CC BY
17
Оригинальная статья / Original article УДК 621.311.1
DOI: http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2018-4-158-171
РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ИНТЕГРИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СРЕД
© О.В. Свеженцева1, М.О. Умнова2, В.А. Бутьков3
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Российская Федерация, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. В данной работе описано разработанное программное обеспечение, удовлетворяющее следующим требованиям: универсальности подхода к хранению исходной информации, визуализации электроэнергетических систем с большим количеством узлов и связей. Данное программное обеспечение предоставляет возможности создания пользовательских объектов, привязки объектов визуализации к пространственным координатам, интеграции в различные вычислительные среды. МЕТОДЫ. Учитывая, что при работе с виртуальной моделью системы визуализация может проводиться несколько раз и что в системе могут быть выполнены различные расчеты, сам процесс визуализации принципиально не отличается при реализации различных вычислительных процедур. Однако невозможно и нерационально реализовывать все возможные вычислительные алгоритмы в одной среде, поэтому предлагается интегрировать приложение визуализации в другие приложения и реализовать канал связи между ними. Данная концепция канала связи была названа Мост (Visualization Engine Bridge). При данном подходе использует сторонний файл для обмена необходимой информацией между вычислительным и визуальным приложениями. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Протестированный канал связи между приложением и вычислительной средой MATLAB на примере 18-узловой схемы. Визуализационное приложение инициализировало расчет установившегося режима методом Ньютона - Рафсона со всеми включенными линиями связи и с одной отключенной линией связи. Полученные результаты продемонстрировали работоспособность предложенного подхода. ВЫВОДЫ. Разработано программное обеспечение, удовлетворяющее требованиям универсальности подхода к хранению информации, визуализации сетей с большим числом узлов и связей. Данная программа позволяет создавать пользовательские объекты, графически отображать соединения между узлами в виде полилиний, интегрироваться в различные вычислительные среды, привязывать данные к географическим координатам.
Ключевые слова: визуализация, программное обеспечение, граф электроэнергетической системы, узел, связь, расчет установившегося режима.
Информация о статье. Дата поступления 30 января 2018 г.; дата принятия к печати 1 марта 2018 г.; дата онлайн-размещения 30 апреля 2018 г.
Формат цитирования. Свеженцева О.В., Умнова М.О., Бутьков В.А. Разработка средств интегрирования различных вычислительных сред // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 4. С. 158-171. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-4-158-171
DEVELOPING INTEGRATION TOOLS FOR VARIOUS COMPUTING ENVIRONMENTS
O.V. Svezhentseva, M.O. Umnova, V.A. Butkov
Irkutsk National Research Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russian Federation
ABSTRACT. PURPOSE. The paper describes the developed software that meets the requirements of the approach universality to storing of the initial information, visualization of power systems with a large number of nodes and connections.
1Свеженцева Ольга Владимировна, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и электротехники, e-mail: [email protected]
Olga V. Svezhentseva, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Power Supply and Electrical Engineering, e-mail: [email protected]
2Умнова Марина Олеговна, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и электротехники, e-mail: [email protected]
Marina O. Umnova, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Electrical Supply and Electrical Engineering, e-mail: [email protected]
3Бутьков Виктор Алексеевич, магистрант, e-mail: [email protected] Viktor A. Butkov, Master's Degree student, e-mail: [email protected]
This software provides the possibility to create user objects, bind visualization objects to spatial coordinates, and integrate them into various computing environments. METHODS. Taking into consideration the fact that when working with the virtual model of the system visualization can be performed several times and that different calculations can be performed in the system, the visualization process itself does not differ fundamentally in the implementation of various computational procedures. However, it is impossible and irrational to implement all possible computational algorithms in one environment, so it is proposed to integrate the visualization application into other applications and implement a communication channel between them. This concept of the communication channel was named the Bridge (Visualization Engine Bridge). This approach uses a third-party file to exchange the necessary information between the computational and visual applications. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The tested communication channel between the application and the MATLAB computing environment is exemplified by the 18-node scheme. The visualization application initialized the calculation of the steady-state mode by the Newton-Raphson method with all connected communication lines and with one disabled communication line. The obtained results have demonstrated the operating capacity of the proposed approach. CONCLUSIONS. The software has been developed that meets the universality requirement of the approach to information storage, visualization of networks with a large number of nodes and connections. This program allows to create user objects, display graphically connections between the nodes in the form of polylines, integrate into various computing environments and bind data to geographic coordinates.
Keywords: visualization, software, power system graph, node, connection, calculation of the steady state mode
Information about the article. Received January 30, 2018; accepted for publication March 1, 2018; available online April 30, 2018.
For citation. Svezhentseva O.V., Umnova M.O., Butkov V.A. Developing integration tools for various computing environments. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018, vol. 22, no. 4, pp. 158-171. (In Russian). DOI: 10.21285/1814-3520-2018-4-158-171
Введение
В области электроэнергетики существует множество различных задач, при решении которых на выходе образуются большие объемы данных. Для правильной и быстрой обработки результатов расчета необходимо уметь структурировать данные в специальном виде, в котором восприятие полученной информации было бы наиболее простым и наглядным.
Визуализация данных является одним из ключевых пунктов в процессе обработки данных. Визуализация - это описание исходных данных в визуальном контексте. Результатом визуализации является графическая интерпретация данных, которая позволяет пользователю лучше понять смысл этих данных.
Одной из главных заявленных целей работы является разработка такого визуа-лизационного программного обеспечения, которое можно было бы интегрировать в различные вычислительные приложения, в частности МА^АВ или SCILAB, как наиболее широко используемые в электроэнергетических расчетах [1]. Согласно [2], визуализация данных является одним из этапов
процесса научной обработки данных.
Упрощенная схема процесса научной обработки данных представлена на рис. 1 [3].
Основная цель визуализации - отправить сообщение пользователю. Это сообщение закодировано в графическом виде [2]. В зависимости от метода визуализации сообщение может передавать различное содержимое [4].
• Номинальное сравнение - сравнение разных значений без какого-либо определенного порядка.
• Временной ряд - значения записываются с определенными временными интервалами.
• Ранжирование - сравниваемые значения распределяются в порядке возрастания или убывания.
• Значение интерпретируется как часть целого - значение может быть пересчитано в относительных единицах или процентах.
• Отклонение - при этом подходе должно быть задано контрольное значение и с этим значением будут сравниваться все другие значения.
Примечание. Реальный мир / real world; первичный сбор данных / primary data collection; первичная обработка / primary processing; выверенный набор данных / validated data collection; анализ данных / analysis of data; построение моделей и алгоритмов принятие решений / construction of models and decision-making algorithms; составление отчетов и визуализация / reporting and visualization; информационная продукция / information products.
Рис. 1. Схема процесса научной обработки данных Fig. 1. Diagram of scientific processing of data
• Распределение по частоте - отображает значения переменных в заданный интервал, например, 0-10%, 10-20% и т.д.
• Корреляция - сравнивает значения двух переменных, чтобы определить, корре-лируются они или нет.
• Географическое или геопространственное сравнение - сравнивает значения, привязанные к конкретным географическим точкам или регионам.
Анализ существующих подходов визуализации электроэнергетических систем показал, что наилучшим решением является использование комбинированного подхода [1, 5, 6]. Это означает, что для достижения более полного результата визуализации необходимо применять несколько различных подходов и методов одновременно [7, 8].
К любому разрабатываемому приложению всегда предъявляется ряд требований. В данном случае (помимо очевидных
требований, таких как эргономичный интерфейс) скорость работы, оптимальное использование ресурсов и т.д. К разрабатываемому программному обеспечению предъявляется еще ряд специфических требований, обусловленных особенностью решаемых задач. Всего можно выдвинуть довольно много специфических требований, но наиболее важные из них приведены ниже.
1. Универсальность подхода к хранению информации.
2. Визуализация электроэнергетических систем с большим количеством узлов и связей.
3. Возможность создания пользовательских объектов в дальнейшем.
4. Возможность привязки географических данных.
5. Графическое отображение соединений между узлами в виде полилиний.
6. Возможность интеграции в различные вычислительные среды.
Универсальность подхода к хранению информации означает использование наиболее распространенного и удобного способа хранения информации, необходимой для работы с алгоритмами. Данная проблема рассмотрена в работе [1], предложено использовать таблицы Microsoft Excel в качестве базы данных. Такой подход имеет свои преимущества и недостатки. Самым значительным недостатком является более длительный процесс записи и чтения информации по сравнению с классическими базами данных. Также, при данном подходе требуется установка Microsoft Excel для использования библиотеки Microsoft Office.Library.Interop.Excel.dll. С другой стороны, использование Excel предполагает ряд преимуществ по сравнению с другими способами хранения информации. Во-первых, большинство прикладных программных продуктов, которые используются для компьютерных вычислений, могут считывать и записывать информацию в приложении Excel. Во-вторых, это возможность легко изменять структуру хранимой информации, что позволяет пользователям настраивать базы данных, добавлять или удалять необходимые поля и даже целые пользовательские объекты.
Для визуализации электроэнергетической системы с большим числом узлов и связей в дополнение к правильному распределению вычислительных ресурсов предлагается использовать особый подход, позволяющий агрегировать несколько элементов графа в отдельные группы (контейнеры, области), что позволяет отображать больше элементов в рабочем пространстве.
Зачастую возникает задача отображения электрической системы, привязанной к географическим координатам [9]. Этот метод визуализации сети наиболее полно отображает реальную систему электроснабжения. Что касается программной реализации, привязка узлов к определенным координатам не является сложной задачей. Единственным требованием является нали-
чие соответствующей системы координат. Однако при работе со связями сети ситуация значительно осложняется. Если детализированная визуализация связей между узлами не требуется, то в данном случае можно просто провести прямую линию между двумя узлами. Но для более точного отображения возникает необходимость в использовании полилинии (сложный 2D-гра-фический объект, состоящий из нескольких отрезков или дуг). Для отображения сложной линии необходимо иметь информацию о точках излома. В таком случае отображение полилиний с большим количеством промежуточных точек, характеризующих реально существующую в географических координатах связь, может значительно увеличить объем базы данных [10].
При работе с моделью электроэнергетической системы визуализация может проводиться несколько раз. Для данной электроэнергетической системы могут быть выполнены различные расчеты и произведены различные вычислительные процедуры. Сам процесс визуализации принципиально не отличается при использовании различных вычислительных алгоритмов [11, 12]. Однако невозможно и нерационально реализовать все возможные вычислительные процедуры в одном программном приложении, поэтому необходимо предусмотреть возможность интегрирования приложения визуализации в другие приложения (вычислительные) или реализовать канал связи между ними. В данной работе предлагается использовать концепцию канала связи, она была названа Мост (Visualization Engine Bridge). При данном подходе используется сторонний файл для обмена необходимой информацией между вычислительным и визуальным приложениями. Чтобы начать процесс расчета, необходимо указать путь к базе данных и вычислительный скрипт. Эти данные будут собраны в текстовый файл с именем «vis_app_bridge.txt». Структура данного файла показана в табл. 1.
После создания файла инициализируется функция передачи требуемых данных в алгоритм расчета.
Таблица 1
Структура файла «vis_app_bridge.txt»
Table 1
"Vis_app_bridge.txt" file structure_
№ Строка / String Значение / Value
1 Visualization Software v2.0 Отображает имя приложения и текущую версию. Может использоваться вычислительным скриптом для проверки совместимости версий / It displays the application name and the current version, can be used by a computational script to check version compatibility
2 Calculation log #13.04.2017 10:02:21 Отображает данные о дате и времени / It displays the data on date and time
3 [dataBase path and dataBase filename] Строковый указатель, показывающий, что следующие две строки - это путь к файлу базы данных и имя базы данных / A string pointer indicating that the next two lines are the path to the database file and the name of the database
4 C:\\path\to\the\database\ Путь к папке базы данных / Path to the database folder
5 DataBase.xlsx Имя файла базы данных / Database file name
База данных
Чтобы объяснить, как должна строиться структура базы данных, необходимо представить пример и тщательно проанализировать все поля, которые присутствуют в базе данных.
Как упоминалось ранее, приложение визуализации использует таблицы Microsoft Excel в качестве базы данных. База данных состоит из двух частей: структурная и непосредственно с данными. Структурные данные используются для построения структуры сети и для хранения некоторых параметров визуализации. Эта часть базы данных имеет строго фиксированную структуру, нарушение которой может привести к некорректной работе алгоритма или даже всего приложения. В части с данными хранится необходимая информация для расчетов. Эта часть базы данных может быть полностью сгенерирована пользователем.
Информация в структурной части и части с данными структурирована одинаковым образом. После прочтения информации данные из таблиц Excel будут сгруппированы в массив «System.Data.DataTable».
База данных содержит информацию с разными типами данных. В зависимости от типа данных алгоритмы визуализации могут работать по-разному. Поэтому, должна быть реализована процедура, которая позволяет пользователю определять тип данных в отдельных полях.
Чтобы определить тип данных некоторого поля в базе данных, необходимо записать определенное значение типа в последней строке поля.
В табл. 2 показан пример кода для объектов типа «узел» или «контейнер».
Пример кода для объекта типа «связь» или «область» показан в табл. 3. Кроме того, в данном приложении используются в качестве кодов специальные типы #mini, которые даны для построения графических элементов класса System.Win-dows.Forms в библиотеке Net Framework. Данная кодировка употребляется для описания кривых и сплайнов.
База данных, разработанная в приложении, состоит из структурных листов и листов с данными.
Таблица 2
Пример кода для объектов типа «узел» или «контейнер»
Table 2
Code example for the objects of a «node» or «container» type
№ Значение / Value Обозначение / Indication
1 40 Ширина объекта / Object Width
2 40 Высота объекта / Object Height
3 0 Угол поворота / Angle of rotation
4 255, 144, 238, 144 Цвет заливки (ARGB) / Fill color (ARGB)
5 255, 0, 0, 0 Цвет границы (ARGB) / Border Color (ARGB)
6 3 Толщина границы / Border Thickness
7 -1* Код штриховки границы / Border Hatching Code
8 3 Слой расположения объекта / Object Location Layer
Финальная строка в базе данных / The final line in the database 40; 40; 0; 255,144,238,144; 255,0,0,0; 3; -1; 3
Пример кода для объектов типа «связь» или «область»
Таблица 3 Table 3
Code example for t he objects of a «link» or «region» type
№ Значение / Value Обозначение / Indication
1 255, 0, 255, 255 Цвет заливки (ARGB) / Fill color (ARGB)
2 255, 144, 238, 144 Цвет границы (ARGB) / Border Color (ARGB)
3 8 Толщина границы / Border Thickness
4 -1* Код штриховки границы / Border Hatching Code
5 5 Слой расположения объекта / Object Location Layer
Финальная строка в базе данных/ The final line in the database 255,0,255,255; 255,144,238,144; 8; -1; 5
Структурные листы:
1. Graph Nodes - данные узлов.
2. Graph Edges - данные связей.
3. Polyline Data - данные о географических координатах для построения сложных связей.
4. Containers Data - данные о контейнерах, в которых содержатся узлы.
5. Area Data - данные об областях, в которых содержатся другие элементы.
Основные листы с данными (приводятся в качестве примера) содержат необходимую информацию:
1. Generator - о генераторах.
2. Load - о нагрузках.
3. 2winding Transformer - о двухобмо-точных трансформаторах.
4. Power Line - о линиях электропередачи.
Приведем примеры структурных листов и листов с данными, разработанными в приложении. В табл. 4 в качестве примера представлена детальная структура листа «Graph Nodes», в котором содержится вся необходимая информация для визуализации узлов сети.
В табл. 5 представлена подробная структура листа с данными «Generator».
Таблица 4
Структура листа «Graph Nodes»
Table 4
Graph Nodes sheet structure_
№ Имя / Name Тип данных / Data type Описание / Specification
1 Name Целое / Integer Отображает счетчик узлов. Счет начинается с единицы. Если данное поле отсутствует, оно будет создано автоматически / It displays a node counter. Count starts from one. If this field is missing, it will be created automatically
2 ID Текст / Text Идентификационный код узла. В одной базе данных не может быть два одинаковых идентификационных значения / Node identification code. There can not be two identical identification values in one database.
3 Asset ID Текст / Text Идентификационные данные соответствующего оборудования / Identification data of the relevant equipment
4 x Целое / Integer Координата узла по оси абсцисс / Node coordinate along the abscissa
5 y Целое/ Integer Координата узла по оси ординат / Node coordinate along the ordinate axis
6 Name Текст / Text Информация об имени узла. Данное поле может быть использовано для поиска необходимого узла / Information about the node name. This field can be used to find the required node
7 Property Source Enum Определяет источник данных с соответствующими визуализационными свойствами элемента / Defines the data source with the corresponding visualization properties of the element
Таблица 5
Структура листа «Generator»
Table 5
St ructure of the "Generator" sheet
№ Имя / Name Тип данных / Data type Описание / Specification
1 Number Счетчик/ Counter Отображает счетчик. Счет начинается с единицы. Если данное поле отсутствует, оно будет создано автоматически / It displays a counter. Count starts from one. If this field is missing, it will be created automatically
2 ID Текст / Text Идентификационный код генератора. Идентификационные данные разных объектов не могут быть одинаковыми / Generator identification code. Identification data of different objects can not be alike
3 Name Текст / Text Имя, присвоенное генератору / Name assigned to the generator
4 Active Power, MW Число / Real number Генерируемая активная мощность, если узел не является балансирующим / Generated active power, if the node is not a balancing one
5 Reactive Power, Mvar Число / Real number Генерируемая реактивная мощность, если узел не является балансирующим / Generated reactive power, if the node is not a balancing one
6 Pmax, MW Число / Real number Максимальное возможное количество генерируемой активной мощности / The maximum possible amount of the generated active power
7 Pmin, MW Число / Real number Минимально возможное количество генерируемой активной мощности / The minimum possible amount of the generated active power
8 Qmax, Mvar Число / Real number Максимальное возможное количество генерируемой реактивной мощности / The maximum possible amount of the generated reactive power
9 Qmin, Mvar Число / Real number Минимально возможное количество генерируемой реактивной мощности / The minimum possible amount of the generated reactive power
10 Energy source Текст / Text Тип источника энергии / Type of an energy source
11 Power Control Логический / Boolean Наличие автоматического управления генератором / Availability of automatic generator control
12 Storage Логический / Boolean Возможность накопления энергии / Possibility of energy accumulation
Тестирование вычислительной среды
Канал связи между приложением и вычислительной средой будет протестирован на 18-узловой схеме, представленной на рис. 2.
Для этого теста визуализационное приложение инициализирует расчет устано-
вившегося режима методом Ньютона-Рафсона в среде МДПДБ4 [13] .
Необходимые для расчета данные были выбраны из базы данных и включены в табл. 6-7.
Рис. 2. 18-узловая схема Fig. 2. 18-node circuit
Таблица 6
Исходные данные узлов для расчета установившегося режима
Table 6
_Initial node data for steady-state mode calculation_
Индивидуальный Тип узла/ Начальное Начальный угол, Активная Реактивная
№ I Individual Node Type напряжение, град / мощность, МВт / мощность,
number кВ / Initial Starting angle, Active power, MW Мвар / Reactive
voltage, kV degrees power, Mwar
NOD00100001 Slack 15.75 0 0 0
NOD00100002 PU 19 0 -85 0
NOD00100003 PU 13.5 0 -71.95 0
NOD00100004 PQ 230 0 0 0
NOD00100005 PQ 230 0 120 50
NOD00100006 PQ 230 0 90 30
NOD00100007 PQ 230 0 0 0
NOD00100008 PQ 230 0 100 35
NOD00100009 PQ 230 0 0 0
NOD00100010 PU 15.75 0 -163 0
NOD00100011 PU 19 0 -85 0
NOD00100012 PU 13.5 0 -71.95 0
NOD00100013 PQ 230 0 0 0
NOD00100014 PQ 230 0 120 50
NOD00100016 PQ 230 0 90 30
NOD00100016 PQ 230 0 0 0
NOD00100017 PQ 230 0 100 35
NOD00100018 PQ 230 0 0 0
4Ананичева С.С. Схемы замещения и установившиеся режимы электрических сетей: учеб. пособие. Екатеринбург: Уральский федеральный университет, 2012. 80 с. / Ananicheva S.S. Equivalent circuits and steady-state modes of electrical networks: Learning aids. Ekaterinburg: Ural Federal University, 2012. 80p.
В табл. 7 не содержится данных о сопротивлениях связей, поскольку эти данные вычисляются непосредственно в среде MATLAB. Сопротивление связи рассчитывается на основе исходных данных для трансформаторов и линий электропередачи. Эти данные размещены в листах «2winding Transformer» и «Power Line» базы данных.
На рис. 3 изображена 18-узловая схема системы электроснабжения в среде разработанного приложения с учетом использования объекта типа контейнер: элементы С1...С6. Внутри каждого контейнера имеется соответствующий генератор, трансформатор и узел присоединения к кольцевой сети. После запуска процесса вычисления инициализируется командная
строка МА^АВ, и вычислительная процедура выполняет расчет установившегося режима. После завершения расчета новые данные заносятся в базу данных.
Результаты расчета перетоков мощности для узлов и связей представлены в табл. 8-9. В данном случае расчет проводился для системы со всеми связями, находящимися в рабочем состоянии.
Чтобы выполнить более наглядную демонстрацию работы алгоритма визуализации, необходимо провести расчет установившегося режима системы электроснабжения с отключенной линией электропередачи (показан на рис. 4). Второй расчет выполняется с отключенной линией 14-С4. Результаты расчетов представлены в табл. 10-11.
Таблица 7
Исходные данные связей для расчета установившегося режима
Table 7
Initial link data for steady-state mode calculation_
Индивидуальный № исходящего узла / Individual outbound node number Индивидуальный № входящего узла / Individual incoming node number Тип / Type Предельный ток нагрузки, кА / Load current limit, kA Длина, км / Length, km Состояние (вкл/выкл) / Status (on / off)
NOD00100007 NOD00100005 Power Line 1.1 1 1
NOD00100007 NOD00100008 Power Line 0.9 1 1
NOD00100008 NOD00100009 Power Line 1 1 1
NOD00100009 NOD00100006 Power Line 1.1 1 1
NOD00100005 NOD00100004 Power Line 1.25 1 1
NOD00100006 NOD00100004 Power Line 1.25 1 1
NOD00100007 NOD00100002 Transformer - - 1
NOD00100009 NOD00100003 Transformer - - 1
NOD00100004 NOD00100001 Transformer - - 1
NOD00100016 NOD00100014 Power Line 1.1 1 1
NOD00100016 NOD00100017 Power Line 0.9 1 1
NOD00100017 NOD00100018 Power Line 1 1 1
NOD00100018 NOD00100015 Power Line 1.1 1 1
NOD00100014 NOD00100013 Power Line 1.25 1 1
NOD00100015 NOD00100013 Power Line 1.25 1 1
NOD00100016 NOD00100011 Transformer - - 1
NOD00100018 NOD00100012 Transformer - - 1
NOD00100013 NOD00100010 Transformer - - 1
NOD00100006 NOD00100014 Power Line 1.25 3 1
Рис. 3. Система электроснабжения в среде приложения визуализации (все линии в работе) Fig. 3. Power supply system in the visualization application environment (all lines are in operation)
Результаты расчета Calculation results o
Таблица 8
установившегося режима для узлов (все линии в работе)
Table 8
the steady-state mode for nodes (all lines are in operation)
Индивидуальный № / Individual number Тип узла / Node type Номинальное Напряжение, кВ / Rated voltage, kV Напряжение в узле, о.е. / Voltage in the node, per unit value Угол, град7 Angle, degrees Активная мощность, МВт / Active power, MW Реактивная мощность, Мвар / Reactive power, Mvar
NOD00100001 Slack 15.75 1 О -149.54 -32.74
NOD00100002 PU 19 1.05 -3.26 -85 -62.21
N0D00100003 PU 13.5 1.05 -2.91 -71.95 -49.43
N0D00100004 PQ 230 0.992 -2.38 0 0
N0D00100005 PQ 230 0.966 -6.78 120 50
N0D00100006 PQ 230 0.980 -5.61 90 30
N0D00100007 PQ 230 1.034 -4.49 0 0
N0D00100008 PQ 230 1.015 -6.46 100 35
N0D00100009 PQ 230 1.037 -3.95 0 0
N0D00100010 PU 15.75 1.05 2.1О -163 -68.33
N0D00100011 PU 19 1.05 -О.89 -85 -47.34
N0D00100012 PU 13.5 1.05 -О.55 -71.95 -35.52
N0D00100013 PQ 230 1.033 -О.27 0 0
N0D00100014 PQ 230 0.993 -4.6О 120 50
N0D00100015 PQ 230 1.006 -3.48 90 30
N0D00100016 PQ 230 1.038 -2.12 0 0
N0D00100017 PQ 230 1.019 -4.О8 100 35
N0D00100018 PQ 230 1.041 -1.59 0 0
Таблица 9
Результаты расчета установившегося режима для связей (все линии в работе)
Table 9
Calculation results of the steac ly-state mode for links (all lines are in operation)
Индивидуаль-ный № исходящего узла / Individual outbound node number Индивидуальный № входящего узла / Individual incoming node number Ток (RMS), кА / Current (RMS), kA Потери акт. мощности, МВт / Losses of active power, MW Потери реакт. мощности, Мвар / Losses of reactive power, Mvar
NOD00100007 NOD00100005 0.340 0.74 3.73
NOD00100007 NOD00100008 0.389 0.26 2.18
NOD00100008 NOD00100009 0.349 0.29 2.45
NOD00100009 NOD00100006 0.26 0.53 2.29
NOD00100005 NOD00100004 0.658 0.87 7.36
NOD00100006 NOD00100004 0.43 0.63 3.40
NOD00100007 NOD00100002 0.709 0 2.77
NOD00100009 NOD00100003 0.588 0 1.90
NOD00100004 NOD00100001 1.083 0 6.45
NOD00100016 NOD00100014 0.271 0.47 2.37
NOD00100016 NOD00100017 0.388 0.26 2.17
NOD00100017 NOD00100018 0.347 0.29 2.43
NOD00100018 NOD00100015 0.197 0.30 1.31
NOD00100014 NOD00100013 0.715 1.02 8.69
NOD00100015 NOD00100013 0.478 0.78 4.20
NOD00100016 NOD00100011 0.655 0 2.36
NOD00100018 NOD00100012 0.54 0 1.61
NOD00100013 NOD00100010 1.19 0 7.79
NOD00100006 NOD00100014 0.054 0.03 0.16
Рис. 4. Система электроснабжения в среде приложения визуализации
(линия 13-С4 отключена) Fig. 4. Power supply system in the visualization application environment
(line 13-C4 is disabled)
Таблица 10
Расчет установившегося режима для узлов (линия 13-С4 отключена)
Table 10
Calculation of the steady-state mod e for the nodes (line 13-C4 is disab Jed)
Номинальное Напряжение в Угол, Активная Реактивная
Индивидуальный№ / Тип узла / Напряжение, кВ/ узле, о.е. / Vol- град./ мощность, мощность,
Individual number Node Type Rated tage in the node, Angle, МВт / Active Мвар / Reactive
Voltage, kV per unit value degrees power, MW power, Mvar
NOD00100001 Slack 15.75 1 0 -161.58 -47.31
NOD00100002 PU 19 1.05 -3.79 -85 -64.79
N0D00100003 PU 13.5 1.05 -3.6 -71.95 -58.28
N0D00100004 PQ 230 0.99 -2.58 0 0
N0D00100005 PQ 230 0.96 -7.12 120 50
N0D00100006 PQ 230 0.96 -6.31 90 30
N0D00100007 PQ 230 1.03 -5.02 0 0
N0D00100008 PQ 230 1.01 -7.06 100 35
N0D00100009 PQ 230 1.04 -4.64 0 0
N0D00100010 PU 15.75 1.05 30.97 -163 -31.32
N0D00100011 PU 19 1.05 5.59 -85 -98.18
N0D00100012 PU 13.5 1.05 14.58 -71.95 -62.5
N0D00100013 PQ 230 1.04 28.62 0 0
N0D00100014 PQ 230 0.91 -6.54 120 50
N0D00100015 PQ 230 1 20.62 90 30
N0D00100016 PQ 230 1.03 4.35 0 0
N0D00100017 PQ 230 1.01 5.95 100 35
N0D00100018 PQ 230 1.034 13.53 0 0
Таблица 11
Результаты расчет установившегося режима для связей (линия 13-С4 отключена)
Table 11
Calculation results of the steady-state mode for links (line 13-C4 is disabled)
Индивидуальный № исходящего узла / Individual outbound node number Индивидуальный № входящего узла / Individual incoming node number Ток (RMS), кА / Current (RMS), kA Потери акт. мощности, МВт / Losses of active power, MW Потери реакт. мощности, Мвар / Losses of reactive power, Mvar
N0D00100007 N0D00100005 0.341 0.75 3.75
N0D00100007 N0D00100008 0.404 0.28 2.35
N0D00100008 N0D00100009 0.336 0.27 2.27
N0D00100009 N0D00100006 0.32 0.8 3.48
N0D00100005 N0D00100004 0.671 0.9 7.66
N0D00100006 N0D00100004 0.52 0.92 4.97
N0D00100007 N0D00100002 0.72 0 2.85
N0D00100009 N0D00100003 0.624 0 2.14
N0D00100004 N0D00100001 1.191 0 7.8
N0D00100016 N0D00100014 0.937 5.62 28.26
N0D00100016 N0D00100017 0.337 0.19 1.64
N0D00100017 N0D00100018 0.96 2.19 18.58
N0D00100018 N0D00100015 0.52 2.14 9.34
N0D00100014 N0D00100013 0 0 0
N0D00100015 N0D00100013 1.118 4.25 22.99
N0D00100016 N0D00100011 0.875 0 4.21
N0D00100018 N0D00100012 0.642 0 2.27
N0D00100013 N0D00100010 1.118 0 6.87
N0D00100006 N0D00100014 0.139 0.19 1.05
Заключение
Разработано программное обеспечение, удовлетворяющее требованиям универсальности подхода к хранению информации, визуализации сетей с большим числом узлов и связей. Данная программа позволяет создавать пользовательские объекты, графически отображать соединения между узлами в виде полилиний, интегрироваться в различные вычислительные среды, привязывать данные к географическим координатам.
Направлением дальнейших исследований и совершенствования предложенного
программного обеспечения можно считать:
1. Расширение существующей функциональности графического интерфейса. Добавление новых параметров для настройки рабочего пространства и рабочих панелей.
2. Внедрение более сложных алгоритмов навигации и сортировки. Возможность выбора нескольких объектов в рабочей области и поиска объектов по разным полям данных.
3. Дополнение и совершенствование существующих алгоритмов визуализации.
Библиографический список
1. Comparing methods for network visualization, submitted on 30.01.2016 Non-Technical Project by Viktor Butkov, Supervisor: M. Sc. C. Klabunde, LENA, Otto-von-Guericke-Universitat-Magdeburg, 2016. 44 р.
2. Data Visualization and Infographics // Articles [Электронный ресурс]. URL: https://www.smashingmag-azine.com/2008/01/monday-inspiration-data-visualiza-tion- and -infographics (24.12.2017).
3. What Is Data Science, and What Does a Data Scientist Do? [Электронный ресурс]. URL: http://www.innoar-chitech.com/what-is-data-science-does-data-scientist-do (24.12.2017).
4. Project analysis - grading [Электронный ресурс]. URL: https://lumnify.com/grades/?rel=libhunt-cmp (24.12.2017).
5. Becker R.A., Eick S.G., Wilks A.R. Visualizing Network Data. IEEE Transactions on Visualizationand Computer Graphics, 1995. Vol. 1. No. 1. P. 16-21.
6. Cherven K., Mastering Gephi Network Visualization, Packt Publishing Ltd., January 2015, ISBN 978-1-78398734-4.
7. Top 20 NuGet chart Packages // NuGet Must Haves [Электронный ресурс]. URL: http://nugetmusthaves. com/Tag/Chart?page=1
8. Compare Live-Charts and Oxyplot's popularity and activity // Awesome.NET [Электронный ресурс]. URL: https://dotnet.libhunt.com/project/oxyplot/vs/live-charts
9. Pagani G.A., Aiello M. The Power Grid as a Complex Network: a Survey, Johann Bernoulli Institute for Mathematics and Computer Science, University of Groningen, Groningen, The Netherlands, March 22, 2012.
10. WPF Shapes - Path - Combined Geometry, Richard Carr [Электронный ресурс]. URL: http://www.black-wasp.co.uk/WPFCombinedGeometry.aspx (12.05.2017)
11. J. Thomas. Overbye Visualization of Power Systems and Components. Final Project Report., Project Leader, University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC), PSERC. Publication 05-65, November 2005.
12. Overbye J.T., Weber J.D., Visualization of Power System Data, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL 61801 USA.
13. Идельчик В.И. Расчет установившихся режимов электрических систем. М.: «Энергия», 1977. 192 с.
References
1. Comparing methods for network visualization, submitted on 30 January 2016 Non-Technical Project by Viktor Butkov, Supervisor: M. Sc. C. Klabunde, LENA, Otto-von-Guericke-Universitat-Magdeburg , 2016, 44 p.
2. Data Visualization and Infographics // Articles. Available at: https://www.smashingmagazine.com/2008/01/ monday-inspiration-data-visualization- and -infographics (accessed 24 December 2017).
3. What Is Data Science, and What Does a Data Scientist Do? Available at: http://www.innoarchitech.com/what-is-data-science-does-data-scientist-do/ (accessed 24 December 2017).
4. Project analysis - grading. Available at: https://lum-nify.com/grades/?rel=libhunt-cmp (accessed 24 December 2017).
5. Becker R.A., Eick S.G., Wilks A.R. Visualizing Network Data. IEEE Transactions on Visualizationand Computer Graphics, 1995. Vol. 1. No. 1. P. 16-21.
6. Cherven K., Mastering Gephi Network Visualization, Packt Publishing Ltd., January 2015, ISBN 978-178398-734-4.
7. Top 20 NuGet chart Packages // NuGet Must Haves Available at: http://nugetmusthaves.com/Tag/ Chart?page=1
8. Compare Live-Charts and Oxyplot's popularity and activity // Awesome.NET [Electronic resource]. URL: https://dotnet.libhunt.com/project/oxyplot/vs/live-charts
9. Pagani G.A., Aiello M. The Power Grid as a Complex Network: a Survey, Johann Bernoulli Institute for Mathematics and Computer Science, University of Groningen, Groningen, The Netherlands, March 22, 2012.
10. WPF Shapes - Path - Combined Geometry, Richard Carr. Available at: http://www.blackwasp.co.uk/ WPFCombinedGeometry.aspx (accessed 12 May 2017).
Критерии авторства
Свеженцева О.В., Умнова М.О., Бутьков В.А. подготовили статью и несут ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
11. J. Thomas. Overbye Visualization of Power Systems and Components. Final Project Report., Project Leader, University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC), PSERC. Publication 05-65, November 2005.
12. Overbye J.T., Weber J.D., Visualization of Power System Data, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL 61801 USA.
13. Idel'chik V.I. Raschet ustanovivshihsja rezhimov jel-ektricheskih system [Calculation of steady-state modes of electrical systems]. Moscow: Energy Publ., 1977, 192 p. (In Russian).
Authorship criteria
Svezhentseva O.V., Umnova M.O., Butkov V.A. have prepared the article for publication and bear the responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.
