智能电网地理可视化实现系统及方法技术方案

一种智能电网技术领域的智能电网地理可视化实现系统及方法，该系统包括：地理信息模块、电力系统信息模块、数据交互模块、潮流计算模块、碳排放流计算模块、电动汽车调度计算模块和计算接口模块。本发明专利技术能够实现智能电网信息的计算与可视化的结合，提供了基于MFC的电力系统所在地地理接线信息可视化以及和基于MATLAB的潮流和碳排放流计算的对接，接口易于扩展，能够将某一地区的地理接线呈现在可拖曳，缩放的地图上，对电力接线信息进行计算分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种智能电网计算与可视化应用领域的技术，具体地说，涉及以实际地理信息为基础的电力节点、接线等的可视化与电力计算结果可视化的系统及方法。
技术介绍
随着智能电网的快速发展，可视化平台的开发成了迫切的需求。智能电网可视化的构建着重于电力系统的可视化和电网结构的可视化，利用可视化技术将系统的结构和运行状态以图形或图像的方式予以显示，以使系统运行人员采取更有效、更有针对性的运行控制措施。另一方面，电力计算是电力系统可视化的重要的数据来源，例如网络的潮流计算是电网稳态分析的主体工作，因此通过可视化技术，将潮流动态显示是一项必要的功能。对于不同的系统情况，潮流计算有不同的潮流模型和计算方法，经典的潮流分析是确定性潮流模型，牛顿‐拉弗森算法是一种常用的计算机潮流算法。可视化有多种展现形式，例如数据表格、统计图、线路潮流图以及地理接线图等。传统的电网结构使用单线图来表示，其结构比较清晰、整齐，但和实际的系统存在一定差距。地理接线图是直接在地图上标注节点和线路，但是容易出现数据显示的重叠。线路数据主要用潮流图来实现，节点的数据由于其本身的离散性，常采用数据表格的形式。经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103823969A公开(公告)日2014.05.28，公开了一种电网稳态模型的可视化构建方法，其特征在于：1)对电网进行图像建模，构建三机九节点的电网图像模型；2)采用函数封装对电网模型进行搭建，为每一种电力设备模型建立一个封装函数；3)确定三机九节点的电网图像模型的阻抗值等基本参数，形成节点导纳矩阵参数和发电机功率负荷参数；4)采用牛顿‐拉弗森算法，对步骤1)的三机九节点的电网图像模型进行潮流分布计算，求得电网模型参数；5)将步骤4)得出的电网模型参数，融入到步骤1)的电网图像模型，通过OpenGL图形库在电脑屏幕上搭建和显示，形成参数数值显示和潮流的动态流动效果；6)数据更新后，重新执行步骤1)－步骤4)，构成可视化电网稳态模型。但该技术缺乏对电力系统地理信息的有效可视化，不利于推广到实际电力系统运行中。
技术实现思路
本专利技术克服现有方法不直观、信息单一、地理信息有限制、无地理信息与算法结合、计算内容单一、可移植性差、源码封闭无接口等缺点，提出一种智能电网地理可视化实现系统及方法，能够实现智能电网信息的计算与可视化的结合，提供了基于MFC的电力系统所在地地理接线信息可视化以及和基于MATLAB的潮流和碳排放流计算的对接，接口易于扩展，能够将某一地区的地理接线呈现在可拖曳，缩放的地图上，对电力接线信息进行计算分析。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术涉及一种智能电网地理可视化实现系统，包括：地理信息模块、电力系统信息模块、数据交互模块、潮流计算模块、碳排放流计算模块、电动汽车调度计算模块和计算接口模块，其中：带有数据库的数据交互模块分别与电力系统信息模块、计算接口模块和地理信息模块相连并分别输出电力数据、计算数据和地理数据，潮流计算模块从计算接口模块调用外部算法，并分别向碳排放流计算模块和电动汽车调度计算模块输出计算依据，电力系统信息模块向地理信息模块输出电力元素地理信息，并分别接收来自潮流计算模块、碳排放流计算模块和电动汽车调度计算模块的计算结果。所述的地理信息模块通过抓取地图图块供应方提供的在每个缩放级别的地图块图像进行排序重组完成的(只是加载地图，有简单的地图拖曳功能是可以移植到本地来处理的)，这些图块一般为256*256像素的正方形图块紧贴着排列共同组成某一缩放比例下该地的地图，该模块包括：带有网络通信单元的信息集成单元以及地图绘制单元，其中：信息集成单元通过网络通信单元接收来自数据交互模块、电力系统信息模块的地理数据、电力元素地理数据信息，经集成后输出至地图绘制单元以生成可缩放动态地图背景。所述的电力系统信息模块包括：数据处理单元和矢量图形绘制单元，其中：数据处理单元对来自数据交互模块和计算模块的电力原始数据及计算结果数据进行面向对象处理并将电力元素参数及地理信息分别输出至矢量图形绘制单元和地理信息模块，矢量图形绘制单元与绘图对象相连进行电力元素矢量示意图绘制。所述的数据交互模块使用MFC的文档/视图结构，该模块包括：存储单元和与之相连的交互单元，其中：交互单元分别与电力系统信息模块、计算接口模块和地理信息模块相连并提供原始数据。所述的潮流计算模块在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布，该模块包括：数据处理单元和矩阵计算单元，其中：数据处理单元与计算接口模块相连并传输电力计算原始数据信息，矩阵计算单元分别与碳排放流计算模块、电动汽车调度模块以及电力系统信息模块相连并输出潮流计算结果信息。所述的碳排放流计算模块从已知碳排放系数的发电机组起，通过比例共享原则求取各母线节点的碳强度(即消费单位电量所造成的等效于发电侧的碳排放值)，进而求各支路的碳排放流。所述的电动汽车调度计算模块利用粒子群优化算法对任一电动汽车在各个时间段内的充电情况进行优化控制以实现有序充电。所述的计算接口模块将计算算法编译为动态链接库，并在MFC视图中读取文档类的数据并进行调用计算模块的计算，该模块包括：参数传递单元和接口调用单元，其中：参数传递单元对来自数据交互模块的矩阵传递格式进行转换并输出至潮流计算模块，接口调用单元与计算模块相连并传输调用计算信息。本专利技术涉及上述系统的可视化实现方法，根据电力原始数据和地图块图像构建得到包含不同的矢量图形来表示电力元素的可缩放动态地图背景，在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布，并以动态链接库的方式调用复杂电力系统潮流计算方法进行潮流计算，然后分别通过比例共享原则求取各母线节点的碳强度，进而求各支路的碳排放流、通过粒子群优化算法对电动汽车在各个时间段内的充电情况进行优化并最终在动态地图背景中显示出优化后的电力系统元素。技术效果与现有技术相比，本专利技术的技术效果包括：1.采用了动态可缩放的地理信息系统，实现了在同一窗口中查看不同地域、不同大小级别的电力系统的地理信息。该地理信息系统由在线地图图块抓取实现，其主要优点在于只抓取需要查看地区的地图图块，节约空间，以及已抓取图块的缓存，方便离线查看。相比于静态地图地理信息系统，动态系统在不同地区的电力系统适应性上有显著优势。2.采用了数据、可视化分离的文档‐视图结构，实现了数据交互的相对独立。该结构实现...

【技术保护点】
一种智能电网地理可视化实现系统，其特征在于，包括：地理信息模块、电力系统信息模块、数据交互模块、潮流计算模块、碳排放流计算模块、电动汽车调度计算模块和计算接口模块，其中：带有数据库的数据交互模块分别与电力系统信息模块、计算接口模块和地理信息模块相连并分别输出电力数据、计算数据和地理数据，潮流计算模块从计算接口模块调用外部算法，并分别向碳排放流计算模块和电动汽车调度计算模块输出计算依据，电力系统信息模块向地理信息模块输出电力元素地理信息，并分别接收来自潮流计算模块、碳排放流计算模块和电动汽车调度计算模块的计算结果。

【技术特征摘要】
1.一种智能电网地理可视化实现系统，其特征在于，包括：地理信息模块、电力系统信息
模块、数据交互模块、潮流计算模块、碳排放流计算模块、电动汽车调度计算模块和计算接口
模块，其中：带有数据库的数据交互模块分别与电力系统信息模块、计算接口模块和地理信息
模块相连并分别输出电力数据、计算数据和地理数据，潮流计算模块从计算接口模块调用外部
算法，并分别向碳排放流计算模块和电动汽车调度计算模块输出计算依据，电力系统信息模块
向地理信息模块输出电力元素地理信息，并分别接收来自潮流计算模块、碳排放流计算模块和
电动汽车调度计算模块的计算结果。
2.根据权利要求1所述的智能电网地理可视化实现系统，其特征是，所述的地理信息模
块包括：带有网络通信单元的信息集成单元以及地图绘制单元，其中：信息集成单元通过网络
通信单元接收来自数据交互模块、电力系统信息模块的地理数据、电力元素地理数据信息，经
集成后输出至地图绘制单元以生成可缩放动态地图背景。
3.根据权利要求1所述的智能电网地理可视化实现系统，其特征是，所述的电力系统信
息模块包括：数据处理单元和矢量图形绘制单元，其中：数据处理单元对来自数据交互模块和
计算模块的电力原始数据及计算结果数据进行面向对象处理并将电力元素参数及地理信息分
别输出至矢量图形绘制单元和地理信息模块，矢量图形绘制单元与绘图对象相连进行电力元素
矢量示意图绘制。
4.根据权利要求1所述的智能电网地理可视化实现系统，其特征是，所述的数据交互模
块包括：存储单元和与之相连的交互单元，其中：交互单元分别与电力系统信息模块、计算接
口模块和地理信息模块相连并提供原始数据。
5.根据权利要求1所述的智能电网地理可视化实现系统，其特征是，所述的潮流计算模
块包括：数据处理单元和矩阵计算单元，其中：数据处理单元与计算接口模块相连并传输电力
计算原始数据信息，矩阵计算单元分别与碳排放流计算模块、电动汽车调度模块以及电力系统
信息模块相连并...

【专利技术属性】
技术研发人员：许少伦，张宇，冯冬涵，柳劲松，孙弢，赵小波，陈丽霞，方陈，
申请(专利权)人：上海交通大学，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：上海;31