǎn)，靈活設(shè)置界面操作;②由于人腦短時(shí)記憶的信息量較小，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的直接解讀利于增強(qiáng)人腦工作記憶區(qū)對信息的接受和記憶;③人腦注意力是有一定局限的，通過設(shè)計(jì)手段將各類需求信息進(jìn)行整合，拓展用戶的關(guān)注范圍。

三、配電網(wǎng)電力運(yùn)行數(shù)據(jù)可視化技術(shù)分析

(一)二維可視化

1.基于等高線的節(jié)點(diǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的可視化。等高線生成步驟如圖1所示。

圖1 等高線的生成步驟

2.構(gòu)建Delaunay三角形網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)建Delaunay三角形網(wǎng)絡(luò)的具體做法如下:①將兩個(gè)具有共同邊的三角形合并成一個(gè)四邊形;②檢測第四個(gè)頂點(diǎn)是否處于三角形的最大空外接圓范圍內(nèi);③若第四個(gè)頂點(diǎn)處于外接圓范圍內(nèi)，則對對角線進(jìn)行對調(diào)處理;反之，無需處理。

3.Delaunay網(wǎng)格加密。Delaunay網(wǎng)格加密的目的在于提高生成的等值線的精度，其本質(zhì)主要是在大尺寸網(wǎng)格內(nèi)部插入新的點(diǎn)，使其成為均勻分布的網(wǎng)格。通常網(wǎng)格加密的步驟為:①在大尺寸網(wǎng)格內(nèi)部插入新的點(diǎn);②運(yùn)用插值算法生成新增網(wǎng)格點(diǎn)的屬性值。

4.等值面切割TIN模型。等值線是一個(gè)二元函數(shù)z=F(x，y)，若將z值設(shè)置為一個(gè)常數(shù)，則該二元函數(shù)所呈現(xiàn)出的圖像即為一條平面曲線，這條平面曲線的最大特點(diǎn)是線上所有點(diǎn)的z值都是相同的，在此基礎(chǔ)上改變z值，即可得到一系列等值線，若將這些等值線按照一定的方向和角度投影到XOY平面，即可得到一副等值線圖。

(二)三維可視化

電力系統(tǒng)三維可視化技術(shù)充分利用了空間的第三個(gè)維度，其信息表達(dá)能力更強(qiáng)，電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度人員通過觀察三維圖形可及時(shí)掌握當(dāng)前系統(tǒng)中存在的故障問題及其發(fā)展程度。電力系統(tǒng)可視化一般是在電力網(wǎng)絡(luò)圖形的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)前的電網(wǎng)三維可視化方案主要是在二維圖形平臺的電網(wǎng)接線圖和數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，通過嵌入并集成電力系統(tǒng)三維可視化模塊形成的。

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，三維可視化顯示多采用以下兩種方式表達(dá)出來:①三維箭頭圖。利用三角箭頭來表示方向性較為明確的線路型數(shù)據(jù)，箭頭大小與方向分別對應(yīng)數(shù)據(jù)相對值的大小和線路潮流方向;②三維管道圖。主要利用沿線線路潮流方向分布的圓柱管道來表達(dá)數(shù)據(jù)，管道的大小則是數(shù)據(jù)大小的直接體現(xiàn)。

另外，電力系統(tǒng)三維可視化圖形的實(shí)現(xiàn)技術(shù)有很多種，各種實(shí)現(xiàn)技術(shù)都需借助特定的操作系統(tǒng)平臺，且生成的圖形具備特定的圖形格式，故在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際選擇合理的可視化圖形實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

四、10KV及以下配電線路運(yùn)行維護(hù)措施

(一)運(yùn)行維護(hù)措施

①配電線路修剪。全面清掃線路，面向線路周邊布設(shè)項(xiàng)目的警示標(biāo)志;②線路防雷。面向配電線路設(shè)置避雷線;通過增強(qiáng)接地系統(tǒng)自身的性能，來強(qiáng)化對絕緣設(shè)備的處理;配備重合閘裝置，便于在出現(xiàn)瞬時(shí)性故障后及時(shí)將電力恢復(fù);③線路巡視。工作人員應(yīng)圍繞配電線路開關(guān)、接地裝置等實(shí)行定期檢測。

(二)加強(qiáng)隱患管理

每條線路的負(fù)責(zé)人應(yīng)定期對配電線路的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查，排查線路中可能存在的安全隱患;重點(diǎn)保護(hù)線路經(jīng)過的鳥類較多的區(qū)域，在配電線路建設(shè)過程中安裝驅(qū)鳥裝置和絕緣保護(hù)裝置，減少鳥害事故的發(fā)生;對于山區(qū)內(nèi)尤其是生活區(qū)的配電線路進(jìn)行檢查，嚴(yán)厲警告私自接線等不良行為。

(三)加強(qiáng)線路建設(shè)

具體來說，山區(qū)供電企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)村配電網(wǎng)線路的建設(shè)力度，推動(dòng)農(nóng)網(wǎng)線路的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，同時(shí)重視消除因線路老化而造成的故障，必要時(shí)需引進(jìn)高新科技，使用自動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行配電保護(hù)，并根據(jù)實(shí)際情況對線路運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而確保線路運(yùn)行安全。

五、結(jié)語

總而言之，在理解和掌握數(shù)據(jù)間關(guān)系的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的充分利用，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)是一項(xiàng)可將數(shù)據(jù)直觀呈現(xiàn)出來的解決方案。設(shè)計(jì)心理學(xué)和交互面設(shè)計(jì)的原則是數(shù)據(jù)可視化的隱性內(nèi)涵，只有可視化界面滿足可控的原則，才能將配電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)直觀、清晰的展示出來，為配電網(wǎng)的調(diào)度決策提供依據(jù)，豐富電網(wǎng)運(yùn)行管理的手段。

［1］賀斯琪，邵玉鵬，王越越.配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)［J］.電信科學(xué)，2015，31(6):133－137.

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李航 (1974.11－)男，助理工程師，大專，主要從事農(nóng)配網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行、安全、質(zhì)量管理等工作。