可视化技术在电力自动化系统及应用.pdfVIP

可视化技术在电力自动化系统的应用 王传起邹全喜 (烟台东方电子信息产业集团有限公司，烟台 264000) 【摘要】等值线图是一种应用广泛的图形。本文针对已有等值线生成方法进行了改进，提出了一种简单实用 的等值线生成方法，并对等值线图的填充问题进行了研究，提出了一个易于实现的等值线图填充算法，同时探 讨了等值线图在电力自动化系统中的应用。 【关键词】可视化等值线电力自动化系统 随着电力系统规模的扩大和人民生活对电力需求的日益提高，电网调度工作日益重要。电网调度自动 化系统具备了较高水平，减轻了运行人员枯燥繁重的工作，但系统运行时存在着大量甚至是海量的信息， 特别是在发生故障的情况下，将有大量的警报信息、故障信息涌入调度中心。面对如此海量的数据，运行 人员必须依靠某种简便而有效的工具来快速找到感兴趣的部分，以迅速掌握系统的运行状态，预测、识别 和处理故障。 电力系统的操作需要电力系统工程师和操作员分析大量的数据。一个包含数以千计母线的系统，给电 力自动化系统提出的主要挑战是将大量的数据以某种合适的形式提供给使用者，并使使用者能够以直觉和 快速的方式掌握和估计系统的状态。特别是在电网分析软件中，例如在分析电力网络的实际潮流、计划潮 流和系统的传输能力之间的关系的时候，数据的表现方式更为重要。将新的计算机技术和可视化技术应用 到电力自动化系统中，可以极大的满足电力自动化系统的新发展与新要求。 程变成图形、图像的表示都可以称为可视化。但作为学科术语，“可视化”正式出现于1987年2月美国国 给出了可视化的定义、覆盖的领域以及近期和长期研究的方向。这标志着“可视化”作为一个学科在国际 范围内已经成熟。 可视化的基本含义是运用计算机图形学或者一般图形学的原理和方法，将科学与工程计算等产生的大 规模数据转换为图形、图像，以直观的形式表示出来。它涉及计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计 算机辅助设计及图形用户界面等多个研究领域，已成为当前计算机图形学研究的重要方向。 可视化的方法有很多，每种方法都有自己的特点，并适应不同的应用场合。等值线与等值面是可视化 中的一种重要方法，并可应用于多种场合。下面将详细介绍等值线(面)的实现及其在电力自动化系统中 的应用。 1等值线(面) 一定顺序连接组成了函数F(z，y)的值为E的等值线。常见的等值线如等高线、等温线等，是以一定 的高度、温度来度量的。 常规的等值线绘制通常采用网格法，其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。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行游动追踪，从而使得绘制过程具有如下的缺陷： (1)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结构，首先找出某个四边形网 7 703 二十一世纪输配电技术的创新与发展——第六届输配电技术国际会议论文集 格或三角形网格各边上的等值点，然后对所有网格进行循环，查找等值点，其中涉及许多判断，增加了程 序实现的难度。当网格的节点成为某等值点时，必须作为奇点处理，这种情况的处理既降低了图形的精度 又增加了绘制的复杂度。 (2)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。这两种方法对非网格上的点的处 理是用某种曲线拟合的方法，也就是说，进行了两次近似，误差较大。 (3)方法不具有一般性，只能处理具有网格化结构的数据，如果要将某数据转化为网格结构，其中将 又要插值，这必将降低图形的精度。 针对上述问题，在实现系统功能时采用绘制等值线的栅格图形法，这里称之为无网格法。该方法不需 要网格化的结构，与常规方法相比具有如下的优点： (1)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。 (2)精度更高，只需一次近似，常规方法则需两次或更多次近似。 (3)更具有一般性，没有网格的限制。 1．1栅格图形的等值线生成法 栅格图形的绘制有以下特点：要绘制等值线的区域是有限的，并且是由不连续的点构成的。事实 上，栅格图形受