面向停电决策的简易电网系统图
2021-05-27李一林石程烨殷一般陈冬馨
张 耀，李一林，石程烨，殷一般，陈冬馨
（国网浙江省电力有限公司开化县供电有限公司，浙江 开化324300）
电网调控一般要借助各类图形来完成日常的决策工作。常见的图形包括系统接线图与单线图，系统接线图既包含变电站及配电线路信息，又包含电网设备间拓扑关系，是电网调度各项决策的技术基础[1]。单线图包含配电线路中的各类设备及设施（导线、电缆、开关站、开关、配变等）及其间的关系，在电网调控中普遍应用[2]，目前的系统接线图与单线图包含的信息丰富，适应面广，但在实际调控决策时，调控员从系统图中获取信息的效率不能满足故障处理等业务场景需要，有必要研究一种简易的、能够与调控决策场景直接相关的接线图，提高调控员获取信息的速度与准确率。
1 简易接线图设计思路
1.1 大而全的系统接线图面临的挑战
随着电网规模的扩大与配电网负荷密度的提升，反映设备间电气联络的系统图越来越复杂，在一幅图形上把区域内所有的线路联络关系排布好比较困难，因此，在实际上常常采用分幅的方式来安排系统图。为了保障系统图的通用性，满足各个专业的使用需要，系统图中包含了越来越丰富的信息，大而全的系统图在使用过程中，存在着一些不便之处，面临着诸多的挑战。
1.1.1 无法从复杂的系统图中快速提取需要的信息
系统图首先体现的是电力系统各种资源之间的电气联络关系，由于电力系统资源数量大、类型多，层次关系复杂，为了能够在系统图中一一体现，各种绘图元素之间排布比较紧密，有时像蜘蛛网一样密密麻麻，不熟悉网架的人员从中查找具体信息时耗时较长，在进行决策时，无关的图元反而成为干扰信息，影响到使用者的判断，使得提取信息周期延长。
1.1.2 图形之间的联系弱
当涉及配电线路时，系统接线图常常采用切割方式，把几个变电站之间的联络图形绘制在一起，图形之间的切割具有随意性与主观性，单线图之间的联络也需要通过跨越不同的图幅才能够全部获取，调控员有时需要跨越多张图形才能够提取较为全面的决策信息。
1.2 面向停电决策的简易系统图设计思路
为了解决现有图形的不足，设计一种简易接线图，该接线图从电网调控常见的停电决策出发，以转供电路径全面呈现为目标，跨越单线图、系统图之间的图幅边界，智能提取转供线路、变电站、母线之间的信息，以及转供电路径的有关分支线信息，形成简明直观的转供电路径。
简易接线图是以转供电分区为基础单元，转供电分区是有联络关系的馈线集合，当停电时，每条停电线路的转供路径只能从本转供电分区的其他线路中选择，而与其他转供电分区的路径无关。通过转供电分区，可以把电网分成许多转供电分区以及无联络的独立馈线。
转供电分区只与电网静态拓扑有关，与电网的运行方式无关，因此，转供电分区的生成具有一定的稳定性，它与开关的开合状态无关。以转供电分区为基础分割系统接线图摒除了系统图之间切割的随意性与主观性，切割后的系统除母线之外，不同分区间的馈线无直接与间接的拓扑关系，当停电决策时，避免了在不同图幅之间的相互切换。
简易系统图之间的设计如图1所示。
图1 简易系统图的设计
从图1 中，可以看出，建立在转供电分区基础上的简易接线图能够综合系统图、单线图的优点，能够在一幅图形上快速发现与决策相关的信息，直观简明，更加符合调控员业务。
2 简易系统图应用设计流程
简易系统图建立在公共信息模型（CIM）基础上[3]，模型数据包括主网模型与配网模型两部分，主网模型主要来自于各类调度自动化系统（国内常见的有D5000、OPEN3000），配电网模型来自于配电自动化系统（D5200），通过主配网模型拼接而形成全网拓扑模型，然后依据静态网架之间的拓扑关系，生成转供电分区，转供电分区以待停电线路为根节点，以联络开关为中继点，以出线开关为节子叶点，构建一颗转供路径树，通过这种方式，可以把局部网架转化为转供电分区集。
当选中某个转供分区中的任何一条馈线时，只须对此转供电分区中馈线进行智能化布局即可，由于任何一个转供电分区本质上是一个树，各馈线之间只须按特定的方向布局即可以避免馈线间的交叉和冲突。
3 关键技术
3.1 转供电分区生成技术
转供电分区生成是简易系统图的技术基础，在实际生成时，可以采用邻接表方式构造配电线路之间开关联络关系[4]，通过染色技术，生成转供电分区，由于不需要读取开关之间的状态供电分区生成速度较快，结果具有确定性。
3.2 布局优化技术
转供电分区生成后，为了能够直观的展示，需要对转供电分布进行布局，具体而言，采用以下规则：以开关数据为权重，以权重最大值为横向排列，即最右侧的线路为最长转供电路径。其他转供电路径按序分别排布在上下两侧，使得转供路径疏密有致。具有二次转供能力的转供分支线根据规则排布。采用布局优化技术之后，消除了具有转供能力的分支线图形化地位，在不减少信息的前提下，避免了因分支线联络过多而造成的图形拥挤与无序，
4 应用情况
系统前端采用.Net Framework WPF 技术开发，自主监测模型的变化，当发现模型变化时，自动更新图形，并且能够智能保留上一次图形位置变更，系统上线后，经过一阶段的试运行，简易系统图能够有效缩短调控员从图形中查找、获取决策信息的时间，提高了调控员决策效率。
