CN111723462A - 一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化方法及系统 - Google Patents

一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化方法及系统 Download PDF

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李文臣
田芳
徐得超
张磊
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Abstract

本发明公开了一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化方法及系统，属于电力系统技术领域。本发明方法，包括：读取电力系统仿真计算数据，对计算数据进行处理，获得处理后的计算数据；提取处理后的计算数据中的任意一个或多个输出量作为可视化目标数据；针对目标数据建立目标数据的曲线图、着色图或等高线图及曲线图与着色图或等高线图的联动图；根据曲线图、着色图或等高线图及曲线图与着色图或等高线图的联动图，获取电力系统仿真计算数据的可视化数据文件。本发明实现了曲线图与地理图的联动分析，在曲线图上观察重点输出量，在地理图上通过着色图和等高线图方式观察全网变化。

Description

一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，并且更具体地，涉及一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化方法及系统。
背景技术
随着电网的发展，新能源、新设备的不断加入，电力系统失稳的形态更加复杂：暂态稳定曾是早期电力系统稳定的主要问题，随着电网互联的不断发展、新技术和新控制手段的不断应用以及运行负荷水平越来越重，电压失稳、频率失稳和振荡失稳成为电力系统失稳的更常见现象。
当今电力系统已经日益变得复杂，这使得运行人员更加难于对其进行有效监视、分析和控制。在发生过的大停电事故中，电力系统从第一次设备故障，到整个系统崩溃，一般会有一个较长的过程，如果这期间运行人员能够进行正确的处理，大停电则可以避免，可以说电网缺乏有效的在线监测和预警系统，不能及时掌握实时电网稳定情况并采取有效的控制措施是导致大停电事故发生的重要原因。
电力系统仿真分析是电力系统规划设计与调度运行的重要基础，为电网安全稳定运行提供有效支撑。电力系统仿真分析涵盖范围广泛，根据仿真时间尺度划分可包括稳态分析、暂态分析到中长期分析等多个方面；根据仿真数据来源划分可分为离线仿真、在线仿真。其中在线仿真是实现在线预警和决策支持的必要手段。
准确、有效的电力系统仿真分析能够极大的减小发生大停电数据的概率，但是复杂的电力系统也极大的提高了电力系统仿真分析的难度，电力系统仿真分析涵盖电力系统、数学、计算机、通信等多学科技术领域，电网规模以及互联程度增大后，对仿真结果的准确性、快速性、灵活性等方面提出了更高要求。
电力系统仿真分析技术可分为电力系统建模、电力系统数字仿真分析方法、电力系统在线仿真分析和电力系统实时仿真等4项技术，其中电力系统建模技术包括模型研究和建模方法，电力系统数字仿真分析方法主要指针对各类仿真应用的基础方法，后2种技术则分别针对在线应用和实时应用。其中先进计算技术包括计算机及网络、与电力系统仿真分析相关的计算数学和计算模式这3项技术。
虽然目前的各类电网仿真软件均由结果可视化和报表功能，但其着重点仅限于数据的展示，对于数据规律的分析主要还是依靠人工进行只能观察很少的重要元件和断面，这极大地限制了对仿真结果和仿真能力的应用，使得许多在计算结果中蕴含的电网运行规律难以被发现，同时，随着我国电网的不断发展，仿真规模越来越大，即便采用惯有的方式分析人员也愈加不堪重负。
发明内容
针对上述问题本发明提出了一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化方法，包括：
读取电力系统仿真计算数据，对计算数据进行处理，获得处理后的计算数据；
提取处理后的计算数据中的任意一个或多个输出量作为可视化目标数据；
针对目标数据建立目标数据的曲线图、着色图或等高线图及曲线图与着色图或等高线图的联动图；
根据曲线图、着色图或等高线图及曲线图与着色图或等高线图的联动图，获取电力系统仿真计算数据的可视化数据文件。可选的，处理后的计算数据为时间序列数据，时间序列数据中的每一个输出量对应电力系统中的物理量和元件、每一个物理量的物理量数值与时间对应，且时间点的间隔固定。
可选的，物理量数值为物理量的有名值或标幺值。
可选的，目标数据的曲线图的建立，以物理量对应的时间为横坐标和物理量的物理量数值为纵坐标进行建立。
可选的，曲线图的横坐标上设置有竖直形式且可拖拽的起始截取和终止截取的时间标线，在纵坐标上设置有水平形式且可拖拽的上界截取和下界截取的物理量标线，通过起始截取时间、终止截取时间、上界截取物理量和下界截取物理量截取矩形区域；
矩形区域为数据截取区域，截取区域用于统计物理量的最大值、最小值及平均值。
可选的，着色图的建立，以输出量的物理量数值的根据时间变化对地理标线图着不同颜色进行建立；
等高线图的建立，以输出量估算物理量数值的变化的等值数值范围，确定边界封闭曲线，根据边界封闭曲线建立等高线图。
可选的，联动图为曲线图与着色图或等高线图的关联图。
可选的，可视化文件，为视频文件或动图文件。
本发明还提出了一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化系统，包括：
预处理模块，读取电力系统仿真计算数据，对计算数据进行处理，获得处理后的计算数据；
数据提取模块，提取缓存的处理后的计算数据中的任意一个或多个输出量作为可视化目标数据；
绘图模块，针对目标数据建立目标数据的曲线图、着色图或等高线图及曲线图与着色图或等高线图的联动图；
输出模块，根据曲线图、着色图或等高线图及曲线图与着色图或等高线图的联动图，获取电力系统仿真计算数据的可视化数据文件。
可选的，处理后的计算数据为时间序列数据，时间序列数据中的每一个输出量对应电力系统中的物理量和元件、每一个物理量的物理量数值与时间对应，且时间点的间隔固定。
可选的，物理量数值为物理量的有名值或标幺值。
可选的，目标数据的曲线图的建立，以物理量对应的时间为横坐标和物理量的物理量数值为纵坐标进行建立。
可选的，曲线图的横坐标上设置有竖直形式且可拖拽的起始截取和终止截取的时间标线，在纵坐标上设置有水平形式且可拖拽的上界截取和下界截取的物理量标线，通过起始截取时间、终止截取时间、上界截取物理量和下界截取物理量截取矩形区域；
矩形区域为数据截取区域，截取区域用于统计物理量的最大值、最小值及平均值。
可选的，着色图的建立，以输出量的物理量数值的根据时间变化对地理标线图着不同颜色进行建立；
等高线图的建立，以输出量估算物理量数值的变化的等值数值范围，确定边界封闭曲线，根据边界封闭曲线建立等高线图。
可选的，联动图为曲线图与着色图或等高线图的关联图。
可选的，可视化文件，为视频文件或动图文件。
本发明实现了曲线图与地理图的联动分析，在曲线图上观察重点输出量，在地理图上通过着色图和等高线图方式观察全网变化，着色图和等高线图可以多层叠加，能够展示静态画面也能动态播放。
附图说明
图1为本发明一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化方法流程图；
图2为本发明一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化方法曲线图；
图3为本发明一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化方法联动图；
图4为本发明一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化系统结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提出了一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化方法，如图1所示，包括：
读取电力系统仿真计算数据，对计算数据进行处理，获得处理后的计算数据；
提取处理后的计算数据中的任意一个或多个输出量作为可视化目标数据；
针对目标数据建立目标数据的曲线图、着色图或等高线图及曲线图与着色图或等高线图的联动图；
根据曲线图、着色图或等高线图及曲线图与着色图或等高线图的联动图，获取电力系统仿真计算数据的可视化数据文件处理后的计算数据为时间序列数据，时间序列数据中的每一个输出量对应电力系统中的物理量和元件、每一个物理量的物理量数值与时间对应，且时间点的间隔固定。
物理量数值为物理量的有名值或标幺值。
目标数据的曲线图的建立，以物理量对应的时间为横坐标和物理量的物理量数值为纵坐标进行建立。
曲线图的横坐标上设置有竖直形式且可拖拽的起始截取和终止截取的时间标线，在纵坐标上设置有水平形式且可拖拽的上界截取和下界截取的物理量标线，通过起始截取时间、终止截取时间、上界截取物理量和下界截取物理量截取矩形区域；
矩形区域为数据截取区域，截取区域用于统计物理量的最大值、最小值及平均值。
着色图的建立，以输出量的物理量数值的根据时间变化对地理标线图着不同颜色进行建立；
等高线图的建立，以输出量估算物理量数值的变化的等值数值范围，确定边界封闭曲线，根据边界封闭曲线建立等高线图。
联动图为曲线图与着色图或等高线图的关联图。
可视化文件，为视频文件或动图文件。
下面结合实施例对本发明进行进一步说明：
读入电力系统的仿真计算的输出结果，进行数据清理、整合等处理，并进行暂存，电网仿真计算结果是时间序列数据，每一个输出量都对应于特定的物理量和元件，其数值是与时间点相对应的一系列数据，通常时间点的间隔是固定的。
选择输出结果中的某个或某些输出量，曲线图上绘制相应的结果曲线，横坐标为时间，纵坐标为物理量数值，物理量数值可以是有名值也可以是标幺值，在曲线图上可以绘制多个物理量，在曲线图的横坐标上设置竖直形式可横向拖拽的时间标线，一条标线表示起始截取时间，一条标线表示终止截取时间，起始截取时间标线不能拖到终止时间标线之后，在曲线图的纵坐标上设置水平形式可纵向拖拽的物理量标线，一条标线表示截取下界，一条标线表示截取上界，截取下界标线不能拖到截取上界标线之上，如图2所示，由起始截取时间、终止截取时间、截取下界、截取上界四条标线围出的矩形区域是数据截取区域，曲线图可以显示数据截取区域曲线的最大值、最小值、平均值等统计数值。
选择在地理接线图上展示的某个或某些输出量，按电压等级批量选择输出量或其它批量、指定选择方式，输出量的展示方式有着色图和等高线两种，着色是以热力图方式，按照输出量数值进行渲染，可以按照输出量数值随时间变化的情况改变颜色，也可以是某个特定时刻的输出量对应的静态着色图，等高线是按照输出量数值估算出输出量变化的等数值范围，在等数值范围的边界上绘制封闭曲线，形成类似地形等高线的可视化效果，等高线图可以按照输出量数值随时间变化的情况改变颜色，也可以是某个特定时刻的输出量对应的静态等高线图，在暂时动态的着色图和等高线图时，可以拖动展示进度条、改变播放速度，着色图和着色图、着色图和等高线图、等高线图和等高线图之间均可以叠加展示，每幅图对应一组输出量。
选择将地理接线图上的着色图或者等高线图与曲线图相关联，此时，着色图或者等高线图对应的输出量时间序列数据，按照曲线图数据截取区域划定的时间和物理量边界截取，实现着色图或者等高线图展示内容与曲线图数据截取区域对应联动变化的效果。
如图3所示，在地理图上选择可以展现电网全网变化情况的输出量集合，通过着色图或等高线图观察全网变化情况，在曲线图上观察特定输出量变化情况，并且可以时间二者的联动，即拖动曲线图的四条标线，相应在地理图上会展示与之对应的全网变化过程。
进一步编辑曲线图、着色图、等高线图，包括但不限于删除曲线、改变曲线颜色、增加曲线标注，改变着色图配色、增加着色图标注，删除等高线、改变等高线颜色、改变等高线线型、增加等高线标注等，将曲线图，以及静态的着色图、等高线图输出成图片，或者将动态的着色图、等高线图输出为视频或动图文件。
本发明还提供了一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化系统200，如图4所示，包括：
预处理模块201，读取电力系统仿真计算数据，对计算数据进行处理，获得处理后的计算数据；
数据提取模块202，提取缓存的处理后的计算数据中的任意一个或多个输出量作为可视化目标数据；
绘图模块203，针对目标数据建立目标数据的曲线图、着色图或等高线图及曲线图与着色图或等高线图的联动图；
输出模块204，根据曲线图、着色图或等高线图及曲线图与着色图或等高线图的联动图，获取电力系统仿真计算数据的可视化数据文件。
处理后的计算数据为时间序列数据，时间序列数据中的每一个输出量对应电力系统中的物理量和元件、每一个物理量的物理量数值与时间对应，且时间点的间隔固定。
物理量数值为物理量的有名值或标幺值。
目标数据的曲线图的建立，以物理量对应的时间为横坐标和物理量的物理量数值为纵坐标进行建立。
曲线图的横坐标上设置有竖直形式且可拖拽的起始截取和终止截取的时间标线，在纵坐标上设置有水平形式且可拖拽的上界截取和下界截取的物理量标线，通过起始截取时间、终止截取时间、上界截取物理量和下界截取物理量截取矩形区域；
矩形区域为数据截取区域，截取区域用于统计物理量的最大值、最小值及平均值。
着色图的建立，以输出量的物理量数值的根据时间变化对地理标线图着不同颜色进行建立；
等高线图的建立，以输出量估算物理量数值的变化的等值数值范围，确定边界封闭曲线，根据边界封闭曲线建立等高线图。
联动图为曲线图与着色图或等高线图的关联图。
可视化文件，为视频文件或动图文件。
本发明实现了曲线图与地理图的联动分析，在曲线图上观察重点输出量，在地理图上通过着色图和等高线图方式观察全网变化，着色图和等高线图可以多层叠加，能够展示静态画面也能动态播放。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化方法，所述方法包括：
读取电力系统仿真计算数据，对计算数据进行处理，获得处理后的计算数据；
提取处理后的计算数据中的任意一个或多个输出量作为可视化目标数据；
针对目标数据建立目标数据的曲线图、着色图或等高线图及曲线图与着色图或等高线图的联动图；
根据曲线图、着色图或等高线图及曲线图与着色图或等高线图的联动图，获取电力系统仿真计算数据的可视化数据文件。
2.根据权利要求1所述的方法，所述处理后的计算数据为时间序列数据，时间序列数据中的每一个输出量对应电力系统中的物理量和元件、每一个物理量的物理量数值与时间对应，且时间点的间隔固定。
3.权利要求2所述的方法，所述物理量数值为物理量的有名值或标幺值。
4.根据权利要求1所述的方法，所述目标数据的曲线图的建立，以物理量对应的时间为横坐标和物理量的物理量数值为纵坐标进行建立。
5.根据权利要求1所述的方法，所述曲线图的横坐标上设置有竖直形式且可拖拽的起始截取和终止截取的时间标线，在纵坐标上设置有水平形式且可拖拽的上界截取和下界截取的物理量标线，通过起始截取时间、终止截取时间、上界截取物理量和下界截取物理量截取矩形区域；
所述矩形区域为数据截取区域，截取区域用于统计物理量的最大值、最小值及平均值。
6.根据权利要求1所述的方法，所述着色图的建立，以输出量的物理量数值的根据时间变化对地理标线图着不同颜色进行建立；
所述等高线图的建立，以输出量估算物理量数值的变化的等值数值范围，确定边界封闭曲线，根据边界封闭曲线建立等高线图。
7.根据权利要求1所述的方法，所述联动图为曲线图与着色图或等高线图的关联图。
8.根据权利要求1所述的方法，所述可视化文件，为视频文件或动图文件。
9.一种用于对电力系统仿真计算数据的可视化系统，所述系统包括：
预处理模块，读取电力系统仿真计算数据，对计算数据进行处理，获得处理后的计算数据；
数据提取模块，提取缓存的处理后的计算数据中的任意一个或多个输出量作为可视化目标数据；
绘图模块，针对目标数据建立目标数据的曲线图、着色图或等高线图及曲线图与着色图或等高线图的联动图；
输出模块，根据曲线图、着色图或等高线图及曲线图与着色图或等高线图的联动图，获取电力系统仿真计算数据的可视化数据文件。
10.根据权利要求9所述的系统，所述处理后的计算数据为时间序列数据，时间序列数据中的每一个输出量对应电力系统中的物理量和元件、每一个物理量的物理量数值与时间对应，且时间点的间隔固定。
11.权利要求10所述的系统，所述物理量数值为物理量的有名值或标幺值。
12.根据权利要求9所述的系统，所述目标数据的曲线图的建立，以物理量对应的时间为横坐标和物理量的物理量数值为纵坐标进行建立。
13.根据权利要求9所述的系统，所述曲线图的横坐标上设置有竖直形式且可拖拽的起始截取和终止截取的时间标线，在纵坐标上设置有水平形式且可拖拽的上界截取和下界截取的物理量标线，通过起始截取时间、终止截取时间、上界截取物理量和下界截取物理量截取矩形区域；
所述矩形区域为数据截取区域，截取区域用于统计物理量的最大值、最小值及平均值。
14.根据权利要求9所述的系统，所述着色图的建立，以输出量的物理量数值的根据时间变化对地理标线图着不同颜色进行建立；
所述等高线图的建立，以输出量估算物理量数值的变化的等值数值范围，确定边界封闭曲线，根据边界封闭曲线建立等高线图。
15.根据权利要求9所述的系统，所述联动图为曲线图与着色图或等高线图的关联图。
16.根据权利要求9所述的系统，所述可视化文件，为视频文件或动图文件。
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