本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于三維地理圖空間布局的無功分布展示方法。

背景技術(shù)：

隨著社會和技術(shù)的發(fā)展，各級調(diào)度部門所管轄的電網(wǎng)規(guī)模越來越大，所采集的信息也越來越多，迫切需要一套電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)來對整個(gè)電網(wǎng)進(jìn)行智能化的監(jiān)視。在線預(yù)警是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，主要實(shí)現(xiàn)對調(diào)度核心業(yè)務(wù)的監(jiān)視和預(yù)警，例如對于電壓的預(yù)警，對于線路、變壓器負(fù)載率的預(yù)警等；動(dòng)態(tài)評估主要從電網(wǎng)的安全性和充裕度方面構(gòu)建評估的指標(biāo)體系，通過對指標(biāo)的動(dòng)態(tài)提取和分析來評價(jià)當(dāng)前電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。

可視化技術(shù)是指將抽象的數(shù)據(jù)或過程變?yōu)閳D形或圖象的表示方法，電力系統(tǒng)可視化主要是指將電力系統(tǒng)中抽象的負(fù)荷數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)、潮流數(shù)據(jù)、負(fù)載率數(shù)據(jù)等通過等高線、等深線、曲線、棒圖、餅圖等方式展現(xiàn)的一種技術(shù)手段。

系統(tǒng)無功的分布影響電網(wǎng)的穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。合理的無功分布可以提高電網(wǎng)的電壓、功率因數(shù)等指標(biāo)，同時(shí)還可以降低網(wǎng)損、提高供電效率，改善供電質(zhì)量。目前，對無功分布的展示更多的是在潮流圖上量測數(shù)據(jù)形式的展示，在線預(yù)警可視化有必要對系統(tǒng)廠站間無功傳輸、廠站無功各個(gè)指標(biāo)及廠站無功消耗分布情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，并對實(shí)時(shí)監(jiān)視和警示數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過提供一種基于三維地理圖空間布局的無功分布展示方法，在三維地理圖上模擬廠站的真實(shí)地理位置，以廠站傳輸斷面無功值形象地展示廠站間的無功傳輸情況、廠站各個(gè)無功指標(biāo)及廠站無功消耗的分布情況，并以列表概覽形式對無功反回廠站信息進(jìn)行突出展示，從而直觀地展現(xiàn)了電網(wǎng)無功的分布狀況和重要風(fēng)險(xiǎn)信息。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于三維地理圖空間布局的無功分布展示方法，包括以下步驟：

步驟1、設(shè)置三維地理圖的參數(shù)和功能；

設(shè)置的三維地理圖的參數(shù)包括：三維地理圖的顯示位置、邊界坐標(biāo)，廠站的經(jīng)緯度坐標(biāo)(用于控制廠站在三維地理圖上的展示位置)，以及熱力圖透明度(用于達(dá)到最佳展示效果)；

設(shè)置的三維地理圖的功能包括：

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能，通過所設(shè)置的廠站的經(jīng)緯度坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，使得該廠站在三維地理圖的相應(yīng)位置顯示；

顏色渲染功能，通過所設(shè)置的熱力圖透明度使得在顏色渲染后仍能辨識出三維地理圖；

分電壓等級展示功能，按照不同等級的電壓值分別展示該電壓等級下的廠站無功數(shù)據(jù)，可以手動(dòng)選擇需要查看的電壓等級下廠站的無功分布情況，避免由于廠站太多展示雜亂的情況；

交互控制列表功能，以列表形式展示用戶較為重點(diǎn)關(guān)注的廠站無功數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊后自動(dòng)推送該廠站在三維地理圖中的位置和縮放級別；

交互控制控件功能，實(shí)現(xiàn)對三維地理圖進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)、俯仰角度的控制，便于用戶觀看。

步驟2、從EMS系統(tǒng)中獲取廠站的實(shí)時(shí)無功數(shù)據(jù)，所述實(shí)時(shí)無功數(shù)據(jù)包括：廠站間線路傳輸無功、廠站變壓器高壓側(cè)無功、廠站無功補(bǔ)償裝置產(chǎn)生的無功、廠站發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的無功、廠站變壓器損耗的無功、廠站負(fù)荷損耗的無功、廠站線路傳入無功、廠站線路傳出無功、廠站備用無功補(bǔ)償裝置容量。

步驟3、整合所獲取的實(shí)時(shí)無功數(shù)據(jù)，計(jì)算得出廠站間無功傳輸情況，以及每個(gè)廠站的無功平衡情況和無功反送情況；

廠站間無功傳輸情況的計(jì)算方法：將所有廠站作為一個(gè)無向圖的頂點(diǎn)集，將T接線路拆分為廠站到廠站的虛擬線路，將所有的正常線路和虛擬線路作為一個(gè)無向圖的邊集，按照兩端點(diǎn)相同的原則將邊集分為N個(gè)子邊集，每一個(gè)子邊集稱為一個(gè)傳輸斷面(一個(gè)傳輸斷面代表的是一個(gè)廠站到另一個(gè)廠站之間的無功傳輸)，將每個(gè)傳輸斷面中的正常線路和虛擬線路的線路傳輸無功累加，得到該傳輸斷面的權(quán)重值，權(quán)重值即為該傳輸斷面的無功值；重新定義有向圖，廠站作為頂點(diǎn)集，傳輸斷面作為邊集，根據(jù)傳輸斷面的權(quán)重值定義邊的方向，權(quán)重值為正則方向?yàn)檎颍瑱?quán)重值為負(fù)則方向?yàn)榉聪?，所得到的有向圖反映的就是廠站間無功傳輸情況；

以廠站為點(diǎn)、線路為邊，作為一個(gè)無向圖的目的是將線路做一個(gè)分類，分類標(biāo)準(zhǔn)即線路兩端點(diǎn)相同，將兩端點(diǎn)相同的線路作為一個(gè)傳輸斷面。以廠站為點(diǎn)、傳輸斷面為邊重新定義有向圖，根據(jù)傳輸斷面的無功值來判斷邊的方向，所得到的有向圖反映的就是廠站間無功傳輸情況；

廠站的無功平衡情況的計(jì)算方法：計(jì)算廠站內(nèi)無功補(bǔ)償裝置和發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的無功累加值確定廠站產(chǎn)生無功，計(jì)算廠站內(nèi)變壓器和負(fù)荷損耗的無功累加值確定廠站損耗無功，計(jì)算廠站線路傳入無功累加值確定廠站接收無功，計(jì)算廠站內(nèi)線路傳出無功累加值確定廠站發(fā)送無功，計(jì)算廠站備用無功補(bǔ)償裝置容量累加值確定廠站備用無功；通過上述值的計(jì)算，即可判斷是否該廠站是否平衡；

廠站的無功反送情況的計(jì)算方法：計(jì)算廠站變壓器高壓側(cè)無功累加值確定廠站消耗無功，若廠站消耗無功的值為負(fù)值，則該廠站存在無功反送情況。

步驟4、將經(jīng)過整合計(jì)算所獲得的廠站無功數(shù)據(jù)展示在三維地理圖上；

4-1、將廠站以圖標(biāo)形式展示在三維地理圖上；

4-2、將經(jīng)過整合計(jì)算所獲得的廠站間無功傳輸情況，以三維飄帶的形式展示在三維地理圖上；

三維飄帶的展示方式為：通過三維飄帶的寬度展示廠站間無功傳輸?shù)臒o功值，通過三維飄帶的長度展示廠站間無功傳輸?shù)木嚯x，通過飄帶的起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度展示廠站變壓器高壓側(cè)無功，通過飄帶的顏色展示廠站無功傳輸?shù)碾妷旱燃?這樣可以很好地監(jiān)視到遠(yuǎn)距離大容量無功傳輸?shù)那闆r)。

4-3、將經(jīng)過整合計(jì)算所獲得的廠站消耗無功，以三維柱圖的形式展示在三維地理圖上；

4-4、將經(jīng)過整合計(jì)算所獲得的廠站的無功反送情況，以閃爍三維柱圖并配以標(biāo)簽框及列表概覽形式展示在三維地理圖上，點(diǎn)擊列表推送無功反送廠站的位置；

4-5、將經(jīng)過整合計(jì)算所獲得的廠站的無功平衡情況，以分段分顏色三維柱圖形式展示在三維地理圖上，配以標(biāo)簽框展示各無功指標(biāo)的詳細(xì)信息；

步驟5、將廠站消耗無功分布情況采用顏色熱力圖的形式展示在三維地理圖上；

顏色熱力圖的具體渲染方式為：配置顏色和廠站消耗無功的數(shù)值的顏色映射表，對照顏色映射表，將廠站坐標(biāo)和廠站消耗無功的數(shù)值作為顏色渲染的依據(jù)，在三維地理圖上進(jìn)行顏色渲染后形成廠站消耗無功分布情況熱力圖，這樣可以更加直觀地從全局展示區(qū)域的廠站消耗無功分布情況。

本發(fā)明的有益效果：

1)科學(xué)合理地整合廠站無功實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將紛雜的廠站無功實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)整合為能體現(xiàn)無功分布以及調(diào)度較為關(guān)注的數(shù)據(jù)形式。

2)通過基于地理位置的三維飄帶形式展示廠站間無功的流向、權(quán)值、距離，尤其是可以直觀地展示比較受關(guān)注的遠(yuǎn)距離大容量無功傳輸?shù)那闆r；通過閃爍三維柱圖和列表相結(jié)合的形式可以展示出廠站無功反送情況，尤其是對無功反送情況的突出展示和位置推送；通過分段分顏色三維柱圖的形式可以展示廠站無功各指標(biāo)大小和占比情況，直觀地展示廠站無功的平衡情況；配以標(biāo)簽框的形式來展示各廠站的數(shù)據(jù)詳細(xì)信息。

3)整體布局采用三維地理圖的形式，按照真實(shí)的地理位置展示廠站，真實(shí)合理直觀有效；在地理圖附近配以列表展示重要關(guān)注信息加以位置推送功能，重要風(fēng)險(xiǎn)信息突出展示，使得展示優(yōu)先級分明合理；配以交互控制控件，使得三維地理圖空間可以旋轉(zhuǎn)、俯仰、縮放，做到視覺無死角展示。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

一種基于三維地理圖空間布局的無功分布展示方法，本實(shí)施例中利用C++語言開發(fā)初始化模塊、數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)整合計(jì)算模塊，利用OPENGL技術(shù)開發(fā)數(shù)據(jù)展示模塊，如圖1所示，執(zhí)行以下步驟：

S1、通過初始化模塊設(shè)置三維地理圖的參數(shù)和功能；

設(shè)置的三維地理圖的參數(shù)包括：三維地理圖的顯示位置、邊界坐標(biāo)，廠站的經(jīng)緯度坐標(biāo)，以及熱力圖透明度；

設(shè)置的三維地理圖的功能包括：

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能，通過所設(shè)置的廠站的經(jīng)緯度坐標(biāo)使得該廠站在三維地理圖的相應(yīng)位置顯示；

顏色渲染功能，通過所設(shè)置的熱力圖透明度使得在顏色渲染后仍能辨識出三維地理圖；

分電壓等級展示功能，按照不同等級的電壓值分別展示該電壓等級下的廠站無功數(shù)據(jù)；

交互控制列表功能，以列表形式展示用戶重點(diǎn)關(guān)注的廠站無功數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊后自動(dòng)推送該廠站在三維地理圖中的位置和縮放級別；

交互控制控件功能，實(shí)現(xiàn)對三維地理圖進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)、俯仰角度的控制。

三維地理圖是模型數(shù)據(jù)展示的基礎(chǔ)框架，利用OPENGL技術(shù)將不同層級的地理圖碎片以三維地理圖的形態(tài)展示出來，然后配置廠站的真實(shí)經(jīng)緯坐標(biāo)，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將廠站圖元展示在三維地理圖上。在此基礎(chǔ)上，添加分電壓等級展示、交互展示列表、交互控制控件等功能來對三維地理圖在不同角度上進(jìn)行展示控制。使用大屏幕技術(shù)將界面展示在調(diào)度大屏幕上顯示。

S2、通過數(shù)據(jù)獲取模塊從EMS系統(tǒng)中，獲取廠站的實(shí)時(shí)無功數(shù)據(jù)，所述實(shí)時(shí)無功數(shù)據(jù)包括：廠站間線路傳輸無功、廠站變壓器高壓側(cè)無功、廠站無功補(bǔ)償裝置產(chǎn)生的無功、廠站發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的無功、廠站變壓器損耗的無功、廠站負(fù)荷損耗的無功、廠站線路傳入無功、廠站線路傳出無功、廠站備用無功補(bǔ)償裝置容量。

S3、通過數(shù)據(jù)整合計(jì)算模塊整合所獲取的實(shí)時(shí)無功數(shù)據(jù)，計(jì)算得出廠站間無功傳輸情況，以及每個(gè)廠站的無功平衡情況和無功反送情況；

廠站間無功傳輸情況的計(jì)算方法：將所有廠站作為一個(gè)無向圖的頂點(diǎn)集，將T接線路拆分為廠站到廠站的虛擬線路，將所有的正常線路和虛擬線路作為一個(gè)無向圖的邊集，按照兩端點(diǎn)相同的原則將邊集分為N個(gè)子邊集，每一個(gè)子邊集稱為一個(gè)傳輸斷面，將每個(gè)傳輸斷面中的正常線路和虛擬線路的線路傳輸無功累加，得到該傳輸斷面的權(quán)重值，權(quán)重值即為該傳輸斷面的無功值；重新定義有向圖，廠站作為頂點(diǎn)集，傳輸斷面作為邊集，根據(jù)傳輸斷面的權(quán)重值定義邊的方向，權(quán)重值為正則方向?yàn)檎颍瑱?quán)重值為負(fù)則方向?yàn)榉聪?，所得到的有向圖反映的就是廠站間無功傳輸情況；

廠站的無功平衡情況的計(jì)算方法：計(jì)算廠站內(nèi)無功補(bǔ)償裝置和發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的無功累加值確定廠站產(chǎn)生無功，計(jì)算廠站內(nèi)變壓器和負(fù)荷損耗的無功累加值確定廠站損耗無功，計(jì)算廠站線路傳入無功累加值確定廠站接收無功，計(jì)算廠站內(nèi)線路傳出無功累加值確定廠站發(fā)送無功，計(jì)算廠站備用無功補(bǔ)償裝置容量累加值確定廠站備用無功；

廠站的無功反送情況的計(jì)算方法：計(jì)算廠站變壓器高壓側(cè)無功累加值確定廠站消耗無功，若廠站消耗無功的值為負(fù)值，則該廠站存在無功反送情況。

無功實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)整合計(jì)算后進(jìn)行展示。

S4、通過數(shù)據(jù)展示模塊將經(jīng)過整合計(jì)算所獲得的廠站無功數(shù)據(jù)展示在三維地理圖上；

具體展示方式為：以三維地理圖為展示基礎(chǔ)，根據(jù)地理圖上廠站的經(jīng)緯坐標(biāo)，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換確定數(shù)據(jù)展示位置坐標(biāo)。展示圖元的繪制使用OPENGL技術(shù)，數(shù)據(jù)展示形式如下：

S4-1、將廠站以圖標(biāo)形式展示在三維地理圖上；

S4-2、將經(jīng)過整合計(jì)算所獲得的廠站間無功傳輸情況，以三維飄帶的形式展示在三維地理圖上；

三維飄帶的展示方式為：通過三維飄帶的寬度展示廠站間無功傳輸?shù)臒o功值，通過三維飄帶的長度展示廠站間無功傳輸?shù)木嚯x，通過飄帶的起點(diǎn)和終點(diǎn)的高度展示廠站變壓器高壓側(cè)無功，通過飄帶的顏色展示廠站無功傳輸?shù)碾妷旱燃墶?/p>

S4-3、將經(jīng)過整合計(jì)算所獲得的廠站消耗無功，以三維柱圖的形式展示在三維地理圖上；

S4-4、將經(jīng)過整合計(jì)算所獲得的廠站的無功反送情況，以閃爍三維柱圖并配以標(biāo)簽框及列表概覽形式展示在三維地理圖上，點(diǎn)擊列表推送無功反送廠站的位置；

S4-5、將經(jīng)過整合計(jì)算所獲得的廠站的無功平衡情況，以分段分顏色三維柱圖形式展示在三維地理圖上，配以標(biāo)簽框展示各無功指標(biāo)的詳細(xì)信息。

S5、通過數(shù)據(jù)展示模塊將廠站消耗無功分布情況采用顏色熱力圖的形式展示在三維地理圖上；

顏色熱力圖的具體渲染方式為：配置顏色和廠站消耗無功的數(shù)值的顏色映射表，對照顏色映射表為每一個(gè)廠站無功消耗值對應(yīng)一個(gè)顏色。廠站無功消耗值作為數(shù)據(jù)點(diǎn)，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算將數(shù)據(jù)點(diǎn)影響范圍內(nèi)的區(qū)域劃分為若干個(gè)虛擬網(wǎng)格，根據(jù)網(wǎng)格點(diǎn)與數(shù)據(jù)點(diǎn)距離，利用插值算法計(jì)算網(wǎng)格虛擬數(shù)據(jù)值，計(jì)算網(wǎng)格虛擬數(shù)據(jù)對應(yīng)的顏色值，利用OPENGL技術(shù)在地理圖上進(jìn)行顏色渲染形成廠站消耗無功值熱力圖。通過熱力圖可以從整體上監(jiān)視廠站無功消耗分布情況。