可视化技术在电力电气自动化系统中的控制

摘要：随着现代电力系统规模持续扩张和复杂性日益增加，电力电气自动化系统在提高电网运行效率、保障供电安全和可靠性方面发挥的作用也随之提升，在此背景下，可视化技术作为电力电气自动化系统中重要组成部分，其作用也逐渐显现。基于此，本文研究中将首先对可视化技术的原理及其在电力领域的应用情况进行概述，在此基础上深入探究该技术在电力电气自动化系统中的控制应用策略。

关键词：可视化技术；电力电气自动化系统；控制

引言：电力电气自动化系统是现代电力系统重要核心，其实际运行中会依托控制理论、信息技术和通信技术，实现对电力设备和电网进行智能化管理。在当前技术持续进步背景下，电力系统所面临运行环境日益复杂，且需面临更高的安全、效率要求。因此，有效地监控和控制电力系统，确保其稳定、高效和安全运行成为电力行业亟待解决的关键问题。可视化技术作为将复杂信息以图形化方式呈现给用户的技术，可为电力电气自动化系统提供直观、高效的交互界面。通过实时数据可视化、历史数据分析、故障诊断可视化等手段，可视化技术不仅可显著提高操作人员对系统状态的感知能力，还可大幅增强其对电力系统运行规律的理解程度，以此最大限度地提升决策准确性与效率。

一、可视化技术原理及其应用情况

可视化技术本质属于利用图形化手段将抽象信息转化为直观视觉呈现的技术方法。其实际应用中可依托于视觉元素转化复杂数据，促使信息接收者可高效理解数据内涵并做出判断。该技术体系主要涵盖静态图表、动态交互模型以及沉浸式体验等多种表现形式，在科研探索、商业分析、工程规划等领域具有广泛应用价值。

可视化技术在实际发展中对虚拟现实技术、增强现实技术等前沿交互技术进行集成，实现突破传统二维展示局限目标，该技术典型应用场景包括：采用折线图展示趋势变化、运用热力图呈现密度分布、依托三维建模还原空间结构以及通过地理信息系统（GIS）实现空间数据分析。相关技术手段不仅可支持静态数据展示，同时也可通过交互设计实现多维度数据探索和实时动态更新。

在电力调度自动化系统中，可视化技术发挥不可替代的作用。电网实际运行过程中会产生海量多维数据，涵盖电流强度、电压波动、负荷变化、发电功率等关键参数，依托于可视化处理技术可促使专业数据转化为形象化的图表和三维模型。调度人员利用动态刷新的负荷分布图和网络结构示意图，迅速发现电网运行中的异常状态，及时采取应对措施，有效保障供电系统的可靠运行与安全稳定。

二、电力电气自动化系统中的可视化技术控制应用测类

（一）实时监测与动态调控

电力系统自动化控制中的可视化技术应用涵盖多方面维度。在电气自动化领域中，动态监测与闭环调节是可视化技术关键应用场景。此环节中，系统可通过图形化呈现手段，实现对电力网络及关联设备进行持续状态追踪目标，并基于监测数据实施闭环调控，以此保障电力系统运行可靠性与高效性。实现动态监测的基础在于对电网各环节进行全面感知，此主要依托部署在变电站、输电线等关键节点的智能传感装置网络实现。相关感知终端可持续获取电压、电流、功率因数及温度等重要运行指标，经由专用通信网络将数据传送至中央监控平台。监控系统则运用可视化技术，将原始数据转换为易于理解的图形化信息，展现在操作界面上。此外，在拓扑示意图、动态模拟等多样化展示方式支持下，运行人员可直观获取电网实时工况和设备运行状态，系统还会采用颜色标识、趋势曲线等视觉元素实时提示异常状况，完成对故障的即时识别。

在动态监测基础上，系统将触发闭环调节机制。当检测到线路负荷超标、变压器温升异常等异常工况，系统会依据预设逻辑或优化模型自动生成调控方案，促使系统参数回归正常区间。调控过程执行情况同样会在监控界面以图形化方式展示，便于运维人员实时跟踪调节进展。监控系统还会持续评估调控效果，若未达预期目标则会重新计算并生成新的调节方案，以此形成完整的闭环控制循环，直至系统恢复正常运行状态。整个调控过程的各环节均通过可视化界面呈现，确保运行人员能够全程参与和监管。值得注意的是，可视化技术与交互设计的融合，使得调控流程更具操作性。运维人员不仅能通过界面监控系统状态和调节过程，还可在必要时直接调整控制参数或介入操作。

（二）异常识别与智能切换机制

在电力自动化控制系统中，故障监测与应急切换构成核心运行机制，其中可视化技术发挥重要作用，其可有效提升异常状态的识别效率，并迅速启动最优处置方案，以此显著降低系统故障所造成的损失，维护电网运行稳定性。实现此目标的关键环节在于异常监测，依托于电网中部署的分布式传感装置持续采集线路电流、绝缘状态等核心运行指标，在可视化转换技术支持下，相关数值信息会被转化为形象化的监控画面，任何参数越限或异常跳变都能被立即捕捉并触发告警。

此外，系统可结合机器学习算法对监测大数据的深度挖掘，进而自主判别异常特征，准确判断故障性质，包括相间短路、断线故障、绝缘击穿等典型问题，并在图形界面上以高亮方式标注故障区域和波及范围，以此大幅提升定位效率。当故障被确认后，智能切换机制随即启动。系统会综合考量电网架构、备用容量等关键要素，采用智能寻优算法自动生成切换预案，相关处置方案将以动画演示方式完整呈现在监控终端，并由运行人员复核确认。系统在经过授权后将自动下发控制指令，完成无人工干预的切换操作。借助可视化平台，运行人员可全程追踪切换状态，实时掌握故障隔离、负荷切换、备用投入等关键环节的执行情况，获取最新的处理动态。系统还会基于切换效果反馈，动态优化后续控制策略。若初始切换未能彻底解决问题，将重新评估故障影响程度，修正切换路径或启用替代电源方案，直至将系统风险控制在最低水平。所有切换操作细节都会在监控界面完整呈现，确保运行人员对处理进度了如指掌。特别重点注意的是，可视化技术与沉浸式VR、混合现实AR等创新科技充分融合可为故障诊断与应急切换开辟新途径支持，如采用VR/AR技术的三维可视化系统，促使检修人员获得拟真体验，深入观察设备内部结构或线路运行环境，实现故障点的精确定位。

（三）调度优化与能源管控

在电力自动化控制系统中，调度优化与能源管控占据重要地位，可视化技术在此环节中占据重要技术基础地位。其可通过图形化方式对电网运行参数进行展现，以此帮助管理人员形成最优调度策略，并以动态形式反馈执行成效，最大限度地提升能源使用效率。

在调度优化环节中，可视化工具可实时映射电网负载分布与发电单元接入状态，在网络拓扑图、空间地理信息平台等技术载体支持下，运维人员可全面掌握不同供电区域负荷特征及电源配置情况，以此为制定科学的负荷分配方案奠定基础。此外，可视化技术在实际应用中还可将气象条件、环境参数等多元影响因素转化为可视化图表，以此帮助决策者对各类约束条件进行综合考量，切实降低调度决策风险。在负荷均衡模拟、无功补偿调节等各类优化算法输出结果方面，同样可依托可视化界面进行动态演示，直观呈现调度方案预期成效。

在方案具体实施阶段中，可视化技术可通过动画对线路负荷转移、发电单元投切等操作调度指令执行过程进行模拟，促使运行人员可实时监控执行进度，并为效果评估提供可视化依据。

总结：综上所述，可视化技术实际应用于电力电气自动化系统中，可有效帮助调度人员快速识别电网异常，切实保障供电可靠，同时通过图形化手段对电力网络状态进行追踪管理，实施闭环调控目标。此外可视化技术在实际应用中还可显著提升异常识别效率，迅速启动最优处置方案，以此维护电网运行稳定性。

参考文献：

[1]潘正闩.可视化技术在电力电气自动化系统中的控制[J].电工技术， 2024，（S2）：164-165+168.

[2]李芳.可视化技术在电力调度自动化主站系统中应用的优化策略[J].光源与照明，2024，（01）：219-221.

[3]孟迪.可视化技术在电力调度自动化系统中的应用[J].电子技术， 2023，52（11）：250-251.

王文斌，男，汉族，1991.02.28，山东滨州，职称：工程师