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电力系统可视化相关问题及其在发电厂中应用的研究

赵贺  
【摘要】: 可视化技术是电力系统人机界面中极为重要的一项研究内容。发展至今,可视化技术已在电力系统众多领域得以应用。可视化技术将电力系统调度员感兴趣的各类数据转换为更易于理解的图形或图像显示出来,很大程度减轻了调度员监控工作的负担,对保障系统的良好运行做出了积极的贡献。随着电力系统的互联以及系统规模的不断扩大,需要监控的信息越来越多,可视化技术的作用日益显著。 目前可视化的研究集中于新型显示方式的引入,或对已应用的可视化显示方式进行改进。而可视化技术一些相关问题的研究则相对匮乏,如可视化视图的协作等。然而此类问题对可视化技术的使用效果有着一定的影响作用,有必要对其进行研究。 与电网端运行状态可视化技术的应用广度相比较,专门针对发电厂DCS人机界面的可视化技术研究进展极其缓慢。随着自动化水平的发展,现有DCS人机界面已无法很好地满足现场运行人员的工作需求,因此,有必要对发电厂DCS的可视化加以研究。 论文工作分为基础理论研究和应用理论研究两部分,具体如下: 在基础理论研究中,通过对DCS人机界面进行深入的剖析,根据运行人员的工作特点对DCS人机界面做出了具体的需求分析,得到了DCS人机界面设计时应遵循的基本原则。 针对目前电力系统可视化研究中的一些相关课题——可视化视图输入、可视化视图的布局和可视化视图的协作三个问题进行了剖析,提出了相关的设计要点。其中重点对可视化视图协作进行了剖析,进而引出文章后续工作。 在上述研究基础上,提出了耦合多屏显示这一全新的概念。其要点是,强调屏幕画面之间的耦合关联,子屏幕画面随着主屏幕的命令操作和事件发生而动态更新,从而以多屏的视野来实现对同一项任务的监控操作,有效地分流了数据信息。从理论上分析了耦合多屏显示实现的技术要点,并对该技术在电力系统中的应用前景进行了描述。 在耦合多屏显示的基础上,进一步将其发展为关联多屏显示技术。关联多屏显示以电力系统对象类和信息类为基础建立不同的关联关系,如对象相关、信息相关、继承相关和完全相关等,将多个屏幕的显示内容进行有效地、系统的关联。 在应用理论研究中,提出了DCS气泡窗口可视化的概念。依据DCS系统中的显示需求将内容分为数据点、具体设备、报警点三类对象。模拟应用表明,气泡窗口显示方式快捷灵活,可在有限的显示空间内传递更多的数据信息,降低了窗口操作的复杂度,有效地改善了DCS系统的人机界面。以气泡窗口为基础,提出了分布式规程的概念,并予以实现。与传统的集中式规程相比,分布式规程能有效提高运行人员的操作效率和学习效率。 在理论研究部分的基础之上,将关联多屏显示应用于发电厂运行状态显示,对其具体实现进行了分析和研究。并进一步引入上述DCS气泡窗口可视化技术,发展了适用于发电厂的关联多屏显示方式。该研究是关联多屏显示概念的具体化和研究的深入化,为发电厂运行监控工作做出了有益的探索。 综上,该文对电力系统可视化相关问题及在发电厂中的应用进行了深入研究。基础理论研究部分丰富了电力系统可视化的研究内容,可为电力系统可视化的进一步发展和完善提供理论依据;应用理论研究可为发电厂DCS可视化技术的扩展提供技术支持,相关研究成果的实用化有助于提高发电厂的监控水平。


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