电网组态图形工具及其关键技术初探

满红任　王义华　张丽娟

摘要：我国电力行业应用计算机开始于上世纪60年代初，至今已有40多年的历史，多种先进计算机技术与网络技术手段的应用范围，也得以逐步扩大。本文结合电网监控系统结构，从总体技术路线、系统功能描述以及图层分层处理三个方面入手，对电网组态图形工具及其关键技术类型作出分析，并对电网运行监控可视化的实现，作出详细阐述。

关键词：电网组态;图形工具;监控可视化

Abstract： China's power industry application of computers began in the early 1960s， up to now has more than 40 years of history， a variety of advanced computer technology and network technology means of application， also gradually expanded. Based on the grid monitoring system structure， this paper analyzes the grid configuration graphics tool and its key technology types from the three aspects of overall technical route， system function description and layer layering， and elaborates on the realization of grid operation monitoring visualization.

Key words： power grid configuration; Graphics tools; Monitoring visualization

前言：考虑到监控内容在可视化这一方面，普遍存在缺少可以满足电网企业不同用户群体、人群以及运维等差异性监控视角，所以在很大程度上难以体现出实际的监控作用，监控所得的数据功效也难以真正发挥出来。这种情况下，结合实际对监控内容进行可视化方面的改造，对于提升的应用效果具有重要的现实意义。

一、电网可视化监控平台结构分析

电网可视化监控平台是数字化和信息化时代应运而生的产物，让数据可视，实现数图一致，让复杂的数据关系直观化，已经成为当前辅助电力行业实现精细化管理，提升运维服务质量必不可少的技术手段。电网可视化监控平台帮助决策者管理庞杂的数据，从爆炸级信息中迅速挑选出有用信息，为您的决策提供强有力的技术平台支持。其中，系统监视模块作为可视化监控平台的基础部分，负责整个系统运行状况的监视职责，该系统模块的运行效果，直接关系到整体系统运行的稳定性与安全性。在对电网可视化监控平台结构进行分析的过程中发现，组态工具在其中发挥着承上启下的重要作用。图形工具可以说是整个系统中非常重要的组态工具之一，作为系统的基础组成部分，图形工具的功能主要表现在各种图形的绘制方面，同时也负责实现用户之间的直接交流。图形画面以直观的形式表现，与常规的文字信息相比，图形工具本身拥有更大的信息容量，所以在电网监控等实时监控系统中的应用，可以协助技术人员获取监控对象信息，被当做监视系统运行状况、控制系统运行方式的重要交互手段。

二、电网组态图形工具及其关键技术类型

（一）总体技术路线

电网系统中图形工具的应用大多以风格为基本主题，可以提供友好的人机交互界面。在电网运行监控的可视化改造工程中，所需的电网组态图形工具和关键技术，主要涉及面向对象技术。在具体的设计过程中，通过以组态的思想形式，完成相应的图形编辑任务以及设备元件管理任务，在此基础上，充分发挥出使用者的创造性，有利于促进图形工具二次开发能力的进一步提升。电网组态图形工具运行过程中，以电网监控系统统一的数据库平台为基础，系统主界面表现为一个图形编辑器。用户在操作过程中，可以对系统中的素材进行直接使用，也可以利用元件库中提供的设备元件，最后结合自身实际需求，对其进行合理的调整。

从某种程度上讲，组态软件是一个使用户能快速建立自己的人机接口软件。在组态软件未得到广泛时，工控领域的用户大多借助手工或委托第三方编写这一方式，其整体开发时间较长，并且可靠性难以得到有力保障，加上系统往往是相对封闭的，所以无法实现对外界数据之间的灵活交互，系統升级以及功能开发，均会受到较大程度的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可

以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统[1]。

（二）系统功能描述

想要实现电网运行监控的可视化目的，本次系统中涉及到多个模块，包括视图管理维护模块以及大屏展示模块等等。其中视图管理维护模块中，又细化为多个子功能项，如视图管理、图标库管理、系统架构图可视化呈现、可视化在线编辑、模板绘图、视图钻取、视图多模式切换、配置与设备台账信息管理、可视化的关联关系遍历以及配置模型管理等;大屏展示模块包括：自定义大屏、大屏数据对接以及大屏装饰组件等等。以视图管理这一子功能项为例，其作用功能主要在于为系统提供多种视图管理以及维护方案，同时可以实现对IT运维管理过程中较为复杂技术架构的可视化呈现，有利于满足多样化的系统运维管理需求。

（三）图层分层处理

电网可视化监控平台运行过程中，想要提升其可视化水平，对于图层的分层处理十分关键。其中，图形工具制作的图形，大多为分层结构的矢量图，因此在设计改造过程中，可以依据实际需求，自主选择显示或者隐藏部分图层内容。比如：在图形的缩放设计工作中，可以在综合分析当前显示比例大小的基础上，对部分图层的状态进行自主判断，这样可以使得屏幕上显示用户可分辨的信息在配置文件中可定义各图层可见的显示比例。通常情况下，为了保证监控系统可视化改造效果，要求图层分层处理最多为七层，同时在不同的显示比例下，针对差异化的信息内容，需要根据其具体的重要性，对其实施合理的划分，将图形中相似的信息放在同一图层中。如不同电压等级网络结构，不同信息的测量、标注文字等，分别放置在不同图层中[2]。

三、电网运行监控可视化的实现

（一）显示页面布局及展示风格可视化设计

电网可视化监控平台提供了一个有良好的人机界面、高效、灵活的工具软件。组态图形工具在具体的应用过程中，需要综合考虑电力系统的运行特征，提供丰富的门户样式，用户可根据监控内容及定位，快速选择页面展示风格。目前提供选项卡风格、导航树风格、Win8 风格、选项卡组合导航树风格等。用户亦可自定义展示风格，将设计好的可视化风格样式进行导入，方便界面直接引用。

同时，系统预置了多种布局（空白容器、工型容器、T型容器、田型容器、水平容器、垂直容器）和組件，支持将容器、资源、组件等拖入编辑区进行设计，帮助用户更加灵活、快速的完成门户页面的设计。

（二）可视化组态图形配置操作设计

在电网可视化组态图形配置操作设计之前，需要综合分析应用要求，在此基础上确保系统应用的便捷性。设计改造过程中，针对部分使用频率较高的操作，应用合理控制操作序列，对常用操作设计相应的快捷操作方式。对于部分常用操作而言，组态图形工具为其操作提供了右键快捷菜单和工具条，在方便用户操作的基础上，也进一步与环境中其它应用软件的操作风格保持一致。除此之外，在菜单设计环节，需要从需求分析、分析建模到设计建模，一直到后期进行的大量实践检验，可以说是对电网组态图形工具系统实施了全面的、充分的论述，对于全交互式的电网监控可视化系统设计目的的实现，提供了全新的思路。这一设计方式，提高了软件设计质量，促进其可维护性与可扩展性得到优化，从而更好的使用现代用户需求的多样性要求。

（三）系统功能设计

结合项目改造实际情况，确定电网可视化监控平台功能项目主要涉及以下几个方面：

监控界面可视化配置管理模块

该模块的核心功能就是给用户提供简单易用的配置组件功能，使用户能够通过简单的配置，实现从大量的数据中发现有价值或者感兴趣的信息。该模块提供可视化设计工具，内置指标维度元数据管理、用户权限分配、多维分析引擎、报表模版制作、系统配置和维护等功能。定义各种分析报表、查询模板、统计图模板等，提供最终用户灵活、简单、及时、炫美的统计分析展示功能，如拖拽式即席分析，丰富的统计图表，地图，图文框、图像和带热点钻取展示等。实现以直观的统计图和分析结果来帮助用户了解数据的特性从而进行决策。

自定义大屏配置管理模块

提供基本的大屏模板，满足基本的监控大屏业务需要，方便用户快速实现美观的大屏展现，用户可以直接将添加进来的数据图表覆盖到当前模板中的位置。支持在场景中选择合适的图形组件来表达业务指标数据，支持画布、组件、文本的样式调整。用户可以根据自身的业务，将重要的图表、数据等重要信息进行自定义布局摆放、脱妆、放大和缩小、真正实现大屏自由布局成本最小化。

总结：综上所述，本次项目主要是通过借助多维可视化技术手段，全方位的展现出监控内容，在此基础上促使基于多维环境的基础设施、组织架构、应用关系、监控指标以及告警事件，可以得到系统的设计与运转，进而帮助管理人员和运维技术人员，更好的掌握电网运行信息，从根本上提升管理的可视化与透明化。

参考文献：

[1]周东来，龚仁喜，彭立亮，等.基于MLD的微电网多逆变器并联组态的建模及优化控制[J].广西大学学报（自然科学版），2016，41（05）：1485-1492.

[2]张帆.基于组态软件的直流微电网监控系统的设计[J].电子技术与软件工程，2016（18）：65.

[3]洪波. 电网监控组态软件实时数据库系统研究[D].河南理工大学，2015.