面向停電決策的簡易電網系統(tǒng)圖

張 耀，李一林，石程燁，殷一般，陳冬馨

（國網浙江省電力有限公司開化縣供電有限公司，浙江 開化324300）

電網調控一般要借助各類圖形來完成日常的決策工作。常見的圖形包括系統(tǒng)接線圖與單線圖，系統(tǒng)接線圖既包含變電站及配電線路信息，又包含電網設備間拓撲關系，是電網調度各項決策的技術基礎[1]。單線圖包含配電線路中的各類設備及設施（導線、電纜、開關站、開關、配變等）及其間的關系，在電網調控中普遍應用[2]，目前的系統(tǒng)接線圖與單線圖包含的信息豐富，適應面廣，但在實際調控決策時，調控員從系統(tǒng)圖中獲取信息的效率不能滿足故障處理等業(yè)務場景需要，有必要研究一種簡易的、能夠與調控決策場景直接相關的接線圖，提高調控員獲取信息的速度與準確率。

1 簡易接線圖設計思路

1.1 大而全的系統(tǒng)接線圖面臨的挑戰(zhàn)

隨著電網規(guī)模的擴大與配電網負荷密度的提升，反映設備間電氣聯絡的系統(tǒng)圖越來越復雜，在一幅圖形上把區(qū)域內所有的線路聯絡關系排布好比較困難，因此，在實際上常常采用分幅的方式來安排系統(tǒng)圖。為了保障系統(tǒng)圖的通用性，滿足各個專業(yè)的使用需要，系統(tǒng)圖中包含了越來越豐富的信息，大而全的系統(tǒng)圖在使用過程中，存在著一些不便之處，面臨著諸多的挑戰(zhàn)。

1.1.1 無法從復雜的系統(tǒng)圖中快速提取需要的信息

系統(tǒng)圖首先體現的是電力系統(tǒng)各種資源之間的電氣聯絡關系，由于電力系統(tǒng)資源數量大、類型多，層次關系復雜，為了能夠在系統(tǒng)圖中一一體現，各種繪圖元素之間排布比較緊密，有時像蜘蛛網一樣密密麻麻，不熟悉網架的人員從中查找具體信息時耗時較長，在進行決策時，無關的圖元反而成為干擾信息，影響到使用者的判斷，使得提取信息周期延長。

1.1.2 圖形之間的聯系弱

當涉及配電線路時，系統(tǒng)接線圖常常采用切割方式，把幾個變電站之間的聯絡圖形繪制在一起，圖形之間的切割具有隨意性與主觀性，單線圖之間的聯絡也需要通過跨越不同的圖幅才能夠全部獲取，調控員有時需要跨越多張圖形才能夠提取較為全面的決策信息。

1.2 面向停電決策的簡易系統(tǒng)圖設計思路

為了解決現有圖形的不足，設計一種簡易接線圖，該接線圖從電網調控常見的停電決策出發(fā)，以轉供電路徑全面呈現為目標，跨越單線圖、系統(tǒng)圖之間的圖幅邊界，智能提取轉供線路、變電站、母線之間的信息，以及轉供電路徑的有關分支線信息，形成簡明直觀的轉供電路徑。

簡易接線圖是以轉供電分區(qū)為基礎單元，轉供電分區(qū)是有聯絡關系的饋線集合，當停電時，每條停電線路的轉供路徑只能從本轉供電分區(qū)的其他線路中選擇，而與其他轉供電分區(qū)的路徑無關。通過轉供電分區(qū)，可以把電網分成許多轉供電分區(qū)以及無聯絡的獨立饋線。

轉供電分區(qū)只與電網靜態(tài)拓撲有關，與電網的運行方式無關，因此，轉供電分區(qū)的生成具有一定的穩(wěn)定性，它與開關的開合狀態(tài)無關。以轉供電分區(qū)為基礎分割系統(tǒng)接線圖摒除了系統(tǒng)圖之間切割的隨意性與主觀性，切割后的系統(tǒng)除母線之外，不同分區(qū)間的饋線無直接與間接的拓撲關系，當停電決策時，避免了在不同圖幅之間的相互切換。

簡易系統(tǒng)圖之間的設計如圖1所示。

圖1 簡易系統(tǒng)圖的設計

從圖1 中，可以看出，建立在轉供電分區(qū)基礎上的簡易接線圖能夠綜合系統(tǒng)圖、單線圖的優(yōu)點，能夠在一幅圖形上快速發(fā)現與決策相關的信息，直觀簡明，更加符合調控員業(yè)務。

2 簡易系統(tǒng)圖應用設計流程

簡易系統(tǒng)圖建立在公共信息模型（CIM）基礎上[3]，模型數據包括主網模型與配網模型兩部分，主網模型主要來自于各類調度自動化系統(tǒng)（國內常見的有D5000、OPEN3000），配電網模型來自于配電自動化系統(tǒng)（D5200），通過主配網模型拼接而形成全網拓撲模型，然后依據靜態(tài)網架之間的拓撲關系，生成轉供電分區(qū)，轉供電分區(qū)以待停電線路為根節(jié)點，以聯絡開關為中繼點，以出線開關為節(jié)子葉點，構建一顆轉供路徑樹，通過這種方式，可以把局部網架轉化為轉供電分區(qū)集。

當選中某個轉供分區(qū)中的任何一條饋線時，只須對此轉供電分區(qū)中饋線進行智能化布局即可，由于任何一個轉供電分區(qū)本質上是一個樹，各饋線之間只須按特定的方向布局即可以避免饋線間的交叉和沖突。

3 關鍵技術

3.1 轉供電分區(qū)生成技術

轉供電分區(qū)生成是簡易系統(tǒng)圖的技術基礎，在實際生成時，可以采用鄰接表方式構造配電線路之間開關聯絡關系[4]，通過染色技術，生成轉供電分區(qū)，由于不需要讀取開關之間的狀態(tài)供電分區(qū)生成速度較快，結果具有確定性。

3.2 布局優(yōu)化技術

轉供電分區(qū)生成后，為了能夠直觀的展示，需要對轉供電分布進行布局，具體而言，采用以下規(guī)則：以開關數據為權重，以權重最大值為橫向排列，即最右側的線路為最長轉供電路徑。其他轉供電路徑按序分別排布在上下兩側，使得轉供路徑疏密有致。具有二次轉供能力的轉供分支線根據規(guī)則排布。采用布局優(yōu)化技術之后，消除了具有轉供能力的分支線圖形化地位，在不減少信息的前提下，避免了因分支線聯絡過多而造成的圖形擁擠與無序，

4 應用情況

系統(tǒng)前端采用.Net Framework WPF 技術開發(fā)，自主監(jiān)測模型的變化，當發(fā)現模型變化時，自動更新圖形，并且能夠智能保留上一次圖形位置變更，系統(tǒng)上線后，經過一階段的試運行，簡易系統(tǒng)圖能夠有效縮短調控員從圖形中查找、獲取決策信息的時間，提高了調控員決策效率。