配電網圖模智能管控方法研究與實現

盧小海 黎志強 邱軍旗

（廣東電網中山供電公司，廣東中山528400）

0 引言

當前配電自動化管理系統的配電網網絡模型主要從GIS或PMS系統導入并完成與EMS（能量管理系統）調度模型的拼接[1-3]，也有部分項目通過人工維護的方式進行配網網絡模型構建，總體上存在配網模型質量較低、模型不完整、拓撲連通混亂、模型變化無法感知等問題。亟需在配電自動化系統建設過程中提供與配網網絡模型質量相配套的保障校核手段。

1 總體框架

配網模型主要是從PMS系統或者GIS等外部系統導入，以IEC 61968標準為依據，構建配網設備層次，確定饋線邊界，根據配置文件讀取模型cim和svg文件里面的各個設備數據以及拓撲結構，完成外部系統配網中壓圖模數據的導入。

配網模型智能管控實現方式包括以下兩個方面：一是靜態模型導入，對初始模型進行校驗，完成導入；另一方面是異動模型維護，對變更的模型導入智能管控。

總體框架如圖1所示。

圖1 總體框架圖

網絡模型校核主要針對配網SCADA模型對象，包括饋線、開關站、配網母線、配網開關、配變、負荷等。

模型初始化主要是形成數據結構，讀入模型拓撲及參數信息，完成基本的拓撲搜索。靜態模型校驗與導入是設計一套模型校驗的流程，即校驗規則定義與選取、模型校驗與導入，指導電網模型運維人員按照約定的工作流程有序開展標準化作業，大大提高運維人員運維質量和效率。動態模型異動管控是模型發生變更后，統計重新導入的模型的變動部分，對層次、拓撲結構發生變更的數據，及時提示通知系統運行管理人員，提升配網圖模運維的智能化水平。

2 靜態模型校驗

自動化系統中模型維護一般分為模型管理工具維護階段和模型拓撲生成階段。模型拓撲生成階段通常是模型讀取后，獲取模型拓撲信息進行拓撲分析。在自動化維護模型前需要在模型校驗定義工具中定義模型校驗的規則。用戶登錄模型維護工具后選取對應的校驗規則，展開模型維護工作。

拓撲分析的核心是圖的遍歷。圖的遍歷算法包括廣度優先搜索（BFS）和深度優先搜索（DFS），寬度優先遍歷（BFS）算法是一個分層搜索的過程，和樹的層序遍歷算法相同[4-5]。在圖中選中一個節點V，作為起始節點，然后按照層次遍歷的方式，一層一層地進行訪問。

具體描述如下：（1）頂點V入隊列。（2）當隊列非空時繼續執行，否則算法為空。（3）出隊列，獲得隊頭節點V，訪問頂點V并標記V已經被訪問。（4）查找頂點V的第一個鄰接頂點col。（5）若V的鄰接頂點col未被訪問過，則進隊列。（6）繼續查找V的其他鄰接頂點col，轉到步驟（5），若V的所有鄰接頂點都已經被訪問過，則轉到步驟（2）。

通過圖的遍歷算法實現各類拓撲分析業務需求。首先加載全網設備模型，構建區域拓撲關系，記錄每個設備關聯的拓撲節點號。其次在此基礎上，為每個設備ID建立對象索引，根據設備ID可快速定位到具體設備對象的位置。采樣空間換時間的策略保證拓撲分析的性能。最后，在具體業務應用過程中，使用拓撲分析算法時，以節點號為基本檢索標準，快速遍歷需求設備范圍中的節點號集合，再根據設備節點號集合一次性查詢出遍歷范圍中的設備對象集合。

3 動態模型異動管控

目前已初步建成了配電自動化系統圖模維護和共享平臺，配電自動化系統圖模維護和共享平臺實現了GIS圖模的導入、簡單校核、流程審核及多版本儲存機制。實現了獨立圖元、圖形編輯工具，圖模導入、校核工具及基于Web的圖模瀏覽應用，為圖模智能管控的開發實施奠定了良好的基礎。

主要實施步驟：（1）數據構建；（2）通過設備與容器之間的關系，以及設備與設備的拓撲連接關系，構建設備間層次關系；（3）基于無向圖，以設備連接關系為拓撲基本單元，以變電站中母線為起始點，通過記錄的節點信息，以及與設備間的映射關系，迅速構建設備間父子拓撲關系；（4）基于構建的層次關系、拓撲關系，采用圖模拓撲等價判斷方法，統計環網單元中模型變動部分；（5）將變更的模型數據更新到配網管理系統商用庫中，對層次、拓撲結構發生變更的數據，及時提示運行管理人員。

4 結語

配電自動化圖模智能管控，實現了基于CIM/SVG圖形的語法語義校驗、一致性校驗和拓撲校驗的全維度校驗。基于紅黑圖的圖模異動智能管控和調試技術，在調試環境下進行配網設備建模、模型校驗、數據接入驗證和分布式圖模導入機制，目的在于規范配網圖模維護機制，提供完整的配網圖模校核及共享服務能力，努力提升配網圖模運維的智能化水平。