基于图形的配电网拓扑管理方法的研究与应用

２０１５年１２月　

第３７卷

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔ　　　ｙ

湖州师范学院学报

ｏｌ．３７　　　Ｖ

，Ｄｅｃ．２０１５

基于图形的配电网拓扑

管理方法的研究与应用

沈栋成，唐莹莹，刘　扬，窦永康

（）国网浙江省电力公司湖州供电公司，浙江湖州３１３０００

摘　要：阐述了基于图形配电网拓扑管理方法的探究思路，并开发设计了湖州配网智能图形操作票系统，说明其设计思路、技术路线及实现的功能．通过该系统的应用，缩短了调度员开票的时间，提高了操作票的正确率和安全性，实现了操作票的电子化全流程闭环管理．关键词：配电网；操作票系统；操作防误中图分类号：７６９ＴＭ

文献标志码：Ａ

（）文章编号：００９７３４２０１５Ｓ００９５６１１００－－－一直以来，湖州配网调度操作票的开票方式采用的是以纸质的配网图形为依据，在湖州ＤＰＭＳ系统

的分调操作票管理模块中通过手动输入操作指令的方式实现的．纸质的配网图形没有防误功能，开票人若未能将现场工作中可能出现的对电网、人身、设备造成的危险因素考虑进去，所开具的操作票将具有一定的风险，进而可能引起误操作、误调度的发生．手动输入的限制，当前的开票工作占据了调控员日常上班的较多时间，使调控员不能抽出足够的时间来进行监控信号的分析、计划工作的发令和许可以及事故和异常的处理．

１　系统设计思路

１．１　系统构架

湖州配网智能图形操作票系统主要分为三部分：图形建模管理、配置管理和操作票管理．图形建模管理包括图元定义、模拟演示、操作防误提醒、点图成票以及图形的日常维护；系统配置管理包括权限管理（厂站人员管理、权限配置、和调度术语库的管理；操作票管理即操作票的执行流程的管理，包括Ｐ管理）Ｉ拟票、审票、预令、正令和盖章归档．湖州配网智能图形操作票系统的构架如图１所示．

收稿日期：０２２０１５５２－－作者简介：沈栋成，助理工程师，研究方向：电网调度运行．

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１．２　系统流程设计

操作票先通过点图成票的方法由当班副职调度员根据计划工作的申请单预拟操作票，拟票完成后在拟票人处签名，当班正值调度员对操作票进行预审，预审完毕也在拟票人处签名后进入审票流程．下一班的正值调度员对上一班的操作票进行审票，审票完毕在审票人处签名进入预令阶段．该正值调度员对各个受令单位发布预令，预令的发布可以通过电话发布或预令ＷＥ同时在预令人处签Ｂ自动收发系统发布，名，并记录相关受令单位及受令人员，预令发布完后闭锁预令，操作票进入待执行，即正令阶段．计划工作当天，由当班副职调度员发令操作，正值调度员承担监护工作，副职调度员执行的每一步操作均需将该操作命令发至正值调度员的监护端，经其同意后方可操作执行．每一步操作指令的执行均需记录发令人、受令人、监护人、汇报人、发令时间、受令时间．当该操作票内所有步骤均执行完毕后，盖电子已执行章，操作票进入考核阶段．操作票的考核由班组内具有考核权限的成员对已执行的操作票进行考核，对操作票盖电子合格章或不合格章．考核完毕后对操作票进行归档．若因工作取消等原因，可以在审核、预令和正令阶段对操作票进行作废操作．在正令执行的过程中若需对未执行的步骤进行修改，可以转入审核阶段，对操作票相关步骤进行修改后经审核再转至正令执行．操作流程如图２所示．

２　系统功能简介

２．１　点图智能成票

根据已经建立的配网拓扑模型和已经完成定义的配网设备元件（包括设备的双重命名、所属线路、归，对所需操作的设备图元右击，属的线路班组、同杆架设情况、能否热倒等）在下拉菜单中选择相应的操作命令，即会自动生成相应的语句．可以自动点图成票的设备包括变电站内的１自动装置（重合闸０ｋＶ开关、、、保护装置（线路闸刀、过流保护、过负荷保护、低周减载等）线路开关（联络开关、软压板、备自投软压板）分段开关）以及挂牌操作．除此以外，还可以根据固定短语模块生成许可令等，如图３所示．

２．２　操作防误２．１　防误提示２．

调度员在拟票过程中，凡涉及电网风险的操作均会有相应的防误提示，根据不同的风险类型，系统会自动研判风险的严重性并作出不同程度的告警提示．如涉及１解环的操作，因存在合环电０ｋＶ线路合环、流的原因，系统会及时提示，提醒拟票人注意此类风险．对于带电合接地闸刀等严重错误操作，系统会弹出告警窗，同时闭锁操作．

２．２　防误分析２．

在拟票完成后，系统为拟票提供了防误分析功能，在此功能下，拟票人可以全局预览系统对操作票内

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所有操作指令给出的防误分析，针对每一步指令不同的风险，系统会自动分级，并用不同的颜色加以区分，以便于对操作票中的指令再次进行安全性确认．

２．３　模拟演示２．

在审票阶段，审票人可以通过操作票系统中的模拟演示功能，查看操作票中每一步操作指令模拟执行的实时演示．每一步的演示会自动将画面切换到设备所在的接线图中，并模拟开关、闸刀分合等操作，同时会有改步指令的风险提示，并且可以根据需要单步演示或自动回放．

３　系统的实现和应用

３．１　系统的实现

该系统从调度自动化湖州配调操作范围既有１０ｋＶ以上的主网设备又有大量的１０ｋＶ配网设备．图形、运行方式等信息．ＰＥＮ３０００系统基于ＩＥＣ６１９７０标准获取３５ｋＶ及以上厂站电网模型、１０ｋＶ配网Ｏ

／接线图既可以使用图模编辑工具绘制也可以从ＧＩＳＰＭＳ导入．１０ｋＶ配网与主网通过变电站１０ｋＶ出线的有机结合构成一个完整的电网模型．操作仿真与防误主要依靠网络拓扑分析和潮流计算技术实现．１．１　网络拓扑分析３．

，主要作用是根据电网中开关、网络拓扑分析也称“网络接线分析”刀闸等设备的状态及各电气元件的连接关系生成电网分析用的母线和网络模型．网络拓扑是各种应用软件的前提．

——后进先出的搜索逻辑，本系统网络拓扑分析的算法采用“堆栈”原理—也称为“老鼠钻迷宫”技术．网络拓扑分析用的数据主要有以下两类：

、负荷Ｌ电容器或电抗器Ｃ和双端支单端支路（第一类元件，包括逻辑支路（开关Ｃ机组ＵＮ、Ｂ）Ｄ、Ｐ）、、线路Ｌ零阻抗支路Ｚ等．它们按公司（和电压级（的地区（厂站（路（变压器ＸＦ、Ｎ、ＢＲ）Ｏ）Ｖ）Ｔ）Ｖ）ＣＤＳｋ层次排列，如图４所示．

）、、、和结线分析记录表（母线（子电网（母线－元件关联表（Ｄ）ＳＳＬＡＮＤ）ＳＬ）ＰＬ）ＮＢＩＢＴ　　第二类结点（

等非层次型数据．

这些数据内部和相互间用链指针联系起来，其结果供潮流计算或其他应用程序使用，可以用于拓扑着色、合解环及并解列判别等．举例：判别开关（或刀闸）操作是否造成合解环或并解列的方法，只要根据开关在链表中找到对应的母线（和子电网（在分状态时的网络拓扑分析结果，由开关两端的结点（Ｄ）Ｓ）ＳＮＢＩ－，则为合解环操作；如果是不同的活Ｉ则为并解列操如果是同一个活ＩＬＡＮＤ）ＳＬＡＮＤ不同的ＢＳ，ＳＬＡＮＤ，则为等电位操作．作；如果是同一个ＢＳ，

１．２　调度员潮流３．

调度员潮流是电力系统应用软件最基本的应用之一，是电力系统运行分析和规划设计中最常用的工具，是求电力系统稳态运行条件下的潮流分布．它的作用是在给定（历史、当前或预想）的运行方式下，进行

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设定操作，改变运行方式，分析本系统的潮流分布．

算法：牛顿一拉夫逊法．

真正的电网操作仿真必须采用网络拓扑和潮流计算技术．如果采用一般的接线分析和逻辑判断方法，也能实现调度误操作判别，其工作原理就与变电所的五防系统相类似，但是这种方式需要用户定义每个变电所的主接线方式和误操作判别逻辑，用户维护工作量很大．

实现潮流计算必须输入网络参数，主要是线路、主变的阻抗等．还需要提供系统运行数据，主要是负荷、发电机的有功、无功功率和作为参考母线（平衡结点）的电压等．如果网络参数或运行数据不准确，就会造成计算结果误差，甚至根本无法计算出结果（迭代不收敛）．

考虑到目前的实际应用要求和维护方便，操作票系统采取不输入网络实际参数的模拟操作方式．网络电抗自动取一个很小参数（线路和变压器等阻抗）采用缺省参数由程序自动置入，参数中电阻自动置０，值，如此构成了一个无损耗的网络，平衡结点电压自动取平均额定电压，这样不用输入任何参数就可使用牛拉法实现潮流计算．

根据操作前和操作后的两次拓扑分析和潮流计算结果，再辅以相关安全操作规则判据，便可实现任何接线方式下的误操作判断功能．

１．３　配网图形设计３．

参考已有的配网图形拓扑划分，根据城网线路和农网线路的分布规律，独创地将配网系统图划分为城网图和农网图，并在城网图中下设二级子图，使调度员既能通过总图直观地看到全配网结构，又可通过点击子图图标进入对应子图区域，进行各种模拟操作，图形层次更加清晰，视觉更加直观，如图５、图６、图７所示．

等：基于图形的配电网拓扑管理方法的研究与应用２０１５年　　　　　　　　　　沈栋成，

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３．２　系统的应用

湖州配网智能图形操作票系统开始试运行，通过该系统的应用，极大地提高了操作票的０１４年５月，２正确率和可靠性，精简了操作票执行的流程，提升了调度员开票的效率，使得操作票从开票到盖章归档的所有环节实现了真正意义上的电子化全流程闭环管理．

４　结语

湖州配网智能图形操作票系统依托Ｏ结合ＰＭＳ系统ＰＥＮ３０００系统中的主网拓扑及图元模型参数，中的配网线路模型和拓扑结构，集网络拓扑、调度操作仿真、图票一体化和指纹验证技术于一体，实现了配网调度操作票全流程电子化闭环管理．该系统的投入和使用，精简了操作票执行的流程，极大地提高了调度员开票的正确率和可靠性，独创的点图成票功能，使调度员从之前繁杂的手工开票中解放出来，缩减了操作票的开票时间，提升了开票的效率，从而使调度员能有更多的时间来进行日常计划工作的执行和事故异常的处理．同时，该系统一定程度上减少了计划工作的时间，即减少了停电的时间，从而为社会和企业提供了一定的社会效益和经济效益，保证了电网的安全、优质、经济运行，具有较强的推广应用价值．

参考文献：

［电网调度运行技术［辽宁：东北大学出版社，Ｍ］．１９９７．１］王世祯．

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