自動成圖技術在配網防誤系統中的應用

黃國棟，苗俊杰，張棟波，王鳳清

(1.江蘇省電力公司蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215000；2.國網河北省電力公司，河北 石家莊050022；3.沈陽鐵路局錦州供電段，遼寧 錦州 121000；4.遼寧拓新電力電子技術有限公司，遼寧 錦州 121219)

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自動成圖技術在配網防誤系統中的應用

黃國棟1，苗俊杰2，張棟波3，王鳳清4

(1.江蘇省電力公司蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215000；2.國網河北省電力公司，河北 石家莊050022；3.沈陽鐵路局錦州供電段，遼寧 錦州 121000；4.遼寧拓新電力電子技術有限公司，遼寧 錦州 121219)

〔摘 要〕配網防誤系統的一次接線圖龐大復雜、設備種類繁多、接線變化多端，給配網防誤系統圖形的繪制帶來極大不便，嚴重妨礙微機防誤系統在配網的推廣應用。提出了一種基于電力地理GIS系統的自動成圖技術，為配網防誤系統的普及使用提供了便利。

〔關鍵詞〕配網防誤系統；自動成圖；安全運行

1　配網防誤技術概述

1.1配網防誤技術概念

配網防誤技術不僅包含常說的“五防”中前“四防”的內容，還包含具有自身特點的防止誤操作內容，主要有：

(1)誤停雙電源用戶供電；

(2)誤造成保電用戶停電；

(3)誤造成雙電源用戶為同母線供電；

(4)使有缺陷的線路過載；

(5)誤操作有缺陷的開關；

(6)線路完工后，未將線路的所有聯絡處重新定相；

(7)誤在有自備小發電的用戶側線路加掛工作地線。

1.2配網防誤系統的軟件架構

配網防誤系統即在電網一次系統圖上進行閉鎖邏輯判斷、預演及執行時防誤的管理及操作系統，主要包括調度防誤模擬、擬票審核預令、正令監護執行、自動防誤演示、調度輔助管理等，同時實現方式操作與供停電顯示、功率流向顯示、合環運行概況分析等功能。在配網調度方面，配網防誤系統還可實現配網調度模擬操作、智能辨識操作命令、誤操作判別、操作變位保存、流轉下發等功能。其軟件架構如圖1所示。

1.3配網防誤系統功能和結構

1.3.1功能要求

(1)實現配網調度防誤系統和配網智能鎖具系

統在同一平臺上運行要求。

(2)監控層全面防誤功能要求。

(3)配網防誤功能要求。

(4)配網鎖具智能化管理功能要求。

(5)柜門實時監測功能要求。

(6)強制驗電功能要求。

1.3.2系統結構

整個系統由服務器、客戶端、移動操作終端、智能鑰匙、通訊裝置及閉鎖鎖具構成。防誤主機顯示全部配網線路的信息，包括電纜、刀閘、開關、保險、環網柜、電纜分支箱、架空線路等運行設備的接線圖。當運行(調度)人員在防誤主機上通過配網系統接線圖進行模擬操作時，防誤主機根據當前設備狀態現狀、電源點的潮流流向等因素，采用拓撲分析對模擬預演操作進行綜合邏輯判斷；模擬預演結束后，生成正確的操作票，并通過藍牙、WIFI等無線方式將其傳輸給智能鑰匙，現場操作人員按智能鑰匙提示，對設備進行相應操作，并將操作結果實時回傳至防誤主機。

1.4配網防誤系統存在的問題

近幾年，隨著社會經濟的發展及配網改造的推進，配網快速擴張，網絡日趨復雜，配網的安全生產和運行管理問題日益突出。配網調度人員一般需以模擬圖為基礎，參照單線圖，考慮網絡的環網、線路互帶等諸多因素，才能正確下達調度命令。這使得調度人員的工作量和工作壓力增大，隨時處于高度緊張狀態；如果調度人員經驗不足就可能出現誤調度，導致嚴重的誤操作事故：停送電范圍錯誤、帶地線合閘、合解環導致過載、誤入帶電間隔、雙電源或者重要用戶失電及保電線路失電等。

相對于變電站防誤系統，配網防誤系統存在2大技術難點：

(1)系統維護工作量巨大；(2)應用需求復雜。

2　配網防誤系統的自動成圖技術

2.1自動成圖技術的必要性

在配網防誤系統中采用自動成圖技術，為配網微機防誤的推廣和應用提供了有力的技術支撐。

(1)實現調度臺資料的統一集中和及時更新。在配網防誤系統中，應用自動成圖技術能夠將配網調度信息錄入到系統中，對調度臺資料實現統一集中調度，如客戶側信息、線路主干線線徑、配電變壓器的容量、電源點CT變比及桿塔開關型號等相關資料。

(2)實現對調度指令票的檢驗，具備防誤校核功能。配網調度系統在調度過程中，需要開具相應的指令票；如果指令票存在問題，就會造成配網調度的誤操作現象。不僅對配網造成極大影響，還影響居民日常生活、生產用電的可靠性，甚至產生人身和設備安全的配網事故。一般情況下，配網調度指令票主要分為智能票和人工票，智能票直接由系統自動生成；人工票需要人工打字擬票。相對而言，人工票的出錯幾率較大，也是指令票檢驗的重點環節。通過配網調度圖形化智能防誤操作，可實現對調度指令票的檢驗，具備防誤操作的手段，能夠有效降低配網調度的誤操作現象。

2.2自動成圖技術的關鍵性

智能電網由智能輸電網和智能配電網組成，智能配電網是當前建設重點。2012年，國家電網公司出臺《配網生產搶修指揮平臺功能規范》，要求實現配電自動化系統、生產管理信息系統/地理信息系統、95598、用電信息采集系統等信息的集成交互。電網地理圖和專題圖是應用平臺的核心，其示意如圖2所示。

2.3配網圖形的種類

配網圖形主要有GIS圖、單線圖及系統圖，自動成圖技術就是將3類圖形結合起來，并根據實際需要轉換。

2.3.1GIS圖

以實際地理位置為背景的配網設備分布圖，實現可視化管理配網的空間數據和屬性數據，真實直觀，但數據量巨大、結構復雜且維護困難。

2.3.2單線圖

反映一條線路電氣設備連接關系的接線圖，不帶地理信息，具有直觀、簡潔及維護方便的優點。

2.3.3系統圖

有聯絡關系的線路在一張圖上展示，開關及設備連接關系清晰，配網調度指揮時使用。

2.4配網現狀特征及圖形存在問題

2.4.1配網現狀特征

（1） 配網分布地域廣闊、建設改造頻繁，線路之間從手拉手聯絡到分段聯絡再到網絡式連接，結構和運行越來越復雜，幾乎天天發生變化。生產、搶修、調度及指揮都需要正確、完整的接線圖。

圖2　電網地理圖和專題圖示意

（2） 3類圖形的生成方法都是使用一個圖形編輯工具(GIS、CAD或其他專用配網圖形編輯器)，將電氣設備的元件符號按實際連接關系放置在圖上，元件之間用線段或連接線連接。

2.4.2配網圖形存在問題

繪制配網圖形具有工作量大、維護難的缺點，即使能夠自動從GIS圖中分析連接關系生成單線圖和局部系統圖，原始圖形也仍需人工修改，轉換效果難以滿足調度要求，更無法解決配網線路改造投運中的紅黑圖問題。

2.5設計思想

自動成圖技術則由線路結構模型自動成圖，無需編輯繪圖，圖形由模型(見圖3)自動對應生成，異動及歷史接線可追溯，是唯一數據源。2.6 解決方案

圖3　自動成圖線路結構模型

2.6.1方案1

已有GIS圖形系統時，先將GIS圖中的線路結構、設備及連接關系導入至線路模型，形成初始模型。本系統根據模型自動生成單線圖，再由單線圖按調度需要裁剪拼裝成系統圖，如圖4所示。

圖4　有GIS圖時生成的系統圖示意

GIS圖也可由線路模型自動生成，無需人工畫圖，如圖5所示。

圖5　由線路模型自動生成GIS圖

2.6.2方案2

未建GIS圖形系統時，使用本系統先建立線路模型的自動成圖方案，如圖6所示。

圖6　由線路模型自動生成相關圖形

2.7自動成圖功能特點與優點

2.7.1自動成圖功能特點

(1)系統操作界面，建立模型的同時自動生成單線圖。

(2)將若干單線圖裁剪拼裝成系統圖。

(3)根據模型中電桿、配網站房的經緯度可以自動生成GIS圖。

2.7.2自動成圖優點

(1)維護方便。使用模型維護工具能夠方便建立和維護線路模型，各類圖形由模型自動生成，無需編輯繪圖。如果圖模不一致，配網防誤系統自動發出更新提示。

(2)異動管理。模型中包含干線和支線的設備與結構，能夠準確記錄模型修改內容，通過圖模版本管理，實現配網改造投運中對異動和紅黑圖的管理要求；歷史接線可追溯。

(3)唯一數據源。模型中既包含配網全部設備及拓撲連接關系，又包含開關狀態、設備量測、線路參數等信息，為配網生產搶修調度指揮和防誤操作等提供唯一數據源，并為線損、合解環、潮流計算等高級應用提供完整的基礎數據。

在完成自動成圖后，根據系統圖采用變電站微機防誤技術，構建配網防誤圖形，實現網絡拓撲分析和閉鎖邏輯，配網防誤系統即可建成。

3　 結束語

配網系統一次接線圖的自動生成，為配網微機防誤的推廣和應用提供了有力的技術支撐。配網運行防誤操作、縣(配)調操作防誤、智能操作票及仿真培訓系統是根據配網防誤和縣(配)調度的實際需求，借鑒國內外先進的DMS(配電自動化系統)技術，是融配網防誤操作、調度防誤操作、智能操作票和仿真培訓(DTS)功能于一體的綜合智能防誤系統。

運行防誤操作及智能操作票功能可輔助調度日常運行工作，防止誤調度、誤操作事故發生；配網運行檢修人員采用智能鑰匙完成現場倒閘和相關門鎖操作，可有效防止現場工作誤操作行為的發生，保障配網的安全運行；DTS功能可輔助調度員進行反事故演習和事故預案處理，加強對調度員和運行人員的業務培訓，提高調度員和運行人員處理電網突發事件的能力。

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7 張 峰.GIS中專題地理信息表示方法研究[D].阜新：遼寧工程技術大學，2009.

黃國棟(1977-)，男，高級工程師，主要從事變電運維管理工作，email：jhs725@163.com。

苗俊杰(1978-)，男，高級工程師，主要從事變電站運維和防誤閉鎖專業管理工作。

張棟波(1980-)，男，工程師，主要從事鐵路供電電氣設備運行和管理工作。

王鳳清(1963-)，女，工程師，主要從事電力防誤閉鎖系統研發和管理工作。

作者簡介：

收稿日期：2015-10-11。