基于SVG的电力系统负荷可视化.pdf

浙江大学硕士学位论文基于SVG的电力系统负荷可视化姓名：朱丽娟申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：邱家驹;王康元20060501塑垩查兰堡主兰垡堡苎!茎!鱼塑皇尘墨竺里塑里塑些摘要现代跨区域大规模电力系统的互联以及电力市场的引入，使得电力系统的规模越来越庞大，电力系统的运行操作人员不得不时刻面对和处理来自系统中的庞大海量数据。良好的电网可视化技术可以在计算机生成的图像中显示大量的信息，辅助系统人员更有效地处理和分析纷繁的电网数据，给系统运行人员提供更加直观的操作平台。电网的发展首先要满足负荷的需要，平均负荷密度大的地区，电网必然密集电网联系相应就比较坚强，电网发展(包括联网)所受的制约因素就少。直观的电力系统负荷可视化有助于更加清晰的了解大范围区域内电力系统的相关状念和信息；有助于电网发展预测。传统的电力系统应用软件或者仿真软件也可以做到对电力系统可视化图形的显示和支持，但是这些系统采用各自不同的实现技术和方法，不同系统之间的图形和数据共享困难，并且对于不同的操作平台系统的移植和兼容性较差。随着网络技术的深入发展，可缩放矢量图形(s V G)为电力系统运行可视化图形数据的网络发布提供了一种开放性的解决方案，使电网图形数据成为了一种可扩展可移植的图形资源。本文对s v G 在电力系统负荷可视化中的应用做了一些探索性的工作：主要是针对线路负荷率和大范围地理区域的负荷可视化的显示，以及它们的S V G 实时显示。s V G 技术在电网数据可视化中的应用是可行且有效的，基于S V G 的电力系统可视化应用将会进一步得到扩展。关键词：可缩放矢量图形；可视化技术；公共信息交互平台；负荷可视化浙江大学硕士学位论文基于s v G 的电力系统负荷可视化A b S t r a C tM o d e mw o r l d 谢t l lt h ei n 订o d u c t i o no f 廿l ec o n l p 砸t i o ni I l t op o w e r t r a l l s a c t i o n s锄dt 1 1 ei n c r c a s eo ft h ei n t e r c o 衄e c t i o nb e t w e e nr c g i o n a lp o w e rs y s t e m s，t h ep o w e rs y s t e mo p e r a t i o na n dc o n 廿o ll l a v eb e e nm o r ec o m p l i c a t e dt h a l ln e v e rb e 南r e A l lr i 曲tV i s u a l i z a t i o nt e c l l n i q u eo fe l e c t r i c i t yp o w e r 鲥dc a nd i S p l a y 锄o l l l】to f 啊n u eg r a p h s，i m a g e sa n dp i c t u r e st oh e l pp o w e rt e c l l n i c i a l l st oa 1 1 a l y z ec o m p l e xd a t aa I l do 腩rm e mi n t t l i t i o n i S to p e r a t i o np l a t f o n n A sw ew e r ek n o mt 1 1 ed e v e l o p m e n to fe l e c t r i c i t yp o w e rs y s t e mi sn m s tt os a t i s f ym ed e m a I l do fe l e c t r i c 畸p o w e rl o a d，t h el a r g e ra v e r 8 9 ee l e c t r i c j t yp o w e rl o a dd e n s i t yt h ea r e ah a st h em o r es o j j dt h ee l e c 埘c i t yp o w e r 鲥dw i l lb e T h cV i s u a l i z a t i o no fe l e c t r i c 时p o w e rl o a di sp r o p“i o u st or e a l i z et l l ei n f o 聃a t i o no fl a f g es c a l ea r e aa 1 1 dp o w e fl o a df b r e c a s t T h c 廿暮l d i t i o n a lb i t m a pf o 咖a ti nt l】e s ea d v a l l c e d 印p l i c a t i o n sc o u l dn o tb es h a r e d锄dr e u s e de v c nw i t l l i nt h es a r l l ec o n t r o la r e a W l t ht h ed e v e l o p m e n to fn e t W o r kt e c l l l l o l o g y，an e wt c c l l I l i q u ec a l l e dS c a l a b l ev c c t o rG r a p h i c s(S V G)w 嬲i n v c n t e df o rt h ep u r p o s eo fp r o v i d i n gan e ww a yt oo r g a n i z et 1 1 eg r a p h j ci I l f o m a t i o ns oa st ob ee a s i l ys h a r e da n dm o d i f i e dt I l r o u g ht h ew e b s T h i sp 印e rm a i n l yd i s c u S S e sh o wt oa c t I l a I i z et h e、，i s u a I i z a t i o no f e l e c t r i c 时p o w e r l o a d 锄d 王i n el o a dr a t i oo nt l l ed”啪i co rG I S-b a s e dd i a g r 髓，a I l dh o wt oa c t I l a l i z et h e i rr e a l t i r n ed y n 啪i cu p d a t e 1 1 1 ea p p l i c a t i o no fS V Gt e c l l I l i q u ci t h ev i s l l a l i z a t i o no fe l e c t r i c 时p o、e rs y s t e mw o u l db ef c a s i b l ea I l de f f b c t i v e，v i s u a l i z a t i o no fe l e c t r i c i t yp o w e rs y s t e mb a S e do nS V Gw i l lg od e e pi np r a c t i c a la p p l i c a t i o n K e)唧o r d s：S c a l 曲l ev e c t o rG f a p h i c s(S V G)；v i 鲫a l iz a _ 6 0 nt e c l l I l o l o g y；c o m m o nI n f 0 加a t i o nI n t e r a c t i o nP l a t f o n I l；v i s u a l i Z a t i o no f e l e c t r i c n yp o w e rl o a dI I浙江大学硕：L 学位论文基于s v G 的电力系统负荷町视化第一章绪论可视化技术1，2 1，就是将各种繁杂的数据转换成直观的图形和图像，从而有利于人们正确理解数据或过程的含义，其目的是更有效地处理和分析各种科学和工程的数据。近年来可视化技术已在很多领域获得了广泛的应用，其在电力系统中的应用也引起了众多国内外研究人员的重视。电力系统可视化是指利用可视化技术将用以表示电力系统运行状态的各类数据以图形或图像方式予以显示，良好的电网可视化技术可以在计算机生成的图像中显示大量的信息，辅助系统人员更有效地处理和分析纷繁的电网数据，给系统运行人员提供更加直观的操作平台。1 1 可视化技术简介v I s c 报告认为：“可视化是一种特殊的计算方法，它把数学符号转换为几何图像或图形，使研究者能够观察它们的模拟和计算过程，并进行交互控制，科学计算可视化为人们提供了一种发现不可见信息的方法，丰富了科学发现的过程，给予人类深刻与意想不到的洞察力，从而使科学家们的研究方式发生了根本的变化”。可视化技术由来已久，早在2 0 世纪初期，人们已经将图表和统计等原始的可视化技术应用于科学数据分析当中。随着人类社会的飞速发展，人们在科学研究和生产实践中，越来越多地获得大量科学数据。计算机的诞生和普及应用，使得人类社会进入了一个信息时代，它给人类社会提供了全新的科学计算和数据获取手段，使人类社会进入了一个“数据的海洋”，而人们进行科学研究的目的不仅仅是为了获取数据，而是要通过分析数据去探索自然规律。传统的纸、笔可视化技术与数据分析手段的低效性，已严重制约着科学技术的进步。随着计算机软、硬件性能的不断提高和计算机图形学的蓬勃发展，促使人们将这一新技术应用于科学数据的可视化中。可视化技术是一门交叉学科，涉及的范围较为广泛，它不仅包括计算数据可视化，而且包括实验和测量数据的可视化。可视化技术学科是一门融合数学、计算机、图形图像处理以及其他相关领域的交叉学科，本身的内容博大精深。可视化技术根据所参照的依据不同可以有多种分类方法，最为常用的是根据源数据的浙江大学硕十学位论文基于s v G 的电力系统负荷可视化类型进行分类，可以将可视化技术分为点数据可视化技术、标量场可视化技术、矢量场可视化技术。点数据可视化技术是对定义域中的一些点进行映射，其关键是如何将n 维空间中的点向二维图像平面投影。点数据的可视化技术在电力系统中应用集中在各种数据曲线表达技术中，如变压器负荷曲线、A G C 曲线等。二维标量场的等值线绘制是二维标量场可视化的主要技术，如地理中的等高线，气象中的等温线都是其具体实例。标量场可视化技术在电力系统中的应用也相当广泛，基于各类接线图的节点数据可视化都可参照标量场可视化方法。矢量场可视化要求用图形图像方式显示每矢量的大小和方向，一种方法是采用标量显示技术显示矢量每分量的分布，另一种方法就是对大小和方向同时进行显示，后者更直接更容易被人们接收。可视化分析一般的过程流程如下图所示：分析图1 1 可视化分析过程流程图2浙江大学硕士学位论文基于s v G 的电力系统负荷可视化1 2 可视化技术在电力系统中的应用现状近年来我国电力行业的信息化工作发展迅速，但与实际的需求相比，依然存在着不小的差距，总体来说，有下面三个方面的问题；1 各种应用软件缺乏统一规范，即使在专项业务中也没有能够形成软件的概念性框架。没有统一规范的应用软件给相互间的通讯和数据共享都带来了很大的额外负担，成为信息技术综合化应用的最大限制。2 在功能方面重查询而轻分析，没有能够充分挖掘属性数据、环境数据和电力监测数据的应用潜力。3 在人机交互上缺乏有效的互动机制。这些不足在我国的电力行业应用软件中具有相当的普遍性，而在电网的监控和管理软件体现得尤为突出。在寻找能够有效地分析和利用电力系统运行数据、解决信息量庞大与运行人员处理信息能力有限矛盾的过程中，电力研究工作者发现：可视化方法，因为其直观的表现手段和强大的数据内部特征洞察能力，在电力系统中应用前景广泛。国内外学者对可视化技术在电力系统中的应用进行了很多探索，在电力系统网络数据显示、运行安全状态显示和系统安全、保护状态显示等方面进行了研究和实践。随着计算机互联网技术的发展和高性能计算机的普及，研究人员发现如果用可以容纳大信息量的图形来显示电力系统的相关数据，可以把系统运行操作人员从海量的数据中解脱出来，辅助其及时掌握系统的运行状况并做出正确决策。电网可视化应用较多是在地理接线图或者系统单线图的基础上，将数据转化为二维或三维图形对象进行展示。1 2 1 电力系统二维可视化借鉴科学计算可视化方法，电力系统数据的二维可视化方法有颜色映射法、等值线法等等，其最重要的特点就是结合具体的系统接线图，用有效的图形方式来进行电网数据的可视化显示。1)线路数据的可视化电力系统中的线路数据通常指线路的潮流、功率、负荷等数据。在我国普遍使用的是传统的电网结构单线图，该种显示方式具有结构清晰、规整的优点，可以将系统节点数据和线路数据清楚的标注到相应的位置上，缺点是与实际系统不对应、直观性较差。基于地理图的点线图直接在地理图上标注节点和线路，其优浙江大学硕上学位论文摹于s v G 的电力系统负荷可视化点是符合实际系统，十分直观，缺点是在某些节点和线路在地理上聚集在一起时，数据的显示过于密集。这两种方式各有其特点在实际应用中可以根据需要来选择。线路数据的可视化显示比较容易，可在地理接线图上用箭头来显示潮流，使用地理接线图的优点在于能够使调度员清楚了解各个地区的负荷分配状态，缺点是负荷密集的区域可能会出现图形过于重叠复杂，出现无法看清的状况。箭头的大小代表潮流的大小，方向代表潮流的方向。线路中的功率分有功和无功功率，为了能更好的显示功率，现在通常的做法是显示功率M v A 的值，其方向规定为有功(或无功)功率的方向；或者可以将有功功率和无功功率分别显示，同时显示有功和无功会造成一定的混乱。在单线图或地理接线图上可用饼图来反映线路上的负荷状况，饼图可以反映负载率的百分率情况，对于规模较大的电力系统，显示负载率的饼图不能太多太大(否则可能有重叠)，可以采用部分显示的方法，即只显示线路上超过一定额度的负载率信息。图1 2 线路负载率显示图13 线路潮流显示图图1 2 9 3 和图1 3 嗍分别显示了基于地理接线图的线路负荷和潮流的可视化显示情况。通常为了取得更加生动的可视化效果，潮流图中的前头采用动画的形式，负载率图中的饼图的大小和颜色均会随着负载率的变化而发生变化，当负荷过载时会发出警告。2)节点数据的可视化电力系统中的节点数据通常是指节点电压、角度、负荷和节点电价等节点数据。节点数据都是离散的，以前经常用表格数据的形式或用文本的方式在网络图上显示，虽然可以准确的显示数据而且也可清楚的描述数据的地理分布情况，但是当系统规模变大时很难清晰地反映越限和电压的分布情况。为了以更加直观的4浙江大学硕上学位论文基于s v G 的电力系统负荷町视化方式显示离散的电力系统的节点运行数据，很多研究学者提出了自己的可视化方案例如：柱图显示、双色柱形描述法、等高线方法5 川1 等。目前认为对分布的节点数据较为有效和有实用价值的方法是等高线法，此方法不仅可运用于节点电压的分布显示还可应用于其他节点运行数据如：电价、线路负载情况及功率传输分布系数的显示。用等高线方法显示节点运行数据就是在地理接线图上用颜色等高线图来显示节点数据的分布，该方法对大区域范围下节点数据的分布描述是相当直观和有效的。此可视化方法还可以应用于电价分布显示、线路负载情况和功率传输分布系数等的显示。节点数据等高线可视化方法同样可用于单线图和地理接线图，该方法是目前比较有价值的研究方法。图1 4 基于单线图的节点电压等值线图，图1 5 基于地理接线图的节点电压等值线图。图1 4 基于单线图的节点电压等值线图1 5 基于地理接线图的节点电乐等值线3)区域密度图区域负荷的数值的特性比较适合于用点密度图来描述，所以拟用点密度图来显示区域的负荷。点密度图又叫做点分布图，因为这些点代表了某些特征值。点密度图上通常用打上圆点或其它符号在给定的特定区域描绘特有的数据，每一个点或符号都可以代表一个实体或一个群体。点密度图对表现特有数据时非常有用，它们通常可以在区域之间进行比较，在使用点密度图时必须要注意到代表符号和实际要表征的特征数据之间的比率问题。当然，这些符号或圆点并没有明确的指出特征数据所在的位置，它们通常是代表一定范围之内的多边形(包括曲面多边形)区域里的数据。浙江大学硕十学位论文基于s v G 的电力系统负荷可视化图1 6 点密度图1 2 2 电力系统三维可视化三维可视化技术就是在动画技术或二维平面轮廓线显示的基础上以第三维的形式加入附加信息，用直观的图解方式帮助运行人员解决相对复杂的问题。1)运行安全状态可视化 1 3 电力系统中运行状态包括输电元件状态、发电机状态、系统整体安全状态等。早期的分析方法是以文本形式将分析结果显示并用颜色的变化提醒运行人员，也有文献提出利用节点数据和线路数据可视化的方法对安全分析所得到的节点与线路安全指标进行显示。用3 D 显示技术对状态估计所得数据做可视化分析，可是帮助调度员迅速了解系统的安全状态以及系统的薄弱点。系统中各个终端上传的系统状态数据量非常庞大，绝大多数是正常状态数据，不需要调度员干涉。只有小部分非正常状态数据需要调度员做出反应。图1 7 所示为一个示例系统的安全状态显示。图中深色圆柱表示线路过载情况，浅色圆柱表示电压过低情况，如果某处两种情况都存在，表示两种情况的圆柱叠加表示。颜色的深浅用来表示电压过低、线路过载的严重程度，颜色越深越严重。通过上图，调度员对图示区域内的系统安全状态一目了然，以便采取相应的措施来处理系统出现的非正常状态。2)互动式三维可视化 1 0】在利用3 D 形式显示的系统中，可以针对每一个电力系统问题显示尽量多的相关数据。图1 8【10 显示发电机目前的输出功率与备用容量之间的关系，图中柱浙江大学硕士学位论文基于s v G 的电力系统负荷可视化形的高度表示发电机的最大有功出力，橙色表示了发电机的出力情况，绿色表示了可得的备用容量。图1，7 系统安全状态显示图1 8 电网的三维柱图此外3 D 可视化方法还有助于说明与电压有关的发电机无功出力，及电压进行安全分析需要了解的母线电压幅值和发电机的运行特性(还有发电机的无功储备)。国内外学者对可视化技术在电力系统中的应用做了大量的研究和应用推广工作，随着计算机互联网技术的快速发展和高性能计算机的普及，电力系统可视化技术正朝着图形图像资源通用性强、移植性强、传递方便、图形工作站配置简单化方向发展。1 3 本文的主要工作和意义现有各电力系统应用中图形支持系统的实现方式和提供的功能各异，有些采用了其完全独立开发的图形模块，有些则基于G I s 等现有图形平台；有些采用基于文件的图形数据存储方式，有些则采用关系数据库来存储图形数据；既有电网图形的建立与实际电网拓扑结构的建立完全融为一体的图形化应用，也有的实现得尚不充分，图形编辑与拓扑关系定义分离的应用；既有C 1 j e n t，s e r v e r 模式的图形化客户端应用，也有采用A c t i v e x 和J a v a A p p l e t 实现的B s 应用，但是由于B s 模式的图形文件内容上比较固定，难以适应动态传输要求。另一方面，随着系统互联及电力市场的引入，关心电网运行状态的主体发生了变化，从经济利益的角度考虑利益各方要求对部分电网数据信息实行共享，特别的电力市场对电力信息系统提出了新的挑战：网络能力要求空前提高；迫切要求标准化；安全性。相关人员希望能够共享系统的部分图形资源，从而能一目了然地获得相关信息数据，如原来仅电网公司和其他电力系统相关部门需要了解有关的电网信息，在电浙江大学硕士学位论文基于s v G 的电力系统负荷可视化力市场环境下市场参与人员需要及时了解电网的运行状况以便正确做出决策；而互联系统的调度人员为更准确的掌握电网的运行状况，也希望能了解互联系统的一些相关信息。这就对电力系统运行状态可视化提出了新的要求：希望可以增强可视化资源的开放性、灵活性、交互性，满足系统新的发展需要。随着计算机网络技术的发展及计算机技术在电力系统中的应用，s v G(S c a l a b l ev e c t o rG r a p l l i c s)的出现为电力系统运行数据的w e b 发布提供了解决方案。s V G 是w 3 C 组织推出的新一代基于x M L 的开放的矢量图形描述语言。S V G 主要面向网络应用，描述如下三种类型的图形对象：矢量图形、图像、文本。s V G 为电力系统运行可视化图形数据的网络发布提供了一种开放性的解决方案，使电网数据成为了一种可扩展可移植的图形资源。如果以S V G 作为电力系统可视化的图形基础，可以规范图形和数据的传输格式，可以极大提高各系统之间互操作实现的有效性，现在国内已经有很多在这方面的积极的探索和研究。在此背景下，本文主要研究内容是基于S V G 的电力系统负荷可视化显示，使用S V G 作为可视化系统图形数据的显示格式，并且对接线图上电力系统负荷数据进行可视化分析，形成基于s V G 的可视化负荷图形，主要包括两个方面：线路的负载率显示和地理区域的负荷密度显示，当地理区域面积越大的时候基于地理接线图显示的负荷密度其优势越明显，此两个可视化功能均可以实现在线的实时更新的显示。本文主要分为五章。第一章概述了可视化技术及电力系统中可视化技术的应用领域和现状；第二章主要介绍S v G 规范及其在电力系统可视化中的应用；第三章则着重分析基于s V G 的电网数据可视化系统的实现框架以及其实现的平台基础；第四章具体介绍负荷可视化的实现包括线路负载率、区域的负荷密度的显示，亦对区域负荷可视化的实现算法进行了简单的介绍；第五章是论文的总结和展望部分，总结自己所作的工作和一些今后的工作设想。浙江大学硕士学位论文基于s v 6 的电力系统负荷可视化第二章电力系统信息的S V G 描述随着I n t e m e t 技术的迅速发展，人们对网络中的图形有了更高的要求，业内人士针对W e b 浏览器对图形图像支持较弱的这一特点提出了改进措施，s v G(s c a l a b l ev e c t o rG r a p l l i c s)标准在这种背景下应运而生。随着电力系统信息、v e b 发布的要求，S V G 在电力系统中得到越来越广泛的应用。2 1 关于s v Gs v G 是由w 3 c 组织制定的一种新的二维图形格式，有着其它图形格式无法比拟的优点：可以任意缩放、文件小、显示效果强、色彩适应性强，能够满足w 曲开发者对动态、可缩放与平台无关的w e b 内容表现和交互手段日益增长的需要，已经被广泛地应用于很多领域。s V G 使用纯文本来描述矢量图形，具有良好的可读性，可在其它基于x M L 的技术如x H T M L、C C S、D o M 及s M I L中对其进行控制和互操作，生成的文件体积小传输速度快。S V G 涉及基本图形、文字、图像的显示，图形元素动画、超链接、颜色渐变、透明效果、滤镜效果等诸多方面，可以说在图形表现力方面是相当强的。通过A d o b e 公司提供的免费下载的s V GV i e w e r 阅读器，可以在I E 浏览器上看到s v G 图形。2 1 1S V G 的历史在近1 0 年中，图像图形技术曾经使出版印刷行业发生了一场深刻的技术革命，使古老的印刷术融入了高速发展的信息产业，。随着I n t e 订l e t 技术的普及和发展，图像图形技术作为w e b 浏览技术的基础，更将为建立一个全新的互联网行业，发挥至关重要的作用，但是，目前的I n t e 玎1 e t 技术在图形图像方面，应该说还处在年轻阶段，如从浏览器的核心技术来看，其对于图形图像的支持还仅仅局限于对图像的简单显示，随着应用的逐渐深入，图像技术自身的一些缺点，如文件较大、在不同设备上的显示效果不同等问题日益突出，这从某种程度上讲，也限制了w 曲浏览技术的进一步发展。为此，众多业内人士针对W e b 浏览器对图像图形功能支持较弱的这一缺点提出了改进措施，正是在这种局面下，S v G9浙江大学硕十学位论文基于s v G 的电力系统负荷可视化应运而生。矢量图形在网络上若不是一个新概念。1 9 9 8 年4 月，来自A d o b e、I B M、N e t s c a 口e 以及S l l I l 公司的几支开发队伍向w 3 C 提交了基于L 的P G M L(P r e c i s i o nG r a p h i c sM a r k u pL a n g u a g e，精确图形标记语言)的语言规范；同年5月，H P、M a c r o m e d i a、M i c r o s o R 和v i s o 等公司也提交了同样基于L 的V M L(V e c t o r M a r k u pL 觚g I l a g e，矢量标记语言)规范。于是w 3 c 公司综合两者之长，组织了最早的S V G 工作组。他们于1 9 9 8 年1 0 月提交了s v G 的需求分析报告。1 9 9 9 年2 月，s V G 草案出台，经过不断地修改更新，最终形成了第一份实验性地实现规划。2 0 0 0 年8 月，w 3 c 正式发布s v G 图像格式建议书s v G l，O 规范。经过不断地更新修改，目前最新的规范是s v G l 2 版本。2 1 2s v G 的优点基于x M L 规范x M L 是公认拥有无穷生命力的下一代网络标记语言。与H T M L 一样，x M L也源自s G M L(S t a n d a r dG e n e r a l i z eM a r k u pL a n g 岫g e，简称S G M L，一种老资格的通用标记语言)，它拥有H T M L 语言所缺乏的巨大的伸缩性与灵活性。X M L不再像H T M L 一样有着一成不变的格式，它实际上是一种定义语言，即使用者可以定义无穷无尽的标记来描述文件中的任何数据元素，从而突破H T M L 固定标记集合的约束，使文件的内容更丰富，更复杂，更容易组成一个完整的信息体系。S V G 是一种基于X M L 的语言，意味着它继承了)(1 订L 的跨平台性和可扩展性。s V G 以内嵌于其它的x M L 文档中，而s V G 文档中也可以嵌入其它的L 内容，各个不同的s V G 图形可以方便地组合，构成新的S V G 图形，从而在图像可重用性上迈出了一大步。S V G 开始设计时就以v I L 为基础，这使得它能同H T M L、c S S、D o M、x S L、J a v a s c r i p t、C G I 样成为一种新的标准。可升级矢量图形矢量图形由线框和填充物等组成，它由计算机根据矢量数据进行计算，然后绘制而成。矢量图形相对于位图有以下特点：1)文件的大小与图形的复杂程度有关，而与图形的具体尺寸无关；1 0浙江火学硕士学位论文基于s v G 的电力系统负荷町视化2)图形的显示尺寸可以无极缩放，变化后不影响图形质量。所以再图形复杂程度不大的情况下，矢量图形具有文件量小、可无极缩放的优点。由于矢量图形的这些特征，使得它尤其适合于网上传播，所以许多公司都开发出用于网上传输的矢量格式，但是各公司自行开发的矢量图形没有统一的标准，S V G 的出现迅速改变了这一状况。专门负责标准制定的W 3 C 公司统一负责s v G 标准制定，这使得s v G 像H T M L、)(1 L 一样成为浏览器默认支持的格式，并且由于众多厂商的支持，使得制作s V G 的工具软件大大增加。S v G 可升级的特性不仅仅表现在再次修改方面，还表现在其灵活的文件格式。在以前的图像中，文本通常作为位图保存于图像中，图像形成以后不能单独对文本进行修改；在P N G 格式中这一点有所改进，文本可作为一个独立的层存在。S V G 则更灵活地扩展了图像的文件格式，它由三个部分组成：矢量图形、文字和点阵图像。s v G 不仅仅可以应用矢量图形和文字对象，同样可以引入点阵图像而制作出任何其他格式图像所能达到的效果。s V G 的文本格式使得它能在任何时候被修改，甚至在页面的运行过程中我们也可以对很多部分做即时的修改，并且其中的图形描述还可以重复使用。由文本构成的图像S V G 是一种文本格式的图像，可以不用任何图像处理工具，仅仅用记事本就可以生成一个s v G 图像。建立在文本基础上的s v G 图像中的所有描述语句都可以直接观察到，所以非常容易进行修改与更新，“可升级”的特点在这里可以得到恰当的反映。以下我们给出一个简单矢量图形的S v G 描述代码示例。矢量图形一般以算法指令来描述，例如一个实心椭圆的矢量图形可以这样来生成：以坐标(1 0 0，7 5)为椭圆的圆心画一个椭圆，用黄色填充椭圆内部，红色描边。程序清单2 1给出了描述这一圆的示例。程序清单2 1：1 1浙江人学硕士学位论文基于s v G 的电力系统负荷可视化图2 1 在浏览器中显示的1 s v g 图形将程序清单2 1 给出的文本保存成1 s v g，用安装了s V GV e i w e r 插件浏览器打开以后显示效果如图2 1 所示。支持交互性、统一开放图片和交互在以前是分开地概念。例如在一个网页中，按钮仅仅是一个图片，按钮的交互部分是由网页中地s c r i p t 语言来实现。s V G 地出现突破了这个限制，它支持S M I L(s y n c l l r o n i z e dM u l t i m e d i aI n t e g r a t i o nL 锄g L I a g e，同步多媒体集成语言)，使得在图片内进行交互成为可能，这是以前地图像所不能做到的。s v G 采用了一一种科学的方法来解决动态字体问题，它内嵌了图像中所出现的文字字型数据，用户不需要下载所有的字体文件，这对于中文用户来说相当便利。S v G 的“矢量描述”并不是一个全新的概念，但它综合了矢量图形、点阵图像和纯文字的优点，用一种标准来进行描述，这较之于目前网络上流行的压缩式点阵图像优越。而且文字与图形不是封装于s V G 内，而是借助D O M 和s c r i p t等手段与外界交互，更胜于一般的G I F 或J P E G 图像。统一的标准和开放性是S V G 的强大生命力所在。标准统一可以增强网络的交流，结束目前业界各种格式并存的混乱局面；开放性则有利于日后的各种新的浙江大学硕士学位论文基于s v G 的电力系统负荷可视化元素加入其中以扩充其功能。使用s V G 时，客户端的软件负责解释s V G 文本并将其转化成实际的矢量图形，这样文字仍然是文字，线条仍然是线条，还可在客户端即时修改。s v G 作为w 3 c 组织正式推荐的图像格式，拥有众多的支持机构。像A d o b e公司新推出的A d o b e 图像处理套件，如1 1 1 u s t r a t o r、P h o t o s h o p 中集成s V G 功雒，并且提供N e t s c a p e N a v i g a t o r 和I n t e m e tE X p l o r e r 的插件，以便使其能够直接支持s v G 文件的浏览。现在只要安装A d o b e 公司提供的免费插件s V G e w e r 就可以直接用I E 或N e t s c a p e 浏览S V G 图形。2 2 基于S v G 的电力系统图元对象描述目前很多电力系统应用软件或者仿真软件也可以做到对电力系统可视化图形的显示和支持，但是这些系统采用各自不同的实现技术和方法，不同系统之间的图形和数据共享困难，并且对于不同的操作平台系统的移植和兼容性较差。国际电工技术委员会I E c 所提议的I E c6 1 9 7 0 已成为电力企业进行应用集成时所采用的国际标准，其中的S V G 描述了系统间的图形交互，c I M 描述了信息交互。如果以S V G 作为电力系统可视化的图形基础，可以规范图形和数据的传输格式，可以极大提高各系统之间互操作实现的有效性，现在国内已经有很多在这方面的积极的探索和研究。同时随着I m e m e t 的发展，基于W e b 的电力系统应用也越来越普遍，s V G 可以有效的实现电力系统可视化图形的W e b 发布。s V G(S c a l a b l eV e c t o rG r a p l l i c s)是由w 3 C 组织发布的一种基于垤L 的开放的二维图形描述语言，基于)(M L 的s V G 有着良好的数据组织形式和开放标准的特点，主要面向网络应用，目的在于满足W e b 应用日益增长的对动态、可缩放和平台无关地展现复杂内容并实现灵活交互的需求。2 2 1 描述规则一个完备的图形描述方法应该满足以下要求：应该能够充分地表达图形的几何形状；可以方便地定义图元的应用属性，且易于扩充；能够方便地定义图元与外界的交互功能；能够对图元的几何形状和应用属性进行存取和显示。S V G 描述的电力系统的接线图，文件远比同等信息量的其它文件格式的文件小，同时传浙江大学硕士学位论文基十S v G 的电力系统负荷可视化输效率高。在这些电力系统接线图中的每一个图形都是由很多图元组成的，每一个图元对应着工业生产中的一个设备类型，例如：开关、母线、发电机、变压器、刀闸等。描述规则主要是在d e f s 中，其中有菜单、样式、图元(s y m b 0 1)三个子元素。s v G 中的六种基本图形元素为矩形、圆形、椭圆、直线、多边形和折线。利用这几种基本图形可以组合成所需的图元几何形状，用 表示。元素的属性名和属性值针对描述图元的应用属性，还可以根据需要任意指定属性名和属性值。图元对象的描述规则如下：=】：=【】：=【】：=)：=)可采用特定文档格式c s y m b o l 元素定义图像模板，定义时只说明图像的形状大小等基本特性来描述某个设备，但并不在图中实际显示。在具体渲染某个设备时可以通过 元素引用已经定义好的特定元素。例如：一个闭合的断路器可以用模板来描述：程序清单2 _ 2：c l o s e db r e d k e r r c dx-”6”y=”_ 6”w i d t h=”1 2”h e j 曲产”1 2”啊l e=”捌l m I e：n o l l z e r 0；删：咖(0，2 5 5，0)”卢 c i r c l ec x=”O c y=9 F”1 序 c i r c l ec x=”O”c y 型一9”F”1 卢1 4浙江人学硕上学位论立基于s v G 的电力系统负荷可视化以上语句用 元素定义了闭合状态断路器的模板，每个图像模板在定义时有”i d=拌i d _ n a m e”这个属性，这个断路器由一条线段、一个矩形组成，两个圆 c i r c l e，表示接线端。此断路器的具体渲染可以通过下面的语句来实现：程序清单2-3：们n s f 0 彻用于确定引用图像模板的位置、大小等；a n s l a t e(x，y)图像的坐标，用来确定图像显示的位置；x，y 的值是为了使模板的坐标原点处于订a l l s l a t e(x，y)确定的坐标处。w i d m，h e i g h t 的值使引用的图像大小与模板一致。x l i n k：l l r e 仁”犁i d _ n a m e”描述其所对应的d e f s 中的元件。图2 2 闭合的断路器2 2 2 电力系统一次接线图整个s v G 图主要由两部分组成：图形模板定义以及样式说明，在 d e f 中说明；图形的具体渲染，包括设备、连接线、说明文字等。图2 3 一次接线图的s d”m a 片断浙江大学硕士学位论文基于s v G 的电力系统负荷可视化在电力系统中应用s v G 作为图像的描述