电力系统可视化潮流分析软件的研究与实现

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摘 要：近年来，我国国民经济迅速发展，人们的生活水平迅速提高，各个行业对电力的需求也在不断增长，电力行业作为国民经济最重要的支柱产业之一独具的重要性有利于突出，并且朝着大联网、大系统的方向发展。由于电网电压等级越来越高，电气设备也越来越多，导致日常电网的管理、维护、故障处理以及调度等工作难度也相应的增加。随着计算机技术和互联网的普及，人们开始试图通过高科技来解决电力系统中存在的一些问题，也就随之产生了电力系统分析软件。本文主要从电力系统应用软件可视化平台为出发点，探讨电力系统可视化潮流分析软件的应用。

关键词：电力系统；可视化；潮流；分析软件；网络拓扑

目前，计算机可视化技术在各行各业中都得到广泛的使用，图形界面作为信息时代一种方便、友好且直观的人机交互方式逐渐成为潮流分析的重要手段，通过图形来表示电力网络结构，在图形上对数据进行输入并输出结果，大大减轻了工作人员的劳动强度。过去，可视化潮流分析软件开发应用的工作重点是繁琐的编号排序、复杂的元件关系分析以及数据输入等前期准备工作，现在已经开始逐渐转移到电网运行的优化方法，以其高效率的GUI用户图形界面和熟悉的Windows风格成为电力系统分析软件的主流。

图形平台是潮流分析软件实现可视化的主要渠道，同时也是人机交互的界面，是用户和庞大且复杂的数据参与接触的借口，可以直观、形象的将数据信息传递给用户[1]。图形编辑是潮流分析的基础，图形编辑系统的设计目的在于使用户可以通过图形更好的理解、分析数据，更好的使用软件，所以图形界面的设计必须要以用户及其后台数据为中心，为整个软件和用户服务。

图形编辑系统的设计要遵循两个方面的原则。首先，由于该系统支持的是科学计算软件，用户都是一些工作态度非常严谨的技术人员，所以图形平台必须要具有简洁性和严肃性两个特点。在对界面进行布局时要注意尊重大多数计算机用户的习惯，使用Windows应用软件的丰富，提高整体布局的和谐性，将控件和按钮放在最合适的地方，方便用户的使用。其次，在功能方面，图形编辑系统必须具备独立性、兼容性、可拓性以及开放性。其中，独立性是指降低特定应用软件和图形系统的耦合程度，提高图形平台的适用性。可拓性是指开发人员要在不改变原有功能的前提下，拓展系统的应用范围或者增加一些新的功能。兼容性是指必须要支持标准文件格式，和常用CAD设计软件进行兼容。开放性是指用户可以通过平台提供的借口函数，增加一些实用工具[2]。

2.图元设计

图元是可视化实现的主体，是交互式绘图平台的对象，是绘图的基本单位，同时也是人们对电网数据进行分析的基本单位。通过图元，用于可以直观的了解电网中的各个元件和复杂的数据结构。

2.1图元的连接和定位

在电力接线图中，有很多电力元件。了解各个元件之间的连接关系是对电网潮流继续努力分析的基础，在对接线图进行绘制的过程中，必须要保证图元之间连接和定位的可靠性。电力元件主要分为三端口元件、双端口元件和单端口元件。借助于引力场技术，让图元的端口落在网格点上，当端口连接点重合，就连接成功。图元有很多种定位方法，提高图元定位的有效性和准确性有助于提高绘图的效率和速度。在交互式图形技术中有一项基本技术是引力场约束定位，即常用的网格技术。当图元进入一定的范围时，就和进入“引力场”一样，成为网格上的一部分。通过引力场技术，可以对图元进行精确的定位，并且还可以快速、自动对齐[3]。

2.2图元的操作

首先，对图元进行选取是图形交互界面中必不可少的操作，也是其他操作的基础。对图元进行选取的目的是让计算机可以认出图形界面上的图元，通过判断预选图元和鼠标所在点之间的集合关系来确定图元是否被选中，如果鼠标和图元距离小于某个范围，则认为图元被选中。图元选取的常用方法是先找到目标图元的包围矩形，在网格定位技术下，图元的选取工作非常简单。其次，当图元被选中之后，可以对图元进行删除，不仅删除图形界面上的图元，还删除与其有关的一些数据、信息。具体操作方法如下：先确定元件Selected 值为true后，使用Delete方法，此时，元件数据会存储在内存中，操作被保存之后，就会从内存中释放出来，成功删除。再次，图元的复制是指根据目标图元创建相同类型的图元对象。复制的图像对象除插入点坐标参数和图元标识参数不同，其他的参数值都一致[4]。

3.图元数据库的设计

在可视化绘图界面中，用数据来表示图形，每个图元都包含了很多的数据信息，这些数据信息主要分为两类，其一，图形本身的参数属性，如：图元位置、图元编号等；其二，图元所代表的电气元件的电气属性数据。电气属性数据又分为运行参数和物理参数，这些参数的数据量非常大，代表了很多信息，必须要经过合理的组织才可以对数据进行访问和操作。

在该系统中，SQL Sever数据库保存了所有的数据，在Delphi中有两种数据引擎和数据库进行连接，分别为ADO数据引擎和BDE数据引擎。BDE是Borland公司早期开发的一种数据引擎，通过别名机制实现了数据库和Delphi的连接，通过ODBC Drivers 或者SQL Links驱动程序来对远端数据库的内容进行存储。BDE自带一套驱动，可以让不同类型的数据库和应用程序进行交流，将高层次的数据库任务和命令转化为数据库类型特定的命令，所以大大支持了Delphi开发数据库应用系统的能力。ADO数据引擎是微软公司推出了存取通用数据源的标准引擎，是一套COM组建，通过对OLE DB进行封装存取不同类型的数据，使应用程序可以通过统一的借口对数据库进行操作，具有支持多种媒体格式、高效率访问数据库等优势。目前，ADO技术已经越来越完善，可以和Windows平台运行的数据库完美结合，并且通用性好，连接数据库方便。

4.结束语

综上所述，计算机技术迅速发展，在各个领域都得到广泛的使用，可视化图形系统已经逐渐渗透到电力系统的各个领域中。将计算机和人脑这两个现代最强大的信息处理系统紧密联系在一起，用户可以更加直观的对数据文件进行操作。通过电力系统可视化潮流分析软件，可以尽量满足人们日益增长的能源需求，促进我国国民经济的迅速发展，所以加强电力系统可视化潮流分析软件的研究力度具有非常重要的意义，不仅是该领域目前的主要任务，也是未来数十年主要的发展方向。本文对从电力系统应用软件可视化平台的设计为出发点，探讨电力系统可视化潮流分析软件的研究，为有关部门提供参考。■

参考文献

[1]甄岩，李祥珍，欧海清，曾令康. 物联网与智能电网[J]. 数字通信，2012，05：76-80.

[2]荆孟春，王继业，程志华，李凌. 电力物联网传感器信息模型研究与应用[J]. 电网技术，2014，02：532-537.

[3]沈苏彬，范曲立，宗平，毛燕琴，黄维. 物联网的体系结构与相关技术研究[J]. 南京邮电大学学报（自然科学版），2009，06：1-11.

[4]唐丽霞，王会燃，刘锐锋. 电力物联网信息模型及通信协议的设计与实现[J]. 西安工程大学学报，2010，06：799-804.