海南電網全景潮流圖自動成圖研究及應用

姜 文 宋麗珠 吳清玉 顧禮斌 許良斐 劉 悅

（1、海南電網有限責任公司，海南 海口570000 2、北京四方繼保股份有限公司，北京100000）

全景潮流圖作為大型電網調控中心常用智能化調度工具，能夠準確反映大電網潮流流向和設備運行狀態，在宏觀分析電網運行態勢方面、輔助調度員決策、提高系統調控水平等方面的作用越來越明顯。海南電網以智能化、可視化為目標，基于自動成圖技術，開展基于地市一體化的電網全景潮流圖研究和建設，為電網調度員提供良好的輔助決策功能。

1 自動成圖技術在南方電網應用情況

最早的自動成圖技術起源于大規模電路設計的布線算法，以連接線最短、交叉最少、分布最均勻作為優化目標，構建優化算法進行求解。多種算法被引入到該問題研究中，包括遺傳算法[1]、模擬退火算法[2]等。自動成圖技術除了要滿足連接線最短、交叉最少、分布最均勻等技術問題，還需要能夠基于CIM 實現與現有調控系統無縫鏈接、兼顧地理位置等要求[3-5]。

自動成圖技術于2015 年開始在總調110kV 模型拼接系統上進行推廣應用，實現全自動生成35kV 以上的全電壓等級的電網潮流圖、廠站接線圖。2016 年起自動成圖技術被納入OS2標準規范中，成為南方電網公司重點推廣科技成果，并繼續在南方電網總調OCS（運行控制系統）、POC（電網運行駕駛艙）應用，并根據電力監控不同應用場景需求，發展出全景式調度視圖、主題式調度視圖、預防式調度視圖等。

2 省地一體化廠站全景潮流圖自動成圖

2.1 海南電網總體特征

海南電網主網架為220kV 的環島環網，包含35kV 及以上變電站300 余座。電網主要電源位于海島西側，負荷集中在海島南北兩側，整體潮流分布呈由西向南和由西向北的流向。

2.2 自動成圖總體流程

海南省地一體化備用調度系統（D5000）于2018 年投運，部署于三亞，已接入超過300 個35kV 及以上變電站數據。采用備調系統一方面可以減少對主調的影響，另一方面可以合理利用備調資源，有效驗證成圖技術的可行性。電網運行全景視圖自動生成系統從海南省地一體化備調系統獲取需要成圖的電網CIM模型，從GIS 系統獲取廠站坐標文件，通過拓撲分析建立廠站與廠站之間的電氣連接關系及位置關系，在成圖工作站自動生成滿足地理相對位置的地理潮流圖及對應的廠站接線圖，通過SVG 文件導入海南省地一體化備調系統應用，如圖1 所示。

圖1 電網運行全景視圖自動生成系統流程

2.3 廠站細節展示

常規調度潮流圖中對變電站內部的細節如母線分裂情況表達不夠充分。本文提出對廠站細節進行改進，展現更多細節，提高可視化效率。2.3.1 按地理位置排布進出線。依據地理位置對進出線末端延圓周均勻排布，不同電壓等級線路以不同顏色畫面區分。2.3.2 按電壓等級劃分內部區域。按照電壓等級由高到低，從內到外分片，500kV、220kV、110kV 對應橙色、淺藍、淺綠圓圈域；2.3.3 排布站內電氣結構。同一電壓等級內，對母線按照實時計算的電氣連通關系分組，每組對應圓圈內的一段圓弧，再根據進出線分布的弧度排序，短的在內，長的在外。同時從母線到線端之間補充連接線（同色），母線和連接線之間交點要形成焊點標識對應進出線開關；2.3.4 組合形成潮流圖。將全部電壓等級疊加形成完整潮流圖。

圖2 廠站圖多電壓等級疊加顯示

3 潮流動態更新

自動成圖系統從海南省地一體化備調系統獲取電網CIM模型、廠站增量文件，電網GIS 系統獲取廠站坐標文件，在成圖工作站自動生成地理潮流圖、廠站接線圖等，再轉換成標準SVG 文件導入備調系統。

4 應用成效

海南電網實現了海南地區約350 個廠站的潮流圖、廠站圖自動成圖應用，充分利用省地一體化備調系統資源，通過圖模的自動上傳下載交互，自動生成潮流圖SVG 文件，并導入海南省地一體化備調系統應用。其中海南中調主網地理潮流圖如圖3 所示，對廠站表現方式進行擴展后，效果如圖4 所示。通過本文提出的擴展方法，可以有效展現變電站內部細節，賦予潮流圖更豐富的信息，更好地為調度員提供輔助決策支持。

圖3 海南中調主網地理潮流圖

圖4 廠站細節擴展展示結果

5 結論

本文研究了海南電網省地一體化廠站全景潮流圖自動成圖方法，研發形成的自動化軟件能夠為海南電網調控提供良好的智能化、可視化輔助決策工具，具有良好的應用價值和推廣價值。