基于电网数据展示的可视化技术实现研究

王明

摘 要：随着电网信息化建设的不断深入，如何提高业务人员对电网数据分析处理的能力并展示电网数据信息，显得尤为重要。可视化是指用图形的方式将信息视觉上的美感和直观性传达出来。可视化技术在可视化领域中扮演着重要的角色，对于提升用户体验、帮助用户理解数据以及快速挖掘出潜在价值等都有着巨大的作用。文章针对可视化技术在电网数据展示中的应用展开了相关研究。

关键词：电网数据展示;可视化技术：系统实现

中图法分类号：TP391文献标识码：A

１ 引言

目前，我国电网信息化建设正处于快速发展的阶段，但是对于电网企业而言，其数据统计和管理也面临着很多问题，如数据冗余、缺乏有效的分析方法和可视化手段等。我国现有的电网信息系统主要有２种模式：一种是采用传统数据库的方式，如北京电力调度控制中心（简称北京电调）使用的ＭＩＳ 系统；另一种是采用Ｅｃｌｉｐｓｅ 和Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ 开发的基于Ｂ／ Ｓ架构的电子政务系统。为了帮助电网企业实现对电网信息系统的管理，以及提高工作人员工作效率和业务能力，将电网数据进行科学、高效、直观的展示成为当前电网企业数据展示的迫切需求。

２ 可视化技术在电网数据系统中的应用

２．１ 数据仓库

数据仓库是一个集成了多个数据库系统的数据集成平台，可提供和分析多个独立系统中的大量信息，并对电网运行过程中产生的各类数据进行综合分析和挖掘，以做出更好的决策。在可视化技术支持下，可以便捷地在数据仓库中完成各类数据可视化分析，从而了解数据间的关系以及数据在企业中的使用情况。

以电力系统为例，可通过可视化技术实现各类电力系统的运行状态分析。将所有设备信息、电力系统各部分的信息、电量信息等进行全面直观的展示，达到全面掌握电力系统运行情况和各部分运行状态的目的。对于典型电网业务，从用户角度来看，用户可以在数据仓库中查看到具体某一台设备或某个区域在特定时间段内运行的情况，了解其生产经营情况；从调度角度来看，可以掌握某一地区整体运行状况以及各部分具体情况；从电厂角度来看，可以了解到某一电厂的具体运行情况以及各个机组工作是否正常等；从发电企业角度来看，可以了解到该地区电网发电能力、发电量占比等信息；从电网运行管理人员角度来看，可以了解到电网设备运行状况及设备类型、功能是否正常等信息。

典型电网业务包括实时采集业务、预测分析业务、综合调度业务等。其中，实时采集业务主要包括历史数据实时采集和实时分析；预测分析业务主要包括中长期电力需求预测分析、电量预测分析以及负荷预测等。

２．２ 数据分析与预测

目前，数据分析和预测是电网公司经营管理的重要决策手段，根据数据分析和预测，公司领导能够及时发现业务发展中存在的问题，提前制定措施，做出相应的决策。在数据分析与预测中，采用可视化技术可以有效提高数据分析和预测的效率。目前，在电力行业，可以使用一些可视化分析工具来处理数据仓库的海量数据。通常情况下，电力行业公司可以使用一些简单的可视化工具将信息更加直观、高效地展示出来。

时间序列预测图将各个时期的历史数据与当前的参数相结合来预测未来一段时间的情况。在时间序列分析中，预测图可以分为２ 类：趋势预测图和周期预测图。趋势预测图：在时间序列预测中使用趋势图对未来数据进行分析，可以有效描述当前和过去发生的数据，并识别出未来发生的可能。周期预测图：使用周期模型来描述一个过程或者一段时间内正在发生的事情或工作行为。它可以显示每个过程中正在发生和已经结束的事情（如某时间段内已经进行了多少工作），同时它还能显示当前正在进行的工作以及相关活动。在周期模型中使用一个表示过去变化和事件之间关系的函数。趋势图的主要缺点是它只能显示统计上相关程度较高的信息，并且在预测图中也只能显示部分已知信息（如某一天、某一月或某一年）。

此外，通过应用预测图还能发现那些时间序列中具有高度相关性的信息，从而可以对其进行更深入的分析。

２．３ 电网运行监视和控制

电网运行监视和控制系统包含电力调度中心、变电站、发电企业等，其主要是以图形化的方式显示各个设备之间的关系和情况，还可对其中的设备进行定位，是电力系统安全可靠运行的重要保障。传统的图形化操作方式较为烦琐，不便于操作和理解。近年来，随着图形技术、图像处理技术和计算机网络技术的发展，在电网运行监视和控制系统中应用可视化图形技术成为可能。

调度中心可通过网络数据可视化平台实现对电网设备和资源的实时监控，系统中的设备主要有变电站主变压器、母线开关、断路器等，各设备之间通过输电线路连接，电网各节点通过电力通信网络与調度中心实现实时交互。输电线路是电网中最基本也最重要的组成部分，其运行状态对电网运行安全和电能质量有很大影响。电力企业可采用基于地理信息系统（ＧＩＳ）平台上的输电线路图形化界面进行输电线路状态的实时监测，并将采集到的地理数据进行集成显示；可以根据地理信息系统平台上采集到的地理信息，利用基于ＧＩＳ 平台上强大的空间分析功能对输电线路运行状态进行定位和评估；还可以在ＧＩＳ 平台上建立输电线路模型库，使电网运行人员能够直观地对输电线路进行状态评估和预测，为电力企业运行维护和规划决策提供更加科学准确、高效便捷的依据。在发电企业中，电网运行监视和控制系统主要是对发电设备进行监测、控制和管理。

２．４ 决策支持系统

决策支持系统是利用计算机技术来解决和分析决策问题，为决策者提供决策依据的系统。该系统通常包括以下几个主要功能：数据采集、数据处理、分析挖掘、预测和模拟、可视化。决策支持系统可以对收集到的数据进行一系列的分析、加工、处理，得到所需要的结论或者意见，从而为决策者提供必要的信息。

决策支持系统从大量数据中提取有效信息并进行分析研究是一个复杂的过程，要对大量的数据进行分析和处理，需要消耗大量的时间和精力。通过可视化技术对海量数据进行处理并以图形化和多维空间的方式呈现给决策者，从而使决策者能够以较少的精力获得较多的信息，这样可以提高决策效率。

在可视化技术中，利用图形来展示信息、知识或模型的方法称为可视化方法。将可视化方法应用于电网运行中，可对电网运行中发生的事件或设备状态进行分析处理并做出预测和模拟，为决策者提供必要的信息，以做出科学合理的决策。例如：（１）基于图形与曲线相结合及动态效果直观显示设备运行状态及异常情况，利用图形并结合曲线对设备运行情况进行分析预测，并可随时监控设备运行状态变化趋势并及时采取措施；（２）基于图形与时间相结合及动态效果直观显示设备运行情况及异常情况，利用图形实时展示各变电站、各线路及各电压等级的运行情况。用户可通过人机交互界面在图中任意点击或者拖动位置信息、时间、设置条件等关键参数进行查看，动态展示设备运行状态的变化趋势。

３ 電网数据展示的可视化技术分析

电网可视化系统通过对主配电网的运行状态进行有效的数据信息采集和监视，并在有限的屏幕区域提供多种展示［１］ 。

３．１ 资料存取

在电力系统中，为保证并行性，本文提出了一种基于Ｊ２ＥＥ 技术框架的多层次结构模型，并进行了多层结构模型的设计与实现。整个技术体系结构包括信息层、处理层、表现层和终端层。

在接口的实施模式上， 可以采用比较常见的Ｗｅｂｓｅｒｖｉｃｅ 方程式以及Ｗｅｂｓｅｒｖｉｃｅ 的规范框架，将外面的数据物件进行包装，并与外界的系统进行整合和数据互动。通过ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ 的方式，可提高用户的服务质量和效率。

（１）确定要选取的资料，对资料的来源进行详细的剖析，并要求各厂商协助，将有关的资料一并提交；

（２）从格式、数据规范等角度分析所要提取的数据，编制数据要求表；

（３）决定各服务间的界面实施模式，以统一的界面规格，要求各部门或各相关的系统提供商进行合作；

（４）建立数据界面，完成数据采集与界面的管理，并在界面上进行数据传送时对运行日志进行记录；

（５）接口的联合调试，保证数据的完整和符合要求，需要其他厂家的联合调试。最终，在对应的资源库中配置显示系统，并利用界面来获得业务信息，从而实现显示屏幕的作用。

３．２ 可视化数据库

可视化数据库主要用于电网企业各类数据的管理与分析，对电网数据进行高效、直观、形象的展示。可视化数据库主要有２ 大类：一是数据库系统，二是数据仓库。

可视化数据库系统是利用各种可视化技术将电网企业各类数据进行集中管理和分析的系统，主要功能包括数据存储、数据管理、信息检索、可视化展示等。

目前，随着计算机技术和互联网技术的发展，电网企业信息管理的方式不断进步。电力企业应用比较广泛的是ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２０００ 及以上版本， Ｏｒａｃｌｅ ９ｉ、Ｏｒａｃｌｅ １０ｇ 等数据库系统也在逐渐替代传统的企业信息管理方式。通过可视化数据库系统对电网数据进行展示分析，具有直观性强、信息量大的特点。

可视化数据库系统是一个功能强大的信息管理平台，其基于Ｗｅｂ 应用程序编程接口技术，与ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ ２０００／２０００ 及以上版本无缝集成和交互，利用丰富多样的图表和图形对电网企业各类信息数据进行可视化展示分析［２～３］ 。

电力企业应用比较广泛的有电网企业生产经营决策、调度自动化、营销业务、售电业务、客服业务和网络建设等业务系统。

可视化数据库主要用于电力企业管理信息系统和内部ＥＲＰ 系统的数据展示，如电网生产调度运行、设备检修、物资管理等过程中产生的各类数据信息。目前应用比较广泛的可视化数据库系统是ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ２０００ 及以上版本。

３．３ 可视化的情景演示

可视化技术与当前大数据的发展相适应，数据的可视化成为数据的有效补充，也是数据挖掘的先决条件。在电力发展过程中，将复杂的数据信息转换为可视化是一种必然。

（１） Ｅｘｃｅｌ 是一款基本的图形绘制软件，它具有多种性能，能够产生多种不同的图形。

（２）具有跨平台、快速构建特点的Ｉｃｈａｒｔｊｓ，其二维和三维呈现形式成为当今许多企业所喜爱的一种技术手段和服务手段。

（３） Ｆｕｓｉｏｎｃｈａｒｔｓ 所产生的图像与另外２ 种类型的图像相比更加专业。

电力网络建模的基本方法是电力系统的基本图解，该方法不仅能直观地显示电力系统的基本结构，还能利用遥信、遥测等各种应用的运算，在某些地区进行显示。

在此基础上，利用增强的示意图环境监测电力系统，以可视化方式显示该地区的电力系统，其最终目标是为电力系统的市场决策提供支持。

４ 结束语

本文根据电网数据展示的特点，对电网数据的可视化展示进行了深入分析，提出了几种适合电网数据可视化展示的方法。对可视化技术在电网数据展示中的应用进行了全面深入的介绍，旨在引起读者对电网数据可视化展现技术的重视，从而进一步加强对可视化技术在电网数据展示中应用的研究。

随着可视化技术的不断发展，其在电力领域中已经有越来越多的应用。相信未来随着电力领域相关技术和方法、工具的不断成熟，以及电力行业用户对可视化技术应用需求、认知程度的不断提升，可视化技术必将在电力行业得到越来越广泛的应用。

参考文献：

［１］ 李希娟．大数据时代下的数据可视化研究［Ｄ］．保定：河北大学，２０１４．

［２］ 曾悠．大数据时代背景下的数据可视化概念研究［Ｄ］．杭州：浙江大学，２０１４．

［３］ 杨彦波，刘滨，祁明月．信息可视化研究综述［Ｊ］．河北科技大学学报，２０１４，３５（341 乢uc2１P