王子童

摘要：實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的安全高效運(yùn)行是電力企業(yè)永恒的課題之一。目前，智能電網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展。在高度集成傳統(tǒng)電力技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合制造、信息、控制、互聯(lián)網(wǎng)、自動化等技術(shù)，通過采集電力全過程各方面的大量數(shù)據(jù)和信息，對信息進(jìn)行分析、挖掘和擴(kuò)展，并以此優(yōu)化決策，為電力設(shè)備的安全高效運(yùn)行提供了良好的技術(shù)依據(jù)。本文將從過去一般電力設(shè)備的管理和維護(hù)、智能電網(wǎng)時代電力設(shè)備的檢測和分析、大數(shù)據(jù)的應(yīng)用和可視化四個方面探討新時代的發(fā)展趨勢，并以建立財務(wù)分析指標(biāo)體系的創(chuàng)新應(yīng)用為例。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);安防設(shè)備;可視化設(shè)計;實(shí)現(xiàn)

導(dǎo)言：可視化技術(shù)生成人們可以通過計算機(jī)看到的圖像數(shù)據(jù)。可視化技術(shù)主要包括計算機(jī)視覺、人機(jī)交互、計算機(jī)圖形學(xué)等研究領(lǐng)域?？梢暬夹g(shù)可分為四大類：知識可視化、數(shù)據(jù)可視化、信息可視化和計算科學(xué)可視化。知識可視化是基于領(lǐng)域內(nèi)容的結(jié)果可視化操作。數(shù)據(jù)可視化主要是對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的機(jī)械能進(jìn)行可視化，信息可視化是計算機(jī)支持下的抽象數(shù)據(jù)交互可視化的一種表示方法。計算科學(xué)可視化主要利用計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)對科學(xué)計算產(chǎn)生的過程數(shù)據(jù)和計算結(jié)果進(jìn)行處理，從而生成圖形和圖像顯示在屏幕上，并進(jìn)行相應(yīng)的交互操作處理。這四種方法不是相互獨(dú)立的，而是相互聯(lián)系的，其本質(zhì)是從數(shù)據(jù)到可視化的過程。

1架構(gòu)設(shè)計

1.1需求分析

在實(shí)際的電力系統(tǒng)監(jiān)控過程中，需要處理的是各變電站安全保護(hù)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)。最重要的數(shù)據(jù)是各變電站安全設(shè)備的信息數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)。根據(jù)電力系統(tǒng)二次安全防護(hù)的要求，電力系統(tǒng)安全設(shè)備主要包括交換機(jī)、垂直防火墻、控制交互機(jī)、網(wǎng)關(guān)等，需要對設(shè)備進(jìn)行可視化處理，同時顯示設(shè)備的相關(guān)信息數(shù)據(jù)。此外，我們需要增加互動。

因?yàn)槲覀兛梢暬淖罱K工作是監(jiān)控這些安全設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)，所以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D也是可視化的。一般來說，它可以分為三個方面：節(jié)點(diǎn)可視化、路徑可視化和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可視化。節(jié)點(diǎn)表示安全設(shè)備;線路表示網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài);網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表示每個安全設(shè)備的整個通信網(wǎng)絡(luò)。

1.2MVC模式

可視化有很多設(shè)計模式。我們使用經(jīng)典的MVC（模型-視圖-控制器）模式。MVC模式主要分為程序輸入輸出控制、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)顯示。同時，說明了不同模塊對象之間使用的通信方式，從而降低不同數(shù)據(jù)模型和方法的耦合度，提高模塊的內(nèi)聚性，使程序結(jié)構(gòu)更加簡潔靈活。該模型主要是對電力安全設(shè)備數(shù)據(jù)的邏輯抽象。在可視化視圖中，我們交互調(diào)用控制器來處理和更新操作。

2系統(tǒng)應(yīng)用

為對電網(wǎng)智能調(diào)度可視化系統(tǒng)優(yōu)勢、功能展開具體說明，在此將以系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用為例，對可視化技術(shù)及其在電網(wǎng)智能調(diào)度中的運(yùn)用展開全面分析。

2.1系統(tǒng)硬、軟件體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)硬件系統(tǒng)主要由交換機(jī)、用戶工作站和廣域網(wǎng)組成，是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。綜上所述，電網(wǎng)智能調(diào)度可視化系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主要由SVG導(dǎo)入驗(yàn)證、CIM導(dǎo)入驗(yàn)證等模塊組成，其中SVG是可擴(kuò)展的矢量圖形，CIM是計算機(jī)集中管理系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)采集、驗(yàn)證矢量圖形等數(shù)據(jù)后，實(shí)時傳輸數(shù)據(jù)、DMIS（空間測量接口標(biāo)準(zhǔn)）維護(hù)數(shù)據(jù)、DMIS設(shè)備限位傳輸，在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能下，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)監(jiān)控，動態(tài)監(jiān)控、安全控制分析及輔助決策等操作。

2.2互動計算設(shè)計路線

在實(shí)施可視化系統(tǒng)的線路設(shè)計時，將根據(jù)調(diào)度人員的實(shí)際需要，結(jié)合電網(wǎng)的運(yùn)行順序和電力系統(tǒng)的功能等數(shù)據(jù)，科學(xué)地進(jìn)行線路規(guī)劃。在可視化界面上，將形成交互計算、數(shù)據(jù)顯示、功能表達(dá)等平臺，將交互計算科學(xué)融入到閉環(huán)控制系統(tǒng)中。由于調(diào)度員在這種交互計算模式下的經(jīng)驗(yàn)和感知，通過合理利用交互計算中的各種元素，可以達(dá)到實(shí)時計算和及時驗(yàn)證的目的。

2.3可視化平臺設(shè)計線路

為了保證EMS和SCADA數(shù)據(jù)結(jié)果的顯示質(zhì)量，系統(tǒng)需要高水平的技術(shù)平臺作為支撐。該平臺不僅要具有良好的調(diào)度自動化系統(tǒng)功能，還要具有基于圖形界面的智能支持環(huán)境。該平臺需要具備以下特點(diǎn)：（1）按照支持開放和標(biāo)準(zhǔn)化的計算機(jī)系統(tǒng)理念建設(shè)，智能化、易用化;（2）所有實(shí)現(xiàn)技術(shù)都應(yīng)采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想，按不同層次進(jìn)行平臺開發(fā)，組織協(xié)調(diào)好分布式數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)服務(wù)等多層次平臺;（3）平臺模塊間保持良好的可擴(kuò)展性和獨(dú)立性，保證輸出信息的豐富性和智能化水平。

2.4可視化系統(tǒng)展示

系統(tǒng)顯示主要包括以下幾點(diǎn)：（1）借助二維圖像和動態(tài)顯示，表達(dá)無功功率、電網(wǎng)線路和節(jié)點(diǎn)電壓信息，利用動態(tài)三維圖像生動地表達(dá)無功和有功備用信息;（2）利用電網(wǎng)對節(jié)點(diǎn)電壓、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷的靈敏度進(jìn)行計算和三維時序顯示;（3）對歷史數(shù)據(jù)的可視化進(jìn)行評估、回放和回放，監(jiān)控關(guān)鍵線路低頻振蕩器的動態(tài)閾值可視化性能，從而及時處理問題，保證數(shù)據(jù)顯示的質(zhì)量;（4）在實(shí)時環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)格操作指標(biāo)體系、網(wǎng)格靜態(tài)脆弱性虛擬儀器等數(shù)據(jù)的可視化。

2.5可視化處理模塊

可視化處理模塊基于智能調(diào)度客戶端模塊。該客戶端通過在智能調(diào)度人機(jī)界面上實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全分析和電網(wǎng)監(jiān)控，將數(shù)據(jù)以圖形的形式直觀呈現(xiàn)出來。在具體的處理過程中，通過實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)結(jié)果的可視化模塊處理，構(gòu)建相應(yīng)的三維和二維原語，并將其顯示在人機(jī)界面的圖形顯示區(qū)，供技術(shù)人員參考。

智能調(diào)度系統(tǒng)的人機(jī)界面可以實(shí)現(xiàn)以下兩個功能：一是從安全分析服務(wù)器獲取安全分析結(jié)果，經(jīng)過可視化處理后以三維圖形的形式呈現(xiàn)，并且可以根據(jù)不同的層次進(jìn)行不同的層次，用戶可以根據(jù)自己的需要選擇具體的結(jié)果，并可以對結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的分析和研究;第二，圖形文件可以保存在”。“Gra”格式，所有數(shù)據(jù)均可實(shí)時監(jiān)控。相應(yīng)的監(jiān)控數(shù)據(jù)將從智能監(jiān)控服務(wù)器獲取，并以可視化圖形的形式呈現(xiàn)[3]。

系統(tǒng)的人機(jī)界面布局與windows應(yīng)用程序相似，主要由狀態(tài)欄、菜單欄和工具欄組成。本文將簡要介紹幾個功能：（1）菜單欄。主要負(fù)責(zé)提供系統(tǒng)管理工具服務(wù)，如主體信息顯示、系統(tǒng)級操作、圖形透視設(shè)置等，在菜單欄中可以找到相應(yīng)的操作工具。（2）左邊界。負(fù)責(zé)顯示當(dāng)前主題詳細(xì)信息、系統(tǒng)安全消息和主題列表信息。（3）工具欄。主要負(fù)責(zé)提供場景漫游、視圖保存、旋轉(zhuǎn)操作等操作快捷鍵。（4）安裝狀態(tài)指示。一般情況下，集中式電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)指示器會顯示在左框的上方，并通過色條根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)的變化而改變顏色。例如，在正常狀態(tài)下，色帶為綠色，警告時為紅色

3系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與測試

使用虛擬函數(shù)是告訴對象序列化、刪除、復(fù)制、繪制、移動等操作在子類中可能有不同的實(shí)現(xiàn)，而對象的行為將在程序執(zhí)行時決定，這是面向?qū)ο蠹夹g(shù)中的一種多態(tài)性。通信網(wǎng)絡(luò)類、電纜類、光纖配電柜類、站點(diǎn)類、塔架類、電源類、通信設(shè)備類都繼承了圖形基類，并用相應(yīng)的java代碼實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)界面上顯示這些圖形的操作將反饋給這些設(shè)備對象的屬性。系統(tǒng)可以根據(jù)圖形存儲的類型獲取相應(yīng)的GIS地址信息。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾恚狐c(diǎn)擊某個站點(diǎn)，在屬性窗口中彈出該站點(diǎn)的相關(guān)信息。再次雙擊機(jī)柜圖，查看機(jī)柜中設(shè)備的位置和連接。資源查詢統(tǒng)計。報警和檢查。每個“設(shè)備”和“線路”可以以不同的方式檢索。通過對LoadRunner測試系統(tǒng)中不同數(shù)量的用戶ie的響應(yīng)速度等指標(biāo)。

結(jié)束語

本文通過對電力系統(tǒng)可視化技術(shù)的闡述，對電力系統(tǒng)可視化技術(shù)及其應(yīng)用有了更清晰的認(rèn)識。雖然可視化技術(shù)具有諸多優(yōu)勢，但總體應(yīng)用時間相對較短，在技術(shù)研究和應(yīng)用模式上還存在一些問題，應(yīng)用局限性也有待打破，因此總體技術(shù)研究工作不能放松。研究人員需要加強(qiáng)對可視化技術(shù)應(yīng)用的研究，在技術(shù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)顯示方面進(jìn)行更深入的探索，使可視化技術(shù)更完善地應(yīng)用于電力系統(tǒng)。

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