CN103530815B - 一种情景式电网展示方法及其展示应用系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种情景式电网展示方法及其展示应用系统，该方法对情景式电网进行展示，包括下述步骤：（1）配置场景层；（2）配置组件层；（3）配置内容层。该系统包括操作台、维护工作站、数据库服务器、应用数据服务器和磁盘阵列；操作台和维护工作站通过千兆以太网交换机均与数据库服务器和应用数据服务器连接，数据库服务器通过SAN交换机与磁盘阵列连接，应用数据服务器以文件的形式存储与仿真分析相关数据。本将电网数据变化的展示由用户被动接受改为用户主动设计，可观性和易用性有极大提升。本发明实现无论仿真分析算法如何改变，特定工作人员所关心的电网数据基本不变，且杜绝出现电网图无法与数据匹配进而遭到废弃的问题。

Description

一种情景式电网展示方法及其展示应用系统

技术领域

本发明涉及一种电网仿真的展示方法，具体涉及一种情景式电网展示方法及其展示应用系统。

背景技术

现有电网仿真分析手段主要以仿真软件为主，和仿真结果展示手段以电网图结合数字标签为主，每一幅电网图都和数据有比较紧密的关联，一旦仿真分析算法改变，结果数据随着改变，已有的电网图就有部分或全部内容无法与数据匹配的问题。根据人性化设计原则，结合工作人员角色、职责以及工作重点构建对应的电网场景展示，无论仿真分析算法如何改变，特定工作人员所关心的电网数据基本不变，基于这一需求，提出本发明中的电网仿真展示方法，杜绝出现电网图无法与数据匹配进而遭到废弃的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题及发明目的：

本发明要解决的技术问题是：如何实现无论仿真分析算法如何改变，特定工作人员所关心的电网数据基本不变，且杜绝出现电网图无法与数据匹配进而遭到废弃的问题。

本发明的发明目的是：提供一种情景式电网展示方法，另一目的是情景式电网展示应用系统，通过情景式电网展示方法及其展示应用系统，解决上述技术问题。

(二)技术方案：

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种情景式电网展示方法，所述情景式电网是描述电网工作的情形，包括稳态运行，故障发生及设备动作后的电网状态数据的变化，某一时刻电网状态数据的集合称为特定条件下的情景式电网；其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

(1)场景层配置；

(2)组件层配置；

(3)内容层配置。

进一步地，所述步骤(1)中，场景层配置包括配置场景ID、场景中文名称和场景的时序相关性配置，场景的时序相关性指电网中的某些数据在特定的时间点特定的场景下出现，通过时序编号来反应，编号为0表示场景默认显示不随着时间的推移改变显示属性；编号大于0时，场景在特定时间点显示，编号越大场景的出现越靠后；场景的时序相关性决定场景是否出现以及出现的次序。

进一步地，所述步骤(2)中，组件层配置包括配置组件ID、配置组件中文名称和配置组件展示形式；组件层配置包括厂站模型配置和线路模型配置；组件展示形式包括模型以二维形式或三维形式展示。

进一步地，厂站模型配置包括厂站模型配置的模型层配置、厂站模型配置的风格层配置和厂站模型配置的内容层配置，所述厂站模型配置的模型层配置包括模型ID的配置和模型中文名称的配置；模型中文名称是组件中文名称的内容；厂站模型配置的风格层配置包括风格ID即二维风格和三维风格、风格中文名称以及显示颜色，显示颜色是指厂站模型的外观颜色固定或是与电压等级相关；厂站模型配置的内容层配置包括电压等级名称配置和厂站模型加载的图符文件；

线路模型配置包括线路模型配置的模型层配置、线路模型配置风格层配置和内容层配置，所述线路模型配置模型层配置包括模型ID的配置和模型中文名称的配置；模型中文名称是组件中文名称的内容；线路模型配置风格层配置包括风格ID即二维风格和三维风格、风格中文名称以及显示颜色，线路模型配置显示颜色是指线路模型的外观颜色固定或是与线路的状态相关；线路模型配置的内容层配置包括电压等级名称配置和线路模型加载的图符文件。

进一步地，所述步骤(3)中，内容层配置包括配置数据ID、配置数据中文名称、配置显示状态和配置显示模式；配置显示状态包括配置显示颜色，显示颜色是指通过颜色固定或颜色改变按数据值大小的不同而改变；显示模式包括当前数据对应的动态模型和静态模型，动态模型指通过三维工具编辑并导出为动画格式的模型。

进一步地，所述方法针对电网典型场景和电网特定场景进行配置，特定场景配置是在典型场景的基础上结合用户角色进行的，特定场景由若干子场景组成，子场景与特定时间点关联，不同的时间点，子场景的组成内容不同；特定场景配置包括特定场景配置的场景层配置、特定场景配置的时序层配置和特定场景配置的内容层配置；

其中特定场景配置的场景层配置包括场景名称ID和场景中文名称，指出展示的数据；

特定场景配置的时序层配置或称子场景配置，由于子场景的数目和组成在不同的时间点都不同，包括场景时序ID，指定特定场景不同时间点对应的时序子场景；

特定场景配置的内容层配置指与特定时序层所配置的时序子场景对应的展示内容，包括数据ID、数据中文名称、显示颜色和显示模式；

一种情景式电网展示应用系统，所述系统或称电网仿真分析系统，所述系统包括操作台、维护工作站、数据库服务器、应用数据服务器和磁盘阵列；所述操作台和维护工作站通过千兆以太网交换机均与数据库服务器和应用数据服务器连接，所述数据库服务器通过SAN交换机与磁盘阵列连接。

进一步地，所述数据库服务器为用户仿真分析时提供数据，并支持从磁盘阵列同步用户请求的数据；

所述应用数据服务器提供和特定仿真分析计算相关的数据；

所有进行仿真分析的用户使用操作台，并通过千兆交换机分别从数据库服务器和应用数据服务器获取数据；

用户依据情景式电网展示方法中提到的规则进行满足当前工作需求的配置，并将配置文件保存在操作台所在的工作站，配置好后反复使用；同时用户将配置文件上传到应用数据服务器，为其他用户所共享；系统管理员通过维护工作站维护应用数据服务器和数据库服务器的所有数据及配置信息。

进一步地，所述维护工作站包括情景式电网配置模块、电网数据获取模块、服务器连接模块；其中情景式电网配置模块包括场景层配置模块、组件层配置模块、内容层配置模块。场景层配置模块负责场景ID配置、场景中文名称配置和场景的时序性配置；组件层配置模块负责组件ID配置、组件中文名称配置和组件展示形式配置；内容层配置模块负责数据ID配置、数据中文名称配置、显示状态配置和显示模式配置。

进一步地，场景层包括电网典型场景和电网特定场景，所述场景层配置模块用于配置电网典型场景和电网特定场景；所述组件层包括厂站模型和线路模型；组件层配置模块用于配置组件层中的厂站模型和线路模型。

(三)技术效果：

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明提供的情景式电网展示方法及其展示应用系统旨在组织电网数据展示的顺序和形式，根据电力系统仿真分析经验和各种工作人员的分工以及工作习惯分析各类工作人员的工作思路，概括出每一类工作人员关心的基本数据以及和基本数据关联的其他数据，将这些数据按照工作人员在电网状态数据变化时的思维习惯以时序的方式展现，通过时序展示工作人员面对电网状态有变化时关心数据的先后形成时序序列，从而形成配置文件，配置文件可以永久存放，在不需要修改任何代码的情况，可以改变展示给用户的数据，同时用户可以根据自身研究或者观摩需要修改配置文件，形成用户自定义的场景，这种方式可以极大的调动用户使用的积极性和兴趣，将电网数据变化的展示由用户被动接受改为用户主动设计，可观性和易用性有极大提升。

2、本发明的方法具有普适性，根据工作人员所感兴趣的数据进行整理，一次性完成情景式电网的配置，无论底层仿真分析算法以及相应计算接口如何改变，都不影响电网场景的推送，实现底层处理的透明化，给工作人员带来一次设计永久有效底层处理无关性的工作模式，形成职责明晰、查错快速定位的便利，极大提高工作效率。

附图说明

图1是本发明提供的典型场景配置图；

图2是本发明提供的场景层配置图；

图3是本发明提供的组件层配置图；

图4是本发明提供的内容层配置图；

图5是本发明提供的厂站模型和线路模型配置图；

图6是本发明提供的典型场景示例配置图；

图7是本发明提供的厂站模型配置图；

图8是本发明提供的线路模型配置；

图9是本发明提供的方式人员推送场景图；

图10是本发明提供的规划人员推送场景图；

图11是本发明提供的情景式电网展示应用系统结构图；

图12是本发明提供的维护工作站的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明方法提供一个典型场景展示电网状态数据，并在此基础上针对预想的用户角色进行关心数据组合推送的模式。

情景式电网展示方法根据每个特定场景需要展示的数据，预先设定展示形式以组合的形式推送，并设定在特定的时间段展示特定的场景。

典型场景采用三维模型展示网架结构，不同电压等级的厂站采用不同的模型，不同电压等级的传输线路采用不同粗细程度和不同颜色的模型。

典型场景展示形式可配置，厂站数据可配置为是否显示电压数据，如果显示可配置显示最大电压数据、指定母线电压数据、以及所有母线电压数据以列表形式显示；线路数据可配置是否显示线路阻抗、传输功率、负载率。

本发明的情景式电网展示方法典型场景配置图如图1所示，包括下述步骤：

(1)场景层配置；

(2)组件层配置；

(3)内容层配置。

通过进行场景层、组件层和内容层的配置就可以构建出一个电网场景；其中场景层配置如图2所示，主要配置场景ID、场景中文名称和场景的时序相关性配置，场景的时序相关性决定场景是默认显示还是在某个特定情境下某个时间点显示；

其中组件层配置如图3所示，主要包括组件ID配置、组件中文名称配置和组件展示形式的配置，中文名称主要是组件引用的模型中文名称，包括厂站模型名称和线路模型名称，组件展示形式包括模型以二维形式或三维形式展示；

其中内容层如图4所示包括数据ID配置，数据中文名称配置，显示状态配置和显示形式配置，数据中文名称指显示的变量名称，显示状态配置指当前场景下是否显示该变量，显示形式配置指显示内容与视口相对位置，即显示内容是否始终正对视口。

厂站模型和线路模型的配置是组件配置的一部分；厂站模型和线路模型配置图如图5所示，其中厂站模型配置包括厂站模型配置的模型层配置、厂站模型配置的风格层配置和厂站模型配置的内容层配置；厂站模型配置的模型层配置包括模型ID的配置和模型中文名称的配置，模型中文名称是如图3中所示组件中文名称的内容，厂站模型配置的风格层配置包括风格ID即二维风格和三维风格，以及风格中文名称，显示颜色，指厂站模型的外观颜色固定还是与电压等级相关；厂站模型配置的内容层配置包括电压等级名称配置和指定加载的图符文件。线路模型的配置格式及内容与厂站模型的配置完全一致，区别只在于线路模型配置的内容层分别加载各自的图符文件以及线路模型配置显示颜色是指线路模型的外观颜色固定或是与线路的状态相关。

特定场景的配置如图6所示，与用户角色相关。针对特定用户角色关心特定数据的需求，从而配置特定场景。特定场景展示的信息基于时序进行配置。展示场景以典型场景为基础，同时叠加显示统计信息。在用户无操作时，按照时序滚动动态推送电网状态数据。特定场景配置包括特定场景配置的场景层配置，特定场景配置的时序层配置，特定场景配置的内容层配置；其中特定场景配置的场景层配置包括场景名称ID和场景中文名称，主要指出展示的数据；特定场景配置的时序层配置包括场景时序ID，指定特定场景不同时间点对应的时序子场景；特定场景配置的内容层配置指与特定时序层所配置的时序子场景对应的展示内容，包括数据ID、数据中文名称、显示颜色和显示模式；显示颜色指颜色固定或通过颜色改变按数据值大小的不同而改变；显示模式指当前数据对应的模型是动态模型还是静态模型，动态模型指通过三维工具编辑并最终导出为动画格式的模型。

情景式电网展示方法旨在组织电网数据展示的顺序和形式，根据电力系统仿真分析经验和各种工作人员的分工以及工作习惯分析各类工作人员的工作思路，概括出每一类工作人员关心的基本数据以及和基本数据关联的其他数据，将这些数据按照工作人员在电网状态数据变化时的思维习惯以时序的方式展现，通过时序展示工作人员面对电网状态有变化时关心数据的先后形成时序序列，从而形成配置文件，配置文件可以永久存放，在不需要修改任何代码的情况，可以改变展示给用户的数据，同时用户可以根据自身研究或者观摩需要修改配置文件，形成用户自定义的场景，这种方式可以极大的调动用户使用的积极性和兴趣，将电网数据变化的展示由用户被动接受改为用户主动设计，可观性和易用性有极大提升。

实施例

典型场景由组件1厂站和组件2线路组成，每个组件又通过三类标签的配置显示相关数据，其中厂站数据显示厂站内所有母线电压中最大的母线电压数据，采用标签的形式展示，线路数据I侧有功功率和线路负载率同时显示，采用标签并排显示；典型场景的时序状态为非时序状态，表示典型场景不随时间的改变而改变显示状态；配置如图6所示。

其中组件1厂站配置包括：

内容1标签，包括：名称为最大母线电压，显示状态为可见状态，显示形式为始终面对视口。

内容2标签，包括：名称为指定母线电压，显示状态为不可见状态，显示形式为不始终面对视口。

内容3标签，包括：名称为全部母线电压，显示状态为不可见状态，显示形式为不始终面对视口。

其中组件2线路配置包括：

内容1标签，包括：名称为线路I侧有功功率，显示状态为可见状态，显示形式为始终面对视口。

内容2标签，包括：名称为线路阻抗，显示状态为不可见状态，显示形式为不始终面对视口。

内容3标签，包括：名称为负载率，显示状态为不可见状态，显示形式为不始终面对视口。

厂站模型的选择主要与电压等级相关，包括35KV，110KV，220KV，330KV，500KV，50KV，二维模型主要以图符为主，三维模型以3DMAX导出的三维模型文件IVE为主，厂站模型配置图如图7所示，具体如下：

形式1的二维模型配置，包括：

模型名称为35厂站，电压等级1为35千伏，模型名称为110厂站，电压等级2为110千伏，模型名称为750厂站，电压等级2为750千伏，模型名称为500厂站，电压等级2为500千伏。

形式2的三维模型配置，包括：

模型名称为35厂站，电压等级1为35千伏，模型名称为110厂站，电压等级2为110千伏，模型名称为750厂站，电压等级2为750千伏，模型名称为500厂站，电压等级2为500千伏，模型名称为220厂站，电压等级3为220千伏，模型名称为330厂站，电压等级3为330千伏。

线路模型的选择与线路的状态有关，包括线路正常状态、线路退运状态和线路选中状态以及线路输送功率越限状态；同时提供线段形式和三维柱体形式，线路模型配置图如图8所示，具体如下：

其中线路无效状态配置为灰色线路，线路选中状态配置为绿色线路，线路常规状态配置为白色线路，线路输送功率越限状态配置为红色线路。

特定场景包括方式人员推送场景和规划人员推送场景。由于方式人员主要对运行方式的合理性比较关心，方式人员展示场景配置如图9所示，具体包括全网母线电压、发电机频率、发电机功角的极值、电网薄弱点及灵敏度信息、日负荷预测信息和以辅助决策信息提供推荐调整建议，考虑到方式人员在评判运行方式合理性时会关心负荷变化，在时序5场景展示日负荷预测信息，在时序6场景展示对应负荷预测信息的辅助决策信息，如果后续方式人员根据辅助决策信息改变运行方式则展示辅助决策实施后的场景，可根据具体需要做类似配置处理。

由于规划人员主要关心现有电网运行特点和薄弱区域以及规划中的厂站或变电站并网后对电网运行特点的影响，规划人员展示场景配置如图10所示，具体包括当前电网结构和常态电网运行状态下电网的最大、最小电压母线，最大、最小频率发电机，最大、最小功角发电机，电网薄弱点及灵敏度，电网规划方案以及过去两年有功功率负荷变化情况；这些场景按照时序编号循环推送，在典型场景的基础上，突出显示各个时序场景中配置的信息，为工作人员比较电网规划方案以及评判哪种方案更优提供帮助信息。

本发明还提供一种情景式电网展示应用系统，其结构图如图11所示，系统或称电网仿真分析系统，其改进之处在于，所述系统包括操作台、维护工作站、数据库服务器、应用数据服务器和磁盘阵列；所述操作台和维护工作站通过千兆以太网交换机均与数据库服务器和应用数据服务器连接，所述数据库服务器通过SAN交换机与磁盘阵列连接。

所述数据库服务器为用户仿真分析时提供数据，并支持从磁盘阵列同步用户请求的数据；所述应用数据服务器提供和特定仿真分析计算数据；所有进行仿真分析的用户使用操作台，并通过千兆交换机分别从数据库服务器和应用数据服务器获取数据；用户依据情景式电网展示方法中提到的规则进行满足当前工作需求的配置，并将配置文件保存在操作台所在的工作站，配置好后反复使用；同时用户将配置文件上传到应用数据服务器，为用户所共享；系统管理员通过维护工作站维护应用数据服务器和数据库服务器的所有数据及配置信息。

维护工作站的结构图如图12所示，包括情景式电网配置模块、电网数据获取模块、服务器连接模块；其中情景式电网配置模块包括场景层配置模块、组件层配置模块、内容层配置模块。场景层配置模块负责场景ID配置、场景中文名称配置和场景的时序性配置；组件层配置模块负责组件ID配置、组件中文名称配置和组件展示形式配置；内容层配置模块负责数据ID配置、数据中文名称配置、显示状态配置和显示模式配置。

进一步地，场景层包括电网典型场景和电网特定场景，所述场景层配置模块用于配置电网典型场景和电网特定场景；所述组件层包括厂站模型和线路模型；组件层配置模块用于配置组件层中的厂站模型和线路模型。

通过配置一个个的电网数据情景，并且配置构成情景的模型以及各个情景展示的先后顺序，构成电网数据展示的整个情景。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种情景式电网展示方法，所述情景式电网是描述电网工作的情形，包括稳态运行，故障发生及设备动作后的电网状态数据的变化，某一时刻电网状态数据的集合称为特定条件下的情景式电网；其特征在于，所述方法包括下述步骤：

(1)场景层配置；

(2)组件层配置；

(3)内容层配置；

所述步骤(1)中，场景层配置包括配置场景ID、场景中文名称和场景的时序相关性配置，场景的时序相关性指电网中的某些数据在特定的时间点特定的场景下出现，通过时序编号来反应，编号为0表示场景默认显示不随着时间的推移改变显示属性；编号大于0时，场景在特定时间点显示，编号越大场景的出现越靠后；场景的时序相关性决定场景是否出现以及出现的次序；

所述步骤(2)中，组件层配置包括配置组件ID、配置组件中文名称和配置组件展示形式；组件层配置包括厂站模型配置和线路模型配置；组件展示形式包括模型以二维形式或三维形式展示；

厂站模型配置包括厂站模型配置的模型层配置、风格层配置和内容层配置，所述厂站模型配置的模型层配置包括模型ID的配置和模型中文名称的配置；模型中文名称是组件中文名称的内容；厂站模型配置的风格层配置包括风格ID即二维风格和三维风格、风格中文名称以及显示颜色，厂站模型配置的显示颜色是指厂站模型的外观颜色固定或是与电压等级相关；厂站模型配置的内容层配置包括电压等级名称配置和厂站模型加载的图符文件；

线路模型配置包括线路模型配置的模型层配置、风格层配置和内容层配置，所述线路模型配置的模型层配置包括模型ID的配置和模型中文名称的配置；模型中文名称是组件中文名称的内容；线路模型配置的风格层配置包括风格ID即二维风格和三维风格、风格中文名称以及显示颜色，线路模型配置显示颜色是指线路模型的外观颜色固定或是与线路的状态相关；线路模型配置的内容层配置包括电压等级名称配置和线路模型加载的图符文件；

所述步骤(3)中，内容层配置包括配置数据ID、配置数据中文名称、配置显示状态和配置显示模式；配置显示状态包括配置显示颜色，显示颜色是指通过颜色固定或颜色改变按数据值大小的不同而改变；显示模式包括当前数据对应的动态模型和静态模型，动态模型指通过三维工具编辑并导出为动画格式的模型；

所述方法针对电网典型场景和电网特定场景进行配置，特定场景配置是在典型场景的基础上结合用户角色进行的，特定场景由若干子场景组成，子场景与特定时间点关联，不同的 时间点，子场景的组成内容不同；特定场景配置包括特定场景配置的场景层配置、特定场景配置的时序层配置和特定场景配置的内容层配置；

其中特定场景配置的场景层配置包括场景名称ID和场景中文名称，指出展示的数据；

特定场景配置的时序层配置又称子场景配置，由于子场景的数目和组成在不同的时间点都不同，包括场景时序ID，指定特定场景不同时间点对应的时序子场景；

特定场景配置的内容层配置指与特定时序层所配置的时序子场景对应的展示内容，包括数据ID、数据中文名称、显示颜色和显示模式；

所述方法用的系统为一种情景式电网展示应用系统，所述系统又称电网仿真分析系统，所述系统包括操作台、维护工作站、数据库服务器、应用数据服务器和磁盘阵列；所述操作台和维护工作站通过千兆以太网交换机均与数据库服务器和应用数据服务器连接，所述数据库服务器通过SAN交换机与磁盘阵列连接；

所述数据库服务器为用户仿真分析时提供数据，并支持从磁盘阵列同步用户请求的数据；

所述应用数据服务器提供和特定仿真分析计算数据；

所有进行仿真分析的用户使用操作台，并通过千兆交换机分别从数据库服务器和应用数据服务器获取数据；

用户依据情景式电网展示方法中提到的规则进行满足当前工作需求的配置，并将配置文件保存在操作台所在的工作站，配置好后反复使用；同时用户将配置文件上传到应用数据服务器，为用户所共享；系统管理员通过维护工作站维护应用数据服务器和数据库服务器的所有数据及配置信息；

所述维护工作站包括情景式电网配置模块、电网数据获取模块、服务器连接模块；其中情景式电网配置模块包括场景层配置模块、组件层配置模块、内容层配置模块，场景层配置模块负责场景ID配置、场景中文名称配置和场景的时序性配置；组件层配置模块负责组件ID配置、组件中文名称配置和组件展示形式配置；内容层配置模块负责数据ID配置、数据中文名称配置、显示状态配置和显示模式配置；

场景层包括电网典型场景和电网特定场景，所述场景层配置模块用于配置电网典型场景和电网特定场景；所述组件层包括厂站模型和线路模型；组件层配置模块用于配置组件层中的厂站模型和线路模型。