海南電網(wǎng)全景潮流圖自動成圖研究及應(yīng)用

姜 文 宋麗珠 吳清玉 顧禮斌 許良斐 劉 悅

（1、海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司，海南 海口570000 2、北京四方繼保股份有限公司，北京100000）

全景潮流圖作為大型電網(wǎng)調(diào)控中心常用智能化調(diào)度工具，能夠準(zhǔn)確反映大電網(wǎng)潮流流向和設(shè)備運行狀態(tài)，在宏觀分析電網(wǎng)運行態(tài)勢方面、輔助調(diào)度員決策、提高系統(tǒng)調(diào)控水平等方面的作用越來越明顯。海南電網(wǎng)以智能化、可視化為目標(biāo)，基于自動成圖技術(shù)，開展基于地市一體化的電網(wǎng)全景潮流圖研究和建設(shè)，為電網(wǎng)調(diào)度員提供良好的輔助決策功能。

1 自動成圖技術(shù)在南方電網(wǎng)應(yīng)用情況

最早的自動成圖技術(shù)起源于大規(guī)模電路設(shè)計的布線算法，以連接線最短、交叉最少、分布最均勻作為優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)建優(yōu)化算法進行求解。多種算法被引入到該問題研究中，包括遺傳算法[1]、模擬退火算法[2]等。自動成圖技術(shù)除了要滿足連接線最短、交叉最少、分布最均勻等技術(shù)問題，還需要能夠基于CIM 實現(xiàn)與現(xiàn)有調(diào)控系統(tǒng)無縫鏈接、兼顧地理位置等要求[3-5]。

自動成圖技術(shù)于2015 年開始在總調(diào)110kV 模型拼接系統(tǒng)上進行推廣應(yīng)用，實現(xiàn)全自動生成35kV 以上的全電壓等級的電網(wǎng)潮流圖、廠站接線圖。2016 年起自動成圖技術(shù)被納入OS2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，成為南方電網(wǎng)公司重點推廣科技成果，并繼續(xù)在南方電網(wǎng)總調(diào)OCS（運行控制系統(tǒng)）、POC（電網(wǎng)運行駕駛艙）應(yīng)用，并根據(jù)電力監(jiān)控不同應(yīng)用場景需求，發(fā)展出全景式調(diào)度視圖、主題式調(diào)度視圖、預(yù)防式調(diào)度視圖等。

2 省地一體化廠站全景潮流圖自動成圖

2.1 海南電網(wǎng)總體特征

海南電網(wǎng)主網(wǎng)架為220kV 的環(huán)島環(huán)網(wǎng)，包含35kV 及以上變電站300 余座。電網(wǎng)主要電源位于海島西側(cè)，負(fù)荷集中在海島南北兩側(cè)，整體潮流分布呈由西向南和由西向北的流向。

2.2 自動成圖總體流程

海南省地一體化備用調(diào)度系統(tǒng)（D5000）于2018 年投運，部署于三亞，已接入超過300 個35kV 及以上變電站數(shù)據(jù)。采用備調(diào)系統(tǒng)一方面可以減少對主調(diào)的影響，另一方面可以合理利用備調(diào)資源，有效驗證成圖技術(shù)的可行性。電網(wǎng)運行全景視圖自動生成系統(tǒng)從海南省地一體化備調(diào)系統(tǒng)獲取需要成圖的電網(wǎng)CIM模型，從GIS 系統(tǒng)獲取廠站坐標(biāo)文件，通過拓?fù)浞治鼋S站與廠站之間的電氣連接關(guān)系及位置關(guān)系，在成圖工作站自動生成滿足地理相對位置的地理潮流圖及對應(yīng)的廠站接線圖，通過SVG 文件導(dǎo)入海南省地一體化備調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用，如圖1 所示。

圖1 電網(wǎng)運行全景視圖自動生成系統(tǒng)流程

2.3 廠站細(xì)節(jié)展示

常規(guī)調(diào)度潮流圖中對變電站內(nèi)部的細(xì)節(jié)如母線分裂情況表達不夠充分。本文提出對廠站細(xì)節(jié)進行改進，展現(xiàn)更多細(xì)節(jié)，提高可視化效率。2.3.1 按地理位置排布進出線。依據(jù)地理位置對進出線末端延圓周均勻排布，不同電壓等級線路以不同顏色畫面區(qū)分。2.3.2 按電壓等級劃分內(nèi)部區(qū)域。按照電壓等級由高到低，從內(nèi)到外分片，500kV、220kV、110kV 對應(yīng)橙色、淺藍(lán)、淺綠圓圈域；2.3.3 排布站內(nèi)電氣結(jié)構(gòu)。同一電壓等級內(nèi)，對母線按照實時計算的電氣連通關(guān)系分組，每組對應(yīng)圓圈內(nèi)的一段圓弧，再根據(jù)進出線分布的弧度排序，短的在內(nèi)，長的在外。同時從母線到線端之間補充連接線（同色），母線和連接線之間交點要形成焊點標(biāo)識對應(yīng)進出線開關(guān)；2.3.4 組合形成潮流圖。將全部電壓等級疊加形成完整潮流圖。

圖2 廠站圖多電壓等級疊加顯示

3 潮流動態(tài)更新

自動成圖系統(tǒng)從海南省地一體化備調(diào)系統(tǒng)獲取電網(wǎng)CIM模型、廠站增量文件，電網(wǎng)GIS 系統(tǒng)獲取廠站坐標(biāo)文件，在成圖工作站自動生成地理潮流圖、廠站接線圖等，再轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)SVG 文件導(dǎo)入備調(diào)系統(tǒng)。

4 應(yīng)用成效

海南電網(wǎng)實現(xiàn)了海南地區(qū)約350 個廠站的潮流圖、廠站圖自動成圖應(yīng)用，充分利用省地一體化備調(diào)系統(tǒng)資源，通過圖模的自動上傳下載交互，自動生成潮流圖SVG 文件，并導(dǎo)入海南省地一體化備調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用。其中海南中調(diào)主網(wǎng)地理潮流圖如圖3 所示，對廠站表現(xiàn)方式進行擴展后，效果如圖4 所示。通過本文提出的擴展方法，可以有效展現(xiàn)變電站內(nèi)部細(xì)節(jié)，賦予潮流圖更豐富的信息，更好地為調(diào)度員提供輔助決策支持。

圖3 海南中調(diào)主網(wǎng)地理潮流圖

圖4 廠站細(xì)節(jié)擴展展示結(jié)果

5 結(jié)論

本文研究了海南電網(wǎng)省地一體化廠站全景潮流圖自動成圖方法，研發(fā)形成的自動化軟件能夠為海南電網(wǎng)調(diào)控提供良好的智能化、可視化輔助決策工具，具有良好的應(yīng)用價值和推廣價值。