電網(wǎng)主接線圖自動生成與校核系統(tǒng)

楊 威,李 力,蘇 勇,沈 燁

(1.廣東電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心，廣東廣州5 1 0 8 0 0；2.南京金水尚陽信息技術有限公司，江蘇南京2 1 0 0 1 4)

電網(wǎng)主接線圖是用電網(wǎng)描述電能的發(fā)、輸、變、配電關系以及拓撲結構關系的圖形化表示，已經(jīng)廣泛用于電力系統(tǒng)的管理、分析和計算之中，成為電力系統(tǒng)運行管理中的重要輔助工具。當前在電網(wǎng)調(diào)度管理中存在著紙質(zhì)圖紙和電子版圖紙并存，傳統(tǒng)檔案管理方式的缺點是信息傳遞速度慢，圖紙共享困難，圖紙版本不統(tǒng)一，信息發(fā)布、獲取、復制、存儲成本高，圖紙更新不及時，易產(chǎn)生圖紙與實物不符的問題等，構成安全隱患。因此，對圖紙實行電子化管理具有現(xiàn)實意義。

廣東電網(wǎng)是目前國內(nèi)規(guī)模最大的省級電網(wǎng)，也是南方電網(wǎng)“八交五直”西電通道的受端電網(wǎng)，電壓等級繁多、母線出線數(shù)量不一，隔直裝置、小電抗等裝置也日益增多。由于網(wǎng)絡新建、舊線改造、方式變更、檢修、消缺等原因導致實際主接線元件、方式變化繁多，要做到及時更新主接線圖，需要付出高昂的人工成本和管理成本，而日常調(diào)度運行必須使用實時的主接線圖。電網(wǎng)主接線圖的正確與否直接影響到電網(wǎng)的安全運行與生產(chǎn)，如何保證電網(wǎng)主接線圖的正確性，保證主接線圖與實際主接線圖實相符，是生產(chǎn)運行單位必須要面對的生產(chǎn)管理問題。針對電網(wǎng)主接線圖的自動生成與校核，發(fā)布與查詢，更新與管理等問題，提出一種C/S（客戶機/服務器）與B/S（瀏覽器/服務器）相結合的圖紙綜合管理系統(tǒng)的設計方法。

電網(wǎng)主接線圖是用電網(wǎng)描述電能的發(fā)、輸、變、配電關系以及拓撲結構關系的圖形化表示，已經(jīng)廣泛用于電力系統(tǒng)的管理、分析和計算之中，成為電力系統(tǒng)運行管理中的重要輔助工具。當前在電網(wǎng)調(diào)度管理中存在著紙質(zhì)圖紙和電子版圖紙并存，傳統(tǒng)檔案管理方式的缺點是信息傳遞速度慢，圖紙共享困難，圖紙版本不統(tǒng)一，信息發(fā)布、獲取、復制、存儲成本高，圖紙更新不及時，易產(chǎn)生圖紙與實物不符的問題等，構成安全隱患。因此，對圖紙實行電子化管理具有現(xiàn)實意義。

廣東電網(wǎng)是目前國內(nèi)規(guī)模最大的省級電網(wǎng)，也是南方電網(wǎng)“八交五直”西電通道的受端電網(wǎng)，電壓等級繁多、母線出線數(shù)量不一，隔直裝置、小電抗等裝置也日益增多。由于網(wǎng)絡新建、舊線改造、方式變更、檢修、消缺等原因導致實際主接線元件、方式變化繁多，要做到及時更新主接線圖，需要付出高昂的人工成本和管理成本，而日常調(diào)度運行必須使用實時的主接線圖。電網(wǎng)主接線圖的正確與否直接影響到電網(wǎng)的安全運行與生產(chǎn)，如何保證電網(wǎng)主接線圖的正確性，保證主接線圖與實際主接線圖實相符，是生產(chǎn)運行單位必須要面對的生產(chǎn)管理問題。針對電網(wǎng)主接線圖的自動生成與校核，發(fā)布與查詢，更新與管理等問題，提出一種C/S（客戶機/服務器）與B/S（瀏覽器/服務器）相結合的圖紙綜合管理系統(tǒng)的設計方法。

1系統(tǒng)設計

電網(wǎng)主接線圖自動生成與校核系統(tǒng)是集主接線圖繪制、自動校核、維護管理和使用于一體的主接線圖管理系統(tǒng)。它為日常調(diào)度運行提供一種基于主接線圖的信息共享處理平臺，以便與設備臺帳信息、運行信息等屬性數(shù)據(jù)有機結合、統(tǒng)一管理。該系統(tǒng)產(chǎn)生的主接線圖在電網(wǎng)內(nèi)應用面廣、應用層級多、使用人群多，采用電網(wǎng)主接線圖自動生成與校核系統(tǒng)可以方便多人多層級編輯、查詢、統(tǒng)計、審核，使絕大部分異動改圖僅僅需要很短時間就能完成，符合智能電網(wǎng)的技術發(fā)展方向和使用需求，從而大大提高管理效率。針對一次設備標準化編號需求，對A u t o C A D軟件在功能上進行了擴展，支持一次圖紙部件直接調(diào)用；圖庫管理上采用統(tǒng)一制作存儲，圖元共享，使調(diào)度的圖紙繪制標準規(guī)范和統(tǒng)一。

傳統(tǒng)的圖紙繪制和管理工作主要依靠電網(wǎng)運行方式人員對電網(wǎng)歷史及當前廠站設備的熟悉程度和工作經(jīng)驗，缺乏科學和可校核的標準進行參考，由于沒有可靠的輔助手段使得因繪制錯誤或者流轉疏漏可能造成的圖紙潛在安全風險無法預先識別和控制，另一方面電網(wǎng)主接線圖僅由調(diào)度部門全職負責的模式也已經(jīng)難以適應當前電網(wǎng)的發(fā)展和全社會對圖紙可靠性、精確性的要求，急需建立以系統(tǒng)運行為中心，包括規(guī)劃設計、基建施工、變電運行、生技、安監(jiān)、市場、基建、各基層供電局、輸變電等多部門共同參與的整體圖紙管理體系，以適應現(xiàn)代大電網(wǎng)風險防控工作的需要。

從建立電網(wǎng)主接線圖生成機制和閉環(huán)管理機制，完善廣東電網(wǎng)主接線圖的繪制、命名編號、校核、批準全過程體系，提升廣東電網(wǎng)整體的圖紙管理工作水平出發(fā)，有必要搭建一個統(tǒng)一的廣東電網(wǎng)主接線圖管理系統(tǒng)，并與目前運行的公司生產(chǎn)MI S系統(tǒng)、發(fā)電策劃管理系統(tǒng)、調(diào)度檢修管理信息系統(tǒng)，整合成一個無縫連接的統(tǒng)一管理平臺，發(fā)揮多方聯(lián)動機制，完善并實現(xiàn)全網(wǎng)主接線圖一體化管理、標準化繪制、全過程審核的模式，確保圖紙準確無誤，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

1.1主要功能

一次設備主接線圖是指發(fā)電站、變電站采用的電壓等級、各電壓的進出線狀況，必需反映出廠站的電壓等級、各電壓的進出線狀況。因此，在常規(guī)制圖軟件中（如A u t o C A D）增加相關圖元，以提供標準元件圖形對象，提高制圖效率。另外，設備主接線圖中的各種圖元和線路的編號必需滿足行業(yè)規(guī)范和命名規(guī)則，能夠伴隨制圖的過程自動生成并填寫。生成的圖紙需經(jīng)過嚴格的審核才能歸檔，并以一定的格式提交到相應的圖庫中供以后查閱、使用。系統(tǒng)包含以下主要功能模塊。

（1）圖元編輯：在A u t o C A D中嵌入可繪制母線、開關、進出線、變壓器、斷路器、隔離開關等的程序，可自行擴展所需圖元。

（2）圖形快速繪制：繪制好的圖元保存在圖元庫中，自動添加到A u t o C A D圖形對象中，繪制主接線路圖時可直接拖動“元件”的圖形到相應位置[1]。

（3）圖紙模板：將廠站主接線類型、出線支路、變壓器支路、編號等規(guī)律表達成可程序實現(xiàn)的規(guī)則，遵循規(guī)則可大體上確定廠站的接線圖的基本結構，其余元件的定位可在此基礎上依據(jù)出線支路及變壓器支路等較強的規(guī)律性進行。梳理各種規(guī)則，根據(jù)一次主接線圖的結構主要是由母線和斷路器的數(shù)量決定的本質(zhì)特點，給出主要圖紙模板，并自動匹配后續(xù)人工編輯部分的編號。

（4）工作流控制：實現(xiàn)電氣圖紙從錄入、制圖到審核、批準、歸檔一體化和流程化管理。

（5）上報和發(fā)布：歸檔的圖紙上傳到服務器，以We b的方式統(tǒng)一管理和發(fā)布，并且形成設備管理同步接口。

（6）圖紙查詢：以We b方式提供全局圖紙搜索、查詢服務，并具有格式轉換、本地保存和打印等功能。

1.2系統(tǒng)結構

系統(tǒng)采用分層的設計模式，依據(jù)各子功能所處的地位和調(diào)用情況及通用程度，進行分層設計，具有共享功能和抽象的可通用的功能，各使用該功能的系統(tǒng)復用功能模塊，保證行為的一致性和投資的效率。當功能發(fā)生變化時，分別進行修改升級，保證整個平臺的可擴展性、易維護性。

系統(tǒng)由繪圖客戶端，圖紙代理服務器，WE B服務器構成。繪圖客戶端完成圖紙繪制工作，采用傳統(tǒng)的C/S架構，實現(xiàn)與A u t o C A D的無縫結合，通過代理服務器接入到圖紙管理We b服務器，進行數(shù)據(jù)交互；代理服務器主要負責提供客戶端的代理服務，并處理圖紙相關的任務；WE B服務器，負責圖紙的管理任務，采用純B/S架構的系統(tǒng)模型，用戶通過瀏覽器訪問。系統(tǒng)各部分之間的關系結構如圖1所示。

系統(tǒng)采用分層次、模塊化的設計理念，提供數(shù)十個功能模塊，為電網(wǎng)公司的圖紙生成、圖紙管理業(yè)務提供了有效的信息化處理手段。系統(tǒng)部署如圖2所示。

2系統(tǒng)關鍵技術

圖紙繪制工具根據(jù)用戶的一般使用習慣，提供方便的繪制工具，為用戶提供圖紙的快速繪制和設備的標準化編號，以及圖元的制作、圖紙信息的抽取等功能。圖紙管理工具提供對d w g圖紙進行導入、導出、查詢、維護等功能，同時還提供面向任務的可視化流程管理，使得圖紙的管理流程與實際業(yè)務流程一致統(tǒng)一。為了達成上述目標，必須選擇合適的開發(fā)工具和運行平臺，按照總體最優(yōu)，局部可繼承的原則確定第三方軟件工具。

2.1基礎平臺與工具

圖紙一般由專人獨立負責完成繪制，原來的圖紙大多支持d w g格式，是基于A u t o C A D軟件的，系統(tǒng)若想滿足繼承性，選擇依托A u t o C A D進行擴展是最有效的解決辦法，既能滿足用戶使用習慣，又能保持老圖紙在新系統(tǒng)中生命力。因此快速制圖工具系統(tǒng)擴展了原來A u t o C A D只能繪制簡單點、線的功能，提供圖樣作圖、交互作圖、向導作圖3個快速功能模塊，不僅建立了常用電氣一次圖紙的圖元，還具有模版創(chuàng)建和使用的功能，能夠向用戶提供典型的電氣一次圖紙樣式，經(jīng)過簡單修改就能快速生成新圖[2]。而圖紙管理部分提供網(wǎng)絡化服務，是基于J 2 E E平臺的服務實現(xiàn)，應用服務器提供了一系列健壯的、可靠的、企業(yè)級服務，平臺支持簡化的、基于組件開發(fā)模型，使得系統(tǒng)核心代碼具有編寫一次、隨處運行的可移植性。

考慮到圖紙審核工作流程，相對于通用工作流工具軟件來說還是簡單的，且具有較大的自定義需求，采用自行開發(fā)方式，將業(yè)務專業(yè)化與使用靈活相結合，根據(jù)業(yè)務性質(zhì)抽取出幾種主要的節(jié)點類型和操作，通過可配置的流程，經(jīng)過一定修改適應業(yè)務要求，將各類型節(jié)點連接為一個完整的流程。同時考慮到可靠的多重安全控制機制，設置了普通用戶、繪圖員、審核員和系統(tǒng)管理員4種角色，每種角色具有不同的操作權限，為每個用戶分配了用戶組，使得某一角色的用戶可以根據(jù)所在的用戶組完成相關圖紙的授權訪問與操作。

2.2技術特點

通過向導繪制圖紙，規(guī)范化圖紙繪制過程，加速圖紙的繪制，解決電網(wǎng)公司以往圖紙繪制方式繁多、效率低、容易出錯的問題。自動繪圖向導主要提供變電站、開關站和發(fā)電廠幾種常見類型的圖紙繪制向導，立即顯示相關模板，然后選擇圖元進行必要的修改。

（1）設備編號自動化及校核[3]。系統(tǒng)提供了編號視窗，在生成的圖紙上對設備進行標準化編號，既可以手工編號，也可以自動編號，解決了電網(wǎng)公司圖紙中設備編號不統(tǒng)一、編號不方便等難題。

首先需要標注母線的電壓等級，設置母線編號的起始編號，選擇需要編號的母線，如果是雙母，可以對第二條母線繼續(xù)編號，母線編號自動加一；對母線編完號之后，選擇其中一條作為主母線。然后對斷路器進行編號，包括旁路斷路器，母聯(lián)斷路器。斷路器編號是根據(jù)母線電壓等編號規(guī)則設定默認起始編號，需要根據(jù)實際情況進行修改。在將母線、斷路器編完號之后，將自動為隔離開關自動編號。

編號完成后，可進行圖紙校核功能，系統(tǒng)自動檢查有無重復的編號，以亮色提示重復的編號位置。自動編號功能如圖3所示。

（2）圖紙管理集中化。系統(tǒng)實現(xiàn)了圖紙管理業(yè)務流程的電子化、業(yè)務流程流轉的自動化，可實現(xiàn)省地縣三級一體化管理，提高了圖紙管理的效率，保證了圖紙管理的可靠。圖紙工作流管理采用業(yè)務專業(yè)化與使用靈活相結合的方式，根據(jù)業(yè)務性質(zhì)抽取出幾種主要的節(jié)點類型和操作，通過可配置的流程，經(jīng)過一定修改適應業(yè)務要求，將各類型節(jié)點連接為一個完整的流程。

（3）流程管理可視化。提供面向任務的可視化流程管理手段，使得圖紙的管理流程與實際業(yè)務流程完全一致，解決了圖紙流程管理的不規(guī)范以及流程繁中出錯等問題，定義了如圖4所示的審批流程。

（4）資源共享多級化。根據(jù)用戶業(yè)務邏輯關系，將系統(tǒng)級別抽象為兩級系統(tǒng)。單級使用時，由系統(tǒng)本級管理服務器完成各類規(guī)則、圖元的初始化 （自身即為上級）；多級使用時，可以控制由上一級發(fā)布規(guī)則、圖元規(guī)范等全局統(tǒng)一的資源，實現(xiàn)了資源管理的一致性。

多級網(wǎng)絡化的圖紙管理平臺使不同地區(qū)的企業(yè)、部門之間可以相互協(xié)作，互聯(lián)互通，共享圖元庫、圖紙庫等信息資源，促進了廣域網(wǎng)環(huán)境下的信息化建設。各級單位的圖紙繪制人員客戶端安裝圖紙繪制客戶端，通過網(wǎng)絡連接到圖紙數(shù)據(jù)中心，使用系統(tǒng)提供的圖元、規(guī)則和模塊快速制圖。

（5）圖紙使用多樣化。根據(jù)廠站主接線圖自動生成電網(wǎng)接線圖，包括電網(wǎng)接線圖中廠站主變?nèi)萘亢蛿?shù)量；線路的長度、型號和限流值；線路運行的方式。還能自動生成廠站正常方式圖，即去掉刀閘、P T、接地刀等圖形和編號，僅留下母線、線路、開關的圖形和編號。對圖紙的格式、線型、線距等進行多元化管理，可輸出多種格式的圖形文件（d w g、j p g、s v g等），以滿足不同場合需要。

（6）與設備管理一體化。按照設備臺帳信息生成圖形數(shù)據(jù)庫，對廠站主接線圖按所屬地區(qū)、電壓等級進行分類管理；根據(jù)圖形及信息在各變電站名下生成全部的母線、開關、刀閘、主變、線路等設備臺賬，對廠站的信息（廠站數(shù)量、主變臺數(shù)、線路條數(shù)等信息）進行統(tǒng)計、查詢，并能導出到e x c e l文件；能將e x c e l格式的線路限流表和電網(wǎng)接線圖中的線路信息雙向關聯(lián) （根據(jù)電網(wǎng)接線圖導出線路限流值表，根據(jù)線路限流值表導入到電網(wǎng)接線圖中）。

3結束語

電網(wǎng)主接線圖自動生成與校核系統(tǒng)在廣東電網(wǎng)投入運行后，有效提高了圖紙繪制速度、準確度和標準化程度，嚴格了圖紙審核的流程化管理的實施，改善了全系統(tǒng)圖紙信息的存儲、查詢和共享，為進一步深化電網(wǎng)行業(yè)的管理信息化創(chuàng)造了條件，奠定了基礎。該系統(tǒng)不僅能應用于廣東電網(wǎng)日常的生產(chǎn)應用、規(guī)劃設計應用，而且可應用于其他省級電網(wǎng)、大型地市級電網(wǎng)的生產(chǎn)、規(guī)劃、設計、施工等工作中，具有良好的推廣前景。

[1]馮 威，馮林橋.供配電C A D中矢量繪圖與數(shù)據(jù)處理一體化的實現(xiàn)[J].電網(wǎng)技術，2 0 0 2，2 6（1）：5 9-6 1.

[2]喬 毅，孫 巖，焦連偉，等.可視化輸配電網(wǎng)狀態(tài)分析軟件包的開發(fā)與實現(xiàn)[J].電網(wǎng)技術，2 0 0 l，2 5（2）：l-5.

[3]Q/G D 0 0 1 1 1 3 6.3—2 0 0 6，廣東電力系統(tǒng)調(diào)度規(guī)程[S].