电力调度自动化主站系统中可视化技术的应用探究3900字

1、电力调度自动化主站系统中可视化技术的应用探究3900字 摘要:可视化技术兴起于20世纪90年代,随着计算机、图象技术的开展,已经广泛的应用于各个领域,加上电力技术的开展,该技术也应用于电力行业。文章以电力调度自动化为根底内容,研究可视化技术与电力调度自动化的深化整合,着重从二维和三维两方面研究可视化技术在电力高度自动化主站系统中的应用。 关键词:可视化技术;等值线;二维;三维中图分类号:TM734文献标识码:A文章编号:1006-8937(2022)14-0125-02从可视化技术的诞生之日起,便受到了各行各业的欢送。在过去的10年里,可视化的应用范围已从最初的科研领域走到了消费领域,到今天它

2、几乎涉及到了所有能应用计算机的部门,例如,医学、生物、分子学、航天工业、地质勘探、工业自动化领域等,当然,电力行业是例外。文章主要利用以上可视化方法来讨论在电力调度自动化主站系统中的应用,以进步电力调度自动化程度及准确度。1二维可视化应用1.1等值线的应用与实现1.1.1应用的目的等值线方法是可视化的方法之一,在电力调度自动化系统中,各种数据以哪种可视化手段表现尤为重要,文章将以下的数据用等值线表现出来:节点电压,输入的量是节点电压标幺值;线路负载率;变压器负载率。1.2.2应用的设计与实现在这里以实现节点电压等值线为例,对实现的思路和详细方法进展深化的研究。常规的等值线绘制通常采用网格法,其

3、绘制的步骤一般为:离散数据网格化;网格点数值化:等值点的计算;等值线的追踪:光滑和标记等值线;显示等值线或者等值线图填充。一般来说,这种方法中将要用到的网格是四边形网格。最近,有些人针对四边形网格的一些问题提出了引入三角形网格的方法。这两种方法的共同之处都是要利用网格及网格上的等值点进展游动追踪,从而使得绘制过程具有如下的缺陷:绘制过程复杂,程序的实现具有一定的难度。这两种方法利用网格构造,首先找出某个四边形网格或三角形网格各边上的等值点,然后对所有网格进展循环,查找等值点。其中涉及许多判断,增加了程序实现的难度。绘制的图形的精度不够,并可能在游动追踪时出现相交的情况。上述方法对非网格上的点的

4、处理是用某种曲线拟合的方法。也就是说,该方法进展了两次近似,误差较大。方法不具有一般性,它只能处理具有网格化构造的数据,假如要将某数据转化为网格构造,其中将又要插值,这必将降低图形的精度。针对上述问题,我们在实现我们的系统功能时采用绘制等值线的栅格图形法,这里称它为无网格法。该方法不需要网格化的构造,与常规方法相比具有如下的优点:编程简单,容易实现,其中不涉及奇点,也没有等值线的游动追踪,降低了程序设计的复杂性;精度更高,只需一次近似,常规方法那么需两次或更屡次近似;更具有一般性,没有网格的限制。1.2动态潮流的应用与实现1.2.1应用的目的使用沿着线路流动的三角形来显示系统的潮流,如图1所示

5、。三角形箭头方向代表潮流的方向,大小和流动的速度代表负荷的大小,负荷越大,三角形越大,流动的速度越快。同一条潮流线可以关联有功和无功两个量。1.2.2应用的设计与实现 该功能实现的难点是折线上流动三角形的实现,对于线段来说,三角形流动不存在转向问题,而在折线上那么有此问题,在实现时要将一条折线拆分成几条线段,然后对每条线段分别处理,每条线段既要独立又要互相联络。三角形的流速可以用流动步长的大小来控制,步长越大的三角形,流动速度越快。实现动画的显示需要在程序中创立定时器来定时刷新画面,为了降低CPU负荷,一般把定时器刷新周期设定为5001 000 ms,在定时器的工作函数中绘制动画帧,绘制动画帧

6、的步骤如下:绘制背景;根据当前数值的大小确定三角形的大小;根据当前数值的越限情况确定三角形的颜色;根据当前数值的大小确定三角形的流动速度(即步长);根据线段的长度和三角形流动步长确定当前绘制三角形的个数和位置;绘制三角形。1.3单饼图的应用与实现1.3.1应用的目的在电力调度自动化系统中,可以使用单变量饼图来显示线路的负载率和变压器的负载率,当负载率超限时,单饼图颜色变为预先定义的越限颜色,当超越上限时,饼图在变色的同时也会变大,输入的量是线路负载率。1.3.2应用设计与实现普通的饼图表现的是多个数据的比例关系,而单饼图表现的是一个数据,它的最大值是预先设定的某个数据可能到达的最大值。单饼图的

7、实现步骤如下:确定单饼图在数值最大时占的矩形区域,并填充背景;根据越限情况确定当前单饼图的矩形区域,在此区域绘制内切圆并根据设定的颜色填充;根据数据的当前值和设定的最大值确定扇形所占整个圆形的比例和位置;根据越限情况选择颜色;绘制扇形。1.4反时限曲线的应用与实现1.4.1应用的目的在电力系统中,可以将反时限曲线应用于变压器的反时限监视。变电站变压器一般具有瞬时过载的才能,但这个才能必须符合过载时的反时限曲线,将预先设置的主变反时限曲线与主变的实时状态相比拟,动态计算主变的过载大小和时间,从而充分利用主变的过载才能来缓解电网的严重运行方式。引入的信号主要有:预先置入的主变反时限曲线,变压器运行

8、状态,变压器过载及过载时间报警阀值。利用主变的过载反时限曲线,动态监视主变的负载情况及与负载时间之间的关系,便于调度人员判断主变的严重负载情况或是否为经济运行状况。1.4.2应用的设计与实现反时限曲线是一种具有特殊限值的曲线,其越限报警和越限时间相关,也就是说,当数据超越某一限值一定时间后才报警而不是越限后马上报警。反时限曲线的实现步骤如下:根据数据的存盘间隔和当前时间确定曲线的点数;根据曲线点的数据的大小确定曲线点的坐标;将曲线点用线段连接,完成曲线绘制;判断当前数据是否越限,假设没越限那么返回,反之进入到下一步;根据预先设定的限值绘制各限值线;根据越各限值的持续时间将各限值线进展合并绘制;

9、根据越限值的持续时间产生报警事项。2三维可视化应用2.1图形三维旋转的应用与实现2.1.1应用的目的传统的电力图形都是二维的,随着可视化技术的开展,二维的图形已经不能满足当前的需求,这就需要将原有的二维图形进展三维变换,显示为立体的图形,以方便从多个角度观察图形。2.1.2应用的设计与实现图形的三维旋转需要用到三维图形的几何变换,这涉及到计算机图形学的相关知识,三维图形的几何变换是指对三维图形的几何信息经过平移、比例、旋转等变换后产生新的图形。三维根本几何变换都是相对于坐标原点和坐标轴进展的几何变换,用齐次坐标表示点的变换将非常方便。电力图形的几何变换需要对不同类型的图元分别处理;线段、折线和

10、多边形等图元需要将其各顶点的坐标代入到上述公式中求出新坐标,然后用线段将各顶点用线段连接;椭圆和字符等需要将其用贝赛尔曲线模拟出来,然后将各点代入公式中求出新坐标,用线段连接;图像需要将其每个像素点进展几何变换求出新坐标,然后把各点依次渲染。实现电力图形三维旋转并显示的根本步骤是:将图元按类型去得其各点坐标;对各点坐标进展三维变换,求得新坐标;按新坐标将图元绘制到内存位图上;将位图绘制到屏幕上。2.2单棒图的应用与实现2.2.1应用的目的在电力调度自动化系统中,可以使用单棒图来显示电容器无功备用情况和变压器的无功备用情况以及平安分析结果等,如下所示:电容器无功备用单棒图,每个厂站的无功设备用状

11、况用一个单棒图进展表示,总高表示无功补偿装置的最大安装容量,中间高度表示系统当前无功补偿装置的投入情况。变压器负载率单棒图,每个厂站的变压器负载率状况一个三维棒图进展表示。平安分析单棒图,将动态N-1故障扫描的计算结果以单棒图的的形式表现出来。2.2.2应用的设计与实现单棒图不同于普通的棒圈,它是应用于电力图形三维显示时的一种特殊的棒图,它一般由一个主棒和一个比照棒组成。主棒用来表示当前数据的大小,比照棒用来显示当前数据可能到达的最大数值,也可以根据不同的应用选择是否显示比照棒。单棒图可以根据设定越限颜色在数值越限时用不同的颜色绘制。单棒图需要用open GL技术进展绘制,单棒图的实现步骤如下:根据当前的透视角度确定单棒图的坐标;根据得到的单棒图的坐标判断是否有棒被其它棒遮挡,假设被遮挡那么需要重新调整绘制顺序;绘制比照棒;根据当前数值的大小确定主棒占比照棒的比例,并计算出主棒的坐标;根据当前数值的越限情况选择主棒的颜色;完成主棒的绘制。3结语 文章深化研究了可视化技术在电力调度自动化系统中的应用。介绍了等值线(面)、单棒图、单饼图等电力自动化系统新的可视化表现形式,让使用者可以不必关心详细的数字而可以以直觉和快速的方式掌握和估计系统的状态。另外,电力系统的图形中三维透视概念的引入,使电