电网实时监控可视化技术研究与分析_赵林(2)

1.2.3 计算点可视化表示

计算点一般都可以找到通用图元来表达，包括饼图、棒图、表计、雷达图、甘特图等等，这些图元有些适合于表示一个点，更多的适合于对比一组数值。图元具有通用性，因此在其他领域也得到了广泛使用，并且会不断增加新的形式，我们可以不断将其他领域的新成果引入到电力系统中来。有时这些图元表示的点需要突出显示其发生的地理位置，那么就将这些图元与潮流图结合使用。如图7所示，当某地区旋转备用突变时，地区边界变色高亮显示，地区中间出现代表旋转备用的饼图，显示突变后的数值。

有时只是要对比某些量，则可将这些图元单独显示或组合显示。这些图元组合在一起可以成为一组具有特定监视意义的画面。如图8所示，由一组

图10 甘特图 Fig. 10 Gantt chart

2 告警、预警的可视化

2.1 基于二维平面显示的告警可视化

依据以上方式，电网数据可以实现可视化展示，但还不足以完全发现电网的薄弱环节，发现电网的薄弱环节很重要的方式是依据告警和预警[12-14]，告警、预警这些关键性的异常信息需设计特殊方式进行展现。

告警数据一般是数据库中是带有告警发生的

第38卷第2期电网技术 541

地点、时间和具体事件的一条记录。调度员关心的告警一般包括以下几类：1）设备故障类告警，包括发电机、母线、变压器等设备告警。2）系统异常类告警，包括来自稳态监控的越限类告警和来自动态监测系统(wide area measurement system，

除需要的辅助决策[15]信息也可以设计直观的挂牌进行展示。如图14所示，发生告警后，地理图上会出现辅助决策信息挂牌，当鼠标悬浮在挂牌处可以查看具体的辅助决策信息。通过各种形象直观的挂牌，调度人员可以快速洞察电力系统的异常。

WAMS)的低频振荡、相角差越限等。3）预警类告警，包括来自网络分析的静态安全分析N?1计算、短路电流计算和来自动态安全评估(dynamic

DSA)的暂态稳定、小干扰稳定、security assessment，

静态稳定、电压稳定预警告警等。4）计划类告警，包括用电计划偏差告警等。5）气象类告警，包括线路雷击告警、恶劣天气告警、水情灾害告警等。

以上所述各类告警均可以结合潮流图以挂牌的方式展示，如图11所示，当发生故障类告警时，在地理图上会对此设备所在的厂站进行定位和挂牌展示。在挂牌出现的同时也可配合聚闪、高亮等特效，引起调度员注意。聚闪特效如图12所示，发生故障时挂牌标示故障类型，闪烁靶心定位故障地点。高亮特效如图13所示，高亮闪烁显示其他线路故障前后潮流转移情况。

挂牌这种方法的优势在于挂牌样式可以根据具体的告警事件进行形象的设计，同时异常情况消

图14 辅助决策信息挂牌

Fig. 14 The sign of auxiliary decision information

2.2 基于三维空间的告警可视化

通常告警发生后调度员需了解这次告警导致的很多结果信息。以变压器故障告警为例，包括发生故障的变压器标识、变压器相连开关动作情况、变压器相关保护动作情况，本次故障导致的潮流越限情况，本次故障导致的电网功率突变情况。这些信息与告警一同推出会给调度、监控人员做出决策带来很大方便，这些信息若一次性地在二维空间展示难度较大。基于三维技术的综合告警可视化展示可在三维空间中清晰明了地表示这些信息。例如一次变压器故障，调度人员关心的信息见图15，包括变压器发生故障后展示变压器本身的开关动作和

图11 故障挂牌

Fig. 11 The sign of power fault

保护动作情况，变压器量测越限情况，变压器所在厂站及此次故障导致其他厂站的潮流突变情况。利用这种方式可实现母线、发电机等设备的故障告警可视化展现。母线告警可视化见图16，展示了母线发生故障后母线的开关动作和保护动作情况，及母线所在厂站及此次故障导致其他厂站的潮流突变情况。

图12 挂牌聚闪 Fig. 12

The flashing sign

图13 线路高亮显示 Fig. 13 Line in bright color

图15 三维空间变压器告警可视化

Fig. 15 3D visualization of transformer alarm

542 赵林等：电网实时监控可视化技术研究与分析 Vol. 38 No. 2

图16 三维空间母线告警可视化 Fig. 16 3D visualization of bus alarm

图18 区域出力面积曲线

Fig. 18 Area curve of regional output power

基于三维空间的告警可视化在实现上是一种在三维空间中的自动成图技术，按照以下步骤实现：1）对来自综合智能告警模块的各类告警信息设计出直观形象的三维模型。2）当告警发生时，动态确定模型在三维空间中的位置，将一次告警的相关信息一次性翻译成图形。3）根据实时数据对这些图形进行渲染。利用三维形式表达的先天优势，可以展现电网告警之间的关联关系，使调度员可以一次性了解这次告警导致的全方位信息。

图19 电力K线说明

Fig. 19 Description of power K line

可以为用户展示不同时间段的数据，方便电网数据的日常监视，以便更清楚地了解电网的负荷变化。图20为网供负荷K线图，滑竿上显示负荷的最大值、最大值时间、最小值、最小值时间、平均值，在可视范围内，最大值和最小值分别在图形上标识红点和绿点并显示极值。

3 数据趋势分析工具

曲线是最常用的数据趋势分析工具，电网实时监控可视化中除传统曲线外还开发了具有特色的趋势分析工具，包括立体曲线、面积曲线和K线曲线。立体曲线能直观地体现出各个成分的对比，例如使用立体曲线可以查看某省不同区域的当天负荷情况对比等。如图17所示，立体曲线代表各区域电网的负荷情况。

图20 负荷K线 Fig. 20 K line of load

电网动态过程中产生的基于PMU采集装置形

图17 负荷立体曲线 Fig. 17 3D curve of load

成的海量数据可通过可视化技术进行展示，传统上低频振荡只能通过曲线等简单形式表示离散的数据点的变化趋势，无法利用图形来展示电网动态过程中相关数据点的整体连续变化。如果利用三维空间则可以整体展示电网动态过程中遥测数据的变化过程，从而展示电网海量量测数据的变化趋势与特点，洞察电网所发生的异常状况。

以低频振荡为例，在三维空间中建立坐标系，X、Y、Z轴分别为发生时间、有功值和主要振荡点，这里的有功值是经过处理的有功变化比值。振荡过程中所产生的海量数据在三维空间构成一条三维平面带，三维平面带Z轴的高低起伏变化与振荡的频率幅度等特征信息协同展现，展示当前各个振荡点的功率波动数据及当前系统中功率波动最大的振荡点，从而揭示本次振荡的数据变化及特征，如

面积曲线不仅可以体现各个成分的对比，还可同时展现各个成分的累加情况。如图18所示，利用面积曲线展示全省区域出力情况，面积区域代表各个地区的24 h的发电情况，在图形区域内移动鼠标，鼠标轨迹(滑竿)上显示当前位置的数据信息。

K线来源于股票系统，表示单位时间段内价格变化情况的技术分析图，用于反映股市某天的开盘价、收盘价、最高价、最低价、以及当天股价的涨跌情况。在电力系统实际应用中，没有开盘和收盘的概念，借助K线的表示方式，使用K线的矩形上下边分别显示有功的最大和最小值，如图19所示。K线支持时间轴的任意移动拉伸，通过该功能

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图21所示。也可以通过这种方式对扰动的动态过程进行全程三维展现。

图21 电网低频振荡三维展示

Fig. 21 3D display of low frequency oscillation in

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