配电网态势感知与可视化图形与平台的设计与应用

【摘要】：智能并直观地将配电网的态势进行可视化表达是保障电力系统的安全、稳固、优质、经济运行中至关重要的环节之一。伴随现代电力系统采集的信息量与信息维度的增加,传统态势表达方式已不能满足电网调度人员的需求。因此,如何基于当前人类对智能配电网系统的客观认知,合理利用好数据和信息资源,通过一种以用户为中心的设计方法研究来开发优秀的配电网人机协同态势感知和态势可视化平台,意义十分重大和迫切。 配电网态势感知与可视化图形操作平台是配网运行调度人员通过态势图形分析和反演配电网态势的图形操作平台。其中态势图形是根据配电网拓扑结构和历史真实线路数据通过特殊的可视化算法合成的一类能够直观展现配电网态势的SVG格式图形。本文围绕配电网态势感知与可视化图形操作平台,所做的主要工作和创新如下： 智能电网态势图形建模及态势可视化关键技术的理论方面的研究。该方面涉及智能电网态势管理概念模型,以及相关态势感知可视化建模方法；提出了将态势图形通过动态播放来实现配电网态势的展现和反演,并给出了其构造的理论方法；初步探讨了态势图设计评价标准,指出了态势底图将直接影响图形用于态势可视化的效果。 配电网态势感知与可视化图形中态势底图方面的研究。针对常规配电网接线图作为配电网态势底图存在缺陷,提出了以变电站为中心的配网动态辐射状均匀接线图的态势底图,并对其自动成图算法FR力导算法做了多项适用于配电网拓扑布局的改进,即在节点运动方程引入牵引力,添加点边规避处理,引入馈线与馈线、相邻级别线路的斥力。同时选取某地区地理接线图和均匀接线图为底图进行电压等高线态势图成图渲染,通过态势察觉度的测量方法进行定量对比验证了均匀接线图的优越性。 配电网态势感知与可视化图形方面的研究。该方面结合可缩放矢量图形(SVG)技术在电力系统图形交互中的应用优势,提出了态势图的文档结构,并在此基础上设计了多种静态态势图形。新的静态态势图形包括等高线态势图、配网异常态势图、功率线损态势图和三维静态态势图,为配电网态势感知与可视化图形平台提供了较为丰富的态势图形素材。 配电网态势感知与可视化图形平台方面的研究。该方面以先前提出的可视化图形建模理论、均匀接线图、静态态势图形为基础,介绍了态势图形操作平台的基本框架及主体核心功能和该平台所含的动态态势图合成机制,并给出了其多时刻态势数据的集成交互和动态态势图的脚本设计等核心构造方法,最后附上了该平台的集成方法及交互界面展示。 集成后的平台能够满足系统运行人员在此之上进行人机交互,从而实现实时态势图形监控、历史态势图形查询、历史态势图形动态演示等功能。该平台能够在提升配电网运行调度人员对掌控电网实时态势,反演并分析历史态势和预估未来配电网态势方面能力的提升起到非常显著的效果。