基于設備模型對象的調控主站量測分類自動統計功能研究與實現

文/周耀輝 李佳 李永 宋曉川 覃巍

調度控制系統是電網調度運行和變電站無人值守集中監控的主要技術手段。為滿足調度運行人員實際工作需要，需調度控制系統自動分類統計一些具有特定屬性的線路有功或無功量測的總加。例如小水電上網負荷總加、躉售負荷總加、各個縣區的用電負荷總加等。

常規的實現方案是自動化運維人員首先在計算值表中定義計算結果記錄，再使用公式定義工具添加公式，在公式定義界面定義公式的操作數和公式計算過程、計算周期等信息。公式的操作數就是公式運行結果和參與公式計算的分量，使用檢索器工具拖拽設備類記錄的指定域或者預先定義的計算值表的結果域。公式計算過程定義界面采用類C語言的語法，支持常規的算術運算和邏輯運算，每行語句用分號結束。例如附圖1就是計算XX縣區躉售總加負荷的公式，計算過程是對部分特定線路的有功數據在其為正值時作為分量累計到求和結果中，如果為負值或零時則不予累加。

如圖1所示，我們需要根據實際的統計規則，使用檢索器拖拽每個計算分量。再維護計算公式語句，因運行方式變化或新投饋路會導致統計規則變化，需要通過公式編輯工具逐一對變化后的分量和計算規則進行維護。在人機界面方面，需要采用人工方式定義統計結果計算值和參與統計分量的前景數據關聯，在統計規則變化后，需要人工逐一修改畫面上遙測數據的關聯屬性和背景描述文字，維護工作量較大。

1 解決問題的思路

分析現有系統中計算公式的特點，找到計算公式的共性特征，利用程序來代替人工開展的計算公式定義維護工作，提高工作效率。

1.1 分析現有系統計算公式的特點

分析現有計算公式的特點，對XX地調調控主站OPEN3000系統定義的公式進行統計，發現針對一類具有共同屬性的設備類記錄的有功（無功）量測進行求和統計的公式約3214條，占了公式總數的81%以上。進一步分析求和統計公式的計算過程，可分為三類：直接累加、加正值（只有數值為正才累加，如果為0或負數則忽略，用于統計供電量）、變負加（只有數值為負值才取反后再累加，如果為0或正數則忽略，用于統計購電量）。

1.2 解決問題的思路

對具有特定屬性的設備類記錄的有功（無功）量測進行求和統計的公式，類似EXCEL軟件SUMIF()函數的功能。只是SUMIF()函數僅僅是對特定記錄的某些單元格求和，而統計公式的計算類型包括求和、加正值、變負加三種。

如果能對設備對象記錄擴充標示不同統計類型的標簽域，將設備記錄標簽作為篩選條件實現對實時庫中不同類型的線端或負荷記錄的量測數據進行包括求和、加正值、變負加等類型的自動統計，將大大減少在計算公式方面的維護工作量。通過將孤立的計算測點調整至設備模型，以設備為對象進行存儲和訪問，結合電網模型層次關系實現自動高效計算?？蓽p少日常維護工作量、減少出錯的可能性。

此外，設備記錄的標簽域可用于列表控件展示分類統計數據源記錄的篩選條件，減低人機界面維護工作量。

2 解決問題的方案

2.1 定義統計計算類型

針對實際需求，定義“直接累加”、“加正值”、“變負加”三種統計計算過程。假設兩個操作數為@1和@2，“直接累加”的計算過程可描述為“@1+@2；”；“加正值”的計算過程可描述為“max（@1，0）+max（@2，0）；”；“變負加”的計算過程可描述為“fabs（min（@1，0））+fabs（min（@2，0））；”。三類計算過程的示例可用表1、表2描述。

2.2 設備表記錄擴充屬性域

對常用于統計的設備記錄表擴充屬性域，包括負荷表（energysummer，412）、交流線路端點表（aclineend，415）、變壓器繞組表（transformerwinding，417）。每張表增加英文ID為ak_bak1、ak_bak2、ak_bak3、.....ak_bak42,一共42個整數型的域。這些域的初始狀態的值都是0，通過這些屬性域等于預先設定的不同數字來表征記錄的不同屬性。

例如，擬采用負荷表（energysummer，412）、交流線路端點表（aclineend，415）的ak_bak3域標示該負荷、交流線路端點記錄屬于某一特定輪次低周減載備切線路。在域信息表中將負荷表（energysummer，412）、交流線路端點表（aclineend，415）的ak_bak3域的中文ID修改為“低周減載類型”。如果某一記錄的ak_bak3域值為0，表示該線路不屬于低周減載備切線路；如果某一記錄的ak_bak3域值為1，表示該線路屬于低周減載第一輪的備切線路；如果某一記錄的ak_bak3域值為2，表示該線路屬于低周減載第二輪的備切線路。

圖1：公式編輯器定義公式計算過程界面

圖2：對“負荷分類統計結果”和“線端分類統計結果”統計求和

為了便于維護和通過列表控件直觀展示不同設備記錄的屬性，可制作自定義菜單描述負荷表（energysummer，412）、交流線路端點表（aclineend，415）的ak_bak3域。例如定義名稱為“低周減載類型”的菜單。菜單配置如表3所示。

通過配置ak_bak3域的輸入屬性為“菜單錄入”，菜單名稱為“低周減載類型”?？蓪崿F在dbi維護記錄屬性或列表控件展示或者維護相關設備記錄的ak_bak3域時，直接顯示相應“低周減載類型”的漢字定義，提高人機界面的友好性。此外還可將屬性域作為列表展示記錄的篩選條件，例如通過“ak_bak3=3”作為篩選查詢條件可以列出所有低周減載第三輪的備切饋路。

表1：統計過程描述

表2：統計過程描述

表3：自定義菜單配置示例

表4：統計結果廠站定義

2.3 定義存在統計結果的設備對象

常規的計算公式存放結果分量方案是在計算值表中增加記錄，將計算結果存在在計算值記錄的計算結果域。如能將負荷、線端不同設備記錄類型統計的結果存放在與統計源記錄類型一樣的特定設備記錄中，有功記錄域存放有功統計結果，無功記錄域存放無功統計結果。不但能夠實現按照設備記錄對象類型的自定義統計，還能夠利用系統的電流負載率計算功能自動統計結果分量的占比等數據。針對常見的統計類型，按照表4所示建立下面三個廠站，用于存在計算結果。

建立統計結果廠站后，我們可以根據統計求和的需要，在上述3個廠站建立了相關的設備記錄用于存放不同類型設備記錄的自定義統計結果。例如，我們希望存放計412號表負荷表的ak_bak4域分別為1-4的不同負荷記錄的有功和無功求和統計結果，需要在“energys_sum”廠站中提前建立負荷記錄，這些負荷記錄的naming域為ak_bak3_1、ak_bak3_2、ak_bak3_3、ak_bak3_4。統計記錄的中文名稱可根據實際含義進行修改，我們可根據實際情況將naming域（英文ID）為ak_bak3_1的負荷記錄的中文ID修改為“低周減載第一輪負荷統計結果”

2.4 定義量測分類統計功能的系統參數

在系統參數定義中定義下列配置參數，用于相關程序判斷是否啟動了面向設備模型對象的量測自動統計功能。

（1）sca_common/sca_sum_calc

sca_sum_calc=1，啟用面向設備模型對象的量測分類統計功能（sca_sum_calc）

sca_sum_calc=0，啟用面向設備模型對象的量測分類統計功能（sca_sum_calc）

默認sca_sum_calc=0

（2）sca_common/sum_calc_cycle

sum_calc_cycle：計算周期，單位為秒

默認sum_calc_cycle=5

2.5 量測分類統計任務定義

配置任務定義文件“sca_sum_calc.ini”用于描述量測分類統計任務，該文件的說明如下。

#sca_sum_calc_task：需要求和計算的任務數量；

任務編號，表號，用于統計篩選的域英文名，篩選條件，計算類型；

#第一列數字表示任務的序號，第二列數字表示需要求和的表號，第三列內容為求和統計時的篩選域，第四列內容為求和統計時的篩選條件，第五列內容為求和計算類型。

量測分類統計的任務可需要根據調度運行的需求添加，例如“sca_sum_calc.ini”的文件內容如下：

該配置文件定義了8條量測分類統計任務,對部分任務的定義描述如下。

第1行任務定義表示對412號表負荷表進行求和統計，篩選條件為ak_bak1=1；將所有ak_bak1=1的記錄的有功直接求和，結果放在“energys_sum”廠站下的naming域為ak_bak1_1的負荷表記錄的有功域；將所有ak_bak1=1的記錄的無功直接求和，結果放在“energys_sum”廠站下面的naming域為ak_bak1_1的負荷表記錄的無功域。

第7行任務定義表示對412號表負荷表進行求和統計，篩選條件為ak_bak2=88；將所有ak_bak2=88的記錄的有功進行本文描述的“變負加”統計，結果放在“energys_sum”廠站的naming域為ak_bak2_88的負荷表記錄的有功域；將所有ak_bak1=1的記錄的無功進行本文描述的“變負加”統計，結果放在“energys_sum”廠站的naming域為ak_bak2_88的負荷表記錄的無功域。

第8行任務定義表示對415號表交流線路端點表進行求和統計，篩選條件為ak_bak40=7；將所有ak_bak40=7的記錄的有功進行本文描述的“加正值”統計，結果放在“lineend_sum”廠站的naming域為ak_bak40_7的交流線路端點表記錄的有功域；將所有ak_bak1=1的記錄的無功進行本文描述的“加正值”統計，結果放在“lineend_sum”廠站的naming域為ak_bak40_7的交流線路端點表記錄的無功域。

3 基于設備模型對象的量測分類自動統計功能實現與應用

3.1 基于設備對象建模的量測分類自動統計功能實現過程

系統管理程序通過掃描“sca_common/sca_sum_calc”參數的內容判斷是否啟動面向設備模型對象的量測自動統計功能功能。如果啟動了面向設備模型對象的量測自動統計功能，則逐條讀取“sca_sum_calc_task”文件描述的分類自動統計任務定義，針對每一條統計任務，首先根據任務定義檢查是否已建立統計結果記錄，然后再按照任務定義開展量測分類統計計算。

3.2 自定義統計結果展示界面

圖3：維護設備記錄標簽屬性

圖4：調度控制系統公式維護定值單

以“低周減載監視”統計為例，我們在系統建模時，10kV的出線定義為負荷，35kV及以上的出線定義為交流線路端點。在完成針對負荷表（energysummer，412）、交流線路端點表（aclineend，415）的分類型自動統計后，需要將兩者的統計結果進行累加。為了便于通過列表控件展示統計結果，可定義名稱為“低周減載監視”的廠站，增加名稱為“低周減載第一輪”、“低周減載第二輪”等的負荷記錄。將“負荷分類統計結果”和“線端分類統計結果”相應的統計結果累加。統計公式如圖2所示。針對一種特定的統計僅需要編制1條公式，且該公式不需要隨運行方式改造和參數統計的分量多少而變化，減少了維護工作量。

3.3 統計源記錄分類屬性維護界面

因配置了用戶自定義菜單，可通過dbi數據庫維護工具或列表控件對統計源記錄的屬性標簽域進行維護，維護界面如圖3所示。修改負荷記錄的“低周減載類型”屬性等字段，不僅僅改變了設備的標簽屬性，也自動改變了自定義統計程序中相關用戶定義統計任務的處理過程。此方案不僅減少了大量人工維護計算公式的工作量，還可以快速響應運行專業提出的統計公式變更需求。將每年例行的“低周低壓減載”方案變更維護工作由以前的7個工作日縮短到半天。此外，在設備表記錄擴域時，不僅針對目前常見的統計業務擴充了屬性字段，還預留了一定的余量，可滿足未來8-10年的新增統計業務需求。

圖5：統計源記錄展示人機界面效果

圖6：面向設備模型對象的自定義統計整體人機界面展示效果

為進一步規范調度控制系統中公式等配置參數管理流程，將負荷表（energysummer，412）和交流線路端點表（aclineend，415）等參與統計匯總的設備記錄表的廠站名、設備中文名稱、設備ID、屬性標簽域導出成EXCEL表格，提交給運行方式專業編制“公式維護定值單”，如圖4所示。運行方式專業完成“公式維護定值單”的編制和審核后，提交給自動化專業進行調度控制系統數據庫中設備記錄屬性的維護。為進一步減少維護工作量，開發了設備記錄標簽域屬性批量維護工具，將“公式維護定值單”中廠站名、設備中文名稱、設備ID、屬性標簽域等信息加工成E格式文件，經過反向隔離安全傳輸到Ⅰ區，采用批量工具導入該E格式文件，經用戶確認后自動修改相應設備記錄的相關屬性標簽域的內容。既規范了調度控制系統中統計公式的變更維護流程，也減少了人工維護工作量。

3.4 統計源記錄展示界面

通過設備記錄的標簽屬性域作為列表篩選條件，實現統計源記錄的免維護展示功能。如圖5所示。“低周減載第一輪負荷監視”界面展示了所有屬于“低周減載第一輪”的負荷和線端記錄。該人機界面是自適應的，后期調整低周減載的備切方案，只需要在數據庫中維護相關負荷和交流線段端點記錄的“低周減載類型”等屬性標簽域的內容，不僅系統會自動改變統計求和方案，還會自動改變該界面顯示的設備記錄，實現了人機界面的免維護。

3.5 自定義統計整體人機界面展示效果

以“低周減載監視”統計功能為例的整體的人機界面展示效果如圖6所示。為提升調度人員使用感受，制作了餅圖、棒圖等控件多樣化展示統計結果數據。點擊表格或者棒圖上遙測數據右鍵可查詢該遙測數據的歷史曲線，點擊棒圖下面的圖例漢字可查詢到每個具體輪次的備切饋路信息。

4 結束語

通過在設備類記錄擴充標簽域，利用標簽域作為列表顯示和自動統計的篩選條件實現對不同類型的線端或負荷量測的有功或無功數據按照預定義方案進行自動求和運算的方案。減少了近3000條計算公式的人工維護工作量，實現了負荷分類統計功能的免維護自動統計和界面自動更新，實現了統計公式的定值化管理，并預留了擴展新增自定義統計功能的能力，在XX地調新一代調度控制系統的建設過程中開展了研究和應用實踐，提高了系統建設和維護工作效率。