面向停電決策的簡易電網系統圖

張 耀，李一林，石程燁，殷一般，陳冬馨

（國網浙江省電力有限公司開化縣供電有限公司，浙江 開化324300）

電網調控一般要借助各類圖形來完成日常的決策工作。常見的圖形包括系統接線圖與單線圖，系統接線圖既包含變電站及配電線路信息，又包含電網設備間拓撲關系，是電網調度各項決策的技術基礎[1]。單線圖包含配電線路中的各類設備及設施（導線、電纜、開關站、開關、配變等）及其間的關系，在電網調控中普遍應用[2]，目前的系統接線圖與單線圖包含的信息豐富，適應面廣，但在實際調控決策時，調控員從系統圖中獲取信息的效率不能滿足故障處理等業務場景需要，有必要研究一種簡易的、能夠與調控決策場景直接相關的接線圖，提高調控員獲取信息的速度與準確率。

1 簡易接線圖設計思路

1.1 大而全的系統接線圖面臨的挑戰

隨著電網規模的擴大與配電網負荷密度的提升，反映設備間電氣聯絡的系統圖越來越復雜，在一幅圖形上把區域內所有的線路聯絡關系排布好比較困難，因此，在實際上常常采用分幅的方式來安排系統圖。為了保障系統圖的通用性，滿足各個專業的使用需要，系統圖中包含了越來越豐富的信息，大而全的系統圖在使用過程中，存在著一些不便之處，面臨著諸多的挑戰。

1.1.1 無法從復雜的系統圖中快速提取需要的信息

系統圖首先體現的是電力系統各種資源之間的電氣聯絡關系，由于電力系統資源數量大、類型多，層次關系復雜，為了能夠在系統圖中一一體現，各種繪圖元素之間排布比較緊密，有時像蜘蛛網一樣密密麻麻，不熟悉網架的人員從中查找具體信息時耗時較長，在進行決策時，無關的圖元反而成為干擾信息，影響到使用者的判斷，使得提取信息周期延長。

1.1.2 圖形之間的聯系弱

當涉及配電線路時，系統接線圖常常采用切割方式，把幾個變電站之間的聯絡圖形繪制在一起，圖形之間的切割具有隨意性與主觀性，單線圖之間的聯絡也需要通過跨越不同的圖幅才能夠全部獲取，調控員有時需要跨越多張圖形才能夠提取較為全面的決策信息。

1.2 面向停電決策的簡易系統圖設計思路

為了解決現有圖形的不足，設計一種簡易接線圖，該接線圖從電網調控常見的停電決策出發，以轉供電路徑全面呈現為目標，跨越單線圖、系統圖之間的圖幅邊界，智能提取轉供線路、變電站、母線之間的信息，以及轉供電路徑的有關分支線信息，形成簡明直觀的轉供電路徑。

簡易接線圖是以轉供電分區為基礎單元，轉供電分區是有聯絡關系的饋線集合，當停電時，每條停電線路的轉供路徑只能從本轉供電分區的其他線路中選擇，而與其他轉供電分區的路徑無關。通過轉供電分區，可以把電網分成許多轉供電分區以及無聯絡的獨立饋線。

轉供電分區只與電網靜態拓撲有關，與電網的運行方式無關，因此，轉供電分區的生成具有一定的穩定性，它與開關的開合狀態無關。以轉供電分區為基礎分割系統接線圖摒除了系統圖之間切割的隨意性與主觀性，切割后的系統除母線之外，不同分區間的饋線無直接與間接的拓撲關系，當停電決策時，避免了在不同圖幅之間的相互切換。

簡易系統圖之間的設計如圖1所示。

圖1 簡易系統圖的設計

從圖1 中，可以看出，建立在轉供電分區基礎上的簡易接線圖能夠綜合系統圖、單線圖的優點，能夠在一幅圖形上快速發現與決策相關的信息，直觀簡明，更加符合調控員業務。

2 簡易系統圖應用設計流程

簡易系統圖建立在公共信息模型（CIM）基礎上[3]，模型數據包括主網模型與配網模型兩部分，主網模型主要來自于各類調度自動化系統（國內常見的有D5000、OPEN3000），配電網模型來自于配電自動化系統（D5200），通過主配網模型拼接而形成全網拓撲模型，然后依據靜態網架之間的拓撲關系，生成轉供電分區，轉供電分區以待停電線路為根節點，以聯絡開關為中繼點，以出線開關為節子葉點，構建一顆轉供路徑樹，通過這種方式，可以把局部網架轉化為轉供電分區集。

當選中某個轉供分區中的任何一條饋線時，只須對此轉供電分區中饋線進行智能化布局即可，由于任何一個轉供電分區本質上是一個樹，各饋線之間只須按特定的方向布局即可以避免饋線間的交叉和沖突。

3 關鍵技術

3.1 轉供電分區生成技術

轉供電分區生成是簡易系統圖的技術基礎，在實際生成時，可以采用鄰接表方式構造配電線路之間開關聯絡關系[4]，通過染色技術，生成轉供電分區，由于不需要讀取開關之間的狀態供電分區生成速度較快，結果具有確定性。

3.2 布局優化技術

轉供電分區生成后，為了能夠直觀的展示，需要對轉供電分布進行布局，具體而言，采用以下規則：以開關數據為權重，以權重最大值為橫向排列，即最右側的線路為最長轉供電路徑。其他轉供電路徑按序分別排布在上下兩側，使得轉供路徑疏密有致。具有二次轉供能力的轉供分支線根據規則排布。采用布局優化技術之后，消除了具有轉供能力的分支線圖形化地位，在不減少信息的前提下，避免了因分支線聯絡過多而造成的圖形擁擠與無序，

4 應用情況

系統前端采用.Net Framework WPF 技術開發，自主監測模型的變化，當發現模型變化時，自動更新圖形，并且能夠智能保留上一次圖形位置變更，系統上線后，經過一階段的試運行，簡易系統圖能夠有效縮短調控員從圖形中查找、獲取決策信息的時間，提高了調控員決策效率。