基于電網數據展示的可視化技術實現研究

王明

摘 要：隨著電網信息化建設的不斷深入，如何提高業務人員對電網數據分析處理的能力并展示電網數據信息，顯得尤為重要?？梢暬侵赣脠D形的方式將信息視覺上的美感和直觀性傳達出來?？梢暬夹g在可視化領域中扮演著重要的角色，對于提升用戶體驗、幫助用戶理解數據以及快速挖掘出潛在價值等都有著巨大的作用。文章針對可視化技術在電網數據展示中的應用展開了相關研究。

關鍵詞：電網數據展示;可視化技術：系統實現

中圖法分類號：TP391文獻標識碼：A

１ 引言

目前，我國電網信息化建設正處于快速發展的階段，但是對于電網企業而言，其數據統計和管理也面臨著很多問題，如數據冗余、缺乏有效的分析方法和可視化手段等。我國現有的電網信息系統主要有２種模式：一種是采用傳統數據庫的方式，如北京電力調度控制中心（簡稱北京電調）使用的ＭＩＳ 系統；另一種是采用Ｅｃｌｉｐｓｅ 和Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ 開發的基于Ｂ／ Ｓ架構的電子政務系統。為了幫助電網企業實現對電網信息系統的管理，以及提高工作人員工作效率和業務能力，將電網數據進行科學、高效、直觀的展示成為當前電網企業數據展示的迫切需求。

２ 可視化技術在電網數據系統中的應用

２．１ 數據倉庫

數據倉庫是一個集成了多個數據庫系統的數據集成平臺，可提供和分析多個獨立系統中的大量信息，并對電網運行過程中產生的各類數據進行綜合分析和挖掘，以做出更好的決策。在可視化技術支持下，可以便捷地在數據倉庫中完成各類數據可視化分析，從而了解數據間的關系以及數據在企業中的使用情況。

以電力系統為例，可通過可視化技術實現各類電力系統的運行狀態分析。將所有設備信息、電力系統各部分的信息、電量信息等進行全面直觀的展示，達到全面掌握電力系統運行情況和各部分運行狀態的目的。對于典型電網業務，從用戶角度來看，用戶可以在數據倉庫中查看到具體某一臺設備或某個區域在特定時間段內運行的情況，了解其生產經營情況；從調度角度來看，可以掌握某一地區整體運行狀況以及各部分具體情況；從電廠角度來看，可以了解到某一電廠的具體運行情況以及各個機組工作是否正常等；從發電企業角度來看，可以了解到該地區電網發電能力、發電量占比等信息；從電網運行管理人員角度來看，可以了解到電網設備運行狀況及設備類型、功能是否正常等信息。

典型電網業務包括實時采集業務、預測分析業務、綜合調度業務等。其中，實時采集業務主要包括歷史數據實時采集和實時分析；預測分析業務主要包括中長期電力需求預測分析、電量預測分析以及負荷預測等。

２．２ 數據分析與預測

目前，數據分析和預測是電網公司經營管理的重要決策手段，根據數據分析和預測，公司領導能夠及時發現業務發展中存在的問題，提前制定措施，做出相應的決策。在數據分析與預測中，采用可視化技術可以有效提高數據分析和預測的效率。目前，在電力行業，可以使用一些可視化分析工具來處理數據倉庫的海量數據。通常情況下，電力行業公司可以使用一些簡單的可視化工具將信息更加直觀、高效地展示出來。

時間序列預測圖將各個時期的歷史數據與當前的參數相結合來預測未來一段時間的情況。在時間序列分析中，預測圖可以分為２ 類：趨勢預測圖和周期預測圖。趨勢預測圖：在時間序列預測中使用趨勢圖對未來數據進行分析，可以有效描述當前和過去發生的數據，并識別出未來發生的可能。周期預測圖：使用周期模型來描述一個過程或者一段時間內正在發生的事情或工作行為。它可以顯示每個過程中正在發生和已經結束的事情（如某時間段內已經進行了多少工作），同時它還能顯示當前正在進行的工作以及相關活動。在周期模型中使用一個表示過去變化和事件之間關系的函數。趨勢圖的主要缺點是它只能顯示統計上相關程度較高的信息，并且在預測圖中也只能顯示部分已知信息（如某一天、某一月或某一年）。

此外，通過應用預測圖還能發現那些時間序列中具有高度相關性的信息，從而可以對其進行更深入的分析。

２．３ 電網運行監視和控制

電網運行監視和控制系統包含電力調度中心、變電站、發電企業等，其主要是以圖形化的方式顯示各個設備之間的關系和情況，還可對其中的設備進行定位，是電力系統安全可靠運行的重要保障。傳統的圖形化操作方式較為煩瑣，不便于操作和理解。近年來，隨著圖形技術、圖像處理技術和計算機網絡技術的發展，在電網運行監視和控制系統中應用可視化圖形技術成為可能。

調度中心可通過網絡數據可視化平臺實現對電網設備和資源的實時監控，系統中的設備主要有變電站主變壓器、母線開關、斷路器等，各設備之間通過輸電線路連接，電網各節點通過電力通信網絡與調度中心實現實時交互。輸電線路是電網中最基本也最重要的組成部分，其運行狀態對電網運行安全和電能質量有很大影響。電力企業可采用基于地理信息系統（ＧＩＳ）平臺上的輸電線路圖形化界面進行輸電線路狀態的實時監測，并將采集到的地理數據進行集成顯示；可以根據地理信息系統平臺上采集到的地理信息，利用基于ＧＩＳ 平臺上強大的空間分析功能對輸電線路運行狀態進行定位和評估；還可以在ＧＩＳ 平臺上建立輸電線路模型庫，使電網運行人員能夠直觀地對輸電線路進行狀態評估和預測，為電力企業運行維護和規劃決策提供更加科學準確、高效便捷的依據。在發電企業中，電網運行監視和控制系統主要是對發電設備進行監測、控制和管理。

２．４ 決策支持系統

決策支持系統是利用計算機技術來解決和分析決策問題，為決策者提供決策依據的系統。該系統通常包括以下幾個主要功能：數據采集、數據處理、分析挖掘、預測和模擬、可視化。決策支持系統可以對收集到的數據進行一系列的分析、加工、處理，得到所需要的結論或者意見，從而為決策者提供必要的信息。

決策支持系統從大量數據中提取有效信息并進行分析研究是一個復雜的過程，要對大量的數據進行分析和處理，需要消耗大量的時間和精力。通過可視化技術對海量數據進行處理并以圖形化和多維空間的方式呈現給決策者，從而使決策者能夠以較少的精力獲得較多的信息，這樣可以提高決策效率。

在可視化技術中，利用圖形來展示信息、知識或模型的方法稱為可視化方法。將可視化方法應用于電網運行中，可對電網運行中發生的事件或設備狀態進行分析處理并做出預測和模擬，為決策者提供必要的信息，以做出科學合理的決策。例如：（１）基于圖形與曲線相結合及動態效果直觀顯示設備運行狀態及異常情況，利用圖形并結合曲線對設備運行情況進行分析預測，并可隨時監控設備運行狀態變化趨勢并及時采取措施；（２）基于圖形與時間相結合及動態效果直觀顯示設備運行情況及異常情況，利用圖形實時展示各變電站、各線路及各電壓等級的運行情況。用戶可通過人機交互界面在圖中任意點擊或者拖動位置信息、時間、設置條件等關鍵參數進行查看，動態展示設備運行狀態的變化趨勢。

３ 電網數據展示的可視化技術分析

電網可視化系統通過對主配電網的運行狀態進行有效的數據信息采集和監視，并在有限的屏幕區域提供多種展示［１］ 。

３．１ 資料存取

在電力系統中，為保證并行性，本文提出了一種基于Ｊ２ＥＥ 技術框架的多層次結構模型，并進行了多層結構模型的設計與實現。整個技術體系結構包括信息層、處理層、表現層和終端層。

在接口的實施模式上， 可以采用比較常見的Ｗｅｂｓｅｒｖｉｃｅ 方程式以及Ｗｅｂｓｅｒｖｉｃｅ 的規范框架，將外面的數據物件進行包裝，并與外界的系統進行整合和數據互動。通過ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ 的方式，可提高用戶的服務質量和效率。

（１）確定要選取的資料，對資料的來源進行詳細的剖析，并要求各廠商協助，將有關的資料一并提交；

（２）從格式、數據規范等角度分析所要提取的數據，編制數據要求表；

（３）決定各服務間的界面實施模式，以統一的界面規格，要求各部門或各相關的系統提供商進行合作；

（４）建立數據界面，完成數據采集與界面的管理，并在界面上進行數據傳送時對運行日志進行記錄；

（５）接口的聯合調試，保證數據的完整和符合要求，需要其他廠家的聯合調試。最終，在對應的資源庫中配置顯示系統，并利用界面來獲得業務信息，從而實現顯示屏幕的作用。

３．２ 可視化數據庫

可視化數據庫主要用于電網企業各類數據的管理與分析，對電網數據進行高效、直觀、形象的展示?？梢暬瘮祿熘饕校?大類：一是數據庫系統，二是數據倉庫。

可視化數據庫系統是利用各種可視化技術將電網企業各類數據進行集中管理和分析的系統，主要功能包括數據存儲、數據管理、信息檢索、可視化展示等。

目前，隨著計算機技術和互聯網技術的發展，電網企業信息管理的方式不斷進步。電力企業應用比較廣泛的是ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２０００ 及以上版本， Ｏｒａｃｌｅ ９ｉ、Ｏｒａｃｌｅ １０ｇ 等數據庫系統也在逐漸替代傳統的企業信息管理方式。通過可視化數據庫系統對電網數據進行展示分析，具有直觀性強、信息量大的特點。

可視化數據庫系統是一個功能強大的信息管理平臺，其基于Ｗｅｂ 應用程序編程接口技術，與ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ ２０００／２０００ 及以上版本無縫集成和交互，利用豐富多樣的圖表和圖形對電網企業各類信息數據進行可視化展示分析［２～３］ 。

電力企業應用比較廣泛的有電網企業生產經營決策、調度自動化、營銷業務、售電業務、客服業務和網絡建設等業務系統。

可視化數據庫主要用于電力企業管理信息系統和內部ＥＲＰ 系統的數據展示，如電網生產調度運行、設備檢修、物資管理等過程中產生的各類數據信息。目前應用比較廣泛的可視化數據庫系統是ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ２０００ 及以上版本。

３．３ 可視化的情景演示

可視化技術與當前大數據的發展相適應，數據的可視化成為數據的有效補充，也是數據挖掘的先決條件。在電力發展過程中，將復雜的數據信息轉換為可視化是一種必然。

（１） Ｅｘｃｅｌ 是一款基本的圖形繪制軟件，它具有多種性能，能夠產生多種不同的圖形。

（２）具有跨平臺、快速構建特點的Ｉｃｈａｒｔｊｓ，其二維和三維呈現形式成為當今許多企業所喜愛的一種技術手段和服務手段。

（３） Ｆｕｓｉｏｎｃｈａｒｔｓ 所產生的圖像與另外２ 種類型的圖像相比更加專業。

電力網絡建模的基本方法是電力系統的基本圖解，該方法不僅能直觀地顯示電力系統的基本結構，還能利用遙信、遙測等各種應用的運算，在某些地區進行顯示。

在此基礎上，利用增強的示意圖環境監測電力系統，以可視化方式顯示該地區的電力系統，其最終目標是為電力系統的市場決策提供支持。

４ 結束語

本文根據電網數據展示的特點，對電網數據的可視化展示進行了深入分析，提出了幾種適合電網數據可視化展示的方法。對可視化技術在電網數據展示中的應用進行了全面深入的介紹，旨在引起讀者對電網數據可視化展現技術的重視，從而進一步加強對可視化技術在電網數據展示中應用的研究。

隨著可視化技術的不斷發展，其在電力領域中已經有越來越多的應用。相信未來隨著電力領域相關技術和方法、工具的不斷成熟，以及電力行業用戶對可視化技術應用需求、認知程度的不斷提升，可視化技術必將在電力行業得到越來越廣泛的應用。

參考文獻：

［１］ 李希娟．大數據時代下的數據可視化研究［Ｄ］．保定：河北大學，２０１４．

［２］ 曾悠．大數據時代背景下的數據可視化概念研究［Ｄ］．杭州：浙江大學，２０１４．

［３］ 楊彥波，劉濱，祁明月．信息可視化研究綜述［Ｊ］．河北科技大學學報，２０１４，３５（341 乢uc2１P