試析基于水平年時(shí)態(tài)的電網(wǎng)規(guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

張樂(lè)，袁健華，馬駿

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司南通供電分公司，江蘇 南通 226006）

電網(wǎng)規(guī)劃規(guī)劃是國(guó)家電網(wǎng)工作的一個(gè)重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，主要牽涉到大規(guī)模的水平年的電網(wǎng)規(guī)劃計(jì)劃。電網(wǎng)規(guī)劃是電力工程的開(kāi)展的前提保障，根據(jù)國(guó)家指導(dǎo)方針、年度發(fā)展方向、社會(huì)效應(yīng)等多方面的因素進(jìn)行電站平臺(tái)的建設(shè)與更新。其中，網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型是一切變動(dòng)更新的基礎(chǔ)，根據(jù)電網(wǎng)網(wǎng)架設(shè)備的新增與退出、屬性的更改，以年為單位，進(jìn)行短期與長(zhǎng)期的水平年時(shí)態(tài)的電網(wǎng)規(guī)劃。這種規(guī)劃模式有利于保證數(shù)據(jù)模型的時(shí)態(tài)性、交互性與銜接性，涉及廣泛的規(guī)劃目標(biāo)與內(nèi)容，做到規(guī)劃的系統(tǒng)數(shù)據(jù)與工程的設(shè)計(jì)、基建、生產(chǎn)、調(diào)度等各階段的銜接，達(dá)到短、長(zhǎng)期計(jì)劃目標(biāo)的建設(shè)與實(shí)現(xiàn)，保證電網(wǎng)網(wǎng)架處于相對(duì)流動(dòng)性的更新?tīng)顟B(tài)。

1 電網(wǎng)規(guī)劃網(wǎng)架的更新過(guò)程

電網(wǎng)規(guī)劃工作主要圍繞水平年的基礎(chǔ)理論進(jìn)行展開(kāi)，設(shè)置水平年的選取范圍宜與國(guó)民經(jīng)濟(jì)劃分的年份相一致，電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平年依照規(guī)劃區(qū)域范圍而定，一般取5～10年，遠(yuǎn)景水平年一般取10～15年。電網(wǎng)規(guī)劃網(wǎng)架的更新與水平年中短期規(guī)劃與工程計(jì)劃管理相銜接，即電網(wǎng)網(wǎng)架演變需要分解為工程個(gè)體，有階段性地進(jìn)行建設(shè)。在建設(shè)電網(wǎng)網(wǎng)架時(shí)，主要考慮的時(shí)態(tài)、版本與有效銜接3方面因子進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃網(wǎng)架的數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)。

3個(gè)因子中，時(shí)態(tài)與版本需要保證一致性，如在短期水平年中，以五年的時(shí)間段劃分，前5年的規(guī)劃要求與后5年的電網(wǎng)狀態(tài)需要相對(duì)保持一致，存在設(shè)備對(duì)象變更與設(shè)備屬性變更兩種形式。一種形式主要指設(shè)備對(duì)象變更中，元件的更替；另一種形式是指設(shè)備屬性的更變中，元件的屬性相應(yīng)發(fā)生改變，從而改變整個(gè)電網(wǎng)網(wǎng)架的設(shè)備屬性。每個(gè)時(shí)間段中，設(shè)備元件存在由新到舊的形態(tài)與功能的變化，新舊交替的年份劃分為投產(chǎn)年與退役年，到了最后的年份時(shí)，將會(huì)進(jìn)行新一輪的更新，以保證電網(wǎng)網(wǎng)架的時(shí)效性。版本一致性通常是指屬性變更后的規(guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)的一致性。通常參照基準(zhǔn)電網(wǎng)作為版本的主線，將電網(wǎng)規(guī)劃業(yè)務(wù)流程做出滾動(dòng)更新的點(diǎn)，對(duì)各個(gè)部分的支線做出改動(dòng)。這種主支分級(jí)包括區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃，省網(wǎng)規(guī)劃，對(duì)應(yīng)的規(guī)劃項(xiàng)目有電網(wǎng)規(guī)劃、輸電系統(tǒng)規(guī)劃與輸電工程規(guī)劃，參與規(guī)劃改動(dòng)工程項(xiàng)目包括網(wǎng)架、部位元件等基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備。其中，所有的更新規(guī)劃以網(wǎng)架為基礎(chǔ)進(jìn)行開(kāi)展，舊的網(wǎng)架為參照物，建設(shè)新的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)多點(diǎn)試驗(yàn)，完成規(guī)劃，結(jié)束本年的電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，下一個(gè)水平年則以上一年的網(wǎng)架模型為參照，依次循環(huán)。循環(huán)過(guò)程中電站的設(shè)備的元件與屬性的增減與更換保證了時(shí)態(tài)、版本的一致性，這樣的更換體系保證了水平年規(guī)劃的銜接性，做到實(shí)時(shí)更新與階段更新的雙方結(jié)合，保證電網(wǎng)網(wǎng)架處于相對(duì)變化的狀態(tài)，更好地服務(wù)于社會(huì)。

2 電網(wǎng)規(guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型的總體框架

電網(wǎng)規(guī)劃的總體框架以網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型為中心，將規(guī)劃過(guò)程中牽涉到的各個(gè)模型向外次第排開(kāi)，形成一個(gè)圓形的數(shù)據(jù)組織方式。其中包括了負(fù)荷數(shù)據(jù)模型、電氣設(shè)備模型、故障模型、工程數(shù)據(jù)模型四個(gè)次級(jí)模型，外圍根據(jù)空間地理信息氣相地質(zhì)數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)類數(shù)據(jù)、調(diào)度運(yùn)行統(tǒng)計(jì)、規(guī)劃成果管理信息與生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)作為網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型調(diào)整與更改的數(shù)據(jù)支持，從設(shè)備、工程、能源、經(jīng)濟(jì)等多個(gè)方面構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃平臺(tái)，統(tǒng)籌各個(gè)方面，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)劃的開(kāi)放性、嚴(yán)密性與統(tǒng)一性。

規(guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型的基本結(jié)構(gòu)包括站點(diǎn)、線路、變壓器、原動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、電容電抗器、負(fù)荷模型等多個(gè)元件設(shè)備，這些設(shè)備按照一定的排列方式組合，形成一個(gè)綜合計(jì)算、數(shù)據(jù)顯示與工程項(xiàng)目管理的電網(wǎng)規(guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)這個(gè)平臺(tái)可以進(jìn)行各項(xiàng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)生成、模擬操作的智能化電網(wǎng)終端。這個(gè)平臺(tái)包括了各個(gè)水平年更替的網(wǎng)架數(shù)據(jù)、電器計(jì)算、工程項(xiàng)目管理、規(guī)模和投資統(tǒng)計(jì)分析等規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)加密的編程處理保護(hù)模型的外部抵御結(jié)構(gòu)，持有密鑰的管理者可以直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，建立工程文件，組織成工程規(guī)劃的對(duì)象信息，更改參數(shù)，重新建立模型。

3 網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)

根據(jù)電網(wǎng)網(wǎng)架總體框架與歷年更新過(guò)程，水平年時(shí)態(tài)的規(guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型為電力工程的設(shè)計(jì)建設(shè)提供了理論與數(shù)據(jù)上的參照，考慮到其他環(huán)節(jié)的銜接，數(shù)據(jù)模型需要進(jìn)行相應(yīng)的更改，才能適應(yīng)的新的電力工程項(xiàng)目的研發(fā)建設(shè)。

3.1 電站的規(guī)劃更改

電站的規(guī)劃更改主要是電站線路的更改與線路改接。依據(jù)水平年的電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃的模型，在某一個(gè)或是不同的水平年建立的電站或線路進(jìn)行更改或換新的具體工程的開(kāi)展中，對(duì)更改或新建的電站檢查時(shí)，特別注意設(shè)備的新舊狀態(tài)與新建線路的各部位連接。電站中不同年份的設(shè)備應(yīng)當(dāng)重新檢測(cè)工作的狀態(tài)，以保證長(zhǎng)時(shí)間的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在增加水平年的電站聯(lián)絡(luò)線路時(shí)，對(duì)多條線路及主控設(shè)備的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保持電壓穩(wěn)定在既定范圍內(nèi)。在線路的改接工作中，阻斷停運(yùn)的老舊線路、連接新的線路后，測(cè)試電站間的連接狀態(tài)，以保證電網(wǎng)網(wǎng)架的正常工作運(yùn)行。常用的改接方法為π接與T接。在π接中，重新建設(shè)電站，將保留的電站與新建電站相連接，形成新的線路，拆除的老舊線路依然存在整體規(guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型一部分中，但在系統(tǒng)中不再顯示，也無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。在T接中，在電站間已有的線路中，截?cái)嗄滁c(diǎn)，采用接入的方法，將其作為第三個(gè)電站與原有電站的連接點(diǎn)，這種改接方法不會(huì)出現(xiàn)電站廢棄情況，但系統(tǒng)中都能進(jìn)行操控。這種線路改接的方法并未運(yùn)用在電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型中，主要的原因是并入新的電站導(dǎo)致原油的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)較大的偏差，無(wú)法很好地控制電站間的設(shè)備參數(shù)與計(jì)算參數(shù)，可能會(huì)導(dǎo)致電壓不能穩(wěn)定的傳送，同時(shí)長(zhǎng)短不均的線路引起電流的阻塞，加大耗費(fèi)量。

3.2 電站的改造與擴(kuò)建

電站的改造與擴(kuò)建主要對(duì)增加內(nèi)部設(shè)備及改建線路類型。在更新某一個(gè)水平年的電站時(shí)，對(duì)已有的電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行勘察后，確定改動(dòng)的設(shè)備線路之間的切入點(diǎn)，進(jìn)行設(shè)備的增設(shè)與刪減。更改完成后，對(duì)設(shè)備、母線與變壓器的線路進(jìn)行檢測(cè)，記錄改動(dòng)工作，及時(shí)更新系統(tǒng)的線路數(shù)據(jù)。電站的擴(kuò)建過(guò)程中，記錄設(shè)備與線路的屬性的變更與各水平年中對(duì)象屬性的變化情況，依照記錄的數(shù)據(jù)更新到平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)系統(tǒng)信息進(jìn)行更新，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送與記錄。

3.3 電站運(yùn)行的更改

電站運(yùn)行的更改設(shè)計(jì)到線路初期的降壓運(yùn)行與后期的升壓變動(dòng)。這個(gè)變化設(shè)計(jì)到電站內(nèi)部的各個(gè)設(shè)備，在改動(dòng)設(shè)備屬性參數(shù)的時(shí)候，不能忽略不同水平年間的設(shè)備時(shí)態(tài)一致性的問(wèn)題，核對(duì)往年的屬性變更表，確定設(shè)備是否滿足降壓與升壓的條件。對(duì)相對(duì)較新的設(shè)備，記錄變動(dòng)描述，更新到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中；對(duì)于老舊的設(shè)備需要更換，將各個(gè)水平年的數(shù)據(jù)備份到移動(dòng)終端上，再進(jìn)行更換，記錄相應(yīng)變動(dòng)，最后依據(jù)設(shè)備與線路進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整。電站運(yùn)行更改后，必須對(duì)電網(wǎng)網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型進(jìn)行更新，同步各個(gè)變動(dòng)的參數(shù)，上傳數(shù)據(jù)記錄，確保系統(tǒng)平臺(tái)的正常運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

水平年時(shí)態(tài)的電網(wǎng)規(guī)劃網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)牽涉到電站中各個(gè)設(shè)備與線路的配置，依照制定的規(guī)劃方案對(duì)電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)模型調(diào)整，完成每一個(gè)水平年的規(guī)定計(jì)劃，保證電力工程建設(shè)的時(shí)效性。完成每一處電站的改建與擴(kuò)展工程與電站運(yùn)行更改后，及時(shí)更新系統(tǒng)后臺(tái)的數(shù)據(jù)，使網(wǎng)架數(shù)據(jù)模型能夠支撐各個(gè)電站的數(shù)據(jù)記錄、計(jì)算、預(yù)測(cè)，保證電網(wǎng)網(wǎng)架系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行，為下一個(gè)水平年的電網(wǎng)規(guī)劃做好準(zhǔn)備工作。