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谈述科学计算可视化技术在电力系统教学和培训应用

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论文导读:有助于电力系统的开发及应用。本文通过介绍科学计算可视化的技术以及相关应用情况,结合电力系统中相关的电力系统信息及数据,探讨科学计算可视化技术在电力系统教学和培训的应用。【关键词】科学计算可视化电力系统培训应用科学计算可视化是运用计算机图形学或者一般图形学的原理和策略,将科学与工程计算等产生的大
【摘要】科学计算可视化的实现有助于电力系统的开发及应用。本文通过介绍科学计算可视化的技术以及相关应用情况,结合电力系统中相关的电力系统信息及数据,探讨科学计算可视化技术在电力系统教学和培训的应用。
【关键词】科学计算可视化 电力系统 培训应用
科学计算可视化是运用计算机图形学或者一般图形学的原理和策略,将科学与工程计算等产生的大规模数据转换为图形、图像,以直观的形式表示出来[1]。科学计算可视化涉及计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计级图形用户界面等多个研究领域,已成为当前计算机图形学研究的重要方向。

一、可视化技术在电力系统仿真培训中的应用

电力系统的可视化包括电网信息可视化以及分析决策过程的可视化[2]。电网系统中电气信息量各自有各自不同的特点,可视化技术的应用能够起到数据挖掘的作用,如可以用饼状图表示的百分数来代表输电线路的负载率。因电力系统输电线路上的潮流等不是静态过程,用动画技术可以明确表示出输电线路上的潮流动态过程,这样不仅可以使观察者详细观察各参数的动态变化过程,而且能够增强可视画面的显示效果。研究电力系统可视化的过程中,还要注意电力系统中相关的多维信息,如线路负载、发电机有无无功设备、变压器档位等。另外还要注意事故分析、线路传输量等变量因素,研究这些电力系统中的数据,需引入三维可视化技术进行分析。三维可视化视图技术能更立体、更形象的展示出相关的参科学计算可视化技术在电力系统教学和培训的应用论文资料由论文网www.7ctime.com提供,转载请保留地址.数变化。在电力系统中,潮流计算是应用最为广泛、最重要的一项计算[3]。潮流计算是电力系统静态和暂态计算的基础,也是分析电力系统规划设计和运转方式、可靠性及经济性定量分析的基础。电力系统分析过程中的可视化可以从电网大量越限信息中抽取重要事件,从电网动态平衡中获取有效信息,电力系统中如能将潮流计算、短路计量以及静态安全分析等与可视化技术联系起来,可以使运转人员方便地切除或增加新设备,实现网架结构操作等。在完成操作的同时,可以借助相关的可视化手段对系统的运转状况、变化情况以及电气量之间的相关关系进行分析评价,减轻运转人员的压力。

二、科学计算可视化在教学培训中的应用

科学计算可视化具有直观、交互性强等特点。科学计算可视化的电力系统能够将潮流、功率等较为抽象的电气量以及动态过程以图形这种简单直观的图像展现出来。在各大高校以及相关科研院校中,科学计算可视化能更好的提高学生对电力系统相关概念的理解,很好的辅助教师的教学活动,同时也是研究人员深入发掘数据的有效手段。
电力系统的运转必须确保安全可靠,在提高高安全、高质量供电基础上,电力系统的操作人员也应该实现高水平操作。电力系统操作人员在遇到操作事故时必须做出正确快速的操作,可视化技术的出现可以让学员对电网做身临其境的模拟分析[4],可以更清楚的看清理由解决的过程,还可以更好的利用计算机仿真来解决出现的理由。

三、科学可视化技术在电力系统中的应用前景

电力系统科学可视化技术的提出还处在起步阶段,科学可视化利用图形展现相关的电力系统信息,能够充分利用人的图形感知能力,提高运转人员对电力系统运转状态的认识。科学可视化技术手段利用图形进行静态安全评估:利用单线图表示电力系统中的运转故障、故障严重程度以及元件的脆弱性,更直观的展现系统的整体安全运转情况,提高学生对电力运转安全性、重要性的认识,实现教学目的。科学计算可视化侧重于解决数据密集型和人参与的信息处理循环事件,相对于实时应用来讲,电力系统中数据密集程度越高,人参与的程度越深,科学计算可视化的应用也就越有作用。因此科学计算可视化应不仅仅局限于实时应用,更应将研究设计和实时应用结合起来。
科学计算可视化对电力系统的规划设计具有辅助作用。在规划过程中,可能产生多套实施方案,需要从中选出最优方案,这也就需要对多种方案进行数据以及安全性的分析。数据分析不仅需要一个包含电网参数与设计信息的数据库,也需要一个能直观表达信息的形式[5]。在分析过程中采用可视化技术,设计者能够根据可视化表现出来的数据及相关信息进行计算制约,计算制约不单是指随时中断计算过程,也包括能够动态的修正相关数据及算法。如能将可视化技术应用到电力系统教学中,可以充分提高研究人员的研究成果,提高教师教学的准确性。可视化的技术应用还可以协助调度人员迅速掌握系统运转的相关情况,帮助调度人员及时了解故障出现的可能性以及安全性,使调度人员能更安全、更经济的处理故障和调整系统的运转。与当前所使用的人机界面不同,科学可视化技术主要利用图形展现信息的大量运算以及安全评价信息,而不是利用符号与数字来呈现。图形能更好的表达数量大、复杂且精度要求不高的信息[6]。在电力系统教学中实施科学计算可视化,有助于学生更好的了解教师所讲知识,提高教师的教学质量,推动学生全面素质的提升。
参考文献
[1]韩振祥,吕捷,邱家驹. 科学计算可视化及其在电力系统中的应用前景[J]. 学前教育研电网技术 2011 (20)
[2]谭慧玲,张菁,王庆红. 科学计算可视化技术在电力系统教学和培训的应用[J]. 中华高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集 2012 (11).
[3]郭崇军,洪峰,陈金富,李勇,徐友平,汪建波. 可视化技术在电力系统中的应用探讨[J].水电能源科学 2011(02)
[4]Overbye T J,Weber J D. New Methods for the Visualization of Electric Power System Information[A] Info Vis Proceedings of the IEEE Symposium on Information Visualization. 2000(09)
[5]赵金丽,余一鑫,范继超,等.电力大系统实用动态安全域[J].电力系统自动化 2011(12)
[6]Overbye T J.论文导读:VisualizationEhancementorPowerSystemSituationalAssesent.PowerandEnergySocietyGeneralMeeting-ConversionandDeliveryofElectrialEnergyinthe21stCentury2008(03)上一页12
Visualization Ehancements for Power System Situational Assesent[A].Power and Energy Society General Meeting-Conversion and Delivery of Electrial Energy in the 21st Century[C] 2008(03)