计算机图形学在电力系统中的应用.doc

随着电力系统的不断发展,我国电网逐渐向大电网、大容量、高
电压等级发展,电力系统是由数量庞的电力元件构成的复杂系统,其所包含的信息量巨大,信息的覆盖范围宽广。电力系统主要由发电厂、变电站以及输电线路等部分组成,其中各部分又包含数量众多且分布广泛的电力元件,电力系统中包含的图纸,各部分元件参数信息及电网的拓扑结构等信息量越来越庞大,复杂的电网组成结构及海量的数据信息给电网的管理带来极大的困难和挑战。
对电力系统海量数据实现准确、高效的管理、分析和显示是电力系统信息化建设中的核心,同时也为其它新技术应用于电力系统奠定了基础。实现电力系统数据信息高效准确地管理,将有助于电力系统的实时监控、分析计算、模拟仿真、信息管理等。计算机图形学具有形象具体、直观易懂,易于发现数据间存在的关系及发展趋势,使其迅速受到电力系统中各种应用分析软件的青睐。借助计算机图形技术来实现数据信息的表达,可以大大降低系统工作人员在的工作量,提高工作效率同时保证工作的可靠性,为保障电力系统运行的安全稳定提供了重要的技术支撑。
1 计算机图形学原理
计算机图形学
计算机图形学(Computer Graphics,简称 CG) 是研究怎样用计算机表示、生成、处理和显示图形的一门学科。简言之,计算机图形学
就是研究怎样利用计算机进行图形的表示、以及如何用计算机实现图形
的计算、处理和显示等相关原理与算法。其基本原理如图 1 所示。
图 2 面向对象图形系统的组成
图形对象容器用于存放和统一管理电力元件图形实体。选择集容器用来存放当前被操作的电力图形元件对象。图形操作器通过用户给图形系统发送消息而作出不同的反应机制,不同的消息激发不同的对象响应机制。图形窗口管理器主要在于管理所有电力系统图形对象的显示结构。
图形平台作为电力系统各种应用程序的支撑基础,计算机图形学应用于电力系统中主要实现以下几方面的表达与描述:
1) 电力系统中电网结构的准确再现,用图形以达到直观地再现出电网的地理结构,厂站的连接关系,得到对应电力系统实际的网络拓扑结构。
2) 电力系统中各电气元件信息的静态及动态表示,计算机图形学把电气原件和系统数据信息以丰富形象的图元来表达,而且可以静太或动态等形式表达各种状态及信息。
3) 电力系统各种状态及不同应用的图形化描述与操作。图形系统通过变化显示图形画面的色彩或变换元件的形式来表示系统的各种运行状态。
4) 电力系统中各元件及数据信息的图形化管理。图形系统给电力系统数据信息的管理带来极大的方便,从各数据信息的输入、输出形式到各数据信息的查询、修改都十分的便捷;并利用存储容量巨大,管理高效方便的数据库系统,同时还可以实现网络化管理。
2 电力系统中的计算机图形学计算机图形学在电力系统中的应用,可以追溯到最开始的 EM S 系
统,在该系统中利用图形化技术实现电力系统的实时监控,到目前图形学技术应用到各类分析计算系统、规划预测系统、信息管理系统、模拟
仿真系统等。图形学在电力系统中应用的实现方式有多种:有的是基于
图 1 计算机图形学原理
图形一般由点、线、面、体等几何元素以及灰度色彩、线型、线宽等非几何属性组成。按照处理技术来划分,图形可以分为两类,一类是通过线条信息来表示的,如工程图、等高线地图、曲面的线框图等, 另一类是明暗图,即所