可视化技术的发展精品PPT课件
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可视化技术的发展
美国电网数据可视化的发展
•电力系统数据量大，复杂性高，数据表达的效率 低下，常常会导致信息过载并致使系统处理失当 •监控的任务：高速准确找出不常发生的重要信号 •故障检出：两阶段：1. 收集证据, 2. 确认故障 的存在
显示画面是监控的关键.
ห้องสมุดไป่ตู้
5.1 数据的可视化研究/开发
1.着色/闪光—监视/报警/输入 2.动态/移动—监视/检查 3.等高图—电压/相角差/电价/裕度/负荷 4.三维鸟瞰—监视 5.地理图—规划/设计/配电/抢修 6.数据显示/操作模拟/虚拟电力系统
流动潮流图
5.2.1等高着色图
以上饼图比较直观，但如果需在更广的角度同时观察大量数据时就显得困 难了，这时可以采用等高着色图更方便。图2表现纽约和新英格兰地区电网 115/138kV母线电压分布情况，图上用标么值(p.u)表示电压值，利用红、 黄、绿、青、兰色连续过渡对应1.05到0.98p.u的变化，在非常大的空间上 电压高低一目了然。
纽约和新英格兰地区电网115/138kV母线电压分布图
5.2.3 表格背景等高着色
用于电力系统数据显示最多的画面是表格，其优点是能按次序查找数据 、数值精确和编写简单。这是典型的2D画面，为了突出调度员最关心的信 息和观察总体情况，可以在每格数字背景上按数值大小着不同的颜色。图 3便是节点边际电价(LMP)例，纵轴按小时排列，横轴按节点排列，窗口尺 寸为22节点*40小时，。采用红、黄、绿、青、兰背景表示由高至低的电 价，此图可明显看出电价的时间变化。如果利用变焦的广角，全图显示 1000节点*744小时=744000个数据，可以看到1个月的全系统各节点电价总 貌(每个数据只是屏幕上的一个像素)。
2D用着色表格表示预想故障分析(CA)节点电压结果和最优潮流(OPF)的节点 电价结果都是比较合适的。
节点边际电价(LMP)2维表格显示
2D用着色表格表示预想故障分析(CA)节点电压结果和最优潮流(OPF)的节点 电价结果都是比较合适的。
5.3 3维(3D)数据可视 化
大型电力系统分析遭遇到数据量过大之灾，以基本潮流结果为例，要表 示节点电压、线路负荷率、机组有功/无功备用量、功率转移分布系数 (PTDF)、变压器和移相器抽头位置和区域间交换功率等等。其他高级应用 软件如最优潮流(OPF)、预想故障分析(CA)和可用输电容量计算(ATC)等使 用更多类型的数据。这里介绍几种3D有助于解决数据量的困难。
这种等高(线)图显示各地区节点边际电价(LMP)非常合适；也可以显示沿 线路潮流负荷率的变化(特别是区域间联络线走廊，阻塞点明显)，或者是 功率传输分布系数(PTDF)。
等高着色图主要优点是：视角宽，特别在电压分布图和电价分布图上从 颜色均匀程度可直接观察优化结果。
等高着色图主要缺点是：数值不精确；不完全对应物理设备。
图4 机组有功备用3D图
5.3.2 电压和无功可视化
图5为电压和无功的3D显示，用园柱表示无功发电和备用量，用等高图表示 低电压(<0.98p.u)区，用饼图表示线路负荷率大小。还见过一种无功备用 和电压3D表示方式，用立体等高着色图表示，就像两片薄云飘浮在电网上 空，各点的高度表示数值大小。
图5 电压和无功的3D显示
3D图设计困难较多：1)电力系统数据有时难于“物理”表述；2)应用复 杂，要考虑与调度员的互动；3)提高显示(计算)速度难。
5.3.1 机组备用容量3D显示
图4将图1的30节点系统2D表示改为3D表示，此图将2维电网做为“地面” ，在发电机组处立起双色柱表示机组发电功率和备用容量。这是一张鸟瞰 图，观察者悬浮于空中，对于大型电力系统人能够“飞行”以便看清全景 和感兴趣之处。
RT-RM:决策支持工具及信息可视化
潮流及方向 电压报警
电压及无功电源系统模式图
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
16
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
用流动潮流图可改进单线图的可视化效果，线路上的箭头是动态前进的， 大小/流速表示潮流大小；线路上的兰色饼图表示该线路的负荷率，变红表 示过载。这样基本解决了潮流方向直观性和各线路负荷率一目了然的效果， 突出了调度员主要关心的问题。
这样的图也用于显式功率传输分布系数(PTDF)。 对于几百或上千条母线的系统单线图显得很拥挤，通常用不同电压、分 区、变焦(Zoom)和导航等方法解决。
•深入的研究仍在进行中
•较为成熟的方案已应用于工程实际
5. 2 2维(2D)数据可视化
2D可视化长期以来是在书本直观表达事物最基本的图形手段，也是人们 最熟悉的计算机显示方式，其优点是快速。
5.2.1流动潮流图 最常用的电力系统潮流表达方式是将MW/Mvar/MVA数值标注在单线图上，表 示潮流方向加上箭头，表示越限则用变红、闪光或反背景。
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
美国电网数据可视化的发展
•电力系统数据量大，复杂性高，数据表达的效率 低下，常常会导致信息过载并致使系统处理失当 •监控的任务：高速准确找出不常发生的重要信号 •故障检出：两阶段：1. 收集证据, 2. 确认故障 的存在
显示画面是监控的关键.
ห้องสมุดไป่ตู้
5.1 数据的可视化研究/开发
1.着色/闪光—监视/报警/输入 2.动态/移动—监视/检查 3.等高图—电压/相角差/电价/裕度/负荷 4.三维鸟瞰—监视 5.地理图—规划/设计/配电/抢修 6.数据显示/操作模拟/虚拟电力系统
流动潮流图
5.2.1等高着色图
以上饼图比较直观，但如果需在更广的角度同时观察大量数据时就显得困 难了，这时可以采用等高着色图更方便。图2表现纽约和新英格兰地区电网 115/138kV母线电压分布情况，图上用标么值(p.u)表示电压值，利用红、 黄、绿、青、兰色连续过渡对应1.05到0.98p.u的变化，在非常大的空间上 电压高低一目了然。
纽约和新英格兰地区电网115/138kV母线电压分布图
5.2.3 表格背景等高着色
用于电力系统数据显示最多的画面是表格，其优点是能按次序查找数据 、数值精确和编写简单。这是典型的2D画面，为了突出调度员最关心的信 息和观察总体情况，可以在每格数字背景上按数值大小着不同的颜色。图 3便是节点边际电价(LMP)例，纵轴按小时排列，横轴按节点排列，窗口尺 寸为22节点*40小时，。采用红、黄、绿、青、兰背景表示由高至低的电 价，此图可明显看出电价的时间变化。如果利用变焦的广角，全图显示 1000节点*744小时=744000个数据，可以看到1个月的全系统各节点电价总 貌(每个数据只是屏幕上的一个像素)。
2D用着色表格表示预想故障分析(CA)节点电压结果和最优潮流(OPF)的节点 电价结果都是比较合适的。
节点边际电价(LMP)2维表格显示
2D用着色表格表示预想故障分析(CA)节点电压结果和最优潮流(OPF)的节点 电价结果都是比较合适的。
5.3 3维(3D)数据可视 化
大型电力系统分析遭遇到数据量过大之灾，以基本潮流结果为例，要表 示节点电压、线路负荷率、机组有功/无功备用量、功率转移分布系数 (PTDF)、变压器和移相器抽头位置和区域间交换功率等等。其他高级应用 软件如最优潮流(OPF)、预想故障分析(CA)和可用输电容量计算(ATC)等使 用更多类型的数据。这里介绍几种3D有助于解决数据量的困难。
这种等高(线)图显示各地区节点边际电价(LMP)非常合适；也可以显示沿 线路潮流负荷率的变化(特别是区域间联络线走廊，阻塞点明显)，或者是 功率传输分布系数(PTDF)。
等高着色图主要优点是：视角宽，特别在电压分布图和电价分布图上从 颜色均匀程度可直接观察优化结果。
等高着色图主要缺点是：数值不精确；不完全对应物理设备。
图4 机组有功备用3D图
5.3.2 电压和无功可视化
图5为电压和无功的3D显示，用园柱表示无功发电和备用量，用等高图表示 低电压(<0.98p.u)区，用饼图表示线路负荷率大小。还见过一种无功备用 和电压3D表示方式，用立体等高着色图表示，就像两片薄云飘浮在电网上 空，各点的高度表示数值大小。
图5 电压和无功的3D显示
3D图设计困难较多：1)电力系统数据有时难于“物理”表述；2)应用复 杂，要考虑与调度员的互动；3)提高显示(计算)速度难。
5.3.1 机组备用容量3D显示
图4将图1的30节点系统2D表示改为3D表示，此图将2维电网做为“地面” ，在发电机组处立起双色柱表示机组发电功率和备用容量。这是一张鸟瞰 图，观察者悬浮于空中，对于大型电力系统人能够“飞行”以便看清全景 和感兴趣之处。
RT-RM:决策支持工具及信息可视化
潮流及方向 电压报警
电压及无功电源系统模式图
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
16
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
用流动潮流图可改进单线图的可视化效果，线路上的箭头是动态前进的， 大小/流速表示潮流大小；线路上的兰色饼图表示该线路的负荷率，变红表 示过载。这样基本解决了潮流方向直观性和各线路负荷率一目了然的效果， 突出了调度员主要关心的问题。
这样的图也用于显式功率传输分布系数(PTDF)。 对于几百或上千条母线的系统单线图显得很拥挤，通常用不同电压、分 区、变焦(Zoom)和导航等方法解决。
•深入的研究仍在进行中
•较为成熟的方案已应用于工程实际
5. 2 2维(2D)数据可视化
2D可视化长期以来是在书本直观表达事物最基本的图形手段，也是人们 最熟悉的计算机显示方式，其优点是快速。
5.2.1流动潮流图 最常用的电力系统潮流表达方式是将MW/Mvar/MVA数值标注在单线图上，表 示潮流方向加上箭头，表示越限则用变红、闪光或反背景。
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal