基于PI数据库的配电网负荷转移辅助决策系统

刘 扬，叶晓明，唐莹莹，何国杭

（湖州电力局，浙江 湖州 313000）

0 引言

随着湖州地区经济建设的快速发展，用电负荷不断攀升，配电网规模迅速扩大。目前湖州配电网线路联络率已达95.1%，其中80%以上的城网线路具备两回及两回以上的联络路径，配电网转供方式日趋灵活的同时，联络线接线也愈加复杂。与此同时，在上级电网检修、故障时，大电网对配电网的依赖愈加明显。

然而，由于部分10kV联络线受主变压器限额、线路线径、低电压等因素制约，不能保证每对联络线间能满足N-1且适合转供。目前在配电网检修方式安排、热倒负荷和故障处理时，主要通过EMS/GIS查询并简单估算来选择合适的负荷转供路径。而EMS系统由于其自身的局限性，仅能提供简单的负荷查询功能，没有联络拓扑数据，无法实现更高级的数据分析。

因此有必要开发可以提供全面、准确的配电网负荷数据，能够快捷、方便地查询线路联络方式的系统。基于PI数据库的配电网负荷监视与辅助决策系统应运而生。利用本系统，可大大提高配电网管理人员和调度员安排检修方式、热倒负荷的工作效率，大幅缩短故障处理时间。同时为生产管理部门制订线路规划方案提供负荷实时状况、网架联络情况、负荷变化趋势等信息。

PI实时数据库系统作为实用的开发平台，可以根据需要对数据进行加工处理，最大程度地满足使用者的需求。本案例通过开发配电网联络线负荷叠加趋势图，在系统中建立网架及负荷数据，实现配电网负荷数据的高级分析，从而大幅缩短了制订负荷转移方案的时间，提高了供电可靠性。

1 设计思路

1.1 主要设计思想

编制线路转供方案需要的资料包括：线路输送限额表、GIS图（包括单线图、城网联络图或农网联络图，用于了解挂接的用户情况、联络情况）、EMS（了解历史及实时负荷情况），本案例要实现的目标是将以上信息整合到同一界面。

（1）利用PI的绘图和数据采集功能，实现配电网线路负荷的集中监视。

（2）提供检修方式安排、热倒负荷以及事故处理情况下运行方式的快捷、安全、合理调整，有效利用电网资源，避免负荷分配不均匀。

（3）为配电网运行分析、线路规划方案的制定（如新增用户、急需分流等）提供相关数据。

1.2 主要设计步骤

（1）采用PI数据库中10kV线路负荷的实时、历史数据，在PI ProcessBook中建立动态实时数据、趋势图及与联络线负荷叠加趋势图。利用PI的运算功能对历史数据进行运算，将单条10kV线路负荷趋势图及其对应的联络线负荷叠加趋势图在选定的时间段内以不同的时间节点（年、月、日）显示出来。

（2）以变电站为单位，绘制10kV线路联络线Excel表。将所有10kV线路参数（线路双重命名、TA变比及线路限额、联络方式等）导入PB界面。将10kV线路联络表、线路实时电流及联络线总加实时电流、单一线路负荷趋势曲线及其与联络线负荷叠加趋势曲线显示窗口、趋势图时间控制按钮、链接单线图按钮等元素在主界面上进行整合，以实现配电网负荷监控分析功能。

配电网负荷监控分析流程如图1所示。

2 主要功能和界面

配电网负荷转移辅助决策系统实现了线路联络方式速查分析、线路负荷查询、联络线电流趋势图显示与对比等功能。

图1 配网负荷监控分析流程图

2.1 线路联络方式及实时电流查询

现有的EMS/GIS系统不能方便查询10kV线路联络方式，运方人员批复申请及调度人员开操作票时，只能查阅手工绘制的10kV联络线正常运行方式图，比较费时费力。本系统则将所有辖区（包括吴兴、南浔两区）内的10kV线路及其联络方式全部收录在内，方便查询任一线路的联络情况。

如图2所示，为了能方便快速地检索线路，界面形式参照EMS，将市级所辖110/35kV变电站按照实际地理位置排列，通过按钮链接，使用起来非常快捷方便。此外，在该界面分别设置吴兴区、南浔区实时负荷监控，以及所辖长和热电厂出力情况的实时监控，方便调度员随时掌握管辖区域的用电情况。将配电中心7个线路班管辖的区域进行了大致划分，可以非常直观地看到所属班组管辖的线路。

如图3所示，通过按钮进入变电站界面后，可以方便查看10kV线路的TA变比、保护允许限额、线路冬/夏限额，并且可以快速查询线路之间的联络情况。同时可在此界面查看线路的实时负荷电流、两条联络线电流之和以及联络线负荷叠加趋势图。在线路需要热倒或者转供时，可以快速确定最佳转供路径，使转供后的负荷电流不至超限。

图2 湖州市级电网地理位置图

例如，当紫港604线开关或0号闸刀故障需要全线转供时，由图4所示的110kV紫云变电站紫港604线的联络情况可看出，与其联络的有陵阳A23线、龙港543线、司法A18线和玉皇764线，但陵阳A23线、龙港543线转供的电流已接近线路限额，而由司法A18线转供则还有很大裕度，因此可以快速做出判断，紫港604线的最佳转供路径是司法A18线。

如果需要查看线路联络的具体情况，可以点击线路名称进入线路联络方式界面，如点击紫云变电站紫港604线，进入图5所示的界面，可以清楚地看出线路之间的联络情况以及合环操作的开关位置。同时将变电站母线电压、主变压器电流、线路电流的实时数据与限额集中在同一界面，可以辅助调度员快速处理故障、倒出负荷。由于设置了母线电压实时监控，在热倒负荷时可以看到合环线路的压差，便于调度员通过EMS调节电压以达到合环操作要求。

2.2 联络线叠加负荷的实时与历史趋势查询

通过点击联络线实时监控表中任一线路，可以查询当天的负荷趋势，也可以通过选择日期来查询线路历史负荷趋势图。点击联络线电流总和时显示的数据为两条线路及其联络电流总和的实时/历史趋势图。

图6为110kV杨家埠变电站便南674线与110kV飞鹭变电站南潘E21线的负荷趋势及其电流总和趋势图，将这3条趋势曲线放在同一图中便于对比其负荷趋势，为线路运行安排、负荷转供提供参考和依据。尤其是当只有一回联络路径时，必须掌握准确的联络线电流和实时数据，才能保证转供线路的安全、稳定运行。

图3 110kV紫云变电站10kV联络线路实时监控表

图4 10kV紫港604线联络方式及实时监控表

图5 10kV紫港604线单线图

图6 10kV便南674与10kV南潘E21线趋势图及联络线叠加趋势图

2.3 减少制订转供方案所用时间

当上级电网因故障使某变电站全站失电，尤其是带大量城网重要负荷的变电站全站失电的情况下，必须快速将重要线路甚至全部线路的负荷通过10kV联络线转移出去。

以闻波变电站为例，该变电站地处湖州市中心地段，所供负荷包括重要医疗卫生单位、新闻媒体、大型商场等，共有20回10kV线路。由于联络方式复杂繁琐，负荷变化的不确定因素较多，当值调度员确定转供方案需要较长时间，一般从事故发生到负荷转移方案的确定至少需要20～30 min，而借助本系统仅需5 min就能实现合理、快速选择部分线路由其联络线直接转供，同时选择负荷最轻的线路由母线转供其他线路，大幅缩短了故障处理时间，并且确保配电网安全、稳定运行，具有良好的经济、社会效应。

3 结语

基于PI数据库的配电网负荷转移辅助决策系统适用于电力系统管理运行部门编制运行方式、安排检修方式、制定线路改接方案以及日常调度运行等工作，可以方便地实现联络方式的查询、线路负荷电流的监控与查询、计划工作与故障处理时的热倒合环操作方式的判断选择，将配电网中大量数据与联络方式进行了汇总与加工，对于目前复杂多变、自动化程度相对较低的配电网日常调度运行工作有非常好的辅助作用，同时为配电网年度方式的分析与总结、长远规划的制定等提供了相关信息。

[1] 李印清.Visual Basic.NET程序设计实用教程[M].北京：清华大学出版社，2006.