基于SVG的可視化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

付 奎，王 濤，劉志松

（武漢供電設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430033）

0 引言

電力系統(tǒng)的可視化指的是將可視化相關(guān)技術(shù)用在電力系統(tǒng)當(dāng)中，將其在運(yùn)行狀態(tài)中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)用圖像的形式展現(xiàn)出來(lái)，讓相關(guān)工作者能夠直接觀察有關(guān)數(shù)據(jù)，了解電力運(yùn)行的情況，進(jìn)行針對(duì)性的防護(hù)和控制。使用SVG將運(yùn)行中的各種數(shù)據(jù)采用圖像的形式展示、傳輸或者存儲(chǔ)，有助于解決運(yùn)行中存在的問(wèn)題。就目前的電網(wǎng)可視化技術(shù)而言，SVG可視化技術(shù)主要在地理接線圖或單線圖上運(yùn)用，把產(chǎn)生的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成二維或是三維。SVG可以將電力系統(tǒng)準(zhǔn)確的表達(dá)出來(lái)，并轉(zhuǎn)換成精確的圖形，在地理接線或單網(wǎng)接線圖當(dāng)中比較適用。

1 基于地理接線圖可視化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用

1.1 地理接線圖的運(yùn)用

所謂的地理接線圖指的是使用點(diǎn)與線將電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)及路線在地理圖標(biāo)上進(jìn)行標(biāo)注，節(jié)點(diǎn)的位置需要和實(shí)際的地理位置相一致，所標(biāo)注的線路必須和實(shí)際線路走向基本一致，并按照需求將路線準(zhǔn)確描述出來(lái)，地理接線的圖表與實(shí)際的系統(tǒng)相符合會(huì)更加直觀。但是，部分節(jié)點(diǎn)與線路聚在地理圖標(biāo)上時(shí)，數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)會(huì)有一定的問(wèn)題，此時(shí)，可選擇能夠滿(mǎn)足條件的其中一個(gè)數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)密集亦或重疊的情況發(fā)生[1]。

1.2 節(jié)點(diǎn)電壓等高線的應(yīng)用

節(jié)點(diǎn)電壓是電網(wǎng)內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，與線路數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)相比較，節(jié)點(diǎn)電壓的表達(dá)更加困難，主要是因?yàn)槠涫请x散存在的，現(xiàn)實(shí)生活中并未被普遍接受。目前為止，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的表示大多是表格的形式，亦或是于電網(wǎng)接線圖上的節(jié)點(diǎn)采用文本的方式將其顯示出來(lái)，優(yōu)點(diǎn)是能夠準(zhǔn)確的將數(shù)據(jù)表達(dá)出來(lái)，同樣能夠?qū)⒂袛?shù)據(jù)位置的地理情況清楚地描述出來(lái)；缺點(diǎn)是對(duì)于越線情況或者節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分布不能準(zhǔn)確表現(xiàn)出來(lái)，尤其是在系統(tǒng)規(guī)模變得更大的時(shí)候，此類(lèi)問(wèn)題會(huì)更加明顯。節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采用文本的方式顯示比較準(zhǔn)確，但不夠直觀[2]。就節(jié)點(diǎn)電壓而言，電力系統(tǒng)相關(guān)調(diào)度人員想要一次性便能將電壓分布的情況看出來(lái)，而文本表示的方法并不能滿(mǎn)足這樣的要求，但是，若采用兩種顏色的矩形進(jìn)行表示，便能將這一問(wèn)題解決。采用矩形圖將電壓情況進(jìn)行展示，就如在水杯內(nèi)注水一樣，兩種顏色間明顯的分界線就能將電壓的情況展示出來(lái)，杯頂、杯底以及中間分別對(duì)應(yīng)不同的電壓值。使用雙色圖對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，這通常運(yùn)用于常見(jiàn)規(guī)模電力系統(tǒng)內(nèi)，并且具有較高的運(yùn)用效率。但是，該模式如果運(yùn)用在更大規(guī)模的電力系統(tǒng)內(nèi)，會(huì)存在一定的問(wèn)題，比如，節(jié)點(diǎn)很多時(shí)，采用矩形圖表示很有可能出現(xiàn)重疊的情況。此時(shí)，將矩形圖的面積縮小能夠減少重疊的情況，但是，依然還會(huì)有矩形圖過(guò)于擁擠影響視覺(jué)的情況[3]。

電壓等值線的相關(guān)流程為：將服務(wù)器開(kāi)啟，客戶(hù)端便能要求電壓等值線的相關(guān)服務(wù)，客戶(hù)在訪問(wèn)過(guò)程中需將進(jìn)行等值線電壓設(shè)計(jì)的區(qū)域以及等級(jí)信息給出，然后在圖形的顯示口處按照等值線所生成的結(jié)果對(duì)等值線進(jìn)行渲染，渲染需于電網(wǎng)接線圖內(nèi)完成，最后所呈現(xiàn)的圖形便能將網(wǎng)絡(luò)電壓的實(shí)際分布情況等展現(xiàn)出來(lái)。圖形內(nèi)，也可不使用電壓等級(jí)等值線進(jìn)行描繪，電壓等值線也能根據(jù)組件進(jìn)行分析，并將其可視化，再把圖形重新繪制，進(jìn)而得到新型等值線示意圖。此外，還能經(jīng)CIS規(guī)范內(nèi)高效數(shù)據(jù)的接口對(duì)遙測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行訂閱，如果數(shù)據(jù)產(chǎn)生變化，CIM服務(wù)器便會(huì)很快將變化所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通知給平臺(tái)，此時(shí)，平臺(tái)能夠按照這類(lèi)數(shù)據(jù)對(duì)電壓等值線重新計(jì)算和分析，達(dá)到實(shí)時(shí)更新電壓分布的目的，這樣，相關(guān)運(yùn)行工作者也能及時(shí)對(duì)電壓實(shí)際情況有所了解，并預(yù)測(cè)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的越限行為[4]。

1.3 電網(wǎng)潮流示意圖的運(yùn)用

電網(wǎng)中，系統(tǒng)潮流具體分布情況主要經(jīng)潮流示意圖展示，和某區(qū)域具體地理特征相結(jié)合，使用潮流示意圖能夠?qū)^(qū)域中潮流的方向以及大小清楚地展現(xiàn)出來(lái)。將服務(wù)器開(kāi)啟，客戶(hù)在對(duì)該項(xiàng)服務(wù)進(jìn)行訪問(wèn)之后，把所需的線路信息給出，圖形的顯示口便能按照相關(guān)數(shù)據(jù)在服務(wù)器獲得潮流線圖，再經(jīng)過(guò)可視化平臺(tái)，將所得潮流圖進(jìn)行分析后形成SVG文件，最后回饋給客戶(hù)端，此時(shí)，用戶(hù)只要通過(guò)客戶(hù)端的瀏覽器便能觀看到潮流圖?？蛻?hù)所能看到的潮流圖可以按照其需要實(shí)行定義，比如：可以采用箭頭表示線路防線，根據(jù)線路的粗細(xì)，箭頭的大小可調(diào)整，數(shù)值也能夠?qū)?yīng)，箭頭的方向即為潮流的方向。還可以經(jīng)CIS數(shù)據(jù)接口來(lái)訂閱相關(guān)的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)發(fā)生變化，CIM服務(wù)器便能立即將變化通知到交互的平臺(tái)，最后由平臺(tái)對(duì)這些數(shù)據(jù)重新加工，并將最后的示意圖展現(xiàn)出來(lái)[5-6]。

2 一次接線圖可視化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用

2.1 動(dòng)態(tài)著色

所謂的動(dòng)態(tài)著色指的是使用電網(wǎng)拓?fù)鋵?duì)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析，按照設(shè)備的運(yùn)行情況（帶電）、電壓等級(jí)、圖標(biāo)的顯示情況等在一次接線圖上將設(shè)備狀態(tài)展現(xiàn)出來(lái)，這一過(guò)程中，需按照遙信值變化隨時(shí)更改設(shè)備的數(shù)據(jù)顯示情況，此功能主要是對(duì)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。此次研究的公共平臺(tái)上，對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析是建立在數(shù)據(jù)完善的基礎(chǔ)之上，整個(gè)過(guò)程中，動(dòng)態(tài)著色可分成兩個(gè)階段，其一，按照電網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)拓?fù)浞治鲭娋W(wǎng)的模型，進(jìn)而獲得系統(tǒng)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)；其二，與圖形的可視化相結(jié)合，對(duì)電網(wǎng)模型內(nèi)圖元給予動(dòng)態(tài)著色。將SVG交互性充分利用起來(lái)，用戶(hù)還能在一次接線的圖形內(nèi)把開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行改變，以此實(shí)現(xiàn)用人工觸發(fā)達(dá)到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的目的，還能對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶電時(shí)會(huì)發(fā)生的變化進(jìn)行預(yù)見(jiàn)。

動(dòng)態(tài)著色的相關(guān)工作流程：服務(wù)器開(kāi)啟后將模型相關(guān)數(shù)據(jù)輸入進(jìn)拓?fù)浞治鼋M件內(nèi)實(shí)施分析，再由客戶(hù)端對(duì)這一服務(wù)進(jìn)行訪問(wèn)，此時(shí)，圖形顯示口便能按照拓?fù)渌治龅贸龅慕Y(jié)果給圖元實(shí)施動(dòng)態(tài)著色，客戶(hù)能夠從圖像上直接了解此時(shí)網(wǎng)絡(luò)帶電的實(shí)際情況。并且，客戶(hù)還能在圖形上對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行離線操作，根據(jù)客戶(hù)的操作流程，拓?fù)浞治鱿嚓P(guān)組件便能將其快速分析出來(lái)，實(shí)行重新著色，還能根據(jù)顯示的情況對(duì)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)見(jiàn)。此外，還能經(jīng)過(guò)CIS所規(guī)范的相關(guān)數(shù)據(jù)接口對(duì)遙信數(shù)據(jù)進(jìn)行訂閱，如果發(fā)生意外變化，CIM服務(wù)器便能很快將變化情況通知給交互平臺(tái)，收到通知，平臺(tái)便能根據(jù)數(shù)據(jù)圖元情況及顏色進(jìn)行相應(yīng)的改變，這時(shí)，圖形能夠自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)著色[7]。

2.2 電網(wǎng)的運(yùn)行情況監(jiān)控

對(duì)電網(wǎng)帶電狀態(tài)的監(jiān)控能夠使用動(dòng)態(tài)著色的方法來(lái)解決，而遙測(cè)數(shù)據(jù)的監(jiān)控，能夠使用信息交互平臺(tái)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)通訊的HSDA接口獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，此時(shí)所獲的數(shù)據(jù)為SCADA中刷新的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些不斷刷新出來(lái)的數(shù)據(jù)實(shí)施可視化分析，最后便能生成相應(yīng)的圖形。此時(shí)，客戶(hù)端能夠經(jīng)過(guò)這些接口獲取新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的圖形，通過(guò)圖形的顯示，找到相對(duì)應(yīng)的位置?？蛻?hù)能夠采用訂閱的方法獲取不斷刷新的數(shù)據(jù)，由此可見(jiàn)，頁(yè)面所展示的分析結(jié)果是可實(shí)時(shí)查看的，這樣便能達(dá)到對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的監(jiān)控，實(shí)時(shí)了解電網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)[8]。

3 結(jié)語(yǔ)

電力運(yùn)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以采取SVG可視化技術(shù)存儲(chǔ)和傳輸，以圖形的形式展現(xiàn)出來(lái)，可解決WEB發(fā)布圖像數(shù)據(jù)時(shí)存在的問(wèn)題。與此同時(shí)，用SVG可以將電力系統(tǒng)的圖元精確的表達(dá)出來(lái)，最后提供準(zhǔn)確圖元定位，恰當(dāng)?shù)貙⒌乩斫泳€圖亦或是電網(wǎng)的單線圖進(jìn)行描述，由此可見(jiàn)，基于SVG的可視化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用極其必要。文章對(duì)電力系統(tǒng)中SVG背景下可視化技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行分析，介紹實(shí)際運(yùn)用的同時(shí)也給更多研究者提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。