引言

隨著配電自動化系統(tǒng)建設步伐的加快以及應用場景的不斷增加,配網(wǎng)線路圖形作為調度員掌握配電網(wǎng)總體結構和實時運行狀態(tài)的主要手段的重要性越來越突出。長期以來,由于配電網(wǎng)結構復雜、改造頻繁,配網(wǎng)圖形的維護是配電網(wǎng)建設中的痛點問題之一。配電網(wǎng)圖形的維護通常采用以下兩種方式:一種是在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中進行維護,另一種是在GIS系統(tǒng)中進行維護,然后通過接口導入配網(wǎng)自動化系統(tǒng)。采用第一種方式配電網(wǎng)圖形需要二次維護,維護工作量大,但可以根據(jù)調度員需要繪制單線圖、環(huán)網(wǎng)圖等。采用第二種方式實現(xiàn)了圖形一次維護,多處使用,減輕了維護的工作量,確保各個業(yè)務系統(tǒng)配電網(wǎng)圖形的一致性。但目前GIS系統(tǒng)僅繪制基于地理信息的線路沿布圖。隨著手拉手環(huán)網(wǎng)線路的增加,線路沿布圖不夠直觀,無法輔助調度員快速掌握環(huán)網(wǎng)線路運行情況,給調度員日常調度帶來諸多不便。

鑒于上述配網(wǎng)圖形維護中存在的問題,長期以來相關研究機構和廠家致力于配網(wǎng)圖形自動成圖技術的研究。目前的研究思路主要是根據(jù)配網(wǎng)模型自動生成配網(wǎng)單線圖。由于配網(wǎng)單線圖在布局上過于復雜,從現(xiàn)場應用情況來看,自動生成的配網(wǎng)單線圖一直無法實用化。

此外,隨著配電自動化系統(tǒng)在配網(wǎng)調度運行和管理工作中的快速推廣與應用,調配用系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享與應用整合的需求越來越迫切。加上智能調度建設的不斷推進,在事故處理、停電計劃轉供電輔助決策等過程中,調度員不僅需要常規(guī)的單線圖、環(huán)網(wǎng)圖等靜態(tài)圖形的支撐,如何基于主配網(wǎng)圖模數(shù)據(jù)自動生成供電范圍圖、轉供路徑圖等動態(tài)圖形也成為目前研究的重點。

本文針對目前配網(wǎng)圖形維護和應用中存在的問題,開發(fā)了一種基于GIS圖模的配電網(wǎng)自動成圖系統(tǒng)。該系統(tǒng)的建設思路是:配網(wǎng)單線圖由GIS系統(tǒng)維護,然后基于主配網(wǎng)集成模型自動生成環(huán)網(wǎng)圖、供電范圍圖、轉供路徑圖和電源追溯圖等動態(tài)專題圖。這樣一方面降低了單線圖自動成圖的難度,另一方面基于主配網(wǎng)集成模型,結合智能調度業(yè)務實現(xiàn)專題圖自動生成。

1總體思路

本項目開發(fā)的基于GIS圖模的配電網(wǎng)自動成圖系統(tǒng)通過FTP接口從GIS系統(tǒng)和調度自動化系統(tǒng)111區(qū)獲取基于C1M/SVG標準的配電網(wǎng)圖模文件和主網(wǎng)圖模文件,實現(xiàn)主配網(wǎng)模型的拼接。從配網(wǎng)自動化系統(tǒng)111區(qū)和調度自動化系統(tǒng)111區(qū)獲取主配網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)。通過webService接口獲取調度配網(wǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的自動成圖請求,根據(jù)業(yè)務需要自動生成基于SVG格式的環(huán)網(wǎng)圖、供電范圍圖、轉供路徑圖和電源追溯圖等專題圖,并通過接口返回給調度生產(chǎn)管理系統(tǒng)?？傮w流程如圖1所示。

1.1硬件架構設計

配電網(wǎng)自動成圖系統(tǒng)部署在安全111區(qū),硬件上主要由兩臺服務器組成,分別是數(shù)據(jù)庫服務器和自動成圖服務器。數(shù)據(jù)庫服務器用于存放主配網(wǎng)模型數(shù)據(jù)、實時運行數(shù)據(jù)和歷史自動成圖文件等。自動成圖服務器主要實現(xiàn)與配網(wǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)之間的自動成圖接口服務、專題圖自動生產(chǎn)服務等。配電網(wǎng)自動成圖系統(tǒng)通過防火墻分別和GIS系統(tǒng)、調度自動化111區(qū)系統(tǒng)、配網(wǎng)自動化111區(qū)系統(tǒng)以及配網(wǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)等相連,具體硬件架構如圖2所示。

1.2軟件架構設計

配電網(wǎng)自動成圖系統(tǒng)在軟件系統(tǒng)體系結構上采用C/S架構,基于C++/0T語言開發(fā)數(shù)據(jù)接口和自動成圖功能。

數(shù)據(jù)接口包括以下接口功能:

（1）與配網(wǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)接口。通過webService方式獲取配網(wǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)專題圖生成請求,并將生成的SVG格式的專題圖通過webService方式回傳給配網(wǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

（2）與EMS系統(tǒng)接口。通過Ftp方式從調度自動化系統(tǒng)的111區(qū)獲取CIM!xML格式主網(wǎng)模型和E語言格式主網(wǎng)實時數(shù)據(jù)。

(3）與DMS系統(tǒng)接口。通過Ftp方式從配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的III區(qū)獲取CIM!xML格式配網(wǎng)模型和E語言格式配網(wǎng)實時數(shù)據(jù)。

自動成圖包括以下功能:

（1）環(huán)網(wǎng)圖自動生成:點擊一條饋線,基于配電網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲搜索其相關的手拉手線路及主環(huán)線路上的設備,自動生成基于SVG格式的環(huán)網(wǎng)圖。

(2）供電范圍圖自動生成:點擊一個設備,基于主配網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲搜索及實時運行方式搜索其供電的設備,自動生成基于SVG格式的供電范圍圖。

(3）轉供路徑圖自動生成:點擊一個設備,基于主配網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲搜索及實時運行方式搜索其當前可以轉供的路徑及設備,自動生成基于SVG格式的轉供路徑圖。

(4）電源點追溯圖自動生成:點擊一個設備,基于主配網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲搜索及實時運行方式搜索其當前供電的電源點及供電路徑上的設備,自動生成基于SVG格式的電源點追溯圖。具體軟件架構如圖3所示。

2電網(wǎng)絡撲搜索算法

環(huán)網(wǎng)圖、供電范圍圖、轉供路徑圖和電源追溯圖等專題圖自動生成的第一步需要進行網(wǎng)絡拓撲搜索。其中,環(huán)網(wǎng)圖在網(wǎng)絡拓撲搜索時不需要考慮開關、刀閘狀態(tài),供電范圍圖、轉供路徑圖和電源追溯圖等專題圖則需要考慮開關、刀閘實時狀態(tài)。下面以供電路徑圖為例介紹網(wǎng)絡拓撲搜索算法。

本文采用廣度優(yōu)先遍歷法,針對特定的目標設備實現(xiàn)拓撲分析。具體算法分析流程如圖4所示。

從圖4中可知,對于目標設備devID及指定的追溯電壓等級volID,首先判斷追溯電壓等級是否高于l0kV,如果高于l0kV,則分兩種情況實現(xiàn):對于l0kV電壓等級設備的電源點追溯采用基本的廣度優(yōu)先遍歷法得到設備集:對于l0kV以上電壓等級,遵循以上兩條原則,向高電壓等級及潮流流入的方向遍歷得到相應設備集,應用廣度優(yōu)先分層遍歷法。

3自動成圖布局算法

在配電網(wǎng)專題圖的自動生成中,為了符合調度員習慣,需盡量保持連線橫平豎直的走線。比如在環(huán)網(wǎng)圖的布局中一般遵守電源點位于左側、聯(lián)絡開關在右側等常用習慣。

供電范圍圖、轉供路徑圖、電源點追溯圖等專題圖一般為輻射狀網(wǎng)架結構,本文采用樹形布局算法。該算法適用于輻射狀無環(huán)的網(wǎng)架結構,由一個根節(jié)點延伸出多個子節(jié)點,滿足"樹"形分層特性,圖形具有很好的可讀性。該算法將配網(wǎng)單線圖模型抽象為一個多叉樹數(shù)據(jù)結構,其根節(jié)點為本饋線的電源點節(jié)點)配網(wǎng)斷路器連接母線側節(jié)點）。布局算法過程就是為整個圖形節(jié)點設定x、y坐標的過程。本文采用寬度優(yōu)先搜索、遞歸中序遍歷的方法實現(xiàn),在通過x、y坐標的設定后,則完成了樹形布局算法過程,再進行圖形布線、圖形調整過程即可完成單線圖的自動生成,如圖5所示。

4結語

本文提出了一種基于主配網(wǎng)集成模型的配電網(wǎng)自動成圖系統(tǒng),并針對中山供電局的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行測試,取得了良好的效果。該系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了EMS、DMS、GlS以及生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成和業(yè)務集成,并根據(jù)實際業(yè)務需求實現(xiàn)了配電網(wǎng)專題圖的自動生成,較好地滿足了配網(wǎng)調度的實際需求,解決了目前GlS圖形僅有線路沿布圖的缺點,進一步提升了調度決策的智能化水平。