PAGE畢業論文超外差收音機設計

目錄第一章緒論··············································1第二章超外差收音機工作原理······························22.1引言··················································22.2電路的工作原理········································2第三章安裝及調試········································73.1安裝過程·············································73.2調試及統調過程·······································8第四章小結·············································10參考文獻················································11

第一章緒論收音機的歷史并不長，從1904年英國物理學家發明世界上第一只電子二極管至今不足百年，半導體的問世僅有50多年。我國直到20世紀60年代，才研制出1只晶體管的“單管收音機”和三四只晶體管的“來復式收音機”。這些“老古董”隨著新產品的不斷推出，早已被人們廢棄了，保存到現在的已相當不容易了。作為科技發展的見證，它們具有很高的史料文物價值。隨著電視機、VCD、DVD、電腦等先進媒體逐漸流行普及，收音機的用處和地位越來越小了。作為半個世紀電子工業發展的縮影和歷史的見證，收音機曾經在經濟、文化、體育、軍事、氣象、教育等諸多方面扮演著非常重要的角色，一度是人們家庭中的豪華擺設品。隨著科技和社會的進步，三十年前青年結婚時興的“三大件”中的“老大”，如今成了“文物”，成了收藏者追寵的對象，很值得留心收藏。收音機從體積大小上可以基本分為袖珍型、便攜式、臺式收音機；從波段上可以基本分為調頻與中波二波段收音機、短波與調頻二波段收音機、短波與中波二波段收音機、3-4多波段收音機（調頻/中波/1-2短波）、5-14多波段收音機（調頻/中波/3-12個短波）。目前市場上單波段、二波段收音機較少，融調頻、中波與短波為一體的多波段收音機為多；從功能上可以基本分為傳統機械調諧指針式收音機、非存儲模擬調諧數顯收音機、能存儲電臺頻率的PLL合成電子數字調諧機；從生產基地上可以基分為進口機與國產機；從發燒程度上可以分為普及機與發燒機。直接放大式（直放式）收音機電路簡單，一般只用1—4只晶體管和一些基本元件，易于安裝調試，成本低，但靈敏度比較低，只能接受本地區強信號的電臺，接收遠地電臺的能力較弱，它的選擇性差，接收相鄰頻率的電臺信號時存在串臺現象。為了克服以上不足，從而引入“超外差”這一概念?！巴獠睢笔禽斎胄盘柡捅緳C振蕩信號產生差頻的過程。“超外差”是輸入信號和本機振蕩信號產生一個固定中頻信號的過程。因為它是比高頻信號低、又比低頻信號高的超音頻信號，所以這種接收方式叫超外差式。本次課程設計制作的S66D型收音機，采用典型六管超外差式電路，具有安裝調試方便、工作穩定、靈敏度高、選擇性好等特點，功放級采用無輸出變壓器的功率放大器(OTL電路)，有效率高、頻率特性好、聲音宏亮、耗電省等特點。它由輸入回路高放混頻級、一級中放、二級中放、前級低放兼檢波級、低放級和功放級等部分組成，接收頻率范圍為535KHz—1605KHz的中波段。第二章超外差收音機工作原理2.1引言因為晶體管元件的非線性特性，晶體管放大電路只能對某一個頻段的信號有最佳的放大特性。可是廣播電臺的頻率都不相同，中波廣播頻率是535KHz-1605KHz，要想對整個頻段都有較好的放大特性是不可能的，所以就想辦法把外部接收到的不同頻率的電臺信號統一變成同一個頻率的信號，放大器只對這一個頻率的信號進行放大就可以了，這樣便于放大器的參數設計。超外差式收音機的特點是，它不直接放大廣播信號，而是通過一個叫變頻級的電路將接收的任何一個頻率的廣播電臺信號變成一個固定中頻信號(我國規定中頻頻率是465KHz)，由中頻放大器進行放大，然后進行檢波，得到音頻信號，最后通過功率放大推動揚聲器工作。其優點是靈敏度高，選擇性好，音質好（通頻帶寬），工作穩定（不容易自激），同時也有缺點，比如鏡像干擾（比接收頻率高兩個中頻的干擾信號）、假響應（變頻電路的非線性）等。目前調頻式或調幅式收音機，一般都采用超外差式。2.2電路的工作原理超外差收音機原理圖如圖2.1所示。圖2.1恒興S66型袖珍收音機的原理電路圖超外差收音機方框圖如圖2.2所示。輸入回路本地振蕩輸入回路本地振蕩自動增益控制低頻放大檢波中頻放大混頻器功放（OTL）1）輸入調諧電路輸入調諧電路的電路圖如圖2.3所示。輸入調諧電路由雙連可變電容器的CA和T1的初級線圈Lab組成，是一并聯諧振電路，Tl是磁性天線線圈，從天線接收進來的高頻信號，通過輸入調諧電路的諧振選出需要的電臺信號，電臺信號頻率是f=l／2πLabCA，當改變CA時，就能收到不同頻率的電臺信號，最低535KHz，最高1605KHz。圖2.3輸入調諧電路的電路圖圖2.4變頻電路的電路圖磁棒線圈同樣作為機音機的天線，接收頻率范圍為535KHz—1605KHz的中波段。一般接收中波是用磁棒天線，接收短波和超短波要用拉桿天線，這是因為當天線的長度（L）為無線電信號波長(λ)的1/4時，天線的發射和接收轉換效率最高，即L=λ/4。又因為λ=V×T，V是電磁波的速度，300000公里/秒，T是電磁波的周期，即頻率F的倒數，T=1/F，所以L=λ/4=V×T/4=300000K/4F，把接收頻率范圍535KHz—1605KHz帶入可得，L的范圍在47—140米，做這樣長的天線是不切實際的，所以用磁性材料加繞線圈，來增強接收效果。因為天線的長度和接收或發射的信號的波長成正比，而短波和超短波因為波長比較短，可以直接用拉桿天線。2）變頻電路本機振蕩和混頻合起來稱為變頻電路。變頻電路是以VT1為中心，它的作用是把通過輸入調諧電路收到的不同頻率電臺信號(高頻信號)變換成固定的465KHz的中頻信號。因為接收到的信號強度較弱，所以VT1同時起到高頻放大的作用。變頻電路的電路圖如圖2.4所示。①本地振蕩電路VT1、T2、CB等元件組成本地振蕩電路，它的任務是產生一個比輸入信號頻率高465KHz的等幅高頻振蕩信號。由于C1對高頻信號相當于短路，T1的次級Lcd的電感量又很小，對高頻信號提供了通路，所以本地振蕩電路是共基極電路，選擇共基調發振蕩電路的原因是該電路對外來信號與本機振蕩電路之間的牽連干擾最小，工作穩定，與共射式相比可獲得較高的頻率。振蕩頻率由T2、CB控制，CB是雙聯電容器的另一連，調節它以改變本地振蕩頻率。通過設計可變電容的值，使它的振蕩頻率在535+465KHz到1605+465KHz。因為CA和CB是聯動的，所以輸入線圈的諧振頻率會和本機振蕩頻率同時改變，使得本振頻率總是比外來信號高465KHz。T2是振蕩線圈，其初次級繞在同一磁芯上，它們把VT1的集電極輸出的放大了的振蕩信號以正反饋的形式耦合到振蕩回路，正反饋回路由T2的次級構成，本地振蕩的電壓由T2的初級的抽頭引出，通過C2耦合到VT1的發射極上。②混頻電路混頻電路由VT1、T2的初級線圈等組成，是共發射極電路。其工作過程是：輸入調諧電路(磁性天線)接收到的電臺信號，通過T1的次級線圈Lcd送到VT1的基極，本機振蕩信號又通過C2送到VT1和發射極，兩種頻率的信號在VT1中進行混頻，由于晶體三極管的非線性作用，混合的結果產生各種頻率的信號，其中有一種是本機振蕩頻率和電臺頻率的差等于465KHz的信號，這就是中頻信號?；祛l電路的負載是中頻變壓器，T3的初級線圈和內部電容組成的并聯諧振電路，通過調整磁芯，使得它的諧振頻率是465KHz，可以把465KHz的中頻信號從多種頻率的信號中選擇出來，并通過T3的次級線圈耦合到下一級去，而其它信號幾乎被濾掉。CA，CB旁邊的半可變電容叫補償電容，是防止兩邊在最高和最低頻率時頻率差不準而設置的，通過微調這兩個電容，使得在接收信號的頻率在535—1605KHz時都與本地振蕩電路的頻率正好相差465KHz。3）中頻放大電路中頻放大電路的電路圖如圖2.5所示。圖2.5中頻放大電路及檢波、自動增益控制電路的電路圖中頻放大電路主要由VT2、VT3組成的兩級中頻放大器。第一中放電路中的VT2負載是中頻變壓器T4，T4的線圈和內部電容構成并聯諧振電路，諧振頻率是465KHz，起到再次選頻的作用。第二中放電路中的VT3既起到再次放大的作用，將信號從發射級送出，由R4提供靜態工作電壓。與直放式收音機相比，超外差式收音機靈敏度和選擇性都提高了許多，主要原因是有了中頻放大電路，它比高頻信號更容易調諧和放大。C3是為VT2,VT3的信號提供交流回路，同時隔開直流,以免影響VT2的工作電壓。VT2,VT3的信號是高頻與低頻的混合信號,所以C3的值不能太小,否則會隔斷低頻信號的通路。4）檢波和自動增益控制電路（AGC）中頻信號經一級中頻放大器充分放大后由T4耦合到檢波管VT3，VT3既起放大作用，又是檢波管，VT3構成三極管檢波電路，這種電路檢波效率高，有較強的自動增益控制(AGC)作用。AGC控制電壓通過R3加到VT2的基極，其控制過程是：外信號電壓外信號電壓↑Vb3↑Ib3↑Ic3↑外信號電壓↓Vc3↓Ic2↓Ib2↓通過R3，Vb2↓R4分壓↑AGC是用直流電壓控制VT2的基極電壓,不需要高頻信號，所以C4濾掉AGC信號中的交流分量，保留直流分量。檢波級的主要任務是把中頻調幅信號還原成音頻信號，C5起濾去殘余的中頻成分的作用，保留低頻分量，輸入到下一級。5）前置低頻放大電路前置低頻放大電路的電路圖如圖2.6所示。圖2.6前置低頻放大電路的電路圖圖2.7功率放大器電路的電路圖檢波濾波后的音頻信號由電位器RP送到前置低放管VT4，經過低放可將音頻信號電壓放大幾十到幾百倍，但是音頻信號經過放大后帶負載能力還很差，不能直接推動揚聲器工作，還需進行功率放大。旋轉電位器RP，改變RP的阻值，從而可以改變VT4的基極對地的信號電壓的大小，可達到控制音量的目的。C6是隔直流電容器，只讓交流信號通過，防止VT3的直流電壓影響VT4的工作點。6）功率放大器電路(OTL)功率放大器電路的電路圖如圖2.7所示。功率放大器的任務是不僅要輸出較大的電壓，而且能夠輸出較大的電流。本電路采用無輸出變壓器功率放大器，可以消除輸出變壓器引起的失真和損耗，頻率特性好，還可以減小放大器的體積和重量。T5是輸入變壓器，做倒相耦合，次級是兩組線圈，把VT4送來的信號變成對稱的兩路信號。VT5、VT6組成功率放大器，分別在信號的正半周和負半周導通，一個負責放大正半周的信號，一個負責放大負半周的信號。為避免交越失真或非對稱失真，就要調整好兩個管子的工作點，并且兩個管特性要一致。R7、R8和R9、R10分別是VT5、VT6的偏量電阻。最終放大的信號通過C9輸出，推動喇叭發出聲音。C9是隔直電容，也是耦合電容。為了減少低頻失真，電容C9選得越大越好。無輸出變壓器的功率放大器的輸出阻抗低，可以直接推動揚聲器工作。第三章安裝及調試3.1安裝過程1)組裝前的準備①三極管VT5、VT6屬于中功率三極管，VT1—VT4屬于高頻小功率三極管，相互之間不要相混淆。三極管的型號規格在元件表面已經標明，組裝前需辨認清楚。辨認三極管管腳時，將管腳向下，面對橫平面，從左到右依次是集電極e、基極b和發射極c。②電阻這里提供的電阻阻值都用顏色碼表示的，每一種顏色都有對應的數值。前兩個色環表示數字，第三個色環表示“0”的個數，最后的色環表示誤差%。色環對應數值如下表：棕紅橙黃綠藍紫灰白黑金銀12345678905%10%③電容這里提供的電容有兩種，一種是電解電容，一種是瓷片電容。電解電容有極性，瓷片電容沒有極性。判斷電解電容的極性時，可根據引腳的長短來判斷，一般長的一端為正（+），短的一端為負（-），電容器的外皮上也有明顯的“-”極標志。發光二極管LED也可以此為依據判斷其正負。電解電容會將容值和單位標記在元件上，而瓷片電容則標記三位數。第一、二位數字代表電容值，第三位數字代表“0”的個數，單位為PF。如：223表示22000PF=0.022μF。④線圈T1表示的磁棒線圈在焊接前也要分清a、b、c、d端，ab表示的是初級線圈的兩端，cd表示的是次級線圈的兩端，初級線圈數明顯多于次級線圈數。在實物中，a、d是最外側的兩端。2)焊接焊接的質量如何，直接影響到收音機的質量。若有假焊，接觸不良，則會成為故障源，檢修中難以發現。為了保證焊接質量，必須遵循以下幾點：①金屬表面必須清潔干凈。②當將焊錫加到一預熱的導線和線路板表面時，加到該焊接點的熱量必須足夠熔化焊錫。③烙鐵頭不能過熱，選25w左右的電烙鐵為宜。過熱會導致半導體元件損壞。④焊接某點時，時間不要過長，否則將損壞銅箔；時間也不能過短，造成虛焊。操作速度要適當，焊得牢固，焊點圓潤飽滿。⑤為確保連接的永久性，不能使用酸性的焊藥和焊膏，應用松香或松脂焊劑。焊接前，電烙鐵的頭部必須先上錫，新的或是用舊的銅制烙鐵頭必須用小刀、金剛砂布、鋼絲刷或細紗紙刮削或打磨干凈，凹陷的理當銼平；對于鍍金的烙鐵頭，應該用濕的海綿試擦，含鐵的烙鐵頭則可用鋼絲刷清潔，不可銼平或打磨。如果烙鐵頭溫度太高上錫也是困難的。不僅烙鐵頭需要上錫，而且大部分元件引腳也要清潔后上錫（天線線圈等有漆的線頭需去漆后再上錫）。如若銅箔進腳孔處因處理不佳難以吃錫，可以用松香和酒精的混合液注滴上，如有必要對其孔周圍也可先上點薄錫。3)組裝順序組裝要按序進行，先裝低放部分，即先將VT4以后的元件都焊接好，接通電池，若喇叭里有電流聲，再用金屬碰VT4基極，發出噪聲，說明低放部分就沒問題了。檢測、調試后好低放部分后再裝變頻級電路，變頻電路起振正常后再依次組裝其它各級，組裝中若發現變壓器、中周等元件不易插入時切勿硬插，應把電路板上所涉及的孔處理好后再裝。最后要注意連接集電極回路A、B、C、D處斷開的點。3.2調試及統調過程1）調試前的檢查①檢查三極管及其管腳是否裝錯，振蕩變壓器是否錯裝中頻變壓器，各中頻變壓器是否前后倒裝，是否有漏裝的元件。②天線線圈初次級接入電路位置是否正確。③電路中電解電容正負極性是否有誤。④印刷線路是否有斷裂、搭線，各焊點是否確實焊牢，正面元件是否相互碰觸。2）統調統調過程如下：①調中頻調中頻就是調中周，讓兩個中周T3、T4都諧振在465上?？梢韵日业揭粡娕_，從后向前依次調中周T4、T3至聲音最大，再找一個弱臺，反復調幾次。②調覆蓋調覆蓋就是調天線線圈的諧振頻率，讓磁性天線的諧振頻率正好落在535-1605KHz上。這個主要是調天線線圈在磁棒上的位置和圈數，因為圈數是固定的，所以只能調線圈的位置。③調跟蹤調跟蹤就是調本振頻率，始終比外信號頻率高465KHz。首先調節第一個中周T2（本振線圈）的磁帽，因為后面兩個中周T3、T4已經諧振到465KHz了，所以找一個中間位置的電臺，調本振線圈，使聲音最大，那么它的諧振頻率就比電臺信號高465KHz了。由于晶體管振蕩電路的非線性，使振蕩電路不能時刻與電臺信號相差465KHz，這時就需要先調到頻率最低端，再調節CB旁的補償電容。補償電容的作用就是讓低端頻率高一點，高端頻率低一點，保證從接收從535KHz到1605KHz信號時，振蕩頻率處處都能比外來信號高465KHz。因為在組裝收音機時工具有限，所以沒有測試各晶體管的集電極電流，也因為收音機的元件均已做好調整，裝好后只需微調，所以在統調過程中我只做了微調中周，和調整磁棒線圈在磁棒上的位置，使信號在某種狀態下聲音最大最清晰。因為中周的諧振頻率在出廠時是已經調好的，所以在沒有儀器的情況下不要隨意動它的磁帽，一但失諧很難調準，但可以記住原來的位置，左右微調，找一個聲音最大的位置。調節中周要使用無感螺絲刀，一般鐵的鋼的不行，因為金屬的物品一接近中周就會改變其中的電感量，等調好后，將螺絲刀離開電感量就又變了，所以我用竹筷子削了一個平口的螺絲刀，用以調節中周。第四章小結本學期課程設計組裝收音機和上個學期工藝實習中組裝收音機相比，收獲更大。在上個學期的工藝實習中，更多地是學會了焊接技術，對于原理并沒有認識很清楚，即使收到了臺也沒有仔細考慮其中的原委。在科技日益發展的今天，高科技的電子產品應不暇，收音機似乎已經成為社會發展進步中的淘汰物，我們更多地是靠網絡、電視去獲取信息，收音機只在特定的時候會用到，比如考試時用來接收英語聽力。課余閑暇，我們已經不會再用收音機去調自己喜歡的臺，收聽新聞、音樂或者故事，所以就在我們認為收音機已經不是生活中的必需品時，也就沒有去留意它的工作原理。在工藝實習中，當收音機收到臺的時候也只認為這是必然的，因為收音機就是要收到電臺，卻沒有想過就是這樣簡單的“必然”，其中還包含著很多復雜的電路和原理。焊接第一部收音機時，如果沒有聲音，習慣性地就會拍打幾下，當“拍出”聲音時還會忍不住發笑，看得多了也知道這是電子產品中常有的接觸不良，卻沒有更細致地想到是因為自己焊接工藝不合格造成的虛焊；當收不到臺的時候會拿著收音機到處走走，或將收音機擺放在不同的位置，因為這看上去像是常識性的問題，在不懂原理時也沒有深入去想當電臺信號與磁感線所成角度不同也會造成信號強弱這一問題。而這些最基本，也是最關鍵的原理在這次課程設計中都被暴露出來，讓我認識到看似簡單的收音機，也不是隨隨便便就能做好的。雖然收音機的制作過程是很基礎的理論，但這些基礎理論也有基礎的知識作鋪墊。在這之前學過的物理、電路、低頻電子線路等課程的知識對于收音機的制作都是不可缺少。所以學習是一種循序漸進的過程，不可以一蹴而就。如果之前的課程沒有學好，對于收音機原理的理解就會非常困難。在本學期學習通信電路原理時，覺得課程內容難度很大，不好理解。通過組裝收音機，發展在通信電路原理中曾經學習的章節都在收音機的原理中運用結合起來，最后形成了我們手中的成品。同時我也對曾經學過的理論知識有了更深的理解。我也體會到理論知識不免會很枯燥，但只要與實際結合起來，就會變得趣味十足，也會更好被我們吸收理解。同時實踐的過程也是檢驗我們是否真正理解理論知識的一種途徑，只有當理論與實踐相結合起來，學習才會變得有趣，并且有意義。參考文獻（1）胡斌，張常友，葛彥華，圖表細說收音機裝配與整機電路分析，電子工業出版社，2009。（2）周惠潮，常用電子元件及典型應用，電子工業出版社，2005。（3）沈成衡編著，收音機原理·調試·維修，電子工業出版社，2002。摘要電力系統是個龐大的系統，它的運行狀態復雜多變，調度人員在工作中需要處理大量的數據，任務繁重。隨著能量管理系統(EMS)高級應用軟件的不斷完善和計算機計算速度的不斷提升，各種分析計算結果源源不斷地產生；電力系統的發展(如系統互聯、電力市場化)，也使得經濟類數據大量地涌現出來?，F有EMS中的數據顯示方式已經不能滿足實際需要。因此，如何合理地顯示海量數據，減輕調度人員工作強度和提高工作效率，已成為急待解決的問題?？梢暬夹g是80年代后期隨著計算機技術發展而出現的一個新興研究領域。它的主要目的是更加有效的分析和處理越來越多的科學和工程數據，提高工作效率，促進科學和工程技術的發展。電力系統運行狀態可視化，是理論問題與工程實際緊密結合的一個研究方向，有很多問題需要進行深入的理論研究和探索。本課題在面向對象編程技術的基礎上，以MicrosoftVisualC++作為開發工具，進行了如下工作:使用MFC類庫編制一個電力網絡的基本結構，并用直觀的手段表示功率，電壓等潮流計算方面的參數以及動態的表現潮流的流動狀況。關鍵詞：電力系統；潮流計算；可視化

ABSTRACTThepowersystemisverylarge,whoseoperatingstateisverycomplex.Theoperatorsneedtodealwithagreatlotofdata,whosetasksareheavy.Withtheimprovingoftheapplicationsoftwareofenergymanagementsystem(EMS)andtheincreasingofthecomputercalculatingspeed,kindsofresultscomeintobeing.Thedevelopmentofpowersystembringsagreatdealofeconomicdata.Thepresentmethodofdisplayingdatacannotbesatisfactory.Soagoodwayisneededtodisplaythedatasoastoimprovetheoperators'workingefficiency.Thevisualizationtechnologyisanewresearchdomainwiththedevelopingofthecomputertechnologyattheendofthe1980s.Itisusedtoanalyzeanddealwithanimmenseamountofinformationandtoimproveworkingefficiency.Thevisualizationofthepowersystem,isactualliedresearchdirectionofthetheoriesproblemandengineering,havealotofproblemstoneedtocarryonthethoroughtheoriesresearchandquests.Thistopiccarriedontoworkasfollows:usingtheMFCdatabasedrawsupthebasicstructureofanelectricpowernetwork,themeansthatcounteractstokeeptheviewmeansthepower,electricvoltageetc.thecurrentcomputesthefluxionconditionoftheparameteroftheaspectandtheperformancecurrentofthedynamicstate.Keywords：thepowersystem；powerflowcompution；visualization

目錄1引言 11.1電力系統潮流計算可視化的必要性 11.2可視化研究的現狀和發展趨勢 21.3本文所做的工作 52潮流計算可視化技術研究 62.1電力系統數據顯示方法 62.2可視化技術中顏色的應用 72.3啟動畫面和顯示鼠標當前位置 82.3.1啟動畫面的實現 82.3.2顯示鼠標當前位置的設置 83潮流計算的可視化實現 103.1VisualC++應用 103.2可視化操作流程 113.3參數的表示 114電力網絡的潮流可視化實例分析 144.1潮流可視化顯示 144.1.15節點的系統 144.1.214節點的系統 154.2潮流計算結果可視化分析 165結論 19致謝 20參考文獻 21附錄 22PAGE131引言1.1電力系統潮流計算可視化的必要性潮流計算作為研究電力系統穩態運行情況的一種基本電氣計算，電力系統常規計算的任務是根據給定的網絡結構及運行條件，求出整個網絡的運行狀態，其中包括各母線的電壓，網絡中的功率流動以及功率損耗等。潮流計算的結果，無論是對于現有系統運行的分析研究，還是對規劃中供電方案的分析比較，都是必不可少的。在進行電力系統的靜態及暫態穩定運算時，要利用潮流計算的結果作為其計算的基礎；一些故障分析以及優化計算也需要有相應的潮流計算作為配合；潮流計算往往作為上述計算程序的一個組成部分。以上這些，主要是在系統規劃設計及運行方式分析安排中的應用。由此可見潮流計算是電力系統中應用最為廣泛，最基本和最重要的一種電氣計算。潮流計算在數學上一般是屬于多元且非線形代數方程組的求解問題，必須采用迭代運算方法?，F有常用的潮流算法基本有：高斯-塞德爾法，牛頓法和快速解偶法。在本論文中，以潮流計算的結果數據來實現可視化技術的。所謂的可視化技術，也就是GUI(GraphicalUserInterface)，即圖形化的用戶界面，是指計算機程序通過圖形來和用戶交換數據及信息。它是運用計算機圖形學和圖像處理技術，將計算過程中產生的數據和計算結果轉換為圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進行交互處理的理論、方法和技術?？梢暬夹g的主要目的是更加有效的分析和處理越來越多的科學和工程數據，提高工作效率，促進科學和工程技術的發展。但長期以來，使用者不能對計算過程進行干預和引導，被動地等待計算結果的輸出，而大量的輸出結果又往往采用人工處理的力法，這樣做的結果，不僅使數據處理十分繁瑣和費時，不能及時得到計算結果的直觀、形象的整體概念，而且還會丟失大量信息，嚴重影響著人們對自然規律的更深層次的認識。所以可視化技術的發展，可以對這些數據進行快速處理，使浩如煙海的數據得到有效的利用；還實現了使數據和結果直觀的展現在人們的眼前。這就是我們研究可視化技術的重大意義所在。但是隨著電力系統的不斷發展，它的運行狀態復雜多變，潮流計算的結果也越來越龐大了，新情況新問題不斷涌現，這些都使得對電力系統運行狀態可視化研究的要求越來越迫切，具體體現在如下幾點：臨近運行極限：出于經濟性考慮，現在電力系統一般都運行于穩定極限附近，尤其是在資金短缺的我國，該現象更加明顯。這就要求系統運行人員對出現的問題快速反應，否則后果難以想象。系統越來越大：隨著各種技術的改進和新技術的出現，由于地區能源資源的不平衡，系統廣泛互聯以追求運行的經濟性。特別是電力系統商業化運營的引入，為追求經濟性，大范圍的功率輸送越來越多，這使得運行控制的范圍越來越大，系統成員種類日趨繁雜，系統控制難度也越來越大。數據越來越多：隨著EMS高級應用軟件的不斷完善和計算機計算速度的不斷提升，各種分析計算結果源源不斷地產生，電力市場化后，大量經濟類數據也涌現出來，如：節點電價、發電報價以及電力市場中的各種交易數據等。上述因素使得原有EMS中的數據顯示方式已不能滿足實際要求。如何利用現有的系統分析技術、數值分析理論、計算機數據處理和顯示技術構成新的運行狀態可視化平臺，已成為迫切需要解決的問題。所以調度人員在工作中需要處理大量的數據，任務越來越繁重。隨著能量管理系統（EMS）高級應用軟件的不斷完善和計算機計算速度的不斷提升，各種分析計算結果源源不斷地產生；電力系統的發展（如系統互聯、電力市場化），也使得經濟類數據大量地涌現出來?，F有EMS中的數據顯示方式已經不能滿足實際需要。因此，如何合理地顯示海量數據，減輕調度人員工作強度和提高工作效率，已成為急待解決的問題。綜上所述，因為電力系統的發展，潮流計算數據結果的增多，使得可視化技術的發展已成為了急需解決的問題了。1.2可視化研究的現狀和發展趨勢盡管電力系統運行狀態可視化的實質性研究出現于上世紀90年代中期，但在90年代初，結合EMS應用軟件界面研究的相關工作己經開始，一些概念已被提出，為后續出現的一些做法提供了基礎。80年代末，計算機人機交互技術有了新的進展，出現了全圖形界面(Fullgraphics)，從而替代了上一代字符圖形界面(Charactergraphics)。隨后，電力界的高校、科研機構和軟件公司紛紛介入，積極探索新一代EMS應用軟件界面。由于全圖形界面在辦公軟件應用中的巨大成功，一些研究者甚至認為界面的好壞會成為直接影響EMS應用軟件市場成功與否的重要因素。隨著研究的深入和軟件應用表明：基于新一代界面的軟件并沒有取得預期的效果，一些表現如:計算操作效率低、多窗口的不適用、圖形應用的淺層次及3D顯示應用的勉強等。實際上，造成上述現象的原因是軟件開發人員對EMS應用軟件和電力系統運行狀態的顯示問題沒有深刻的認識，僅限于淺層次的應用。而只有在對上述問題有了明晰掌握的基礎才能將全圖形界面和EMS應用軟件有機地結合起來，從而開發出受調度人員歡迎的產品，成為真正實用的應用工具。隨后，一些學者就此問題展開研究，主要是從電力系統實際問題入手，研究系統中海量數據間的內在聯系，并對現有的基本數據顯示方式進行革新，強調圖形顯示的效率。美國RDChristi研究小組從90年代初開始該領域的研究，認為現有的電力系統應用軟件設計中沒有充分利用開發和運用全圖形界面的潛能，具體體現在如下幾個方面:不正確的人機接口設計構架；低效率的顯示解決方案；對用戶任務了解得不充分；低水平的數據顯示；低水平的用戶操作設計針對上述問題，他們選擇了電力系統運行人員最為關心也是迫切需要解決的安全分析與顯示問題作為研究方向開展研究，在系統結構描述、數據顯示和安全分析的應用等方面取得了一定的進展，為后續研究提供了很有價值的參考。同時，瑞士學者RBacher(1995)針對海量靜態安全分析數據顯示問題進行研究，具體做法是利用計算機像素描述N-1靜態安全分析中線路操作對系統的影響，借助顏色反映安全狀態。巴西學者GPAzevedo等(1995)指出，現在普遍使用的以粗細不同的線段來表示電力系統結構的單線圖是造成混亂的根源，提出了利用點線圖描述電力系統結構是一個較好的方式。并對兩種描述方式進行了比較。在此基礎上，提出了全新的電力系統結構描述圖。該圖中用矩形塊反映負荷的大小，用線段粗細反映線路的容量，用大小不同的圓來描述發電機的容量。文中還討論了節點電壓角度和幅值變化趨勢的描述方式。美國的FAlvarado小組(1996)探索了利用機械模擬(Mechanicalanalog)來描述系統暫態穩定狀況的可視化方法。鑒于電力和通信等大型公共事業系統計算機管理軟件及接日技術發展緩慢，希臘、意大利和法國等歐洲國家的電力、通信公司及高校和一些跨國公司合作，在1997年啟動了一項計劃，旨在探索和推進先進計算機顯示技術，尤其是3D技術在相關領域的應用。從其研究結果看，進展不大，至今也未見后續相關報道。90年代，電力系統市場化席卷全球。這時的系統更加復雜，數據成倍增加，可視化的要求也愈加迫切。90年代中期，美國學者TJOverbye研究小組開展了電力系統可視化的系列研究，在其提出的電壓等位線(contouring)顯示技術基礎上，對節點數據(如:節點電壓、電價等)、線路數據(如:線路傳輸容量、線路負載率等)的顯示進行了可視化顯示研究。該小組的研究分兩個方面:其一是側重于應用，可視化顯示在實際地理圖上展開，采用點線圖或只標出節點的系統結構顯示方式；其二是針對演示和教學，是在目前普遍使用的利用粗細不同的線段來表示電力系統結構的單線圖上進行。該小組還對3D應用進行了頗有成效的探索，具體是利用虛擬環境(Virtualenvironment)技術實現系統數據的3D顯示，多出的維度用于顯示輸電網絡可用傳輸容量(ATC)和發電機無功功率儲備等數據。我國學者邱家駒等人(1999)研究了將電力系統與地理信息系統有機地結合起來，在地理圖上真實地顯示電力系統的運行狀態。研究中利用傳統的靜態安全分析和故障排序方法，在ArcViewGIS地理信息系統平臺上，實現靜態安全分析數據的可視化，并以浙江實際電網為例介紹了該方法的應用結果。可視化研究只有在和所研究的領域有機融合后才能發揮其優勢，大量的研究也證明了這一點，將系統數據不加處理而簡單地利用圖形顯示的做法是低效的。對計算所得到的海量數據進行綜合，發現其內部聯系以得到可準確反映系統狀態的簡潔指標，并以正確的方式予以可視化顯示，是一個有效的途徑。加拿大的JDMcCalley研究小組(1997)在系統安全域可視化方面開展研究，其主要做法是利用己有的安全穩定分析方法和人工神經網絡相結合，通過綜合分析找到系統運行安全域的2維簡潔描述。我國學者余貽鑫研究小組(2001)利用電壓穩定局部指標LI劉參數空間迸行降維，通過前饋神經網絡描述系統在降維空間上的電壓穩定可行域邊界，利用這一神經網絡可以在線快速地在2維或3維空間七繪出相關可視化圖形。以天津〔華北)1659母線系統為例，給出了可行域的直觀描述結果訓練神經網絡和在2維或3維空間上快速顯示域的邊界所需的時間需求。德國學者EHandschin等(2001)結合認知理論，利用電壓穩定局部指標LI在人L智能自組織聚類的自組織圖(Self-organizingmap)上自動顯示系統整體電壓穩定水平，研究中強調系統行為的描述而不是系統量測數據的顯示。實際運行中，系統調度人員不僅想知道電壓水平、線路潮流等細節，還欲了解系統整體安全水平。AJHause和FVerstege(1999)對如何利用可視化技術反映系統整體運行安全水平進行了探索，提出了分3級進行系統運行狀態顯示的方案?？v觀電力系統運行狀態可視化研究的發展過程，80年代末到90年代初是圖形技術引入的時期，90年中期開始進行提高可視化顯示效率的研究，而90年代末則開始數據綜合分析可視化研究。電力系統的發展(如：系統互聯、電力市場化等)和相關軟硬件技術(如:電力系統計算與分析技術、人工智能技術等，計算機顯示、人機交互和多媒體技術)的出現和日益成熟，為可視化在電力系統中的應用研究奠定了物質基礎。以上論述表明，盡管電力系統運行狀態可視化研究已進行了十余年，但研究還不是很深入，其應用也僅限于某個特定問題(如:電壓穩定，靜態安全分析)，相對于其他研究方向(如：優化潮流算法)進展還是十分緩慢的。不管在可視化技術的合理與綜合運用，還是在基本數據顯示、相關方向應用方面還有待于進一步深入，欲實際應用還要有相當長的路要走。在可視化技術的合理與綜合運用方面，首先在顏色運用上，現有研究都處于摸索階段，還沒有一個被認可的統一規范；其次，3D顯示應用還停留在淺層次，其應用潛力還沒有得到充分發揮；再次，人機交互手段方面，現在的研究還只限于鍵盤和鼠標，新技術(如:數據手套、視覺追蹤和語音技術等)的應用還未被涉及。而在基本數據顯示、相關技術應用等方面，首先在網絡結構的表示問題上，現有研究還只是停留在傳統的二維顯示；其次，基本數據的趨勢顯示只限于單個數據，區域或整體變化趨勢的顯示還未被涉及；再次，高級數據的生成與顯示還剛剛開始，需大力加強。可視化研究是典型的多學科交叉問題，僅從計算機顯示角度進行研究不可能從根木上解決問題。利用認知理論和人一機系統工程學指導是十分必要的。此外，計算機硬件成本的降低，為數據的多屏幕顯示提供了物質基礎，相關問題的進一步工作正在進行。應該注意的是，現有的研究均是在保持人機界面友善的基礎上，盡量追求操作的簡捷和畫面的直觀等，即追求軟件的易用性，但這往往會犧牲一些性能。就像照相機需要人人會用的“傻瓜”機也需要性能優異的專業機一樣，我們認為開發操作相對復雜、功能深入的電力系統運行狀態可視化“專業”軟件是很有必要的。因此有必要引入“超級調度員”的概念，該人員在工作前要進行相應的訓練，以適應工作要求。當然，相關軟件的設計思路也要改變，要更專業、更有針對性。1.3本文所做的工作電力系統的潮流計算可視化，是理論問題與工程實際緊密結合的一個研究方向，有很多問題需要進行深入的理論研究和探索。本課題在面向對象編程技術的基礎上，以MicrosoftVisualC++作為開發工具，進行了如下工作:使用MFC類庫編制一個電力網絡的基本結構，并用直觀的手段表示功率，電壓等潮流計算方面的參數。

2潮流計算可視化技術研究2.1電力系統數據顯示方法數據顯示是人機交互的一個主要方面，也是可視化的一項基本功能，故其研究得到很多研究者的關注。描述電力系統運行狀態的數據很多，大體上可分為如下：電力系統節點電壓、角度、負荷和節點電價等節點數據，線路中的功率等；系統中個狀態量（如：節點電壓、線路功率等）的越限情況；系統中個元件的容量備用情況；系統中一些量的趨勢分析結果；系統結構的顯示；系統運行整體安全水平的顯示；在本論文中，我所做的可視化的數據顯示是：節點電壓、角度、負荷和線路中的功率等。下面介紹一些數據顯示方法：如下圖，用兩個圓來描述發電機功率量，其中外圓表示容量，內圓顯示實際輸出功率的大??；利用矩形描述節點負荷的大小；節點圓中的餅圖反映節點電壓角度；利用顏色反映電壓等級。該方法十分直觀，但對大規模系統數據的小時似乎不很有效，故其只是在教學，演示或培訓中比較適用。圖2-1用幾何圖形表示系統元件利用兩個矩形來描述潮流信息，其中大矩形表示線路輸送容量，而小矩形反映潮流流量，箭頭方向對應潮流走向，如圖2-2，該方法十分直觀，很適合實際應用。利用線路的粗細來反映潮流，顯示如圖2-1。外側線段表示線路輸送容量，而內側線段反映潮流數量，箭頭方向對應潮流走向。該方法的缺點是不很美觀，對大規模的系統不很適用。圖2-2線路潮流兩矩形顯示圖由于餅圖是反映百分率的有效手段，OVERBYE小組在已有的研究的基礎上，提出利用餅圖顯示線路的負載率，收到良好的效果。其存在的問題是對于超大規模電力系統該手段可能要打折扣，因為這時顯示負載率的餅圖不能過大，盡管這時可采用部分顯示的方法（即只顯示負載率超過一定額度的方法）予以解決。顯示示例如下圖。圖2-3線路負載率餅圖表示圖2.2可視化技術中顏色的應用討論可視化，就不能不提顏色運用。顏色是可視化研究的一個重要方面，在可視化研究中占有重要地位。顏色唯度的啟用，使可視化應用有了更大的施展空間。在早期的應用中，只是對數據或網絡中的元件進行顏色變換，以起到提醒或警示作用。如：對越限節點電壓數據或潮流越限著以不同的顏色或高低亮顯示，以提醒運行人員注意。顏色對網絡元件帶電狀態的顯示還是很有效的，如：電壓等級的區別、元件運行與否和孤島與停電區域的顯示等。針對大規模電力系統節點電壓的顯示，進行顏色應用的研究，其做法是借助于顏色分析技術，從色彩、亮度和飽和度等三個維度對節點電壓高低顯示的顏色選擇進行了深入的研究，從而得到一個直觀感覺比較明晰可有效反映電壓變化的顏色梯度，收到較好的效果。不管怎樣，該研究是有價值的，對今后的研究很有啟發性。顏色是人們的直觀感覺，而電力系統中的變量是無法觀察的量，因此直觀上無法確定某個顏色表示的量比另外一個顏色高（低），如：我們無法確定黃顏色的電壓比紅顏色的高。當然可以利用色標來解決此問題，但這會增加運行人員的工作量，效果并不好。此外，電力系統中的工作人員對于顏色表示含義的認識和日常情況并不完全一致，如：紅色在日常生活中表示危險，而在電力系統中表示元件帶電，運行安全。因此，對顏色的感覺是主觀判斷，當然可以對特定人員進行培訓，使其掌握諸如顏色梯度所代表含義等特定“知識”。如前所述，顏色是可視化研究中的一個重要方面，其在電力系統運行狀態可視化中的廣泛應用是必然的，也應是有所作為的。所以有必要結合色彩學和生理學等相關學科的知識，對該問題進行深入研究，以制定出針對電力系統運行狀態可視化這一特定問題顏色顯示的統一規范，并配合培訓推廣，以期發揮顏色的應用潛力。2.3啟動畫面和顯示鼠標當前位置2.3.1啟動畫面的實現我們經?？吹接行┸浖趩訒r會有一幅啟動畫面，例如Word。啟動畫面上提供一些版權信息，以及個人信息，例如個人網站和E-mail信息等。利用MFC編程時，讓程序帶上一個啟動畫面是非常簡單的，利用VC++組件庫中提供的類函數就可以完成了。如下圖所示，在起動時要顯示下面的圖像，步驟如下：先構造一個CBitmap對象，并利用CBitmap的成員函數初始化位圖對象，之后，才能使用這個位圖對象。創建位圖對象，既可以新建一個位圖資源，也可以導入一個已有的位圖資源。導入的方法是在VC++開發環境窗口上選擇[Insert]菜單下的[Resource]命令，在彈出的對話框中單擊[Import]按鈕。然后找到你要導入的位圖文件，最后單擊[Import]按鈕，既可實現已有位圖的導入。在打開的工程中，單擊[Project\Addtoproject\Componentsandcontrols]菜單命令，雙擊彈出對話框中的[VC++Components]目錄，找到該目錄中的Splashscreen組件，單擊[Insert]導入，然后會出現一個對話框，修改啟動畫面的位圖資源的ID，保持和1中的位圖ID一致。編譯、調試后，就可以得到如2-4所示的啟動畫面了。2.3.2顯示鼠標當前位置的設置我們要實現這樣的功能：當在程序窗口中移動鼠標時，把鼠標當前坐標顯示在狀態的窗格上。為了完成這個功能，首先就要捕獲鼠標移動消息。因此，需要為CStyleView類添加WM_MOUSEMOVE消息的響應函數，并在此函數中添加顯示鼠標當前位置的程序代碼。代碼如下：VoidCStyleView::OnMouseMove(UINTnFlags，CPointpoint){CStringstr;Str.Format(“x=%d，y=%d”，point.x，point.y);((CMainFrame*)GetParent())->m_wndStatusBar.SetWindowText(Str);CView::OnMouseMove(nFlags，point);}然后編譯、調試即可實現功能了。圖2-4啟動畫面圖

3潮流計算的可視化實現3.1VisualC++應用科學計算可視化的基本含義是運用計算機圖形學的原理和方法，將科學與工程計算等產生的大規模數據轉換為圖形、圖象，以直觀的形式表示出來。實現科學計算可視化的意義重大，具體來講有以下幾點：大大加快數據的處理速度，使目前每日每時都在產生的龐大數據得到有效的利用。實現人與人和人與機之間的圖象通訊，而不是目前的文字或者數字通訊，從而使人們觀察到傳統方法難以觀察到的現象和規律。使科學家不僅被動地得到計算結果，而且知道在計算過程中發生了什么現象，并可改變參數，觀察其影響，對計算過程實現引導和控制?？商峁┰谟嬎銠C輔助下的可視化技術手段，從而為在網絡分布環境下的計算機輔助協同設計打下基礎?？傊?，科學計算可視化技術的發展將使科學研究工具和環境進一步現代化，從而使科學研究的面貌發生根本性的變化，具有極為重要的作用。VisualC++提供了一個集源程序編輯、代碼編譯與調試于一體的開發環境，這個環境稱為集成開發環境，對于集成開發環境的熟悉程度直接影響程序設計的效率。開發環境是程序員同VisualC++的交互界面，通過它程序員可以訪問C++源代碼編輯器、資源編輯器，使用內部調試器，并且可以創建工程文件。VisualC++應用程序設計時一般使用下列2種方法使用Windows提供的WindowsAPI函數WindowsAPI是Windows系統和Windows應用程序間的標準程序接口，應用程序可以通過此接口訪問系統。使用Microsoft提供的MFC類庫MFC類庫集成了大量已經預先定義好的類，用戶可以根據編程的需要調用相應的類，或根據需要自定義有關的類。Windows程序設計基本概念介紹如下窗口：窗口是應用程序與用戶之間交互的接口環境。用戶可以通過窗口輸入數據，控制應用程序的運行；應用程序可以通過窗口顯示數據和狀態。對象與句柄：對象是指Windows的規范部件，包括各種窗口、菜單、按鈕、對話框以及程序模塊等。句柄是指Windows使用的一個唯一的整數值，是一個4字節長的數值，用于標識應用程序中不同的對象和同類對象中不同的實例，諸如一個窗口、按鈕、圖標、滾動條、輸出設備、控件或者文件等。應用程序通過句柄能夠訪問相應的對象信息。事件驅動：Windows應用程序以消息為基礎，以事件驅動之。Windows應用程序啟動之后將進入一個消息循環，等待系統或應用程序的消息，消息的產生是因為事件發生的結果，Windows程序設計主要圍繞編寫事件或消息的響應函數上。有關事件驅動的問題在下節中將有詳細的討論。消息及其在Windows編程中的應用：Windows應用程序的運行是依靠事件來驅動，Windows應用程序不斷等待（利用一個while循環），如果有事件發生，操作系統會以消息的形式傳遞給應用程序，應用程序會捕獲相應的消息，然后響應消息（調用相應的函數）。3.2可視化操作流程在科學研究流域，研究的重要目的是理解自然的本質。科學家達到這個目的，要經過從觀察自然現象到模擬自然想象并分析模擬結果的過程。在分析實驗結果的過程中，可視化是一個十分重要的輔助手段。可視化的過程可進一步細化為以下四個步驟：過濾：對原始數據進行預處理，可轉換數據形式、濾掉噪音，抽取感興趣的數據等；映射：將過濾得到的數據映射為幾何元素，常見的幾何元素有：點、線、面圖元、三維體圖元和更高維的特征圖標等；繪制：幾何元素繪制，得到結果圖象；反饋：顯示圖象，并分析得到的可視結果；可視化的上述四個步驟是一個周而復始的循環迭代過程。由于研究人員并不知道原始數據集中那些部分對分析更加重要，得靠實踐探索，因此，整個過程是一個反復求精的過程。3.3參數的表示在潮流計算可視化研究中，我們將各元件用幾何圖形表示，繪制系統結構圖。除此以外，我們還需要用直觀的手段表示電力系統的節點電壓、角度，各負荷的數據，發電機功率，線路功率等。在程序中，我們繪制一個圓來表示發電機，其中圓的半徑大小代表了發電機的功率，圓的顏色代表此節點的的電壓大小，當然這里只是演示，具體的大小需要用到相應的數值與色彩的映射關系。用母線的顏色來對應此節點電壓的相角。圖3-5節點直觀顯示圖如圖3-5，圓的大小反映了發電機功率，顏色反映了此節點電壓的大小，母線顏色反映了節點相角大小。只需要引用基本的畫筆和畫刷，調用下列幾個函數便可實現，CPenpen(PS_SOLID,2,RGB(0,0,255)); CPen*poldpen=dc.SelectObject(&pen); CBrushmybrush;mybrush.CreateSolidBrush(RGB(180,60,0));CBrush*poldbrush=(CBrush*)dc.SelectObject(&mybrush);//圓1dc.Ellipse(int

x1,

int

y1,

int

x2,

int

y2

);dc.SelectObject(poldbrush);在上面的程序中，我們調用了一個畫筆函數CPen，PS_SOLID表示實線，2表示線的寬度，RGB表示畫線的顏色。同理，CBrush是一個畫刷函數，RGB表示畫刷填充的顏色，而dc.Ellipses是畫圓函數，int

x1,

int

y1,

int

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int

y2

是畫圓的坐標。CPen*poldpen=dc.SelectObject(&pen)是表示釋放繪圖的設備，因為在你定義了畫線的函數并畫完線了以后，我們要釋放此畫線函數。同樣，我們用矩形表示負載的各項數據，如負載的大小與矩形的面積相對應，用不同的顏色區分不同的負載。如圖3-6：圖3-6負載直觀圖對于畫矩形和畫圓是相同的道理，但只是調用的畫圖函數不一樣而已。程序如下：CBrushmybrush6;mybrush6.CreateSolidBrush(RGB(80,0,100));CBrush*poldbrush6=(CBrush*)dc.SelectObject(&mybrush6);//3dc.Rectangle(int

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int

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x2,

int

y2);dc.SelectObject(poldbrush6);其中dc.Rectangle就是畫矩形的函數。對于各線路的功率損耗，我們用線路的線條粗細來表示。在潮流計算可視化圖中，支路線條越粗，表示它的功率損耗就越大；相反，如果支路線條越細，那么它的功率損耗就越小。通過這樣的方法，我們就可以比較直觀的看出各支路的功率的損耗情況了。對于各發電機的發電功率，我們用圓的面積大小來表示。在潮流計算可視化圖中，圓的面積越大，就表示發電機出力越多；相反，如果圓的面積越小，那么發電機的出力就越小。這樣也就表示出發電機功率大小的情況了。負載功率的表示，在潮流計算可視化圖中，我們用矩形的面積的大小來表示負載功率的大小，面積大，負載功率多。母線的幅值、相角的表示，表示發電機的圓的顏色表示發電機母線電壓的大小，母線的顏色表示相角的大??；表示負載的矩形里的顏色表示負載母線電壓的大小，同樣，母線的顏色表示相角的大小。

4電力網絡的潮流可視化實例分析4.1潮流可視化顯示我們以IEEE14母線和IEEE5母線標準試驗數據來繪制系統網絡圖，如圖4-7，為5節點系統圖，如圖4-9，為14節點系統圖。牛頓拉夫遜迭代法計算系統潮流。4.1.15節點的系統在該系統中，節點1為平衡結點，保持U1=1.06+j0為定值；其他四個節點都是PQ節點。圖4-7IEEE-5節點潮流圖各項數據已經在圖中列出，通過編制可視化程序，我們得到運行結果如圖4-8：圖4-8潮流計算可視化圖

4.1.214節點的系統以下是IEEE-14節點系統的電路圖，所有功率數據都是以100MVA為功率基值的標幺值，電壓幅值是標幺值，電壓節點上下限分別為1.1和0.95。圖4-9IEEE-14節點潮流圖通過編制可視化程序，我們得到運行結果如下圖所示，各項數據已經在表中列出。通過圖形就可以直觀的看出功率或電壓的大小。圖4-1014節點可視化圖4.2潮流計算結果可視化分析在圖4-8中，我們用兩個圓來表示發電機，圓的直徑大小反映了發電機功率大小，圓的內充顏色反映了節點電壓的大小，母線顏色的濃或淡反映該節點電壓的相角，如果發電機有有功功率和無功功率。則可以設置兩個同心圓，2圓分別表示有功功率與無功功率，負載由矩形組成，其功率可由該矩形面積來反映，同樣的可以設置兩個同中心的相似矩形來表示有功功率與無功功率，圖中7條不同的線路大小是不一樣的，大的代表功率損耗也大。同樣可以在圖中添加箭頭來表示電流的流動方向，甚至還可以將箭頭填充與發電機相同的顏色，這樣就可以很主觀的看到發電機功率的流向了。通過觀察潮流計算可視化圖，可以看到在可視化圖的旁邊有四個按鈕，它們是用來具體查看準確數據的。在主對話框中鏈接一個顯示數據的對話框。程序如下：voidCchaoliujisuan1::OnButton1(){ //TODO:Addyourcontrolnotificationhandlercodehere Cchaoliujisuan11dlg;dlg.DoModal();}在圖中表示如下：圖4-115節點潮流計算可視化與功率顯示

圖4-125節點潮流計算可視化與發電機數據顯示圖4-1314節點潮流計算可視化與功率顯示圖4-1414節點潮流計算可視化與發電機數據顯示在上面的四幅圖中，我們可以看到對于某一節點的電壓、功率、節點號時，當我將鼠標移動到圓或矩形的區域時，就會出現相應的這一條的母線上的數據。這個功能的完成也是用程序實現的。完成此功能的程序如下：voidCchaoliujisuan1::OnMouseMove(UINTnFlags,CPointpoint){if(point.x>265&&point.x<325&&point.y>120&&point.y<180) {UpdateData(1); m_p1="S=1.4647"; m_q1="U=1.0600"; m_x1="節點1"; UpdateData(0); }else { UpdateData(1); m_p1=""; m_q1=""; m_x1=""; UpdateData(0); }}

5結論隨著電力系統的發展，現有的數據顯示方式已不能滿足實際的需要，使得電力系統運行狀態的可視化研究越來越迫切，本文在潮流計算的理論基礎和現今可視化技術飛躍發展的基礎上，以VisualC++作為工具編制一個電力網絡的基本結構，并用直觀的手段表示功率，電壓等潮流計算方面的參數以及動態的表現潮流的流動狀況，實現潮流結果的可視化。用一個圓來表示發電機，圓的直徑大小反映了發電機功率大小，圓的內充顏色反映了節點電壓的大小，母線顏色的濃或淡反映該節點電壓的相角，如果發電機有功功率和無功功率。則可以設置兩個同心圓，兩圓分別表示有功功率與無功功率。負載由矩形組成，其功率可由該矩形面積來反映，同樣的可以設置兩個同中心的相似矩形來表示有功功率與無功功率，功率損耗的大小由支路線條的粗細來表示。用以上方法來表示潮流計算的可視化，其優點在于：直觀、明了、簡單、方便。本論文對潮流結果的可視化研究只是做了較初步的研究，還需要更多的努力來豐富和完善。

致謝在本論文課題的選題以及完成的過程當中，老師給予了我悉心的指導和幫助。肖老師在科研試驗中認真、嚴謹的作風和實事求是的態度，使我懂得了作為科技工作者應該具備的素質。在此謹感謝肖宏飛老師至始至終的指導、鼓勵、關心和幫助。學習期間得到了杭電其他老師和同學的熱情幫助。在此謹對他們表示真摯的感謝。感謝所有曾經關心和幫助我的師長、朋友和同學。

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附錄在界面上的畫圖程序voidCchaoliujisuan2::OnPaint(){ CPaintDCdc(this);//devicecontextforpainting //TODO:Addyourmessagehandlercodehere CPenpen(PS_SOLID,6,RGB(0,255,255)); CPen*poldpen=dc.SelectObject(&pen); dc.MoveTo(320,240); dc.LineTo(380,240); CPenpen21(PS_SOLID,6,RGB(0,150,255)); CPen*poldpen21=dc.SelectObject(&pen21); dc.MoveTo(560,240); dc.LineTo(620,240); CPenpen22(PS_SOLID,6,RGB(0,200,255)); CPen*poldpen22=dc.