等值鹽密分布圖研究

王 磊，婁 婷，張哲民，覃 曉，李 琦，張 坤

0 引言

外絕緣問(wèn)題是影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵性問(wèn)題。20世紀(jì)80年代以來(lái)的電網(wǎng)事故調(diào)查表明，導(dǎo)致我國(guó)大面積停電的首要原因是污閃事故。污閃事故嚴(yán)重威脅電力設(shè)備的安全，甚至?xí)斐缮鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的重大損失。特別是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，隨著城鄉(xiāng)工業(yè)規(guī)模的不斷壯大，防污工作的難度日趨增加[1]。

電網(wǎng)污區(qū)分布圖[2]在指導(dǎo)電網(wǎng)防污工作開(kāi)展、輸變電設(shè)備安全運(yùn)行的重要依據(jù)。傳統(tǒng)污區(qū)分布圖是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)污穢度等級(jí)繪制而成?？紤]污區(qū)圖的信息數(shù)據(jù)來(lái)源、時(shí)間特征、處理方法，其繪制目標(biāo)是表征某地的飽和污穢度，并不能表征快速積污和清洗等動(dòng)態(tài)過(guò)程，也并不具有實(shí)時(shí)性。因此，本文提出等值鹽密分布圖的概念。等值鹽密分布圖是在電子污區(qū)圖的基礎(chǔ)上，疊加鹽密等值線[3]繪制而成。其鹽密等值線的繪制基礎(chǔ)是時(shí)間連續(xù)的污穢在線監(jiān)測(cè)[4]數(shù)據(jù)。等值鹽密分布圖可以用于直觀了解各地區(qū)實(shí)時(shí)和歷史污穢水平，對(duì)外絕緣配置有更加直接的指導(dǎo)作用。

1 目前輸電線路污區(qū)劃分現(xiàn)狀

目前污區(qū)圖的繪制依據(jù)主要是污穢等級(jí)的劃分。而污穢等級(jí)的劃分主要是根據(jù)各地的歷史污濕特征、絕緣子表面鹽密值和日常運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)綜合考慮的。從整體上來(lái)說(shuō)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)略顯粗獷，不能精細(xì)表達(dá)各地區(qū)等值鹽密的分布規(guī)律。而且污區(qū)分布圖幾年更新一次，實(shí)時(shí)性不足。因此并不能表征各地的實(shí)際污穢水平。

2 等值鹽密分布圖的繪制方法

等值鹽密分布圖定義為在二維地圖平面上把地理上具有相同絕緣子等值鹽密數(shù)值的點(diǎn)互相連接而成的圖形，由底圖和多組等值線組成。

2.1 污穢信息數(shù)據(jù)預(yù)處理

繪制等值線的關(guān)鍵基礎(chǔ)是污穢信息數(shù)據(jù)，只有在污穢信息數(shù)據(jù)從數(shù)量和空間分布上滿足一定條件后才能進(jìn)行繪制。同時(shí)，在實(shí)際運(yùn)用中，污穢環(huán)境各要素?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的格式可能不一致，在確定等值線生成的方法后，需要對(duì)不同來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理：首先讀入原始數(shù)據(jù)，按一定的規(guī)則規(guī)范數(shù)據(jù)格式，然后對(duì)規(guī)則網(wǎng)格數(shù)據(jù)有效點(diǎn)和空白點(diǎn)進(jìn)行合理處理，而對(duì)于任意離散點(diǎn)數(shù)據(jù)先進(jìn)行網(wǎng)格化，然后按照規(guī)則網(wǎng)格數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理。

2.2 等值鹽密分布圖的繪制規(guī)則

本文在對(duì)鹽密環(huán)境要素信息充分了解的基礎(chǔ)上，利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，包括污穢在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和人工取樣值，對(duì)鹽密環(huán)境信息平面分布圖以等值線形式的表達(dá)進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了鹽密環(huán)境信息等值線自動(dòng)繪制快速顯示。主要工作包含以下幾個(gè)方面[5]。

（1）了解鹽密環(huán)境信息。理解鹽密環(huán)境各種要素的概念，分析各種要素的數(shù)據(jù)組織形式以及可視化的表達(dá)方式。

圖1 等值鹽密分布圖流程

（2）利用鹽密環(huán)境信息等值線自動(dòng)生成技術(shù)，對(duì)等值線自動(dòng)繪制涉及到的不同算法進(jìn)行選擇，采用矩形網(wǎng)格法生成等值線。等值線生成的主要步驟為：數(shù)據(jù)預(yù)處理、等值點(diǎn)的計(jì)算、等值點(diǎn)的追蹤、等值線的追蹤。

（3）利用等值線平滑技術(shù)，采用三次B樣條曲線對(duì)等值線進(jìn)行光滑處理。

（4）利用等值線填充技術(shù)，基于OpenGL的快速填充方法來(lái)實(shí)現(xiàn)等值線填充。

（5）利用等值線的標(biāo)注技術(shù)，采用向量判斷方法確定標(biāo)注位置，并對(duì)等值線標(biāo)注的進(jìn)行處理。

（6）疊加組合。將鹽密等值線疊加到電子污區(qū)圖，生成等值鹽密分布圖。

圖2 廣州某地區(qū)等值鹽密分布圖

在等值鹽密圖繪制過(guò)程中，首先由計(jì)算機(jī)從數(shù)據(jù)庫(kù)讀入在線監(jiān)測(cè)終端發(fā)送回的鹽密值，經(jīng)過(guò)前述繪制規(guī)則處理數(shù)據(jù)后輸出等值線的集合，再與現(xiàn)有污區(qū)圖進(jìn)行疊加展示。疊加的目的是形成比較，便于掌握整體污穢形勢(shì)。整個(gè)繪制流程如圖1所示。

3 等值鹽密分布圖繪制實(shí)例

收集廣東某地區(qū)的污穢在線監(jiān)測(cè)設(shè)備信息，整理相應(yīng)鹽密數(shù)據(jù)，按照以上繪制規(guī)則繪制該地區(qū)2016年10月18日等值鹽密圖，如圖2所示。

考慮恰當(dāng)?shù)挠?jì)算負(fù)荷，圖2中等值線的分辨率設(shè)置為0.01 mg/cm2，可較好地表征等值鹽密線在空間的分布趨勢(shì)。從圖2可以看出，在明確各地區(qū)所屬污區(qū)等級(jí)的基礎(chǔ)上，同時(shí)能夠看到各地的實(shí)時(shí)污穢水平。

4 結(jié)論

本文結(jié)合輸變電線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的污穢在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，說(shuō)明了等值鹽密分布圖的概念，介紹了其方法依據(jù)，繪制規(guī)則等，并以廣東某地區(qū)為例輸出等值鹽密分布圖樣圖。

參考文獻(xiàn)：

［1］王圣，王萌，朱庚富.沿海大氣環(huán)境質(zhì)量指數(shù)與電力設(shè)備污閃關(guān)系的研究［J］.華東電力，2007，35（9）：44-47.

［2］DL/T 374-2010.電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖繪制方法［S］.

［3］宋麗娟，龔曉峰，鐘猛.基于網(wǎng)格法的等值線繪制方法［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2005，28（14）：65-67.

［4］王思捷，胡濱，黃松，等.基于光傳感技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)污穢度在線監(jiān)測(cè)裝置在熱帶海島污濕特征下的研究及應(yīng)用［J］.電瓷避雷器，2014（2）：104-107.

［5］孫曉燕，伍增貴.基于MFC和OpenGL的快速填充等值線實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2005，22（3）：169-170.