配網圖模準確性校核系統的設計與實現

王英子 海 迪 劉姜鈞泰 崔 嬌 賀渝鑌

（云南電網有限責任公司昆明供電局）

0 引言

配電網圖模是一種對真實的配電網連接特性的抽象表達，從而構建出配網系統的圖形、模型，它是主站系統實時監視以及各種高級分析應用功能的基本依據。與GIS 圖紙屬于一張靜止的圖紙相比，配電自動化系統需要在圖紙上展開大量的監視、操作、調整等工作，因此，對配電自動化圖紙進行更新、校核的過程十分繁瑣。

1 當下配網圖模準確性校核系統存在的問題

以昆明供電公司為例，昆明供電公司現有2300余條線路，每日GIS 圖形變化率為97，在配電網中存在著“圖”與“圖”不一致的現象。電力系統中出現的圖像與實際情況不一致、一次裝置錯誤控制等問題，給配電系統的運營管理帶來了很大的困難。存在如下問題：（1）圖模校驗工作量大。與主網絡結構比較穩定的情況相比，配電網的線路較多且變化較大。檢驗方法簡單，檢驗的模型數量多，精度難以保證；圖形模型不能完成自動化的輸入，需要手工鍵入指令，耗時耗力。（2）圖像與實際情況不一致。配電網進行大規模的網絡結構調整，增加了大量的新用戶，當前，主要是靠著自動化工作人員來進行與配電自動化終端變化有關的圖模變化，而沒有與之相關的變化則是大量的積累，存在著圖與實際不符的問題。（3）對工作過程產生不利地作用。圖模是調度端、現場端開展工作的基礎，由于圖示不合，會影響到日常類檢修工作、創新類工作的開展。（4）存在較高的安全性隱患。以IP 地址和組號為代表的配電網中的重要數據，由于其與實際情況的不一致所引起的重要數據誤差，很容易引起配網調度人員對一次側的控制失誤，從而引發電網和人員的安全隱患。為了解決這些問題，設計開發了一種基于GIS 軟件的GIS 圖形檢查系統。它利用技術手段來對手工核對工作進行協助，從而降低了工作人員的工作負擔，從而確保了配網圖模的質量，從而提升了圖模運維的智能化程度，為配網自動化系統的實際應用打下了基礎［1］。

2 系統設計

2.1 配網凸模維護方式分析

配電網圖模是指配電網系統模型和圖表，對配電網連接特點進行了詳細的描述，為配網維修人員工作提供了支撐。配網圖模檢查體系的合理與否，直接關系到整個配網自動化體系的實際應用程度，是整個配網自動化體系建設成功與否的關鍵。根據中國電力行業的發展狀況，各地供電所已經進行了20 多年的配網自動化系統的建設，而配電網模型的試驗問題會對配網自動化系統的實用化運行產生一定的影響，這也是供電局目前所要解決的問題。當前，由于配電網維修任務繁重，升級頻率高，導致配電網模型在各系統之間的標準難以統一，不兼容等問題。目前階段，在配網自動化系統設計建設的過程中，配網凸模的維護可以分成兩種方式：① 以GIS 系統和配網自動化系統單獨的維護為主，兩者之間沒有顯著的聯系。② 根據地理信息系統的特點，將地理信息系統的數據輸入到電網的自動控制系統中。第一種方法要求對兩組模型進行統一的管理，由于這種管理方法的工作量很大，而且不能進行模型間的共享，因此在后一種方法中得到了廣泛的應用。但是經過對該系統的調研發現，因為各個區域的GIS 系統的水平有很大的差別，再加上GIS 系統的功能還不夠完善，GIS 系統的維修人員的職業素養也是參差不齊，從而導致了圖模的維修質量不高。若出現維修失誤，在沒有檢驗的情況下，將會對系統的正常運行產生干擾，進而危害到電網的安全。為此，很多供電所都積極地進行了配網自動化圖模智能管控技術的研究，旨在針對當前GIS 系統圖模質量水平低、人工校核工作量大等問題，期望能夠通過對配電網GIS 圖模校核系統的開發與完善，更方便地獲得圖模文件，并實現CIM/SVG 圖形的語法語義校驗、一致性校驗和拓撲校驗，從而既可以提升校核工作的效率，又可以提升配網圖模質量，以此達到圖模運營智能化的目的。

2.2 總體設計思路

配網圖模精度檢核系統，從監控目錄中對新模型文件和圖形文件進行分析，并將檢核結果用GIS模型接入管理平臺來顯示，GIS 運維人員以檢查結果為依據，對GIS 圖模展開修改，之后，再將其提交到GIS 圖模檢核系統來進行檢查，一直到圖模檢核成功后，才會將其傳遞到配網自動化系統，以此來保證配電網圖模的正確性。配網圖模精度檢查系統，主要實現了將新模型與上一次入庫模型進行比較的功能，并支持圖模一致性檢查以及全網檢驗［2］。

2.3 硬件架構設計內容

將GIS 圖模校核系統應用于安全區，主要由數據庫服務器、網絡服務器、數據庫服務器等組成。其中，數據庫服務器主要用于保存模板文件和模板檢查記錄；圖模檢查服務器主要完成圖模文件的輸入，與GIS 的圖模訪問，圖模檢查等工作；WEB 服務器的作用就是為指定的用戶提供WEB 的發布服務，讓用戶可以利用電腦對系統中的數據進行解析，并對數據進行驗證。該防火墻為GIS 圖形檢查與GIS系統之間的連接提供了條狀，從而實現了逆向隔離設備與配電網中的自動控制分區的連接。

2.4 軟件架構設計內容

在軟件體系結構方面，采用B/S 和C/S 相結合的方式來完成配電網的GIS 圖模檢查。在B/S 端，利用java/FLEX，然后發展了WEB 接口，并完成了視圖模式檢查記錄。除此之外，在C/S 方面，在C++/QT語言實現圖模導入、圖模驗算、驗算結果定位功能開發目標的前提下，通過對實際情況的研究發現，上述功能對操作實時性有較高的要求。

圖1 配電網GIS 圖模校核流程

3 系統設計要點

3.1 配網圖模校核算法

本文的主要內容是配電網GIS 圖模檢查，檢查內容有拓撲檢查、屬性檢查和圖模一致性檢查3 類。其中，屬性檢查是對配網圖模型進行維護的基礎，也是對配網圖模型進行存儲的先決條件。在引文網絡模型之前，必須對其屬性進行檢查。它的應用場景主要有以下幾個方面：在圖模導入過程中的前檢查階段，此時會對還沒有通過檢驗的模型進行提示，同時將其定位到特定的模型文件中，方便運營人員進行排查；導入模型后，任何時候都可以實現對單張線圖模型的屬性檢查，這在可能會出現模型修改或檢查需求發生改變時比較普遍，然后，對于模型，再一次進行基礎屬性檢查。在實際工作中，要分析離線環境下的模型文件，并進行對象提取，將其與配置的各類設備基本屬性的必填信息相結合，對設備對象進行仔細檢查和校核，將被校核的設備對象進行精確地記錄下來，并進行集中描述，定位到模型文件的特定一行，最后將數據進行集成，形成一份圖模基本屬性校核報告。

在離線的條件下，網絡拓撲檢驗是對圖模關聯進行檢驗的一種有效方法。在應用的過程中，與同屬性的檢驗相似，將網絡拓撲應用在圖模導入的預檢查階段，此時，在饋線模型的幫助下，可以產生一個可視化的圖形化網絡拓撲圖。對于運營人員而言，這種操作可以讓自己更直觀地感受到拓撲連通性。當模型被輸入到一個新的網絡中時，可以在任何時候，對一個有可能被更改的網絡拓撲進行檢查，然后，再對這個模型進行一次網絡拓撲檢查，檢查過程中會同時產生一份網絡拓撲檢查報告，其中包含了拓撲島數目、設備規模、異常信息等信息。

3.2 饋線圖模一致性互校核分析報告的形成

在離線的基礎上，圖模互檢查是圖模協同性檢查的組成成分，它在一致性檢查中具有非常重要的作用，在饋線上進行模態一致性檢查是很普遍的，要及時地找到并把握模態或模態要素的衰減，以保證模態信息的完整。它被普遍用于圖形模式導入前的檢驗，對保證被導入圖形模式的一種重要作用。

在圖模互校正過程中，在脫機的情況下，對建模文件和圖形文件進行了實時分析。在對建模文件進行分析的過程中，可以得到與其相關的拓撲相關的器件，并可以建立一個元素集來獲得元素之間的關聯信息；在對圖表文件進行分析的時候，可以將各種圖元中所含有的模型對象的集合信息以及模型間的拓撲關系信息都掌握在自己的手中。在分析完畢之后，可以對模型和圖元信息進行雙向的比較，并以該模型作為參照，來理解圖表文件之間的差別。以此圖為參考，進行建模文檔的差異性分析，綜合兩個角度的比較分析，得出饋線圖模相容性互校驗的結論。

4 結束語

根據目前配網圖模型的使用情況，本文對配網GIS 圖模型進行了一系列的校核，從而可以完成GIS圖模型的屬性、拓撲以及圖模型一致性的校核，使得配網自動化系統的基石，即配網圖模型可以得到標準化的維護、校核、流轉，從而極大地節省了圖模型的校核時間，提升了圖模型的校核效率，保證了配網圖模型的準確性，為配網自動化等有關系統的建設奠定了基礎。在全國范圍內，隨著電力網絡的發展，本系統還可以在全國范圍內推廣，具有很好的發展潛力。