自動成圖技術(shù)在配網(wǎng)防誤系統(tǒng)中的應(yīng)用

黃國棟，苗俊杰，張棟波，王鳳清

(1.江蘇省電力公司蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215000；2.國網(wǎng)河北省電力公司，河北 石家莊050022；3.沈陽鐵路局錦州供電段，遼寧 錦州 121000；4.遼寧拓新電力電子技術(shù)有限公司，遼寧 錦州 121219)

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自動成圖技術(shù)在配網(wǎng)防誤系統(tǒng)中的應(yīng)用

黃國棟1，苗俊杰2，張棟波3，王鳳清4

(1.江蘇省電力公司蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215000；2.國網(wǎng)河北省電力公司，河北 石家莊050022；3.沈陽鐵路局錦州供電段，遼寧 錦州 121000；4.遼寧拓新電力電子技術(shù)有限公司，遼寧 錦州 121219)

〔摘 要〕配網(wǎng)防誤系統(tǒng)的一次接線圖龐大復(fù)雜、設(shè)備種類繁多、接線變化多端，給配網(wǎng)防誤系統(tǒng)圖形的繪制帶來極大不便，嚴(yán)重妨礙微機(jī)防誤系統(tǒng)在配網(wǎng)的推廣應(yīng)用。提出了一種基于電力地理GIS系統(tǒng)的自動成圖技術(shù)，為配網(wǎng)防誤系統(tǒng)的普及使用提供了便利。

〔關(guān)鍵詞〕配網(wǎng)防誤系統(tǒng)；自動成圖；安全運(yùn)行

1　配網(wǎng)防誤技術(shù)概述

1.1配網(wǎng)防誤技術(shù)概念

配網(wǎng)防誤技術(shù)不僅包含常說的“五防”中前“四防”的內(nèi)容，還包含具有自身特點(diǎn)的防止誤操作內(nèi)容，主要有：

(1)誤停雙電源用戶供電；

(2)誤造成保電用戶停電；

(3)誤造成雙電源用戶為同母線供電；

(4)使有缺陷的線路過載；

(5)誤操作有缺陷的開關(guān)；

(6)線路完工后，未將線路的所有聯(lián)絡(luò)處重新定相；

(7)誤在有自備小發(fā)電的用戶側(cè)線路加掛工作地線。

1.2配網(wǎng)防誤系統(tǒng)的軟件架構(gòu)

配網(wǎng)防誤系統(tǒng)即在電網(wǎng)一次系統(tǒng)圖上進(jìn)行閉鎖邏輯判斷、預(yù)演及執(zhí)行時(shí)防誤的管理及操作系統(tǒng)，主要包括調(diào)度防誤模擬、擬票審核預(yù)令、正令監(jiān)護(hù)執(zhí)行、自動防誤演示、調(diào)度輔助管理等，同時(shí)實(shí)現(xiàn)方式操作與供停電顯示、功率流向顯示、合環(huán)運(yùn)行概況分析等功能。在配網(wǎng)調(diào)度方面，配網(wǎng)防誤系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)調(diào)度模擬操作、智能辨識操作命令、誤操作判別、操作變位保存、流轉(zhuǎn)下發(fā)等功能。其軟件架構(gòu)如圖1所示。

1.3配網(wǎng)防誤系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)

1.3.1功能要求

(1)實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)調(diào)度防誤系統(tǒng)和配網(wǎng)智能鎖具系

統(tǒng)在同一平臺上運(yùn)行要求。

(2)監(jiān)控層全面防誤功能要求。

(3)配網(wǎng)防誤功能要求。

(4)配網(wǎng)鎖具智能化管理功能要求。

(5)柜門實(shí)時(shí)監(jiān)測功能要求。

(6)強(qiáng)制驗(yàn)電功能要求。

1.3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)由服務(wù)器、客戶端、移動操作終端、智能鑰匙、通訊裝置及閉鎖鎖具構(gòu)成。防誤主機(jī)顯示全部配網(wǎng)線路的信息，包括電纜、刀閘、開關(guān)、保險(xiǎn)、環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱、架空線路等運(yùn)行設(shè)備的接線圖。當(dāng)運(yùn)行(調(diào)度)人員在防誤主機(jī)上通過配網(wǎng)系統(tǒng)接線圖進(jìn)行模擬操作時(shí)，防誤主機(jī)根據(jù)當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)現(xiàn)狀、電源點(diǎn)的潮流流向等因素，采用拓?fù)浞治鰧δM預(yù)演操作進(jìn)行綜合邏輯判斷；模擬預(yù)演結(jié)束后，生成正確的操作票，并通過藍(lán)牙、WIFI等無線方式將其傳輸給智能鑰匙，現(xiàn)場操作人員按智能鑰匙提示，對設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)操作，并將操作結(jié)果實(shí)時(shí)回傳至防誤主機(jī)。

1.4配網(wǎng)防誤系統(tǒng)存在的問題

近幾年，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及配網(wǎng)改造的推進(jìn)，配網(wǎng)快速擴(kuò)張，網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜，配網(wǎng)的安全生產(chǎn)和運(yùn)行管理問題日益突出。配網(wǎng)調(diào)度人員一般需以模擬圖為基礎(chǔ)，參照單線圖，考慮網(wǎng)絡(luò)的環(huán)網(wǎng)、線路互帶等諸多因素，才能正確下達(dá)調(diào)度命令。這使得調(diào)度人員的工作量和工作壓力增大，隨時(shí)處于高度緊張狀態(tài)；如果調(diào)度人員經(jīng)驗(yàn)不足就可能出現(xiàn)誤調(diào)度，導(dǎo)致嚴(yán)重的誤操作事故：停送電范圍錯(cuò)誤、帶地線合閘、合解環(huán)導(dǎo)致過載、誤入帶電間隔、雙電源或者重要用戶失電及保電線路失電等。

相對于變電站防誤系統(tǒng)，配網(wǎng)防誤系統(tǒng)存在2大技術(shù)難點(diǎn)：

(1)系統(tǒng)維護(hù)工作量巨大；(2)應(yīng)用需求復(fù)雜。

2　配網(wǎng)防誤系統(tǒng)的自動成圖技術(shù)

2.1自動成圖技術(shù)的必要性

在配網(wǎng)防誤系統(tǒng)中采用自動成圖技術(shù)，為配網(wǎng)微機(jī)防誤的推廣和應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支撐。

(1)實(shí)現(xiàn)調(diào)度臺資料的統(tǒng)一集中和及時(shí)更新。在配網(wǎng)防誤系統(tǒng)中，應(yīng)用自動成圖技術(shù)能夠?qū)⑴渚W(wǎng)調(diào)度信息錄入到系統(tǒng)中，對調(diào)度臺資料實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一集中調(diào)度，如客戶側(cè)信息、線路主干線線徑、配電變壓器的容量、電源點(diǎn)CT變比及桿塔開關(guān)型號等相關(guān)資料。

(2)實(shí)現(xiàn)對調(diào)度指令票的檢驗(yàn)，具備防誤校核功能。配網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)在調(diào)度過程中，需要開具相應(yīng)的指令票；如果指令票存在問題，就會造成配網(wǎng)調(diào)度的誤操作現(xiàn)象。不僅對配網(wǎng)造成極大影響，還影響居民日常生活、生產(chǎn)用電的可靠性，甚至產(chǎn)生人身和設(shè)備安全的配網(wǎng)事故。一般情況下，配網(wǎng)調(diào)度指令票主要分為智能票和人工票，智能票直接由系統(tǒng)自動生成；人工票需要人工打字?jǐn)M票。相對而言，人工票的出錯(cuò)幾率較大，也是指令票檢驗(yàn)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。通過配網(wǎng)調(diào)度圖形化智能防誤操作，可實(shí)現(xiàn)對調(diào)度指令票的檢驗(yàn)，具備防誤操作的手段，能夠有效降低配網(wǎng)調(diào)度的誤操作現(xiàn)象。

2.2自動成圖技術(shù)的關(guān)鍵性

智能電網(wǎng)由智能輸電網(wǎng)和智能配電網(wǎng)組成，智能配電網(wǎng)是當(dāng)前建設(shè)重點(diǎn)。2012年，國家電網(wǎng)公司出臺《配網(wǎng)生產(chǎn)搶修指揮平臺功能規(guī)范》，要求實(shí)現(xiàn)配電自動化系統(tǒng)、生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)/地理信息系統(tǒng)、95598、用電信息采集系統(tǒng)等信息的集成交互。電網(wǎng)地理圖和專題圖是應(yīng)用平臺的核心，其示意如圖2所示。

2.3配網(wǎng)圖形的種類

配網(wǎng)圖形主要有GIS圖、單線圖及系統(tǒng)圖，自動成圖技術(shù)就是將3類圖形結(jié)合起來，并根據(jù)實(shí)際需要轉(zhuǎn)換。

2.3.1GIS圖

以實(shí)際地理位置為背景的配網(wǎng)設(shè)備分布圖，實(shí)現(xiàn)可視化管理配網(wǎng)的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，真實(shí)直觀，但數(shù)據(jù)量巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且維護(hù)困難。

2.3.2單線圖

反映一條線路電氣設(shè)備連接關(guān)系的接線圖，不帶地理信息，具有直觀、簡潔及維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。

2.3.3系統(tǒng)圖

有聯(lián)絡(luò)關(guān)系的線路在一張圖上展示，開關(guān)及設(shè)備連接關(guān)系清晰，配網(wǎng)調(diào)度指揮時(shí)使用。

2.4配網(wǎng)現(xiàn)狀特征及圖形存在問題

2.4.1配網(wǎng)現(xiàn)狀特征

（1） 配網(wǎng)分布地域廣闊、建設(shè)改造頻繁，線路之間從手拉手聯(lián)絡(luò)到分段聯(lián)絡(luò)再到網(wǎng)絡(luò)式連接，結(jié)構(gòu)和運(yùn)行越來越復(fù)雜，幾乎天天發(fā)生變化。生產(chǎn)、搶修、調(diào)度及指揮都需要正確、完整的接線圖。

圖2　電網(wǎng)地理圖和專題圖示意

（2） 3類圖形的生成方法都是使用一個(gè)圖形編輯工具(GIS、CAD或其他專用配網(wǎng)圖形編輯器)，將電氣設(shè)備的元件符號按實(shí)際連接關(guān)系放置在圖上，元件之間用線段或連接線連接。

2.4.2配網(wǎng)圖形存在問題

繪制配網(wǎng)圖形具有工作量大、維護(hù)難的缺點(diǎn)，即使能夠自動從GIS圖中分析連接關(guān)系生成單線圖和局部系統(tǒng)圖，原始圖形也仍需人工修改，轉(zhuǎn)換效果難以滿足調(diào)度要求，更無法解決配網(wǎng)線路改造投運(yùn)中的紅黑圖問題。

2.5設(shè)計(jì)思想

自動成圖技術(shù)則由線路結(jié)構(gòu)模型自動成圖，無需編輯繪圖，圖形由模型(見圖3)自動對應(yīng)生成，異動及歷史接線可追溯，是唯一數(shù)據(jù)源。2.6 解決方案

圖3　自動成圖線路結(jié)構(gòu)模型

2.6.1方案1

已有GIS圖形系統(tǒng)時(shí)，先將GIS圖中的線路結(jié)構(gòu)、設(shè)備及連接關(guān)系導(dǎo)入至線路模型，形成初始模型。本系統(tǒng)根據(jù)模型自動生成單線圖，再由單線圖按調(diào)度需要裁剪拼裝成系統(tǒng)圖，如圖4所示。

圖4　有GIS圖時(shí)生成的系統(tǒng)圖示意

GIS圖也可由線路模型自動生成，無需人工畫圖，如圖5所示。

圖5　由線路模型自動生成GIS圖

2.6.2方案2

未建GIS圖形系統(tǒng)時(shí)，使用本系統(tǒng)先建立線路模型的自動成圖方案，如圖6所示。

圖6　由線路模型自動生成相關(guān)圖形

2.7自動成圖功能特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)

2.7.1自動成圖功能特點(diǎn)

(1)系統(tǒng)操作界面，建立模型的同時(shí)自動生成單線圖。

(2)將若干單線圖裁剪拼裝成系統(tǒng)圖。

(3)根據(jù)模型中電桿、配網(wǎng)站房的經(jīng)緯度可以自動生成GIS圖。

2.7.2自動成圖優(yōu)點(diǎn)

(1)維護(hù)方便。使用模型維護(hù)工具能夠方便建立和維護(hù)線路模型，各類圖形由模型自動生成，無需編輯繪圖。如果圖模不一致，配網(wǎng)防誤系統(tǒng)自動發(fā)出更新提示。

(2)異動管理。模型中包含干線和支線的設(shè)備與結(jié)構(gòu)，能夠準(zhǔn)確記錄模型修改內(nèi)容，通過圖模版本管理，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)改造投運(yùn)中對異動和紅黑圖的管理要求；歷史接線可追溯。

(3)唯一數(shù)據(jù)源。模型中既包含配網(wǎng)全部設(shè)備及拓?fù)溥B接關(guān)系，又包含開關(guān)狀態(tài)、設(shè)備量測、線路參數(shù)等信息，為配網(wǎng)生產(chǎn)搶修調(diào)度指揮和防誤操作等提供唯一數(shù)據(jù)源，并為線損、合解環(huán)、潮流計(jì)算等高級應(yīng)用提供完整的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

在完成自動成圖后，根據(jù)系統(tǒng)圖采用變電站微機(jī)防誤技術(shù)，構(gòu)建配網(wǎng)防誤圖形，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龊烷]鎖邏輯，配網(wǎng)防誤系統(tǒng)即可建成。

3　 結(jié)束語

配網(wǎng)系統(tǒng)一次接線圖的自動生成，為配網(wǎng)微機(jī)防誤的推廣和應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支撐。配網(wǎng)運(yùn)行防誤操作、縣(配)調(diào)操作防誤、智能操作票及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)是根據(jù)配網(wǎng)防誤和縣(配)調(diào)度的實(shí)際需求，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的DMS(配電自動化系統(tǒng))技術(shù)，是融配網(wǎng)防誤操作、調(diào)度防誤操作、智能操作票和仿真培訓(xùn)(DTS)功能于一體的綜合智能防誤系統(tǒng)。

運(yùn)行防誤操作及智能操作票功能可輔助調(diào)度日常運(yùn)行工作，防止誤調(diào)度、誤操作事故發(fā)生；配網(wǎng)運(yùn)行檢修人員采用智能鑰匙完成現(xiàn)場倒閘和相關(guān)門鎖操作，可有效防止現(xiàn)場工作誤操作行為的發(fā)生，保障配網(wǎng)的安全運(yùn)行；DTS功能可輔助調(diào)度員進(jìn)行反事故演習(xí)和事故預(yù)案處理，加強(qiáng)對調(diào)度員和運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高調(diào)度員和運(yùn)行人員處理電網(wǎng)突發(fā)事件的能力。

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黃國棟(1977-)，男，高級工程師，主要從事變電運(yùn)維管理工作，email：jhs725@163.com。

苗俊杰(1978-)，男，高級工程師，主要從事變電站運(yùn)維和防誤閉鎖專業(yè)管理工作。

張棟波(1980-)，男，工程師，主要從事鐵路供電電氣設(shè)備運(yùn)行和管理工作。

王鳳清(1963-)，女，工程師，主要從事電力防誤閉鎖系統(tǒng)研發(fā)和管理工作。

作者簡介：

收稿日期：2015-10-11。