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一种新的电气信息伪地理图及其生成算法

发布时间:2016-10-22 15:24

  本文关键词:一种新的电气信息伪地理图及其生成算法,由笔耕文化传播整理发布。



第3 6 卷 第 1 4期 2 0 1 2年7月2 5日

V o l . 3 6 N o . 1 4 J u l 2 5, 2 0 1 2 y  

: / D O I 1 0. 3 9 6 9 1 0 2 6. 2 0 1 2. 1 4. 0 1 2 . i s s n. 1 0 0 0 - j

一种新的电气信息伪

地理图及其生成算法
朱作欣1,朱全胜2,蒋   燕3,李卫东1
( 1.大连理工大学电气工程学院 ,辽宁省大连市 1 1 6 0 2 4; 2.河南电力试验研究院 ,河南省郑州市 4 5 0 0 5 2; ) 3.重庆电力高等专科学校 ,重庆市 4 0 0 0 5 3

摘要 :电气信息伪地理图作为一种新的 电 力 系 统 可 视 化 显 示 平 台 和 分 析 环 境 , 能够直观显示系统 的电气信息 。 首先介绍了现有生成电气信息伪地理图的力导 向 算 法 和 距 离 差 值 最 小 算 法 , 然后设 并与之进行比较 。 所提出的算法将 电 气 信 息 伪 地 理 图 生 成 过 程 转 化 为 计并实现了一种新的算法 , 一个修正问题 , 在地理信息系统图上利用欧氏距离法逐点修正节点距离 , 从而将电气信息融合到图 形中 。 最后 , 讨论了电气信息伪地理图在复杂系统中更深入和广泛的应用 。 关键词 :电气信息伪地理图 ;可视化 ;力导向算法 ;距离差值最小算法 ;欧氏距离法

0  引言
随着电网规模扩大 、 能源结构调整 、 智能电网技 术的推行等 , 电力系统中各类信息交互更为频繁 , 需 这些对电力系 要监控的信息种类 和 总 量 大 幅 增 加 , 1] 。 统分析和实时监控的要求不断提高 [ 合
[ ] 2 5 -

相关节点间的距离 进 行 加 权 处 理 , 通过电气信息的 , 图形嵌入 来实 现 电 气 信 息 的 可 视 化 展 示 。 该 算 法 的缺点是存在权重选择问题 。 后者的本质是使得所 绘制的图形中 , 各节 点 间 的 距 离 尽 量 与 所 显 示 的 电 气值相等 。 该算法 存 在 的 问 题 是 , 当节点数目较大 时, 目标图形可能不存在 。 鉴于 上 述 图 形 生 成 算 法 存 在 的 问 题 , 本文提出 , 了一种新的电气信 息 伪 地 理 图 生 成 算 法 并 对 其 应 用前景作了简要分析 。

地理信息系统 ( 与相关的可视化技术相结 G I S) , 可更加生动 、 自然地显示海量数据信息 , 故该

技术被引入到电力 系 统 信 息 显 示 中 , 从而促进了电 目前的相关 力系统可视化技 术 的 飞 速 发 展 。 然 而 , 研究成果在显示中 只 考 虑 各 监 控 对 象 ( 节 点、 线 路、 区域等 ) 的地理位 置 , 即, 本质上只是计入了各监控 对象间的电气连接关系 , 具有一定的局限性 。 — —伪 地 理 图 近期 ,一 类 新 的 可 视 化 方 法 —
[ ] 68 ( m a s e u d o e o r a h i c a l -g   p) - 被 提 出 。 该 方 法 在 p g p 图形显示中可通过节点之间的相互位置及距离表示 多种电气 参 数 或 变 量 ( 如 线 路 阻 抗、 节点电压灵敏

1  现有电气信息伪地理图实现方法
电气信息 伪 地 理 图 的 本 质 是 在 G I S图的基础 上, 根据节点间电气关系修正节点间地理距离 , 电气 , 关系紧密的节点距 离 近 电 气 关 系 不 紧 密 的 节 点 距 离远 , 所生成的节点 及 线 路 布 局 能 够 准 确 反 映 相 关 电气信息 。 目前 , 所提出的电气信息伪地理图自动 生成方法 仅 包 括 力 导 向 算 法 和 距 离 差 值 最 小 算 法 本节将对这 2 类算法进行介绍并加以剖析 。 2类, 1. 1  力导向算法 力导向算法是将节点及线路电气信息值转化为 权重值 , 再与节点间 地 理 距 离 相 乘 得 到 电 气 距 离 的
6] 。 图形的特点为 : 一种方法 [ 电气值较大的节点 “ 推 。例 开” 附近 节 点 , 电气值较大的线路相应“ 拉 长”

度、 输电线路或节点 输 出 功 率 、 节 点 电价等) 之间的 关系 , 丰富了图形的显示内涵 , 从而可有效地提高现 有可视化显示平台的解释和分析能力 。 这种图形的本质是将电气信息与地理位置信息 ] 融合 。 因此本文扩展文献 [ 的称谓 , 称之为电气信 8 息伪地理图 , 以区别 于 传 统 的 电 气 信 息 直 接 标 注 在 地理信息之上的 常 规 图 形 。 目 前 , 有2种电气信息 伪 地 理 图 的 自 动 生 成 方 法, 分别是力导向算法 [ ] 6 7 - ( f o r c e d i r e c t e d a l o r i t h m) 和 距 离 差 值 最 小 算 -   g
8] 。 前者的本质是依据所显示的电气值的数值对 法[

( ) 如: 图1 中联络线加权值为 1, 其他线路加权值为 a ( ) 图1 中右 侧 中 心 节 点 加 权 值 为 1, 其他节点 0 . 1; b ) 图 1( 中联络线和右侧中心节点加 加权值为 0 . 1; c 权值为 1, 其他线路及节点加权值为 0 . 1。 算法的权 重表示电气信息值大小程度 。 力导向算法在信息分 析过程中使用了图 形 节 点 和 连 接 组 织 的 概 念 , 其实 ] 现方法在文献 [ 中有详细论述 。 7

;修回日期 : 。 收稿日期 : 2 0 1 1 1 0 1 1 2 0 1 2 0 2 0 1 - - - - ) 。 辽宁 “ 百千万人才工程 ” 培养经费资助项目 ( 2 0 0 8 9 2 1 0 2 3

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· 研制与开发 ·   朱作欣 , 等   一种新的电气信息伪地理图及其生成算法

则图形 为 纯 电 气 参 数 显 示 ; 若 λ=0, 则图形显示 1, 的是纯粹地理位置 。 1. 3  现有算法分析 利用上述 2 种算法生成图形都需要地理距离转 换为电气距离 、 计算新图形节点坐标等步骤 , 其中电 气信息的嵌入是核心内容 。 从图形生成及数据统计 计算角度分析 , 算法 存 储 量 及 计 算 速 度 是 算 法 优 劣 的评判关键 。 ) 电气信息的嵌入 1 节点位置显示不准确会对分析造成误导 。 不同 算法嵌入电气信息 的 形 式 不 同 : 力导向算法通过电 气信息加权得到电气距离 , 直接融合电气信息 ; 距离 差值最小算法通过优化算法实现电气信息的嵌入 。 ) 算法存储量 2 电力 系 统 具 有 海 量 数 据 , 信息的传输和存储是 [ 9] 则对硬 一项重要的 工 作 。 若 存 储 占 用 过 大 空 间 , 件要求过高 , 同时也 影 响 算 法 本 身 和 可 视 化 平 台 中 1 0] 。 应用软件的使用 [ 其他可视化技术 、 力导向算法基于 H a v e G r e e n框架形成电气信   息伪地理 图 , 在H 图 形 的基础上完成计 a v e G r e e n   算, 而H a v e G r e e n图形需要存储全局节点及连线   造成该方法所需存储量较大 。 信息 , 距离差值最小算法需要存储n× n 阶矩阵A , B, 以及n×2 阶矩阵 X 和Y。 考虑到电力系统 W 和D , 所需存储空间将十分巨大 。 节点数量庞大 , ) 计算速度 3 计算机图形的快速生成是其必备的基本素质及 1 1] 。 在电力系统监控 领 域 , 重要特征 [ 电力系统的数 据实时更新 , 当系统结构改变或发生紧急状态时 , 传 统人机交互图形并 不 发 生 变 化 , 需要经过数据单独 显示及复杂分析计算才能得出结论 。 而电气信息伪 地理图的图形形状 随 着 数 据 更 新 可 自 适 应 变 化 , 根 据图形变化的主要 趋 势 及 对 图 形 形 状 的 分 析 , 即可 , 快速直观得出所需 结 论 有 利 于 调 度 员 快 速 抓 住 问 题本质 。 若将电气信息伪地理图在实时监控的可视 化调度平台中加以 使 用 , 为保证系统最新状态能迅 速呈现 , 必然对图形生成和更新速度有着很高要求 。 力导 向 算 法 并 不 能 直 接 生 成 所 需 图 形 , 而是需 要首先绘 制 全 局 的 H 进而选出关 a v e G r e e n 图 形,   。 , 注节点及线路加 以 显 示 同 时 将 电 气 信 息 值 转 化 为权重值的过程也 将 占 用 大 量 时 间 , 易造成图形的 生成速度跟不上数据的变化 。 距离差值最小算法运 算中需要 n× 随 着 节 点 数 量 的 增 加, n 阶 矩 阵 相 乘, 计算时间也大幅增 加 , 因而该算法在进行海量数据 分析时效率低下 , 仅适用于小规模电网 。 综上所述 , 原有 算 法 存 在 不 高 效、 存 储 量 高、 计 — 6 1 —

图 1  力导向算法示意图 F i . 1 S c h e m a t i c d i a r a m o f f o r c e d i r e c t e d a l o r i t h m       -   g g g

1. 2  距离差值最小算法 按照 距 离 差 值 最 小 算 法 所 生 成 的 图 形 , 可使得 图形中所有节点间距离与所对应电气参数差值的平 8] , 方和 最 小 [ 其本质是追求生成图形中节点距离尽 量与所对应电气参数相等 。 因此 , 图形的求解实际上为一个优化问题 , 其目 标函数为 :
n Ω n
2 2 2 ( a r m i n∑ ∑ ( x g y i -x i -y i   j) + ( j) -d j) 槡

i 1 i=1j= +

( ) 1 { ( , ) , ( , ) , …, ( , ) } ; , 式中 : 和 x x x Ω= x 1 y 1 2 y 2 n y n i y i , ; 分别为节点 和节点 的地理位置坐标 x i d y j i j j j为 节点i 与节点j 的电气距离 。 对于 上 述 问 题 , 经过 C a u c h S c h w a r t z不 等 式 - y 变换 、 M o o r e P e n r o s e求 逆 等 将 优 化 问 题 转 换 为 矩 - 具体表达式如下 : 阵运算问题 , ( ) Y =A B X 2 , 式中 : 矩阵元素 a A∈R , n-1, a a i i= i i =-1 j= j + -1 -2 n×n 矩阵元素 A =( A +1 B∈R , n×n ) -n 1 n×n ;


n×n



b i i =

i i=1, j≠

i j , ∑b

- Wi j 烄 D   i ≠j, i j ≠0 i j b i j =烅 D 0 i ≠j, D i j =0 烆
2 2 ( D x y i i) + ( i) j = 槡 j -x j -y n 为节点数 ; X Yn×2 为 电 气 n×2 为节 点 地 理 坐 标 矩 阵 ; 信息伪地理图节 点 坐 标 矩 阵 ; Wi i j和D j分别为矩阵 , 和 中 的 元 素 为 关 心 参 数的邻接矩 Wn×n Dn×n Wn×n 阵, D n×n 为节点地理距离矩阵 。 可以看出矩阵 A, 通过非线性方程 B, X 均已知 , 的求解 , 可得到Y, 按照Y 坐标即可生成所需图形 。

按照Y 坐 标 所 生 成 图 形 显 示 的 是 纯 粹 的 电 气 参数信息 。 若要使图形同时显示电气参数和电气连 ) 接( 地理位置 ) 信息 , 可通过式 ( 予以实现 。 3 ( ) dm dg 1-λ) d 3 i i e o+ ( j =λ j 式中 : dm d i e o为 电 气 信 息 g j为 最 终 显 示 的 节 点 距 离; 。 伪地理图距离 ; 为权重 λ 可见 , 通过调整附加权重λ 的数值 , 可改变显示 的图形中电气参数和地理 位 置 信 息 的 比 重 。 若 λ=

( ) 2 0 1 2, 3 6 1 4

 

算速度慢等缺点 。 其 中 , 力导向算法的主要问题在 于电气信息融合不准确 、 H a v e G r e e n 框架占用了大   量资源 ; 距离差值最小算法计算复杂 , 节点多或电气 并且在求解过 联系复杂时所生成 的 图 形 可 观 性 差 , 程中甚至可能无可行解 , 此外 , 该算法在节点坐标计 算后附加权重 , 并不是图形真正的形成过程 , 不能反 映变化的本质 。 因此 , 为实现电气信息伪地理图在大规模电网 有必要针对上述缺陷进行改进 。 中的实用化应用 ,

与第1节所述 点电气信息关联矩阵 A 即 可 。 可 见 , 。 种算法相比可节约大量的存储空间 2 由于式 ( 中以 D 因 此, 4) i i j -A j 作 为 修 正 依 据, 若两节点间电气值大 , 则两节点被拉近 ( p 和q 为负 , , 值) 反之则两节点被拉长 ( 而权重λ p 和q 为正值 ) 决定拉 近 和 拉 长 程 度 。 由 于 修 正 图 形 在 原 有 G I S 图的基础上获得 , 因此 , 上述计算有确定可行解 。 2. 2  权重参数 图 2 为选取不同权重值的电气信息伪地理图 。

2  新的电气信息伪地理图实现方法
2. 1  新算法提出 本文算法将电气信息伪地理图的生成过程转化 为一个修正问题 , 即, 以某一电气量或多电气量对地 理上的节点坐标依 据 某 一 权 重 进 行 叠 加 修 正 , 从而 进而绘制得到新的图形 。 得到一组新的坐标 , 按照上述方法所得到的电气信息伪地理图与原 为满足运 始G I S 图可能差别 较 大 。 而 实 际 使 用 中 , 行调度人员的需求 , 可能会考虑在2种图形之间进 行折中显示 。 本文 方 法 中 , 可通过调整权重参数来 控制电气值与地理位置的融合程度 。 依据 电 气 值 对 节 点 地 理 坐 标 进 行 修 正 , 一种方 式为 : ( ) 4 Yi = y λ q i+ D D x x i i i i i j- j -A j j -A j ; ; 式中 : X Δ; Δ= p= q= i 和 2 2 - y y i j 1+ 1+ 槡 Δ 槡 Δ Yi 为节点i 的伪地理位置坐标 ; A i j 为电气信息值 。 ) , 由于式 ( 中 各 参 数 量 纲 不 同 无 法 统 一 计 算, 4 故需将其进行归算 。 其中 , 电气值归算为标幺值 , 地 理距离值按节 点 坐 标 及 图 形 显 示 比 例 归 算 为 0~1 间数值 。 在修 正 过 程 中 , 计 算 次 序 是 关 键。其 要 点 是: 按照节点编 号 次 序 由 小 到 大 进 行 计 算 。 计 算 中 采用双重循环技术 , 从而保证具有电气联系节点的 信息只被修正一次 , 以提高计算效率 。 例如 , 循环至 , 节点i 逐次修正从节 点i+1 到 n 中 与 其 存 在 电 气 关系的节点j 的坐标 。 一般 电 气 关 联 矩 阵 为 强 稀 疏 矩 阵 , 节点坐标修 正次数有限 , 并且关 联 节 点 在 地 理 距 离 基 础 上 进 行 适当修正 , 所以叠加 后 的 图 形 可 以 保 证 清 晰 的 可 观 性 。 同时 , 当节点位置在一定阈值内变化时 , 其显示 位置不随数据实时变化 。 只有当节点位置发生较大 变化时 , 才反映 系 统 结 构 变 化 并 进 行 更 新 显 示 。 阈 值大小参照系统在不同时间的不同状态进行设置 。 ) 由式 ( 可知 , 对 于 节 点 数 目 为n 的 网 络, 仅要 4 求已知 n×2 阶节 点 地 理 坐 标 矩 阵 D 及n×n 阶 节 — 6 2 —
图 2  不同权重电气信息伪地理图 F i . 2 D i f f e r e n t w e i h t e l e c t r i c a l i n f o r m a t i o n       g g s e u d o e o r a h i c m a -   p g g p p



X λ p i =x i+

当权 重 为 0 时 , 节 点 位 置 为 地 理 位 置; 权重为 节点位置发生变 化 , 但并未偏离地理位置很 0 1时, - 远, 此时节点间距 离 已 包 含 电 气 信 息 ; 权 重 为 1 时, 修正图形最大程度 地 被 嵌 入 了 电 气 信 息 , 故修正图

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形与 G I S 图差异较大 。 调度员可根据具体需求和操作习惯选择权重, 合理有效地利用 电 气 信 息 伪 地 理 图 。 例 如 : 若按各 省分别调度时 , 可采用较小权重 , 使得所生成的图形 省间划分较为明显 , 有利于调度运行人员分省调度 ; 而若采用全网统一调度 , 则可采用较大权重 , 使得所 生成的图形淡化省 间 间 隔 , 有利于调度运行人员统 一调度管理 。 又如 : 在日常操作中可采用较小权重 , 符合调度员经验和 习 惯 ; 而当电网结构发生较大改 可采用较大 权 重 , 以 凸 显 系 统 结 构 变 化, 实现 变时 , 。 对关键位置节点的重点监控 此外 , 可采用多屏幕或单屏幕多窗口同时显示 不同权重或不同电 气 参 数 的 电 气 信 息 伪 地 理 图 , 为 科学的依据 。 调度员决策提供更加全面 、 2. 3  算法比较 本节 将 对 3 个 算 法 进 行 比 较 , 所考虑因素为电 气信息的嵌入 、 存储量 、 计算速度等 3 个方面 。 ) 电气信息的嵌入 1 力导 向 算 法 需 要 将 电 气 值 转 换 为 权 重 值 , 在转 换过程中确定电气 值 对 应 的 权 重 值 大 小 比 较 困 难 , 根据具体情景或关 注 参 数 不 同 , 转换过程都要进行 不如本文算法直接利用电气值进行计算快速 、 修改 , 方便 。 图 3 分别应用距离差值最小算法与本文算法生 ) 成I 见附录 A 图 A 电气信息伪 E E E 1 4 节点系统 ( 1   , , , 节点 1, 为发电节点 电压等级 地理图 。 其中 : 235 高、 距离 近 ;节 点 4, 阻 抗 大、 8, 9 为 三 绕 组 变 压 器, 距离远 。

于其电气值 , 则此图形的节点可能显示在一处 , 甚至 平面无法显示 , 因此 , 按距离差值最小算法生成的图 在节点多时 形需要几何修正才 能 达 到 一 定 可 观 性 , 所要求图形的二维显示甚至可能不存在 。 距离差值 最小 算 法 与 本 文 算 法 电 气 信 息 融 合 过 程 比 较 见 表 1。
表 1 2 种算法电气信息融合过程比较 T a b l e 1 E l e c t r i c i n f o r m a t i o n i n t e r a t i o n r o c e s s         g p c o m a r i s o n b e t w e e n t w o a l o r i t h m s       p g
项目 推导过程 权重 几何修正 是否有解 本文算法 非满秩等问题 无非凸 、 计算中附加 不需要几何修正 一定有解 距离差值最小算法 进行了近似或者修正 计算后附加 需要平移 、 旋转 、 伸长等 节点多或电气联系 复杂时可能无解

可见 , 距离差值最小算法与本文算法显示效果 都能正确反映电气信息 , 但采用本文算法实现 相似 , 更加简单 , 且不存在无解问题 。 ) 存储量 2 当全 本文 算 法 只 存 储 所 关 注 节 点 及 线 路 信 息 , 本文算法相对于力 局节点越多或关注 节 点 越 少 时 , 导向算法在存储量方面的优势越明显 。 而相对于距 本文算法只需应用稀疏存储技 离差值 最 小 算 法 , 1 2] 术[ 存储一个 n× 一 个 n×2 阶 n 阶强稀 疏 矩 阵 A 、 矩阵 D。 存储量比较见表 2。
表 2  算法存储量比较 T a b l e 2 A l o r i t h m s t o r a e c o m a r i s o n       g g p
节点数 力导向算法/ k B 距离差值最小算法/MB 5 0 0   0 0 0 1     2 0 0 0     5 0 0 0     5 0 2   2 0 0 4     8 0 0 8     3 2 0 1 6     1 . 5 1 4   6 . 0 2 8   2 4 . 0 5 6   1 5 0 . 1 4 0   本文算法/ k B 1 2 2 4 4 8 1 2 0

) 计算速度 3 本文算法直接使用电气信 与力 导 向 算 法 相 比 , 息值计算 , 并可以根 据 关 注 节 点 及 线 路 直 接 生 成 电 气信息伪地理图 。 距 离 差 值 最 小 算 法 中 2 个 n×n 3 阶矩阵相乘 , 计算 量 为 n 数 量 级, 且仅为算法计算 2 的 一 部 分, 本 文 算 法 计 算 量 为 n 数 量 级。 通 过 比较各算法的计算时间如表 MAT L A B 3 所示 。
图 3 2 种算法的电气信息伪地理图 F i . 3 E l e c t r i c a l i n f o r m a t i o n s e u d o e o r a h i c     - g p g g p b a s e d o n t w o a l o r i t h m s m a s         p g 表 3  计算时间比较 T a b l e 3 C o m u t i n t i m e c o m a r i s o n     p g p  
节点数 5 0 0   1 0 0 0     2 0 0 0     5 0 0 0     力导向算法/ s 距离差值最小算法/ s 0 . 3 5 5 3     0 . 7 1 0 5     1 . 4 2 1 0     3 . 5 5 2 5     0 . 1 2 1 3     1 . 1 1 6 1     6 . 3 2 8 5     7 1 . 0 7 2 9     本文算法/ s 0 . 0 0 0 2   0 . 0 0 1 1   0 . 0 0 3 2   0 . 0 1 4 2  

距离差值 最 小 算 法 式 ( 到式( 的推导过程 1) 2) 中, 要求方程非凸才有解 、 对 A 求逆要求 A 满秩 , 应 用C a u c h S c h w a r t z不等式变换 、 M o o r e P e n r o s e求 - - y 逆等进行了近似和 修 正 ; 要求生成图形节点距离尽 量等于所对应电气 值 , 如果其图形中的节点距离等

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( ) 2 0 1 2, 3 6 1 4

 

本文 算 法 所 到 达 的 效 果 与 原 有 算 法    综上所述 , 一致 , 但在存储量 、 计算速度 2 个重要的图形生成指 标上具有较大优势 。 2. 4  新算法的实现 根据本文算法得到权重参数为 1 时的某电网电 气信息伪地理图 , 如图 4 所示 。

) 关键节点凸显效应 2 单独 节 点 为 边 远 地 区 节 点 或 联 络 节 点 , 如节点 1 0, 1 1, 4, 7 等 。 弱耦合节点是调 度 员 需 要 重 点 监 控 突出显示可有效提高监控和分析效率 。 的关键位置 , ) 网络结构变化凸显效应 3 由于 数 据 被 集 成 为 图 形 形 状 , 故当系统结构改 变时 , 根据图形的变化 , 运行调度人员可直接快速地 得到在 G I S图 及 单 线 图 中 需 要 复 杂 分 析 才 能 得 出 的结论 。 2. 5  新算法在复杂系统中的应用 本文提出的电气信息伪地理图可应用于复杂系 统中 , 从而发挥多种效用 。 2. 5. 1  大区域全局网络 电气 信 息 系 统 图 是 多 点 集 群 图 , 适合用于显示 大区域全局网络信息和结构 , 显示效果如图 5 所示 。

图 5  大区域全局网络 G I S 图和电气信息伪地理图 l o b a l F i . 5 L a r e a r e a n e t w o r k G I S m a a n d e l e c t r i c a l             g g g p   m a i n f o r m a t i o n s e u d o e o r a h i c   -   p p g g p

从图 5( 可 以 看 出, 系 统 明 显 分 成 3 个 区 域, b) 其中联络节点和联 络 线 位 置 清 晰 可 见 , 便于对关键 位置重点监测 。 例 如 : 电网发生连锁故障系统解列 时, 集群区域 、 联络节点即为容易形成孤岛的区域和 系统解列点 ; 在节点 集 群 区 域 内 对 发 电 节 点 进 行 调 对负荷节点采取限电切机等操作 ; 单线图及 G 度、 I S 图中不能突出显示 的 联 络 节 点 等 , 映射到电气信息
图 4 G I S 图和电气信息伪地理图 F i . 4 G I S m a a n d e l e c t r i c a l i n f o r m a t i o n       g p   s e u d o e o r a h i c m a -   p g g p p

伪地理图则显示清晰 。 该图形有助于调度员快速识 别系统弱耦合 , 防止系统失控分离 。 2. 5. 2  小区域电气信息稠密网络 在较 小 区 域 的 电 力 系 统 中 应 用 时 , 电气信息伪 地理图可为地理面 积 小 但 经 济 发 达 、 负荷较重的区 域提供更大的显示空间 , 显示效果如图 6 所示 。 ( ) , 图6 中 空心区域 为 市 区, 灰 色 区 域 为 县 城。 a 可见 , 虽然市区地理面积小 , 但需要重点监控和显示 ( 、 分析的节点 如工业节点 商业节点等 ) 数量多 ; 而县 但多为居民和农业用电 , 重要负 城地理面积虽然大 , 荷少 、 线路简单 。 转换为电气信息伪地理图后 , 市区

通过 2 类 图 形 的 比 较 , 可以发现本文提出的电 气信息伪地理图具有以下特性 。 ) 疏密分离效应 1 线路电压等级高 、 电气 距 离 小 , 如 节 点 1, 5, 1 3; 线路耦合度决 定 节 点 集 群 , 如节点1 地理 8, 1 9, 2 0; 距离近 、 电气关联不紧密节点电气 距 离 远 , 如节点4 等 。 方便对 耦 合 度 高 的 集 群 节 点 统 一 监 控 、 调 度、 管理 。 — 6 4 —

· 研制与开发 ·   朱作欣 , 等   一种新的电气信息伪地理图及其生成算法

电网得到了更大的 显 示 空 间 , 同时可以显示各节点 和线路的电气关系 , 不影响县城电网的显示和监测 。 该功能与 文 献 [ 提 出 的 应 用 引 力—斥 力 模 型 优 化 5] 均可实现合理分配显示 电网潮流单线图较 为 相 似 , 空间的功能 。

[ ] o e r a t i n s t a t e v i s u a l i z a t i o n r e s e a r c h J . A u t o m a t i o n o f E l e c t r i c         p g   , ( ) : P o w e r S s t e m s 2 0 0 4, 2 8 8 9 2 9 9.   - y [ ]翁颖钧 , 朱仲英 . 地理信息系统技术在电力系统自 动 化 中 的 应 用 2 [ ] ( ) : 电力系统自动化 , J . 2 0 0 3, 2 7 1 8 7 4 7 8. - WE NG Y i n u n,Z HU Z h o n i n .A l i c a t i o n o f e o r a h i c         g j g y g p p g g p ] s s t e m t e c h n i u e i n a u t o m a t i o n o f o w e r s s t e m[ J . i n f o r m a t i o n               y q p y , , ( ) : o f E l e c t r i c P o w e r S s t e m s 2 0 0 3 2 7 1 8 7 4 7 8 . A u t o m a t i o n         - y [ ]RAU , AG 3 S CHE R T I RAWA L P, F UHRMANN S,e t a l .         D e s i n i n a h u m a n c e n t e r e d m u l t i m o d a l G I S i n t e r f a c e t o s u o r t   -           g g p p   / /P e m e r e n c m a n a e m e n t[ C] r o c e e d i n s o f t h e 1 0 t h A CM         g y g g   I n t e r n a t i o n a l S m o s i u m  A d v a n c e s i n G e o r a h i c I n f o r m a t i o n         y p g p ,N ,VA,U o v e m b e r 9 1 0, 2 0 0 2,M c L e a n S A. S s t e m s   - y [ ]陈佳 , 孙宏斌 , 汤磊 , 等. 电力系统控制中心三维可 视 化 技 术 及 其 4 ] ( ) : 电力系统自动化 , 实时应用 [ J . 2 0 0 8, 3 2 6 2 0 2 4. - ,S ,e CHE N i a UN H o n b i n, TANG e i t l .T h r e e  J  L  a - g d i m e n s i o n a l v i s u a l i z a t i o n t e c h n i u e f o r o w e r s s t e m c o n t r o l             q y p [ ] c e n t e r s a n d i t s r e a l t i m e a l i c a t i o n s J . A u t o m a t i o n o f E l e c t r i c       -       p p , ( ) : P o w e r S s t e m s 2 0 0 8, 3 2 6 2 0 2 4.   - y [ ]沈伟 , 吴文传 , 张伯明 , 等. 能量管理系统中电网潮 流 单 线 图 自 动 5 ] ( ) : 生成算法 [ 电力系统自动化 , J . 2 0 1 0, 3 4 6 4 8 5 3. - ,WU  , , o w e r S HE N  W e i W e n c h u a n Z HANG B o m i n e t a l .A       p g o n e l i n e d i a r a m a u t o m a t i c m e t h o d i n t h e EM S r i d e n e r a t i o n   -               g g g [ ] ,2 : J .A u t o m a t i o n o f E l e c t r i c P o w e r S s t e m s 0 1 0,3 4( 6)         y 4 8 5 3. - [ ]WONG 6 P C,S CHN E I D E R K, MA C K E Y P,e t a l .A n o v e l             [ ] v i s u a l i z a t i o n o w e r r i d t e c h n i u e f o r e l e c t r i c a n a l t i c J . I E E E             q p g y , : o n V i s u a l i z a t i o n a n d C o m u t e r G r a h i c s 2 0 0 9, 1 5( 3) T r a n s           p p 4 1 0 4 2 3. - [ ]WONG —a 7 P C, CH I N  G, F O O T E  H, e t a l .H a v e G r e e n v i s u a l           [ / /P a n a l t i c s f r a m e w o r k f o r l a r e s e m a n t i c m a s C] r o c e e d i n s           y g p g o f E E E m o s i u m n i s u a l n a l t i c s c i e n c e n d  I  S  o  V  A  S  a y p y , ,MD,U T e c h n o l o O c t o b e r 3 1, 2 0 0 6, B a l t i m o r e S A: 6 7 7 4.   - g y [ ] 8 B E LMUD E S RN S T NK E L s e u d o   F, E   D, WEHE   L. P - e o r a h i c a l o w e r e r e s e n t a t i o n s f s t e m u s e s  r  o  p  s  b  b g g p p y y [ ] / / m u l t i d i m e n s i o n a l c a l i n P r o c e e d i n s f h e 5 t h  s  o  t  1 g C g I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n I n t e l l i e n t S s t e m  A l i c a t i o n s t o           g y p p ,N , P o w e r S s t e m s o v e m b e r 8 1 2, 2 0 0 9, C u r i t i b a B r a z i l .     - y [ ] , [ 一 种 电 网 数 据 采 集 系 统 J] 电 子 技 术, 9 孙跃 明 孙 晓 凌 . . ( ) : 2 0 0 0 9 5 2 5 4. - ,S S UN  Y u e m i n UN  X i a o l i n .O n e k i n d o f n e t w o r k d a t a         g g ] , ( ) : a c u i s i t i o n s s t e m[ J . E l e c t r o n i c T e c h n o l o 2 0 0 0 9 5 2 5 4.     - q y g y [ ]孙 勇 , 胡 广 书, 张 辉. 一种新的低存储量的图像零树编码算法 1 0 [ ] ( ) : 清华大学学报 , J . 2 0 0 1, 4 1 9 5 9 6 6. - , HU G S UN  Y o n u a n s h u, Z HANG  H u i .A n e w o w    l g g m e m o r i m a e z e r o t r e e c o d i n a l o r i t h m[ J] .J o u r n a l o f         y g g g     , ( ) : T s i n h u a U n i v e r s i t 2 0 0 1, 4 1 9 5 9 6 6.   - g y [ ]彭腾 顺 , 马 亚 明, 李 扬, 等. 图形化电力系统分析软件的研究 1 1 [ ] ( ) : 电网技术 , J . 1 9 9 8, 2 2 1 2 5 1 5 3. - , , , P E NG T e n s h u n MA Y a m i n I Y a n e t a l .R e s e a r c h o n   g         g L g b a s e d s s t e m a n a l s i s s o f t w a r e[ J] .P o w e r r a h i c a l o w e r           y y g p p , , ( ) : S s t e m  T e c h n o l o 9 9 8 2 21 2 5 1 5 3. - y g y 1 [ ]徐得超 , 李亚楼 , 吴中习 . 稀疏技术在电力系统状 态 估 计 中 的 应 1 2 ] ( ) : 用[ 电网技术 , J . 2 0 0 7, 3 1 8 3 8 4 1. - ,L , WU XU  D e c h a o I Y a l o u Z h o n x i .A l i c a t i o n o f s a r s e         g p p p [ ] t e c h n i u e s i n o w e r s s t e m s t a t e e s t i m a t i o n J . P o w e r S s t e m             q p y y

图 6  小区域电气信息稠密网络 G I S 图和 电气信息伪地理图 F i . 6 S m a l l a r e a e l e c t r i c a l i n f o r m a t i o n d e n s e         g n e t w o r k G I S m a a n d e l e c t r i c a l i n f o r m a t i o n         p   e o r a h i c m a s e u d o -   g g p p p

电气信息伪地理图是针对相同数据的不同角度 解释 , 实现了人图交互 , 可以更好地协助调度员分配 电气信息伪地理图为调度员 精力和注意力 。 此 外 , 提供了掌握信息 、 分析数据的新视角 。

3  结语
本文提出了一种新的电气信息伪地理图生成算 法, 与原有算法相 比 , 本 文 算 法 具 有 计 算 简 单、 存储 量小 、 计算速度快等特点 , 而且不存在无解问题 。 电气 信 息 伪 地 理 图 不 仅 可 以 展 现 阻 抗 信 息 , 还 可以展示电压 、 相角 、 功率 、 损耗等信息 , 设计人员可 从而 依据电力系统应用 环 境 和 要 求 不 同 进 行 调 整 , , 。 使调度人员可以及时发现问题 做出快速反应 电气信息伪地理图的应用扩展了电力系统数据 的展示方式 , 与其他图形类似 , 可进一步结合可视化 技术 , 如 等 高 线、 色 彩、 饼 形 图 等。具 体 实 施 过 程 中 的细节问题有待于进一步研究 。 / / 附录见 本 刊 网 络 版 ( h t t a e s . s e r i . s c c . p: p g p g / / / ) 。 c o m. c n a e s c h i n d e x. a s x p p

参 考 文 献
[ ]刘娆 , ] 李卫东 , 吕阳 . 电力系统运行状态可 视 化 技 术 综 述[ 电 1 J . ( ) : 力系统自动化 , 2 0 0 4, 2 8 8 9 2 9 9. - ,L ,L R a o I W e i d o n ?Y a n .S u r v e s o n o w e r s s t e m L I U          g g y p y

— 6 5 —

( ) 2 0 1 2, 3 6 1 4
,, ( ) : T e c h n o l o 2 0 0 7, 3 1 8 3 8 4 1. - g y

  , 蒋 燕( 女, 副 教 授, 主 要 研 究 方 向: 电力系统 1 9 6 5—) : 自动化 。E-m a i l d i x 6 8 0 6 8 3 9 0@1 2 6. c o m , 李卫东 ( 男, 通信作者 , 教授 , 博士 生 导 师 , 主要 1 9 6 4—) 研究方向 : 电力系统调度自动化理论 、 电力市场理论 与 应 用 、 有功功率平衡相关 理 论 、 可 再 生 能 源 并 网 后 的 调 度 理 论、 智 能电网 运 行 分 析 与 控 制 和 电 力 系 统 运 行 状 态 显 示 理 论 。 :w E-m a i l d l i l u t . e d u . c n @d

, 朱作 欣 ( 男, 硕 士, 主 要 研 究 方 向: 电力系统运 1 9 8 8—) : 行状态可视化 。E-m a i l z z x 1 9 8 8 1 0 2 9@m a i l . d l u t . e d u . c n , 朱全胜 ( 男, 博士 , 高级工程师 , 主要研究方向: 1 9 8 2—) : 电力系 统 人 机 交 互 及 运 行 状 态 显 示 平 台 。E-m a i l z s@ q d l u t . e d u . c n

A N e w E l e c t r i c a l I n f o r m a t i o n P s e u d o M a a n d I t s G e n e r a t i o n A l o r i t h m e o r a h i c         -         p g g g p  
1 2 3 1 , , ZHU  Z u o x i n ZHU  Q u a n s h e n J I ANG  Y a n L I  W e i d o n g , g ( , , ; 1. S c h o o l o f E l e c t r i c a l E n i n e e r i n D a l i a n U n i v e r s i t o f T e c h n o l o D a l i a n 1 1 6 0 2 4, C h i n a             g g y g y   , , ; 2.H e n a n E l e c t r i c P o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t e Z h e n z h o u 4 5 0 0 5 2 C h i n a           g

, ) 3. C h o n i n P o w e r E l e c t r i c P o w e r C o l l e e C h o n i n 4 0 0 0 5 3, C h i n a       g q g g g q g     :A l a t f o r m o w e r s e u d o e o r a h i c A b s t r a c t s a n e w v i s u a l a n d a n a l t i c e n v i r o n m e n t o f t h e s s t e m, t h e e l e c t r i c a l i n f o r m a t i o n                             - p p p g g p y y m a c a n d i r e c t l s h o w t h e e l e c t r i c a l i n f o r m a t i o n o n t h e s s t e m.T h e f o r c e d i r e c t e d a l o r i t h m a n d t h e s m a l l e s t d i s t a n c e                 -           p y y g     d i f f e r e n c e s e u d o e o r a h i c a l o r i t h m o f e l e c t r i c a l i n f o r m a t i o n m a a v a i l a b l e a r e d e s c r i b e d f i r s t .T h e n t h e a l o r i t h m i s           -               p g g p g p g   a n d i m l e m e n t e d a n d c o m a r e d w i t h t h e m.T h e n e w a l o r i t h m t r a n s f o r m s t h e e n e r a t i o n r o c e s s o f t h e e l e c t r i c a l d e s i n e d                               p p g g p g s e u d o e o r a h i c m a i n t o a n u d a t e r o b l e m, w i t h t h e n o d e d i s t a n c e u d a t e d b t h e E u c l i d e a n d i s t a n c e o i n t b i n f o r m a t i o n   -                           p g g p p p p p y p y     , o i n t o n t h e i n f o r m a t i o n s s t e m  m a . T h u s t h e e l e c t r i c a l i n f o r m a t i o n i s b l e n d e d i n t o t h e m a . F i n a l l h e e l e c t r i c a l e o r a h i c                             p y p p yt g g p i n f o r m a t i o n m a i s a l i e d i n c o m l e x s s t e m s f o r m o r e d e e a n d w i d e r a l i c a t i o n . s e u d o e o r a h i c o i n   -                 -     p p p p y p p p p g g p g g     ( ) T h i s w o r k i s s u o r t e d b L i a o n i n B a i Q i a n W a n T a l e n t s P r o r a m N o . 2 0 0 8 9 2 1 0 2 3 .             p p y g g     : ; ; K e w o r d s e l e c t r i c a l i n f o r m a t i o n s e u d o e o r a h i c m a v i s u a l i z a t i o n f o r c e d i r e c t e d a l o r i t h m; s m a l l e s t d i s t a n c e d i f f e r e n c e     -   -       p g g p p g y   E u c l i d i a n d i s t a n c e a l o r i t h m a l o r i t h m;     g g

櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧 ( ) 上接第 5 9 页  c o n t i n u e d f r o m a e 5 9       p g
[ ]D / 北 1 0 L T 5 0 0 3—2 0 0 5  电力系统调度自动化设计技术规程 [ S] .   中国电力出版社 , 京: 2 0 0 6. [ ]蒋一新 , ] 孙涌 . 计算 1 1 P e e r t o P e e r消 息 中 间 件 的 研 究 与 设 计 [ J . - - ( ) : 机工程与科学 , 2 0 0 6, 2 8 1 1 9 6 9 7. - , Y i x i n S UN  Y o n . R e s e a r c h a n d d e s i n o f P e e r t o P e e r J I ANG           - - g g ] , ( ) : MOM[ J .C o m u t e r E n i n e e r i n &S c i e n c e 2 0 0 6, 2 8 1 1   p g g  9 6 9 7. -

, 翟明玉 ( 男, 通信作者, 博士, 高级工程师, 主要 1 9 6 9—) :z 研 究 方 向: 电 网 调 度 自 动 化 技 术 。E-m a i l h a i m i n u@ g y s e r i . s c c . c o m. c n g p g , 雷宝龙 ( 男, 硕士, 工程师, 主要研究方向: 电网 1 9 8 2—) : 调度自动化技术 。E-m a i l l e i b a o l o n e r i . s c c . c o m. c n @s g g p g

C h a r a c t e r i s t i c s a n d K e T e c h n o l o i e s o f a M e s s a e o r i e n t e d M i d d l e w a r e f o r P o w e r           -       y g g   D i s a t c h i n A u t o m a t i o n S s t e m   p g y  
ZHA I  M i n u, L E I  B a o l o n g y g ( , ) NA R I T e c h n o l o D e v e l o m e n t C o . L t d .N a n i n 2 1 0 0 6 1, C h i n a     g y p j g    
: A b s t r a c t I t i s n o t e d t h a t t h e o w e r d i s a t c h i n a u t o m a t i o n s s t e m i s i n e n e r a l a d i s t r i b u t e d s s t e m, i n w h i c h t h e r e a r e a l o t o f                                       p p g y g y   , ’ , o n e t o a n m a n t o a n m e s s a e c o mm u n i c a t i o n s . Ow i n t o t h e s s t e m s o w n c h a r a c t e r i s t i c s c o mm o n m e s s a e o r i e n t e d - -m y - -m y       y g  g g-        y m i d d l e w a r e c a n n o t m e e t i t s a c t u a l d e m a n d s . B a s e d o n a n a n a l s i s o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f m e s s a e o r i e n t e d m i d d l e w a r e r o d u c t s                             -   y g p , , ,m , i n t h e d i s a t c h i n a u t o m a t i o n s s t e m, i n c l u d i n r e l i a b i l i t s c a l a b i l i t t i m e l i n e s s u l t i c o n t e x t s u o r t i n a n d s o o n a n e w       -         p g y g y y p p g       , m e s s a e r o o s e d o r i e n t e d m i d d l e w a r e f i t f o r t h e d i s a t c h i n a u t o m a t i o n s s t e m i s w i t h a n a l l r o u n d d e s c r i t i o n o f i t s k e -                     -         g p p p g y p y   a n d i m l e m e n t a t i o n r o v i d e d .T h e m i d d l e w a r e h a s f o u n d a l i c a t i o n i n m a n o w e r d i s a t c h i n a u t o m a t i o n t e c h n o l o i e s                     p p p p y p p g g     s s t e m s . y :p ;p ;m o w e r e e r e e r K e w o r d s d i s a t c h i n a u t o m a t i o n s s t e m; m e s s a e o r i e n t e d m i d d l e w a r e t o s t r u c t u r e u l t i c o n t e x t     -   - -   - p p g y g y     ; f u n c t i o ni n t e r f a c e

— 6 6 —



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