面向停電決策的簡(jiǎn)易電網(wǎng)系統(tǒng)圖

張 耀，李一林，石程燁，殷一般，陳冬馨

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司開(kāi)化縣供電有限公司，浙江 開(kāi)化324300）

電網(wǎng)調(diào)控一般要借助各類圖形來(lái)完成日常的決策工作。常見(jiàn)的圖形包括系統(tǒng)接線圖與單線圖，系統(tǒng)接線圖既包含變電站及配電線路信息，又包含電網(wǎng)設(shè)備間拓?fù)潢P(guān)系，是電網(wǎng)調(diào)度各項(xiàng)決策的技術(shù)基礎(chǔ)[1]。單線圖包含配電線路中的各類設(shè)備及設(shè)施（導(dǎo)線、電纜、開(kāi)關(guān)站、開(kāi)關(guān)、配變等）及其間的關(guān)系，在電網(wǎng)調(diào)控中普遍應(yīng)用[2]，目前的系統(tǒng)接線圖與單線圖包含的信息豐富，適應(yīng)面廣，但在實(shí)際調(diào)控決策時(shí)，調(diào)控員從系統(tǒng)圖中獲取信息的效率不能滿足故障處理等業(yè)務(wù)場(chǎng)景需要，有必要研究一種簡(jiǎn)易的、能夠與調(diào)控決策場(chǎng)景直接相關(guān)的接線圖，提高調(diào)控員獲取信息的速度與準(zhǔn)確率。

1 簡(jiǎn)易接線圖設(shè)計(jì)思路

1.1 大而全的系統(tǒng)接線圖面臨的挑戰(zhàn)

隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大與配電網(wǎng)負(fù)荷密度的提升，反映設(shè)備間電氣聯(lián)絡(luò)的系統(tǒng)圖越來(lái)越復(fù)雜，在一幅圖形上把區(qū)域內(nèi)所有的線路聯(lián)絡(luò)關(guān)系排布好比較困難，因此，在實(shí)際上常常采用分幅的方式來(lái)安排系統(tǒng)圖。為了保障系統(tǒng)圖的通用性，滿足各個(gè)專業(yè)的使用需要，系統(tǒng)圖中包含了越來(lái)越豐富的信息，大而全的系統(tǒng)圖在使用過(guò)程中，存在著一些不便之處，面臨著諸多的挑戰(zhàn)。

1.1.1 無(wú)法從復(fù)雜的系統(tǒng)圖中快速提取需要的信息

系統(tǒng)圖首先體現(xiàn)的是電力系統(tǒng)各種資源之間的電氣聯(lián)絡(luò)關(guān)系，由于電力系統(tǒng)資源數(shù)量大、類型多，層次關(guān)系復(fù)雜，為了能夠在系統(tǒng)圖中一一體現(xiàn)，各種繪圖元素之間排布比較緊密，有時(shí)像蜘蛛網(wǎng)一樣密密麻麻，不熟悉網(wǎng)架的人員從中查找具體信息時(shí)耗時(shí)較長(zhǎng)，在進(jìn)行決策時(shí)，無(wú)關(guān)的圖元反而成為干擾信息，影響到使用者的判斷，使得提取信息周期延長(zhǎng)。

1.1.2 圖形之間的聯(lián)系弱

當(dāng)涉及配電線路時(shí)，系統(tǒng)接線圖常常采用切割方式，把幾個(gè)變電站之間的聯(lián)絡(luò)圖形繪制在一起，圖形之間的切割具有隨意性與主觀性，單線圖之間的聯(lián)絡(luò)也需要通過(guò)跨越不同的圖幅才能夠全部獲取，調(diào)控員有時(shí)需要跨越多張圖形才能夠提取較為全面的決策信息。

1.2 面向停電決策的簡(jiǎn)易系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)思路

為了解決現(xiàn)有圖形的不足，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)易接線圖，該接線圖從電網(wǎng)調(diào)控常見(jiàn)的停電決策出發(fā)，以轉(zhuǎn)供電路徑全面呈現(xiàn)為目標(biāo)，跨越單線圖、系統(tǒng)圖之間的圖幅邊界，智能提取轉(zhuǎn)供線路、變電站、母線之間的信息，以及轉(zhuǎn)供電路徑的有關(guān)分支線信息，形成簡(jiǎn)明直觀的轉(zhuǎn)供電路徑。

簡(jiǎn)易接線圖是以轉(zhuǎn)供電分區(qū)為基礎(chǔ)單元，轉(zhuǎn)供電分區(qū)是有聯(lián)絡(luò)關(guān)系的饋線集合，當(dāng)停電時(shí)，每條停電線路的轉(zhuǎn)供路徑只能從本轉(zhuǎn)供電分區(qū)的其他線路中選擇，而與其他轉(zhuǎn)供電分區(qū)的路徑無(wú)關(guān)。通過(guò)轉(zhuǎn)供電分區(qū)，可以把電網(wǎng)分成許多轉(zhuǎn)供電分區(qū)以及無(wú)聯(lián)絡(luò)的獨(dú)立饋線。

轉(zhuǎn)供電分區(qū)只與電網(wǎng)靜態(tài)拓?fù)溆嘘P(guān)，與電網(wǎng)的運(yùn)行方式無(wú)關(guān)，因此，轉(zhuǎn)供電分區(qū)的生成具有一定的穩(wěn)定性，它與開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)無(wú)關(guān)。以轉(zhuǎn)供電分區(qū)為基礎(chǔ)分割系統(tǒng)接線圖摒除了系統(tǒng)圖之間切割的隨意性與主觀性，切割后的系統(tǒng)除母線之外，不同分區(qū)間的饋線無(wú)直接與間接的拓?fù)潢P(guān)系，當(dāng)停電決策時(shí)，避免了在不同圖幅之間的相互切換。

簡(jiǎn)易系統(tǒng)圖之間的設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 簡(jiǎn)易系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)

從圖1 中，可以看出，建立在轉(zhuǎn)供電分區(qū)基礎(chǔ)上的簡(jiǎn)易接線圖能夠綜合系統(tǒng)圖、單線圖的優(yōu)點(diǎn)，能夠在一幅圖形上快速發(fā)現(xiàn)與決策相關(guān)的信息，直觀簡(jiǎn)明，更加符合調(diào)控員業(yè)務(wù)。

2 簡(jiǎn)易系統(tǒng)圖應(yīng)用設(shè)計(jì)流程

簡(jiǎn)易系統(tǒng)圖建立在公共信息模型（CIM）基礎(chǔ)上[3]，模型數(shù)據(jù)包括主網(wǎng)模型與配網(wǎng)模型兩部分，主網(wǎng)模型主要來(lái)自于各類調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)（國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的有D5000、OPEN3000），配電網(wǎng)模型來(lái)自于配電自動(dòng)化系統(tǒng)（D5200），通過(guò)主配網(wǎng)模型拼接而形成全網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ?，然后依?jù)靜態(tài)網(wǎng)架之間的拓?fù)潢P(guān)系，生成轉(zhuǎn)供電分區(qū)，轉(zhuǎn)供電分區(qū)以待停電線路為根節(jié)點(diǎn)，以聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)為中繼點(diǎn)，以出線開(kāi)關(guān)為節(jié)子葉點(diǎn)，構(gòu)建一顆轉(zhuǎn)供路徑樹(shù)，通過(guò)這種方式，可以把局部網(wǎng)架轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)供電分區(qū)集。

當(dāng)選中某個(gè)轉(zhuǎn)供分區(qū)中的任何一條饋線時(shí)，只須對(duì)此轉(zhuǎn)供電分區(qū)中饋線進(jìn)行智能化布局即可，由于任何一個(gè)轉(zhuǎn)供電分區(qū)本質(zhì)上是一個(gè)樹(shù)，各饋線之間只須按特定的方向布局即可以避免饋線間的交叉和沖突。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 轉(zhuǎn)供電分區(qū)生成技術(shù)

轉(zhuǎn)供電分區(qū)生成是簡(jiǎn)易系統(tǒng)圖的技術(shù)基礎(chǔ)，在實(shí)際生成時(shí)，可以采用鄰接表方式構(gòu)造配電線路之間開(kāi)關(guān)聯(lián)絡(luò)關(guān)系[4]，通過(guò)染色技術(shù)，生成轉(zhuǎn)供電分區(qū)，由于不需要讀取開(kāi)關(guān)之間的狀態(tài)供電分區(qū)生成速度較快，結(jié)果具有確定性。

3.2 布局優(yōu)化技術(shù)

轉(zhuǎn)供電分區(qū)生成后，為了能夠直觀的展示，需要對(duì)轉(zhuǎn)供電分布進(jìn)行布局，具體而言，采用以下規(guī)則：以開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)為權(quán)重，以權(quán)重最大值為橫向排列，即最右側(cè)的線路為最長(zhǎng)轉(zhuǎn)供電路徑。其他轉(zhuǎn)供電路徑按序分別排布在上下兩側(cè)，使得轉(zhuǎn)供路徑疏密有致。具有二次轉(zhuǎn)供能力的轉(zhuǎn)供分支線根據(jù)規(guī)則排布。采用布局優(yōu)化技術(shù)之后，消除了具有轉(zhuǎn)供能力的分支線圖形化地位，在不減少信息的前提下，避免了因分支線聯(lián)絡(luò)過(guò)多而造成的圖形擁擠與無(wú)序，

4 應(yīng)用情況

系統(tǒng)前端采用.Net Framework WPF 技術(shù)開(kāi)發(fā)，自主監(jiān)測(cè)模型的變化，當(dāng)發(fā)現(xiàn)模型變化時(shí)，自動(dòng)更新圖形，并且能夠智能保留上一次圖形位置變更，系統(tǒng)上線后，經(jīng)過(guò)一階段的試運(yùn)行，簡(jiǎn)易系統(tǒng)圖能夠有效縮短調(diào)控員從圖形中查找、獲取決策信息的時(shí)間，提高了調(diào)控員決策效率。