配电网开关状态核对系统的设计与实现

杨 帅，罗劲松，邱志强，马杏可

（嘉兴电力局南湖供电分局，浙江 嘉兴 314000）

随着配电网的规模日趋庞大，运行人员的倒闸操作量大幅度增加。与此同时，原有的配网开关状态变化记录方式及管理已不能满足配网发展的需求，很难适应现代化电网安全运行的要求。为此，研发了一套适合于配网调度开关状态核对管理的系统，使配网调度人员对运行人员操作过的设备进行核对确认后，对当前网架中的开关状态一目了然。

1 开关状态核对系统的功能

系统根据配网微机拟写的操作票，经过执行、登记后，调度配网总图接收来自于各开闭所（配变站）的开关状态序列，并自动改变开关状态，调度人员逐一核对，以确定开关的最终状态，并把最终状态保存到系统中。其流程图见图1。

配网调度开关状态核对的特点：

（1）状态核对涉及的可操作元件主要是开关。

（2）开关元件按分、合2个状态定义。

（3）每个元件状态的定义通常都与其自身以及多个相关的元件有关。

2 软件系统的功能

2.1 生动直观的仿真平台和模拟操作

配网运行操作人员根据微机开票系统所开的操作票进行操作后，在该系统中对操作的开关进行登记，相应开关状态就会变位并闪烁，最后经操作人员和调度员核对闪烁开关的状态，核对正确后由调度员最终确认，开关停止闪烁并保持在最终确认位置，保证开关状态与实际一致并经双方确认。

图1 开关状态核对程序

2.2 设备状态自动检测和判断

迅速完成开关状态的检索，在配网图上显示该开关的位置和状态，输入线路名称后，显示整条线路上所有干线开关的位置和状态，为调度处理事故进行紧急倒闸操作提供便利。检索非正常方式，即显示所有非正常方式的开关状态及对应的最后操作时间，让调度员及操作人员随时掌握方式要点。

2.3 电网结构可修改

当电网结构发生变化时，如增减开闭所或设备，可以自行对电网结构和开闭所结构进行修改，做到和设备投产图同步更新。配网图是该系统的基础，新设备投产前图已在系统中更新，待冲击投产后马上由授权人员激活，保持图示与实际的一致。

操作采用分级管理，管理人员和操作人员具有不同的操作和编辑权限。

3 基于网络图论和坐标定位的系统设计

3.1 网络图论和坐标定位

配网调度操作，就是切除或投入电气设备。从图论的观点来说，调度操作即改变图的拓扑结构。在把元件抽象为点的基础上，将其电气属性归纳为位置属性和状态属性，这时图就成了点及其属性关系的集合。图在计算机中存储时将传统矩阵一分为二[1]：一个用来记录网络元件设备，另一个用来记录元件运行状态。在进行图的坐标定位搜索运算时，首先确定被操作元件在整个图中的位置，再根据这个位置到图的存储数据结构中去找到该元件的记录[2-3]。

以上就是坐标定位法的基本思想，其在软件开发中的实现方法举例如下：以图形界面左上角为原点，向右、向下的方向为正方向，将整个视图划分为50×50个小区域，每个区域用来显示一个设备对象的图形。这样，每个设备图形在界面上的属性就有x和y坐标，按照设备属性中的坐标值，就可以确定其对应图形在视图上显示的位置。

3.2 电网拓扑结构数学模型的建立

根据图论原理整个电网拓扑结构可描述为：

式中：Gi（i=1，2，...，N）为电网中的某个开闭所；S，P为每个开闭所中所有元件的状态属性和位置属性分别组成的集合。

设图G为开闭所，将其网络拓扑划分为v×v网格，每个网格中最多有1个表示元件的点，则元件的状态矩阵为：S=[Sij]v×v，位置矩阵为：P=[Pij]v×v。 当网格（i，j）处存在元件时；Sij，Pij有记录； 当网格（i，j）处不存在元件时，Sij，Pij为空。

对于某一开闭所G（S，P），有一所内元件w，建立网络拓扑图时，要在位置矩阵中定义该元件的位置： p（w）=[Pij]v×v|w。 对元件进行操作时，首先在P矩阵中找出与该元件位置属性相匹配的元素p（w），再将该元件的状态属性按操作要求变位。

在本系统的拓扑图数据结构中，被操作元件及其相关元件的状态，与调度规则中对这些元件的状态限制相符。比如对元件w进行操作，首先根据位置矩阵在状态矩阵中找到该元件的状态：s（w）=[Sij]v×v|w，然后用同样的方法找到与其相关的其他元件的状态，再根据规则的逻辑来进行判断。当逻辑关系成立时，操作可以进行，即将矩阵中的状态替换为新的状态；逻辑关系不成立，则不能进行操作。

4 软件系统的实现

系统以DELPHI 7为开发平台，ORACLE为数据库，绘图采用TCAD矢量图形控件，利用面向对象的语言特点，既可避免描述中的信息冗余，又增强了对知识的使用和管理，便于维护。

4.1 类及其对象属性的确定

软件系统对象分为电网对象和核对对象，利用面向对象程序设计的特点，对各设备类确定继承关系，根据各电气设备的共同属性抽象出父类——基本元件类，其属性有元件名称、元件编号、元件定语（用于调度开关状态核对的规范称谓）以及元件对应图形界面的坐标，再派生出不同电气元件子类，对不能进行操作的其他设备类进行封装，以防误操作。派生类在继承共有特性的同时，又各自拥有不同的属性[2]。本系统中的派生类还具有其他属性，如各种状态的定义、当前状态、过去状态、操作规则等。由于配网由开闭所组成，所以其主要数据就是开闭所类对象的链式数据集合。

4.2 图形界面功能的实现

从面向对象的观点出发，把单个电气设备作为基本类对象，为每个设备对象类依据不同状态，创建相应的位图资源。绘制一次接线图时，在标有纵横坐标的网格中，按照现场情况，在对应坐标处填写元件属性，系统根据坐标和元件代码利用坐标定位法，在相应位置显示该元件及其编号[4]。当需要改变元件状态时，根据坐标值找到其数据记录，依据调度规则进行替换。

5 结语

该系统的开发应用，优化了开关状态核对这一配网运行管理的重要环节。每次核对确认都有详细的分类记录，使调度人员和运行人员对开关状态的掌握以及对非正常运行方式的管理变得十分便利。系统具有网络化管理功能，数据维护方便。当设备改造后，授权人员在任一台联入内网的计算机上，对其图形做相应的修改即可，提高了工作效率，符合配网运行发展趋势，有效地防止了误调度、误操作的发生。

[1]戴一奇，胡冠章，陈卫.图论与代数结构[M].北京：清华大学出版社，2003.

[2]王春红.Delphi 7程序设计[M].北京：清华大学出版社，2004.

[3]冯向科，邓莹.Oracle11g数据库系统设计开发管理与应用[M].北京：电子工业出版社，2009.

[4]中国建筑科学研究院，建筑工程软件研究所.面向工程应用的图形平台TCAD[M].北京：建筑工业出版社，2008.

[5]周庭阳，张红岩.电网络理论[M].北京：机械工业出版社，2008.