配網低壓拓撲圖自動成圖技術探討

黃國政 黃孟哲 鄧瑞麒 易晉 詹一佳

摘要：針對目前配網低壓拓撲圖成圖存在的問題進行探討，提出了通過對低壓開關進行拓撲編號自動生成拓撲的方法，把每臺開關所處的連接關系用拓撲編號表示出來，利用開關臺賬建立其拓撲模型，通過編程展現各供電臺區的低壓拓撲圖。本方法可有效解決配網低壓拓撲圖成圖和模型維護困難的問題。

關鍵詞：低壓拓撲圖;配電網;拓撲校驗

0? ? 引言

隨著我國能源互聯網建設目標的提出，配電網作為需求側的主體，得到了各級電網公司的重視，南方電網公司早已部署了智能配電網的建設規劃，2017年廣東電網率先完成了配網中壓部分自動化建設，解決了配網“盲調”問題;2018年開始，廣東電網江門供電局作為試點，開始了低壓配電網可視化建設的探索。我國低壓配電網普遍存在以下問題：無法獲悉低壓臺區線路故障、用戶停電信息，難以實現精準搶修;對用戶用電異常及低壓電網運行異常無法預警，無法對潛在故障線路開展主動運維，制約了客戶滿意度提升;對低壓臺區線損異常無法在線評估分析，影響了電費回收和經濟效益[1]。低壓配電網可視化建設首先要解決的問題就是低壓拓撲圖的難題。

面對海量低壓線路、低壓開關、低壓用戶和以后的分布式低壓電源，傳統的拓撲圖人工構建的方法無法滿足實際需求，目前，各試點單位普遍采用兩種方法來自動生成拓撲圖，一種是低壓電網末端感知技術，另一種是利用臺賬建立拓撲關系技術。兩種技術有各自的優缺點。低壓電網末端感知技術能實時采集各開關和用戶信息，自動生成實時的拓撲圖，但需在低壓電網安裝感應裝置來采集信息，投資和維護成本較高;利用臺賬建立拓撲關系技術需要的投資少，不需要加裝采集裝置，但拓撲圖的實時性相對差一些。本文針對臺賬自動生成低壓拓撲圖技術進行探討，介紹處理方法和取得的成果，供各位同行參考和批評指正。

1? ? 開關拓撲關系編號

隨著配電網智能化工作的不斷推進，相關人員都意識到配網低壓拓撲圖是配電網智能化技術發展的瓶頸[2]。由于低壓拓撲圖的數量較大，采用人工編制的可行性不大，目前，主要通過兩種方式自動生成低壓拓撲圖：一種是通過在低壓開關、低壓分支箱、電表箱等處部署感應裝置，采集各點的遙測、遙信量，從而生成低壓拓撲圖，這種方式投資大、維護工作量大，很難得到推廣;另一種是通過獲取低壓電網開關及用戶臺賬信息，經過拓撲關系處理，自動化生成拓撲圖，這種方式投資少，維護量小，技術含量高，已引起不少技術人員的高度關注[3]。本成果正是利用低壓電網開關及用戶臺賬信息自動生成低壓拓撲圖，通過對低壓開關進行拓撲編號，用戶電表關聯末端開關這種方式，實現自動生成低壓臺區拓撲圖，單臺區可最大容納36臺開關、5層開關架構，可滿足所有臺區低壓拓撲的要求。表1為東紅中沙臺區的部分開關臺賬及拓撲編號，圖1為自動生成的東紅中沙臺區低壓拓撲圖。

開關臺賬完整性原則：

（1）拓撲編號的格式，以“K”開頭，后跟十位阿拉伯數字，每兩位代表一層開關，共五層。每層開關編號取值為“01～99”，下層繼承上層的編號，本層以下每層全定義為“00”;如4031開關，它處于第一層，且為最先編號開關，本層取值“01”，以下四層全定義為“00000000”，因此它的編號為“K0100000000”;同理，#1開關的編號為“K0101000000”，#2開關的編號為“K0102000000”等。

（2）定義首層開關層，把最近臺區母線的層級定義為“1”，首層開關編號必須連續，且從“01”開始。

（3）定義末端開關，把接入用戶或負荷的開關定義為末端開關，“末端開關”欄定義為“.T.”，其余開關定義為“.F.”。

2? ? 開關拓撲校驗

為了保證拓撲圖的自動生成，必須確保開關臺賬的正確性，因此，在生成拓撲圖之前，需對開關臺賬進行拓撲校驗，校驗規則如下：

（1）開關拓撲編號是否滿足“KXXXXXXXXXX”統一規定的格式，并且在同一層級按自然數順序連續遞增;如第一層開關4031開關編號為“K0100000000”，4032開關編號為“K0200000000”，4034開關編號為“K0300000000”。當出現不連續情況，如4034開關編號取“K0400000000”時，校驗結果將不通過。

（2）支線開關拓撲編號是否滿足不斷層要求，如支路：4031開關—#2開關—#11開關—#13開關—#15開關，編號分別為“K0100000000”—“K0102000000”—“K0102010000”—“K0102010100”—“K0102010101”，如某層出現斷鏈或空，編號鏈為“K0100000000”—“K0102000000”—“? ”（此處空白）—“K0102010100”—“K0102010101”或“K0100000000”—“K0102000000”—“K0102010100”—“K0102010101”時，校驗結果將不通過。

3? ? 拓撲圖仿真校驗

臺區的低壓拓撲圖自動生成后，為了驗證其連接關系，本方法設置了對臺區充電的功能，通過對充電后的開關進行分合操作，驗證其連接關系的正確性。通過雙擊變壓器令臺區帶電或斷電，再分別雙擊某開關令其分或合，拓撲圖將展現其操作后臺區的帶電狀態，其中紅色為帶電狀態，如圖2所示，開關#11分開后其所供電的部分不帶電。

4? ? 結語

配網低壓拓撲圖是配電網智能化技術發展不可缺少的技術基礎，由于配網覆蓋面大，低壓拓撲圖的數量巨大，低壓拓撲圖的生成與維護問題一直是制約配網智能化發展的難點。本文是對采用開關臺賬的自動生成低壓拓撲圖技術探討的總結，經過一段時間的努力，已研制了一套軟件，將在江門配電網部分供電所進行試用，并不斷改進完善，希望能達到數據準確、投資少、維護工作量小、能滿足實際應用的效果，為配電網智能化技術發展提供支撐。

[參考文獻]

[1] 李蘭.配電自動化技術在智能配電網建設中應用探討[J].科技創新與應用，2017（7）：203.

[2] 戴忠致.智能電網環境下的配電自動化技術[J].中國高新科技，2018（18）：104-106.

[3] 高孟友，徐丙垠，范開俊，等.基于實時拓撲識別的分布式饋線自動化控制方法[J].電力系統自動化，2015，39（9）：127-131.

收稿日期：2019-11-04

作者簡介：黃國政（1965—），男，廣東陽江人，高級工程師，從事電力調度自動化工作。