配电自动化系统中的可视化技术
8页1、可视化技术在配电自动化系统中的应用林庆农南京南瑞继保电气有限公司摘要: 配电自动化系统是对大范围配电区域中的负荷、设备、故障进行统一监控和管理的系统,由于它管理的区域广、 设备多、情况复杂,用传统的显示方法已经不能满足现代配电自动化的要求,传统的配电自动化系统中,主要采用接线 图、地理图、曲线、棒图等手段来对配电网的运行状况进行显示,手段比较单一,而且对于大规模的复杂图形其不足的地方就暴露了出来,要么图形比较凌乱,要么只能显示局部的内容,引进新的可视化技术来解决这些不足就显得非常迫切。 二十世纪九十年代出现的可视化技术是随着计算机图形学的发展而出现的一门新型工程实用技术,它把各种复杂的工程数据转化为直观的图形,有利于人们快速掌握和正确理解。本文在介绍图形可视化技术的基础上,着重探讨了可视化技术在配电自动化系统中的应用,提出了多种配电数据的可视化方法,为能充分分析数据和挖掘数据之间的有机联系并采用适当的方法把它们表现出来提供了新的思路。 文中介绍了多种可视化图形的表现方法,如:2D,3D图形,等高线,渐变区域着色,饼图,箭头,方向,运动速率,大小变化等,描述了实现这些技术的手段,引入的新
2、技术包括:基于openGL的三维图形技术,动画技术,等高线算法,区域渲染算法等。研究表明将系统数据不加处理就简单地显示出来的做法是低效的,形象生动的图形可以表达很多数据才能表述的信息。我们的可视化软件不仅用可视化图形的方法来表示系统,还对系统中的海量数据进行分析和挖掘,找出其中内在的联系以得出可以准确反映系统状态的简洁指标,并以适当的可视化的方法表现出来,常表示的配电自动化系统中的信息有:状态,容量,裕度,相角,速率,负荷分布,运行趋势,稳定域,地理分布信息等。采用可视化技术显示这些信息往往不是孤立的显示单个的数据,而是通过一种可视化的方法可以同时把多种数据的含义表示出来。 当然,可视化技术在我国使用的时间还不长,很多公司是直接采用国外的软件,自己开发可视化的实时应用软件的公司还很少。我公司无论在计算机图形技术的研究方面,还是把它应用于实时配电自动化系统进行可视化显示方面都做了很多、很有意义的尝试,也取得了比较好的效果。随着我国电力系统规模的不断扩大,要求的越来越高,可视化技术必定会得到越来越广泛的应用。 关键词:配电自动化系统,可视化技术,系统运行状态,容量,三维图形 引言 随着我国
3、电力工业的发展,配电网规模越来越大,越来越复杂,电网运行的安全性在国民经济中的重要性也越来越高。为保证用电质量和用电可靠性,配网管理人员希望在最短的时间内掌握尽可能多的配电网运行信息,并在事故时提前预警,辅助调度员尽快做出决策,尽量缩短故障处理和故障恢复时间。配电自动化系统应提供如下信息:(1)配电网运行概况 配电网在日常运行过程当中,需要对配电网的运行状态进行有效的采集和监视,随着配电网规模的扩大,配电网信息越来越多,及时准确的配电网运行数据对运行管理人员来说是非常重要的。如何在有限的屏幕上显示尽可能多的信息,并提供多种显示手段,是人们现今重点研究的课题。(2)配电网中所有设备的负载情况 配电网中设备很多,供电能力的强弱,供电质量的好坏与这些设备的运行状态有很大的关系, 电力设备故障必然导致电力系统出现问题。所以随时了解配电设备的运行情况:运行率、负载率、故障率等,对了解配电网的运行是很有帮助的。(3)配电网薄弱环节的分布情况 配电网在运行过程当中,各部分的负荷状态是不一样 的,其抗故障的能力也是不一样的,哪里是当前薄弱的环节,如何根据当前配电网情况分配负荷,减轻配电网薄弱环节的运行
4、负担。 (4 )配电网故障的精确信息 配电网运行过程中故障是不可避免的,在发生故障的时候,如何将准确的故障信息及时可靠地传送给调度人员,辅助他们正确判断,采取有效的行动,隔离故障,防止故障的进一步扩散。 配电自动化系统的可视化就是要提供各种各样的新的显示手段,让这些信息以合适的方式表现出来,提高调度员的工作效率。 传统配电自动化系统中的显示技术 在传统的配电自动化系统中,主要有两类图形显示工具,一类是单线图显示,一般由自己开发;一类是地理图显示,一般采用商用的地理信息系统,如:MapInfo , ARCInfo、SmallWord 等。单线图工具主要显示电气连接的逻辑关系,不关心具体位置,只关心拓扑连接以及相应 的测量值和开关的开合状态,图形还包括曲线、棒图等趋 势图形,调度员通过图形上显示的数据来了解配电网运行 的情况,地理信息图显示设备的地理位置和地形情况,便 于设备巡检和了解管道位置和走向。 这两类图形的显示技术的主要特点都是在图形的基 础上(单线图或地理图),同时显示电力设备运行的数据 信息,如:有功、无功、电流、电压、相角以及开关、刀 闸的开合状态。可以如实直观地反映配电网的
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