一种柔性直流输电工程可视化方法及装置

成新苗

（广东电网有限责任公司汕头供电局，广东 汕头 515041）

0 引 言

南澳多端柔性直流输电示范工程突破3个“世界第一”，即世界首个多端柔性直流输电工程、世界首个机械式直流断路器和±160 kV电阻型超导直流限流器，填补了我国多端柔直输电建设、运维领域的空白[1-3]。工程建设中采用的控保系统、基于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter，MMC）拓扑结构等关键技术，为全国柔性直流工程建设提供了可复制、易推广、便扩展的示范样板，为我国电力装备和能源产业升级提供强有力的技术支撑[4]。

文章提出一种直流输电技术可视化方法及装置，该装置可以展示南澳±160 kV直流输电工程中的系统运行方式、故障处理方法、电气设备、数据监控平台以及相关柔直技术装备推广，并满足可视化交互的要求。

1 组成部分

本文提出的直流输电工程的可视化方法主要由以下部分组成：创建可视化展视视图、影音设备预设影像、添加数据集、关联绑定、视图排布以及目标内容突出展示。

1.1 创建可视化展视视图

可视化展示视图如图1所示，建立了系统运行方式、故障处理、电气设备、数据监控平台、柔直技术装备推广以及系统设置6个可视化模块。

图1 直流输电线路互动展示装置界面视图排布

1.1.1 建立系统运行方式

在系统运行方式中，包含日常运行方式、全接线方式、纯孤岛方式以及混合方式等。以全接线方式为例，此时金牛母联线路连接，且逐渐以黄色加深线路连接线条的动画，客户可以深刻体验前后运行方式物理拓扑结构的区别，同时有关全接线的影音资料和数据库被调出，展示在显示屏上，通过屏幕触控可以将2D视图转换为3D视图，使观看内容更清晰[5,6]。

1.1.2 故障处理

在故障处理中，包含南金线故障、金岭线故障、柔直系统整体故障、湾金线或苏南线故障等故障处理。以南金线故障为例，当选择故障处理中的南金线故障，有关南金线故障的影音资料和数据库被调出，存储器中的可视化交互程序使系统拓扑和相关故障处理场景展示在屏幕上，先闪烁并以蓝色高亮提示此故障线路，此时南金线故障跳闸，南亚、大篮口风电场及相关交流线路作亮度减弱的动画效果，对柔直系统、岛上供电无影响，而南亚站、大篮口风电失压，其余风电场风能则由柔直构建的电网送出[7-9]。

1.1.3 电气设备

在电气设备中，包含环流阀、直流电缆、直流超导限流器和直流断路器。以直流超导限流器为例，当选择电气设备中的直流超导限流器，超导直流限流器的项目概况、超导限流单元设计、低温系统和高压套管设计、关键技术验证以及总体设计参数的影音资料和数据库被调出，并展示在屏幕上。同时，可以建立超导直流限流器的3D模型。操作时，可以拖动限流器3D模型中的任意一单元放大处理，具体深入地了解该单元的结构设计与工作原理[10]。

1.1.4 数据监控平台

在数据监控平台，包括视频监控接入、柔直系统能量利用率和超导限流器本体监测。视频监控接入的作用主要是为视频监控装置和云存储平台中分别提供无线通信模块，其安装布设及接线较为方便。另外，该监控系统的扩展性好，可以根据需要随时扩展集群规模和存储容量，分布式数据处理速度快，可在已有输电系统设置好的监控点选择想要观看的实时监控视频，提升操作体验。在柔直能量利用率板块，需调用数据库中的相关数据呈现在展示屏。

1.1.5 柔直技术装备推广

柔直技术装备推广模块中，包含云安异步联网工程、乌东德多端直流混合工程和±800 kV特高压直流换流阀塔的影音资料和数据库，可通过储存器中的可视化程序调用。

1.1.6 系统设置

系统设置组件中，包括用户密码登录、用户角色选择和用户权限设置，为管理员提供更新此可视化装置的权限。

1.2 影音设备预设影像

影音设备中主要包括显示器、音频输出设备、处理器、存储器和通信线路。显示器应为触摸显示器；处理器用于运行存储器中存储的程序；存储器中存储实现人机交互的程序、南澳±160 kV直流输电工程中的系统运行方式组件、故障处理方法组件、电气设备组件、数据监控平台组件、相关柔直技术装备推广组件以及对应预设影像资料；通信线路用于实现显示器、音频输出设备、处理器和存储器的通信连接。

1.3 添加数据集

添加数据集，包含系统运行方式、电气设备、故障处理和数据监控平台所需展示的相关机械数据集和电气数据集。

1.4 关联绑定

先在可视化展示视图中建立系统运行方式、电气设备、故障处理、数据监控平台、柔直技术装备推广以及系统设置6个可视化模块，再将预设的影像和数据集与其对应的模块进行关联绑定。

1.5 视图排布

视图布局的样式包含自由摆放、叠加和层级设置。可视化视图展示方法的展示设置主要针对视图模式，展示、演示和轮播模式为视图模式的3种方式。

1.6 目标内容突出展示

通过灯光、音乐、语音介绍对目标内容进行渲染，使目标内容突出。

2 工作流程

柔直输电工程的互动展示方法的流程如图2所示。

图2 直流输电技术互动展示方法流程

该互动展示流程包括以下步骤。

（1）创建可视化展现视图，包括多个组件。其中，组件是从提前设定好的组件库中选取得到，创建的实施方可以为用户或者计算机程序。视图组件库中收录了部分用户在编辑视图时常用到的图片、图表及视频组件等。在编辑视图时，用户可以从组件库中调用图片、图表及视频组件等，利于管理人员操作。同时，该组件库支持扩展规模，管理人员可以根据个人操作习惯或实际使用情况，在组件库中加入其他自定义组件，以满足实际用户需求，组件库中支持柱型图、图表、数字式看板、事件看板、水位图、各式图片、码表图、各式标题、饼状图、折线图、进度条、雷达图、视频以及ArcGIS地图等。

（2）为展示柜上的影音设备预设影像，在预设的数据列表中添加需要展示的数据集。将各个模块中所需的解说文字、语音、视频、音乐添加进存储器，将实现交互的程序以及相关程序存储进存储器。根据实际需要，数据列表中可以添加需要展示的数据集，此类数据集在数据源的基础上创建，以采集特定数据。

（3）将建立的数据集和可视化展现视图中的组件分别进行关联绑定。在视图演示时，被绑定的组件可以实时显示动态数据。数据源与数据集二者配置完成后，可以将数据与组件进行关联绑定，这样在演示的过程中，视图和组件元素能够反应相关动态数据信息，并且数据与组件进行关联绑定后，能预览绑定后的组件效果，便于用户实时进行测试与调整，大大提高工作效率。

（4）对各组件进行视图布局，并对可视化展现视图进行设置。直流输电线路互动展示装置如图3所示。视图布局的样式包含自由摆放、叠加和层级设置，同时能够进行背景图、背景颜色、透明程度的调整，支持全屏预览，即可提前查看窗口的展现效果。并所展示的内容能随屏幕大小变化而变化，如原来一些展示在一块大屏的内容，现在也可以展示在4块大屏上，并且保持清晰度不失真。

图3 直流输电线路互动展示装置

（5）根据上述展示设置进行视图展示。其中视图模式包括3种模式，分别是展示、演示和轮播模式。展示模式开启时，指定一个终端设备上产生终端编号，然后该终端编号在不同的终端设备上进行指定，这样可以实现多个终端设备的实时展示；演示模式开启时，可以根据客户需求选择通过电脑终端或其他设备终端，对视图进行交互式操作，始终保持大屏视图与各终端一致；轮播开启模式时，视图可以通过提前设定好的自动轮播时间间隔进行循环播放。

3 结 论

本文提出了一种柔性直流输电工程可视化方法及装置，主要由创建可视化展视视图、影音设备预设影像、添加数据集、关联绑定、视图排布和目标内容突出展示部分组成，通过各部分之间的协调配合，使南澳直流输电技术可视化展示，让客户能够更清晰直观地了解南澳柔性直流输电系统的系统运行方式、故障处理方法、电气设备、数据监控平台等信息。