油田電網(wǎng)自動(dòng)化主站公共圖形繪制標(biāo)準(zhǔn)化探討

張建國(guó)

中國(guó)石油集團(tuán)電能有限公司

公共圖形是電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)，是電網(wǎng)各級(jí)用戶使用系統(tǒng)的重要手段。電網(wǎng)各級(jí)調(diào)度之間面臨著如何實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)模型、公共圖形資源共享，減少重復(fù)性的繪制工作使電力企業(yè)獲得更高的工作效率和更大的經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)問題。標(biāo)準(zhǔn)化的公共圖形繪制、遵循IEC 61970/IEC 61968系列標(biāo)準(zhǔn)的模型圖形數(shù)據(jù)交換是解決上述問題的有效途徑[1-3]。在模型圖形數(shù)據(jù)交換方面，IEC 61970/IEC 61968系列標(biāo)準(zhǔn)的公共信息模型（CIM）[4-5]定義了電力系統(tǒng)應(yīng)用信息傳輸?shù)恼Z義；組件接口規(guī)范（CIS）[6]定義了信息傳輸?shù)恼Z法；圖形交互方案定義了用于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)圖形交互的SVG圖形格式。SVG一般被翻譯為可縮放矢量圖形，是國(guó)際WWW委員會(huì)（W3C）制訂的一種二維矢量圖形格式，本質(zhì)上則是一種基于XML文本化方式的矢量圖形描述語言[7-8]。遵循CIM模型規(guī)范，以XML及SVG文件為載體，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型和公共圖形的數(shù)據(jù)交換。在標(biāo)準(zhǔn)化的公共圖形繪制方面，中國(guó)南網(wǎng)公司在行業(yè)內(nèi)率先建立了公共圖形繪制的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并取得了良好的效果。本文依據(jù)油田電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際情況，建立滿足油田電網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)實(shí)際需求的公共圖形繪制的標(biāo)準(zhǔn)，保證其運(yùn)行畫面的一致性和開放性，有效提升自動(dòng)化專業(yè)管理水平。

1 主站系統(tǒng)的圖形繪制

油田電網(wǎng)是全國(guó)最大的企業(yè)電網(wǎng)，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)從無到有，經(jīng)歷了三代的發(fā)展，電網(wǎng)技術(shù)人員從幾套系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)中積累了大量的圖形繪制和使用經(jīng)驗(yàn)，初步形成了油田自有的圖形風(fēng)格，但還未達(dá)到系統(tǒng)化、規(guī)范化。隨著近年來電網(wǎng)的飛速發(fā)展，中油電能公司完成了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的升級(jí)改造和星火、會(huì)戰(zhàn)兩個(gè)集控站的建設(shè)，各采油廠陸續(xù)開展了無人值守改造，建設(shè)了集控中心自動(dòng)化主站系統(tǒng)，各主站系統(tǒng)之間的公共圖形的整體布局、顏色和字體、標(biāo)注規(guī)范等風(fēng)格各異，因此，需要以電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)公共圖形的繪制方式為基礎(chǔ)，對(duì)油田電網(wǎng)各級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)公共圖形的繪制進(jìn)行總體的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

電網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)圖形主要包含入口畫面、導(dǎo)航畫面、電氣主接線圖、潮流圖、地理潮流圖、間隔圖、曲線、棒圖、各種系統(tǒng)信息和維護(hù)操作圖、報(bào)表。其中入口畫面、導(dǎo)航畫面、電氣主接線圖、潮流圖、地理潮流圖稱之為公共圖形。

經(jīng)過多年的摸索和實(shí)踐，總結(jié)已改造建設(shè)完成的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)圖形部分的繪制工作，整理歸納出自動(dòng)化主站系統(tǒng)公共圖形繪制作法。

1.1 公共圖形繪制整體布局

電氣接線圖是使用最多的圖形，畫布比例的寬高比原則上應(yīng)選擇4∶3比例。若設(shè)備較多，畫布的寬高比可采用16∶9比例。畫布分區(qū)可設(shè)置四個(gè)區(qū)域：電氣主接線圖繪制區(qū)域，廠站的調(diào)度命名、廠站名稱及上級(jí)畫面鏈接區(qū)域，廠站的重要統(tǒng)計(jì)遙測(cè)、遙信數(shù)值區(qū)域，圖紙版本號(hào)區(qū)域。

潮流圖的畫布大小由廠站的多少來確定。潮流圖和標(biāo)題定義在畫布的上方。點(diǎn)擊圖標(biāo)題應(yīng)能返回上一層畫面。圖例說明定義在畫布的左下角。

入口畫面應(yīng)包含用戶最關(guān)心的信息，如系統(tǒng)頻率、總負(fù)荷等，并以簡(jiǎn)潔、直觀的方式展現(xiàn)出來。可設(shè)為兩或三個(gè)區(qū)域，包括入口畫面名稱區(qū)域，各功能模塊及其鏈接區(qū)域，重要信息如系統(tǒng)頻率、總負(fù)荷等顯示區(qū)域。

導(dǎo)航畫面是系統(tǒng)入口畫面和各圖形的鏈接紐帶。某一類畫面的導(dǎo)航畫面應(yīng)包含所有此類畫面的鏈接，不能遺漏。對(duì)于鏈接數(shù)量比較多的導(dǎo)航畫面，應(yīng)分類進(jìn)行導(dǎo)航，可采用表格或標(biāo)簽頁，做到標(biāo)識(shí)清晰，目標(biāo)明確。導(dǎo)航畫面應(yīng)具備回到上級(jí)畫面的功能，做到雙向鏈接。可設(shè)為三個(gè)區(qū)域，包括導(dǎo)航圖名稱區(qū)域、上級(jí)畫面鏈接區(qū)域和下級(jí)畫面鏈接區(qū)域。

GIS潮流圖以GIS地理圖作為畫面底圖，包含經(jīng)緯度信息。GIS潮流圖中的廠站和線路桿塔包含地理坐標(biāo)，數(shù)據(jù)從GIS系統(tǒng)中導(dǎo)入，位置應(yīng)與實(shí)際的地理位置保持一致，GIS潮流圖的其他繪制規(guī)則與潮流圖一致。可設(shè)為三個(gè)區(qū)域，包括GIS圖名稱區(qū)域、GIS圖顯示區(qū)域、地理潮流圖的圖例說明區(qū)域。

1.2 顏色和字體

畫布底色應(yīng)統(tǒng)一選擇為深色，一般是黑色。潮流圖畫布底色由地理圖決定。

標(biāo)注類型包括設(shè)備名稱、遙測(cè)英文簡(jiǎn)稱、遙測(cè)數(shù)值、遙信狀態(tài)和其他說明性文字，各標(biāo)注的顏色見表1。標(biāo)注的中文字體為仿宋或者宋體，標(biāo)注的英文和數(shù)字的字體為Arial或Sans Serif。

表1 標(biāo)注顏色Tab.1 Color mark

1.3 標(biāo)注規(guī)范

設(shè)備名稱作為對(duì)該設(shè)備的描述，標(biāo)注該設(shè)備的調(diào)度命名。對(duì)于設(shè)備的有功、無功功率，在其遙測(cè)數(shù)值旁標(biāo)注箭頭“↑”，以標(biāo)示其潮流流向。箭頭顏色應(yīng)和其所屬遙測(cè)的顏色一致。

1.4 設(shè)備繪制原則

電氣主接線圖畫面中相同設(shè)備的大小應(yīng)保持一致，設(shè)備間隔應(yīng)均勻。設(shè)備間應(yīng)相互對(duì)齊，連接線應(yīng)盡量避免交叉。對(duì)于35 kV變電站，上方布設(shè)35 kV母線，下方布設(shè)6 kV母線。對(duì)于110 kV變電站三卷變，采用左上方布設(shè)110 kV母線，右上方布設(shè)6 kV或10 kV母線，中間布設(shè)35 kV母線；對(duì)于110 kV變電站兩卷變，布局與35 kV變電站一致。交流線路出線根據(jù)母線布設(shè)位置繪制在畫面上側(cè)或下側(cè)，并保持出線統(tǒng)一向上或向下，線路量測(cè)值(PQI)統(tǒng)一放在線路右側(cè)。線路、連接線等設(shè)備的折角為90°。

潮流圖應(yīng)采用模擬退火算法進(jìn)行優(yōu)化布局，聯(lián)絡(luò)線（線路）上能夠正確顯示潮流的方向，線路以垂直線方式布置，盡量避免交叉、重合，總體美觀均勻[9]。畫面中相同類型的廠站大小、顯示方式應(yīng)保持一致。

地理潮流圖GIS地理圖應(yīng)準(zhǔn)確、清楚、可縮放，能清晰表示所在區(qū)域的地理信息。廠站和桿塔相對(duì)位置應(yīng)與實(shí)際位置一致。

2 實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化需考慮的主要內(nèi)容

油田調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的圖形繪制雖然源自油田調(diào)度的使用習(xí)慣和常用作法，但與目前行業(yè)內(nèi)制定的標(biāo)準(zhǔn)相符。建議以此做法為基礎(chǔ)，建立油田電網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)繪制規(guī)范，實(shí)現(xiàn)各級(jí)主站系統(tǒng)圖形繪制的標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)還需在如下方面給予補(bǔ)充完善：

（1）依據(jù)國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合油田實(shí)際發(fā)展需要，在規(guī)范的適用范圍、相關(guān)規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、總體原則及要求方面做準(zhǔn)確的定義和描述。

（2）設(shè)備遙測(cè)標(biāo)注建議增加遙測(cè)英文簡(jiǎn)稱；增加說明性文字標(biāo)注，主要用于對(duì)設(shè)備、遙測(cè)、遙信進(jìn)行說明，如對(duì)重要關(guān)口線路標(biāo)注“××送受電關(guān)口”。

（3）建議分段母線接線全部調(diào)整為一母在左、二母在右布置；同一電壓等級(jí)的主設(shè)備間隔順序宜按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際間隔布置；未投產(chǎn)設(shè)備采用虛線方式表示。

（4）所有繪制設(shè)備圖元、標(biāo)注應(yīng)定義其尺寸及擺放位置。

3 結(jié)束語

通過建立油田電網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)公共圖形的繪制規(guī)范，應(yīng)用IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)交換公共圖形數(shù)據(jù)的方法，能夠有效解決各個(gè)自動(dòng)化主站系統(tǒng)之間運(yùn)行信息割裂、缺乏統(tǒng)一的圖形使用標(biāo)準(zhǔn)等問題，從而確保油田各級(jí)主站系統(tǒng)監(jiān)控畫面的一致和電網(wǎng)模型的完整。這一方法的實(shí)施將提高油田電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行管理水平，保證油田電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。