摘要：如今随着互联网技术与大数据技术的迅速发展，大数据分析作为一种成熟的分析手段已广泛应用于各行业系统中。其中基于大数据分析的电力系统分析早已开始发展。而国内在该方面的研究却处于初始起步阶段，特别是将传统电力系统特性分析方法与大数据分析方法，分析算法和理论分析远远不够。大数据并不像传统的分散数据进行分析，而是将各孤立信息组合成复杂的数据集合进行分析算法的处理与加工，达到实现目标结果分析的目的。
关键词：电力系统仿真；数据可视分析架构；
电力系统是大规模、时变的复杂系统。电力系统仿真技术广泛应用于调度、规划、运行、设计等领域，是电力系统分析的核心技术。随着我国的电力事业的发展，电力系统仿真数据也呈现出数据量大、维度高、时序演变快、时空数据复杂等特点，仿真数据可视化分析也一直备受关注。目前国内在该领域尚未成熟，还处于理论储备阶段，仅仅是对大数据平台的应用开发、调整和二次开发，以及对平台组建与平台架构的探索等阶段，并没有找到将理论转化为具体应用的结合点。
1、研究背景
电力系统仿真技术根据分析目标的不同可分为电力系统动态过程分析和电力系统运行方式分析，前者主要对系统的运行状况进行计算分析，例如潮流、短路电流、暂态和稳定计算等。后者主要研究电力系统的调度、规划、运行方式，例如开机量、负荷分配等。目前电力系统仿真主要研究电网自身的运行状况，通过一系列的计算模拟电网的实际情况，从而得出电网的整体状况并提供方式安排的决策指导。当前主流的国内电力系统仿真软件BPA和PSASP都具备数据展示的功能，但对于数据内在规律分析还是以人工经验为主，缺乏先进的数据分析技术和可视化人机交互方式。随着我国电网的不断壮大，仿真规模也越来越大，仿真分析负担日益增加。如何让仿真数据以可视化的形式展示，并从中挖掘出有价值的信息和规律，为仿真分析人员提供合理的决策依据，成为提高仿真分析效率的有力手段。
2、电力系统仿真数据可视分析架构
电网仿真可视分析的基本逻辑模型如图1，核心思想是将大数据分析的方法引入电力系统仿真数据可视化的过程中，并通过人机交互等形式，实现对数据的内在价值和规律的挖掘的分析。
图 1
该架构主要包括以下几个方面：
2.1仿真数据
仿真数据包含电网计算分析涉及的现状和历史电网的设模型参数，如厂站、母线、变压器、发电机、交流线原始铭牌参数和文档资料等基础信息。
2.2仿真模型
电网仿真分析“模型”代表数据分析算法及其结果。“模型可视化”指的是对算法结果的可视化，或对算法分析过程的可视化；可视分析的核心环节是模型的建立与展示，一类由仿真数据通过数据分析、特征提取等建模过程得到，是对结构化数据的一种表示方式；另一类由知识通过规则或语义网建模得到，是对非结构化知识的一种表示方式；
2.3仿真知识
仿真知识主要指在对仿真数据分析时涉及的知识、经验等非结构化数据，其来源有三种，包括根据模型提取的知识、可视分析过程中人总结的知识，以及已有的知识，分别对应于算法提取的规则或规律、规范化描述的可读知识，以及需进行建模的自然语言描述的知识；“知识资源可视化”是指对可为人所直接接受的知识的可视化，并非形式化建模的知识，体现的是在可视分析过程中对人的知识辅助；
2.4可视化
可视化环节中包括互动，即将与用户的交互融合在可视化设计中。在这一环节中提供各种数据分析工具，这些工具能够映射仿真数据和调用已有的模型。
电网仿真可视分析模型简化为“数据—模型—知识—可视化”四个环节。这四个环节的一个具体实现定义为一个“可视分析要素”。
3、电力系统仿真数据可视分析应用
3.1基于GIS的电网拓扑结构的可视化
以地理空间数据库为基础，从数据中提取出厂站、线路的空间相关信息，形成与电网物理结构一致的图形，实现数据中基于GIS的电网拓扑结构的可视化图形展示和管理。网络拓扑分析是电力系统仿真分析的基础，拓扑分析的效果直接影响着仿真分析的使用效果。
3.2基于时空变化的设备状态可视化
电网随着时间变化在不停的演变,电网设备信息也随之产生大量的高维时序数据。基于地理空间的电网拓扑图,可对各设备参数的变量进行可视化展示,从时间和空间两个维度描述电网的时空变化状态。
3.3基于仿真计算结果的可视化
以地理空间数据库为基础，在地图上展示电网运行方式，可直观地调整电网设备运行状态，同时可视化展示潮流、稳定、拓扑等计算分析结果，发现方式安排中的问题，为仿真计算分析提反馈。
大电网仿真可以获得大量的数据，基于可视分析技术能够有效地对这些数据中的信息进行提炼并构建高效的分析环境。通过仿真计算、仿真结果分析、模型参数调优，反馈仿真计算，通过可视化的手段与自动化仿真计算相衔接，能够将仿真计算、数据挖掘、可视化和人的参与融合在统一的过程中，构成对大电网复杂问题的敏捷闭环分析环境。
参考文献
[1]黄彦浩，于之虹，谢昶，等．电力大数据技术与电力系统仿真计算结合问题研究[J]．中国电机工程学报，2018，35(1)：13-22．
[2]任磊，杜一，马帅，等．大数据可视分析综述[J]．软件学报，2014，25(9)：1909-1936．
论文作者:张志强
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：数据论文; 电网论文; 电力系统论文; 可视论文; 知识论文; 模型论文; 拓扑论文; 《电力设备》2019年第4期论文;