可视化技术在电力信息系统运维中的应用研究

段 励，刘 梅，谢乔富，张兴伟，许 琦，尹学念

（云南电网有限责任公司 曲靖供电局，云南 曲靖 655000）

0 引 言

应用于能源系统的可视化技术为系统的运营和维护提供高效服务，简化系统操作与维护流程。电力建设的可视化管理通过信息系统完成了实时在线监测跟踪并发出预警信息，让运维人员的分析和决策工作得到了有力的支撑，运维环节的简化大大提升了工作效率[1]。在我国能源信息系统领域，可视化技术的应用并未完全成熟，为了进一步发挥可视化技术的优势，需针对可视化技术在电力系统运维中的应用进行深入研究。

1 可视化技术概述

可视化技术有效融合了图像技术与计算机技术，通过计算机系统完成信息处理，经过数字化处理将信息以直观图形的方式呈现出来。可视化技术的组成元素包括了计算、信息以及数据等，在具体的应用领域中可视化技术具有明显的综合性和系统性，突破了以往人际交互模式的局限，实现了技术水平的不断提高。可视化技术在电力系统运维中的中应用可有效提升系统运行稳定性[2]。具有强大管理功能的可视化技术在具体的运维管理应用中能构建一个完整的可视化系统用于实时监测系统运行情况，另外还能实现集约化电力系统管理，在安全运行方面为电力系统提供有力的保障，通过三维模型展示来有效控制每项参数和节点，确保运维工作的科学性。

2 可视化技术特点

就其本质而言，信息可视化技术等同于信息反馈的流程，将抽象化的数据直接转变为结构性数据，以可视化的方式呈现电子化物理数据。通常情况下，信息数据是不具备自动映射到物理空间的功能，这在很大程度上增加了多种信息模型实现直观可视的难度。突破这一限制的有效方式就是借用一个视觉结构来明确数据链接，将信息直观的呈现出来[3]。基于电力建设的视觉结构大致分为3个部分，其中也凸显了可视化技术几个不同的特点。一是在数据研究的基础上将数据信息真实且完整的反映出来，以直观性和可视化的形式刺激人们的感官功能与理解能力，确保数据处理质量；二是可视化技术具有人机互动功能，在电力工作人员进行数据分析的环节提供可视化窗口服务，实现实时高效的数据传输和共享利用；三是可直接以空间为介质完成数据编码，对图形属性进行标识，以此来按照计划构建理想的视觉结构并形成最终的可视化效果[4]。通过复杂的程序将抽象甚至杂乱的数据变成可以直观感受到的可视化图像信息，如图1所示。

图1 电力信息系统数据可视化呈现步骤

3 可视化电力系统技术的应用

在电力企业飞速发展的过程中，实现突破性提升的主要是电力系统的运行范围和电力技术的执行效率与效果，可视化技术在此背景下直接完成了超大占比的电力系统运营应用。一方面，有效的将可视化技术应用于电力系统能够简化电力系统运营压力管理；另一方面，偏向于关注网络结果和动态可视化的电力系统运行技术能反向为可视化技术的安全应用提供有力保障[5]。

3.1 信息可视化

电力系统运行终端在可视化技术的应用下得以优化，以更直接的方式清晰呈现信息数据，从而提升可视化技术的驱动能力。借助可视化技术的优势真实反馈各个节点的数据信息，发挥监测环境和跟踪数据的功能来保障电力运行质量。在具体的电力工作环节中，基于对数据有效性的分析确保每个电力运行决策阶段数据信息的客观性和准确性。实际上信息挖掘和决策过程会受到运营、最终工作目标以及维护等多种因素差异性的影响而出现等效的情况，因此需要将可视化技术应用于电力系统运维工作，从而提升维护阶段信息数据的处理质量[6]。

可视界面是完成信息可视化的主要平台，通过接口收集而来的信息在数据采集系统中显示，这就是人机交互的核心接口。接口显示层的设计主要考虑了松散耦合与模块化，还一并将关联设计纳入消息呈现板块，与此同时又充分利用了商业系统中的警告、拓扑图、表格以及报告等，详细且全面的整理了特定信息给客户。一般情况下可视化界面的操作流程主要有3步，一是了解数据特征，以调整信息监控形式的方法完成数据特征统一与处理，构建科学的信息系统；二是围绕用户真实且直接的使用需求分析并制定电力企业运营发展计划，深度融合电气企业战略性发展计划和用户需求，最好能在整个系统中进一步拓展用户需求；三是以可视化技术为中心，结合系统运营特点和系统功能对整个系统运行环境做好科学分析以及风险准确预测[7]。

3.2 基于SVG的可视化电力系统技术

可缩放矢量图形（Scalable Vector Graphics，SVG）是一种专业性的数据处理技术，可以综合深入分析采集到的信息数据。具体的技术应用会以XML的形式将二维图形作为主要语言完成系统表达，再结合可视化技术在电力系统中的应用实现双向无障碍访问。另有一些脚本设置还能高效处理信息，借助DOM技术提升处理程序的流畅性，另外Web网页也能有效处理电力系统中的运行信息。

3.2.1 静态电网信息可视化应用

电力系统信息可视化中的SVG技术主要体现在静态电网中，通常情况下从数据可视化、数据安全以及设备管理这3个方面考虑即可。其中数据可视化主要是通过SVG图形技术的运用来确保电力系统功能的正常发挥，电流数据、运行数据以及负荷数据的获取[8]。从安全保障层面考虑，需使用多种不同的计算方式完成供电系统分析，准确有效的采取故障解决措施，确保电网系统运行稳定性。

3.2.2 动态电网信息可视化应用

从动态层面分析电网信息系统可视化技术可知，其能在电网运行过程中精准提取数据段落并完成实时性分析，以此来确保整个电网运行的流畅性。动态电网可视化技术的应用实现可基于同步相量测量单元（phasor measurements units，PMU）数据来完成，该项技术还能在线控制监测数据，具有动态反映功能的PMU数据可准确判断系统运行状态，从而帮助电力系统可视化技术发挥实时监控的功能。

3.3 大数据链接

云计算技术对所有数据的传输与处理都是通过Internet来完成的，通常情况下该项技术在能源信息系统中的应用体现在分解或撤防相关程序。选用与之相对应的计算方式完成数据处理，再将其上传到终端系统，其中的云计算包含的主要部分就是物理数据层、资源层以及SOA编译层[9]。云计算技术不仅能清晰呈现图像，还能广泛搜集各种类型的信息，基于反馈的视觉图像和信息提供有效的恢复服务。通过对各种差异化图像特征的对比与分析，提供详细的颜色、文本以及关键字等重要信息。现代化的先进智能技术为物联网的广泛应用创造良好的环境条件，其中最有价值的就是标记功能和智能控制操作。借助云计算平台和网络系统对传感器中每一项数据信息进行深入分析，如此便可为电力系统开发与升级提供科学决策的依据。

4 电力信息系统运维中可视化技术的应用方案

4.1 数据处理

处于运行状态的电力信息系统产生的数据可大致分为两种，一种是系统硬件运营的动态化数据，另一种则是业务指标标准化数据。无论哪种数据，只有采用与之相对应的方法才能实现有效收集，通过一次次细致化的整理后将其传递给后续工作环节，为下一步工作提供科学开展的理论支撑，成为易于处理和加工的结构化数据。

4.2 数据挖掘

针对已经全面收集完成且经过整合处理后的数据，要深入开发和拓展应用就需要深度挖掘这些数据中的价值[10]。数据挖掘本身复杂性较高，通过神经网络和关联性规则这种具有特殊性的算法逐步分析彬挖掘隐藏在各个数据之间的内在联系，以此发现数据背后的深刻意义，最大化发挥可视化技术的功能与优势，将数据结果直观呈现在电力系统运维管理人员面前。

4.3 知识与数据结果的表现

经过专业化技术处理后的复杂数据最终以可视化图像和统计图的方式呈现给人们，完成结果反馈。不过值得注意的是数据可视化只是数据处理的第一步，电力系统运维人员在后续工作中还要认真筛选有异常表现的数据，以此来精准预测或判断电力系统运营过程中可能出现的故障及故障位置，及时采取有效的处理措施。从这个角度来说，数据可视化可以帮助电力系统运维人员做出科学决策[11]。相对传统但实用性很高的一种可视化处理方法就是统计图表，以柱状图、折线图或饼状图等形式呈现相关内容，方便管理工作人员理解利用，让系统运营管理情况精简、直观且真实的反映出来，如图2所示。

图2 综合指数机及指标情况的可视化流程

5 结 论

总而言之，电力系统在整个社会经济水平飞速提升的过程中实现了质的飞跃。从一定程度来说，可视化技术在电力工程建设中的应用还未完全成熟，在系统应用的完整性和可靠性方面都存在提升的空间。围绕可视化技术在电力信息系统运维中的应用展开探讨，对信息可视化、大数据连接以及SVG电力系统技术等常见的可视化技术应用进行分析，希望能给相关工作人员提供有价值的参考。