可视化技术在电力电气自动化系统中的控制

摘要：随着信息技术的飞速发展，可视化技术在电力电气自动化系统中的应用日益广泛，为电力系统的高效运行、精准监控与智能决策提供了有力支持。本文深入探讨可视化技术的内涵与关键技术，详细阐述其在电力电气自动化系统各环节，包括发电、输电、配电以及设备监测与维护中的具体应用，旨在为电力行业从业者提供全面且深入的技术参考，推动电力电气自动化系统向更高水平迈进。

关键词：可视化技术；电力电气自动化系统；控制

1引言

电力作为现代社会的基石，其供应的稳定性与可靠性直接关乎经济发展、社会秩序以及人民生活。电力电气自动化系统在电力生产与配送过程中起着核心作用，面对日益复杂的电网结构、海量的运行数据以及严苛的可靠性要求，传统的监控与管理手段逐渐显露出局限性[1]。可视化技术通过直观、形象的图形、图像及动画展示，将抽象的数据信息转化为易于理解的视觉呈现，实现高效精准的控制与管理，为电力行业开启智能化新篇章。

2可视化技术概述

2.1可视化技术内涵

可视化技术是一种将数据、信息或知识以图形、图表、地图、信息图等直观视觉形式呈现的技术手段，旨在帮助用户更快速、准确地理解复杂信息，发现数据中的规律、趋势与关联。在电力电气自动化系统中，可视化技术利用计算机图形学、图像处理、虚拟现实等前沿技术，将电力设备的运行参数、电网潮流分布、系统故障信息等转化为可视化元素，通过人机交互界面展示给运维人员，使其能实时掌握系统动态，为决策提供依据。

2.2可视化技术关键要素

1）数据采集与处理。电力系统运行产生海量数据，包括电气量（电压、电流、功率等）、非电气量（温度、压力、振动等）以及设备状态信息。可视化技术首先需依托各类传感器、智能电表、监测装置精准采集数据，再通过数据清洗、转换、融合等预处理工序，将原始数据转化为可供可视化展示的结构化数据，确保数据质量与可用性。2）图形化展示技术。运用二维图形、三维模型、动画等多样化图形化手段，根据不同应用场景与用户需求，选择最适配的展示方式，生动呈现电力系统信息。3）人机交互设计。构建友好、便捷的人机交互界面，使运维人员能轻松操控可视化系统，实现信息查询、缩放、切换、预警确认等功能。支持触摸操作、语音控制等多元化交互方式，方便运维人员在不同场景下快速获取所需信息，如通过触摸屏幕可查看电力设备详细参数，语音指令可启动特定区域监控画面[2]。

2.3重要性

可视化技术在电力电气自动化系统中非常重要。在电力电气自动化系统中，实时监控和快速响应是可视化技术 发挥重要作用的关键体现。首先，可视化技术能够通过图形化的方式将海量的运行数据直观地呈现在监控界面，运维人员则无需查看干涸的数据表格，便能一目了然地掌握整个电力系统的实时运行状态，这其中包括设备状态参数、负荷水平等，实现了对电网的实时监控。同时，可视化技术能够通过直观的色彩变化以及图标闪烁等视觉提醒，可以快速吸引运维人员的注意力，并对异常状况实现快速预警。可视化技术的另一大优势是实现故障的快速定位和处理。

3可视化技术在电力电气自动化系统中的应用

3.1发电环节可视化

1）机组运行状态可视化。在火力发电厂，利用可视化技术构建汽轮机、发电机等核心机组的三维模型，实时映射机组转速、温度、压力、振动等关键参数。通过不同颜色、闪烁效果等可视化手段直观展示机组正常运行、预警、故障等状态，运维人员站在监控中心即可全方位洞察机组内部精细结构与实时工况，如当汽轮机叶片振动超标，对应叶片部位在三维模型中以红色闪烁警示，方便及时排查故障根源。2）能源管理可视化。水电厂、风电厂等新能源发电场借助可视化技术呈现能源资源分布、发电功率预测曲线、发电效率分析图表等。通过可视化界面，运维人员能依据实时气象、水文数据动态调整发电策略，优化机组运行，提高能源利用率，如根据风力预测提前调控风电机组叶片角度，最大程度捕获风能。

3.2输电环节可视化

1）电网潮流可视化。基于地理信息系统（GIS），将输电线路、变电站、杆塔等电网设施以三维形式展现，并实时标注线路潮流值、电压等级、负载率等信息。通过动态箭头、色彩渐变等方式呈现潮流流向与大小变化，运维人员可直观掌控电网输电能力、瓶颈区域，辅助调度决策，如在用电高峰发现某条输电线路负载率过高，及时调整电网运行方式，优化潮流分布，预防过载跳闸。2）输电线路巡检可视化。利用无人机巡检、卫星遥感影像结合可视化技术，为输电线路运维人员提供高清线路影像、杆塔三维模型以及缺陷标注信息。巡检人员远程即可查看线路绝缘子破损、导线断股、树障隐患等详细情况，制定精准维修方案，提升巡检效率，降低人工巡检风险，如通过对比不同时期线路影像，快速定位新出现的潜在故障点。

3.3配电环节可视化

1）配电网实时监控可视化。在城市配电网，通过可视化系统展示配变实时负载、电压合格率、开关状态、故障停电区域等信息，以街区地图为背景，采用图标闪烁、弹窗提示等手段及时通报异常情况。运维人员据此迅速定位故障点，遥控操作开关隔离故障、恢复非故障区域供电，缩短停电时间。2）分布式能源接入可视化。随着分布式光伏、风电等新能源接入配电网，可视化技术用于展示新能源发电装置位置、发电量、上网电量、功率因数等信息，结合配电网运行数据，分析新能源对配电网的影响，优化调度策略，实现分布式能源与配电网协调互补，如可视化呈现分布式光伏电站白天发电高峰时段对周边配电网电压的抬升情况，辅助调整无功补偿策略。

3.4电力设备监测与维护可视化

1）设备状态监测可视化。针对变压器、断路器、开关柜等电力设备，利用传感器采集温度、绝缘性能、机械特性等数据，通过可视化技术生成设备健康状态“画像”，以仪表盘、进度条等形式展示设备剩余寿命、故障风险等级。运维人员可依此提前安排设备维护计划，实现从故障维修向状态检修转变，如变压器油色谱分析显示绝缘劣化趋势，可视化界面以黄色警示提醒运维人员关注，适时开展检修工作。2）设备维护可视化。在设备维护过程中，可视化技术提供维修步骤动画演示、工具材料清单、人员定位等功能，辅助维修人员高效作业。维修人员可通过智能终端查看设备拆解、组装动画，对照清单准备工具材料，管理人员能实时追踪维修进度与人员位置，确保维修流程规范、有序，如大型变电站断路器检修时，维修人员按可视化指引精准操作，管理人员远程监控维修全程，保障检修质量与效率[3]。

结束语

可视化技术在电力电气自动化系统中的应用是电力行业迈向智能化、高效化的关键驱动力。从发电到配电各环节的精细化可视化管控，再到设备全生命周期监测维护可视化辅助，为电力系统运行注入全新活力，有效提升智能决策、故障诊断、人机交互水平，助力电力事业稳健发展。

参考文献

[1]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.

[2]陆佳.可视化技术运用在电力调度自动化系统中的研究[J].电气技术与经济，2023，（08）：166-168.

[3]漆伟，燕艺谋，史志强，等.探究可视化技术在电力调度自动化系统中的应用[J].中国新通信，2020，22（16）：117.