配電網開關狀態核對系統的設計與實現

楊 帥，羅勁松，邱志強，馬杏可

（嘉興電力局南湖供電分局，浙江 嘉興 314000）

隨著配電網的規模日趨龐大，運行人員的倒閘操作量大幅度增加。與此同時，原有的配網開關狀態變化記錄方式及管理已不能滿足配網發展的需求，很難適應現代化電網安全運行的要求。為此，研發了一套適合于配網調度開關狀態核對管理的系統，使配網調度人員對運行人員操作過的設備進行核對確認后，對當前網架中的開關狀態一目了然。

1 開關狀態核對系統的功能

系統根據配網微機擬寫的操作票，經過執行、登記后，調度配網總圖接收來自于各開閉所（配變站）的開關狀態序列，并自動改變開關狀態，調度人員逐一核對，以確定開關的最終狀態，并把最終狀態保存到系統中。其流程圖見圖1。

配網調度開關狀態核對的特點：

（1）狀態核對涉及的可操作元件主要是開關。

（2）開關元件按分、合2個狀態定義。

（3）每個元件狀態的定義通常都與其自身以及多個相關的元件有關。

2 軟件系統的功能

2.1 生動直觀的仿真平臺和模擬操作

配網運行操作人員根據微機開票系統所開的操作票進行操作后，在該系統中對操作的開關進行登記，相應開關狀態就會變位并閃爍，最后經操作人員和調度員核對閃爍開關的狀態，核對正確后由調度員最終確認，開關停止閃爍并保持在最終確認位置，保證開關狀態與實際一致并經雙方確認。

圖1 開關狀態核對程序

2.2 設備狀態自動檢測和判斷

迅速完成開關狀態的檢索，在配網圖上顯示該開關的位置和狀態，輸入線路名稱后，顯示整條線路上所有干線開關的位置和狀態，為調度處理事故進行緊急倒閘操作提供便利。檢索非正常方式，即顯示所有非正常方式的開關狀態及對應的最后操作時間，讓調度員及操作人員隨時掌握方式要點。

2.3 電網結構可修改

當電網結構發生變化時，如增減開閉所或設備，可以自行對電網結構和開閉所結構進行修改，做到和設備投產圖同步更新。配網圖是該系統的基礎，新設備投產前圖已在系統中更新，待沖擊投產后馬上由授權人員激活，保持圖示與實際的一致。

操作采用分級管理，管理人員和操作人員具有不同的操作和編輯權限。

3 基于網絡圖論和坐標定位的系統設計

3.1 網絡圖論和坐標定位

配網調度操作，就是切除或投入電氣設備。從圖論的觀點來說，調度操作即改變圖的拓撲結構。在把元件抽象為點的基礎上，將其電氣屬性歸納為位置屬性和狀態屬性，這時圖就成了點及其屬性關系的集合。圖在計算機中存儲時將傳統矩陣一分為二[1]：一個用來記錄網絡元件設備，另一個用來記錄元件運行狀態。在進行圖的坐標定位搜索運算時，首先確定被操作元件在整個圖中的位置，再根據這個位置到圖的存儲數據結構中去找到該元件的記錄[2-3]。

以上就是坐標定位法的基本思想，其在軟件開發中的實現方法舉例如下：以圖形界面左上角為原點，向右、向下的方向為正方向，將整個視圖劃分為50×50個小區域，每個區域用來顯示一個設備對象的圖形。這樣，每個設備圖形在界面上的屬性就有x和y坐標，按照設備屬性中的坐標值，就可以確定其對應圖形在視圖上顯示的位置。

3.2 電網拓撲結構數學模型的建立

根據圖論原理整個電網拓撲結構可描述為：

式中：Gi（i=1，2，...，N）為電網中的某個開閉所；S，P為每個開閉所中所有元件的狀態屬性和位置屬性分別組成的集合。

設圖G為開閉所，將其網絡拓撲劃分為v×v網格，每個網格中最多有1個表示元件的點，則元件的狀態矩陣為：S=[Sij]v×v，位置矩陣為：P=[Pij]v×v。 當網格（i，j）處存在元件時；Sij，Pij有記錄； 當網格（i，j）處不存在元件時，Sij，Pij為空。

對于某一開閉所G（S，P），有一所內元件w，建立網絡拓撲圖時，要在位置矩陣中定義該元件的位置： p（w）=[Pij]v×v|w。 對元件進行操作時，首先在P矩陣中找出與該元件位置屬性相匹配的元素p（w），再將該元件的狀態屬性按操作要求變位。

在本系統的拓撲圖數據結構中，被操作元件及其相關元件的狀態，與調度規則中對這些元件的狀態限制相符。比如對元件w進行操作，首先根據位置矩陣在狀態矩陣中找到該元件的狀態：s（w）=[Sij]v×v|w，然后用同樣的方法找到與其相關的其他元件的狀態，再根據規則的邏輯來進行判斷。當邏輯關系成立時，操作可以進行，即將矩陣中的狀態替換為新的狀態；邏輯關系不成立，則不能進行操作。

4 軟件系統的實現

系統以DELPHI 7為開發平臺，ORACLE為數據庫，繪圖采用TCAD矢量圖形控件，利用面向對象的語言特點，既可避免描述中的信息冗余，又增強了對知識的使用和管理，便于維護。

4.1 類及其對象屬性的確定

軟件系統對象分為電網對象和核對對象，利用面向對象程序設計的特點，對各設備類確定繼承關系，根據各電氣設備的共同屬性抽象出父類——基本元件類，其屬性有元件名稱、元件編號、元件定語（用于調度開關狀態核對的規范稱謂）以及元件對應圖形界面的坐標，再派生出不同電氣元件子類，對不能進行操作的其他設備類進行封裝，以防誤操作。派生類在繼承共有特性的同時，又各自擁有不同的屬性[2]。本系統中的派生類還具有其他屬性，如各種狀態的定義、當前狀態、過去狀態、操作規則等。由于配網由開閉所組成，所以其主要數據就是開閉所類對象的鏈式數據集合。

4.2 圖形界面功能的實現

從面向對象的觀點出發，把單個電氣設備作為基本類對象，為每個設備對象類依據不同狀態，創建相應的位圖資源。繪制一次接線圖時，在標有縱橫坐標的網格中，按照現場情況，在對應坐標處填寫元件屬性，系統根據坐標和元件代碼利用坐標定位法，在相應位置顯示該元件及其編號[4]。當需要改變元件狀態時，根據坐標值找到其數據記錄，依據調度規則進行替換。

5 結語

該系統的開發應用，優化了開關狀態核對這一配網運行管理的重要環節。每次核對確認都有詳細的分類記錄，使調度人員和運行人員對開關狀態的掌握以及對非正常運行方式的管理變得十分便利。系統具有網絡化管理功能，數據維護方便。當設備改造后，授權人員在任一臺聯入內網的計算機上，對其圖形做相應的修改即可，提高了工作效率，符合配網運行發展趨勢，有效地防止了誤調度、誤操作的發生。

[1]戴一奇，胡冠章，陳衛.圖論與代數結構[M].北京：清華大學出版社，2003.

[2]王春紅.Delphi 7程序設計[M].北京：清華大學出版社，2004.

[3]馮向科，鄧瑩.Oracle11g數據庫系統設計開發管理與應用[M].北京：電子工業出版社，2009.

[4]中國建筑科學研究院，建筑工程軟件研究所.面向工程應用的圖形平臺TCAD[M].北京：建筑工業出版社，2008.

[5]周庭陽，張紅巖.電網絡理論[M].北京：機械工業出版社，2008.