基于图形平台的电网调度运行系统设计与实现

陈长清， 李永康

(四川省电力公司攀枝花电业局， 攀枝花 617000)

基于图形平台的电网调度运行系统设计与实现

陈长清， 李永康

(四川省电力公司攀枝花电业局， 攀枝花 617000)

为适应国家电网公司发展战略中的“大运行”要求，建立调度与监控业务一体化运行体系，文中对基于图形平台的电网安全调度运行系统进行了研究。该系统采用电网拓扑图形平台，为检修计划、检修申请、操作票、调度日志等信息业务提供电网设备图形和网络拓扑分析，并依据调度业务流程之间的实际关联进行了调度业务信息系统间数据和流程对接。系统实现了各个信息系统数据共享、流程衔接与制约，适应“大运行”一体化运行模式。最后以攀枝花电业局为例进行了案例应用介绍。

图形平台； 网络拓扑分析； 检修计划； 检修申请； 操作票

电力公司电力调度中心是公司的神经中枢和指挥中心，其职能是预先制定各类安全防范措施，指挥全网各相关生产部门协同工作，保证电网安全稳定。由于关系着电网的正常运行和对用户的可靠性供电，电力调度中心信息系统众多，除能量管理系统以外，还拥有多套业务流程系统，涉及的关键业务包括检修计划的制定和申请，操作票和调度日志的管理等内容。当前电力系统调度业务系统虽然功能上相对独立，但业务流程之间存在业务交叉、衔接与继承关系。各信息系统不能实现有效信息及时共享，增加了日常工作强度，降低了工作效率，难以满足“大运行”一体化管理模式。

如何能让多个调度业务信息系统形成相互关联的整体，做到高度数据共享，互通信息，实现电网安全调度一体化运行体系建设，是电力公司调度中心调度业务信息系统亟待解决的问题[1，2]。

基于图形平台的电网安全调度运行系统有助于多个调度业务信息系统形成相互关联的整体。该系统的关键是信息交互，一方面需要将系统内部所建立的设备模型等信息提取到平台的表面，使别的应用程序能够访问到这些数据，从而利用这些数据进行存储和分析；另一方面则需要将图形平台的功能提高到能够被外界应用所使用的层面，使用户能够通过一定的方式指挥和操作，使强大的图形和数据管理功能得到充分的利用。通过优化现有的电网调度管理模式，该系统实现了调度业务流程一体化运行，为“大运行”建设打下良好的实施基础。

1 电网安全调度运行面临的问题

“大运行”一体化是指整合公司调度运行与设备运行相关业务，调整调度体系功能结构，创新管理方式、优化业务流程，建立各级输变电设备运行集中监控与电网调度业务高度融合的一体化调度控制体系，进一步优化调度、变电工作流程，提高日常操作效率以及电网事故处理效率，全面提升电网安全水平和应急水平[3]。目前我国电网安全运行水平远远滞后于目前我国电力事业高速发展的需要。主要体现在以下3方面。

(1)大量的数据处理工作都是靠手工完成的，工作起来相当繁琐，且不能保证数据的全面、及时、准确。有些地区依然采用手工的设备履历卡、手工的设备试验报告和计算机辅助设计CAD(computer aided design)图纸记录等管理模式，存在着大量的重复劳动，工作效率较低。

(2)信息的流转仍然通过纸张传递的方式进行，设备参数及各类数据查询不方便，不能有效地进行整合、提炼，利用率低，反馈速度慢，数据不易保存。信息的可靠性和安全性都较低，完全取决于人的因素。

(3)电力企业中常见的管理系统以及其他变电管理采取文本维护方式，缺乏图形界面，可视化程度低，往往无法满足管理人员的需要。

2 调度运行系统设计目标和系统框架

2.1 系统设计目标

在调度运行系统设计过程中，立足现实、兼顾发展，以电力系统设备管理工作过程为中心，以设备台帐管理为基础，业务流程为主线，侧重于满足实际需要为出发点，并结合实际和管理的需要，加强和完善了各种管理功能模块。系统主要实现以下目标。

(1)设备各类数据与一次系统图相结合，数据库中存储设备的各类参数及报告要在一次系统上与设备元件结合起来，使专业人员能方便地比照拓扑图进行查询，以图形化的方式实现系统设备的图形数据和属性数据的综合管理。

(2)能够实现主配网图形平台的无缝对接，基于一次设备主接线图，可生成设备检修工作票，录入、维护、查询设备的各种性能参数、设备试验情况、设备评级情况和设备检修情况。

(3)能够为检修计划、检修申请、操作票、调度日志等信息系统提供电网设备图形和网络拓扑分析，可依据调度业务流程之间的实际关联进行运行检修业务信息系统间数据和流程对接,提高调度防误操作安全管理水平。

2.2 系统框架

运行系统采用电网图形为平台模式，图形平台预留多样化标准接口，可以对接检修计划、检修申请、操作票、调度日志业务进行对接，检修计划与检修申请的设备检修范围、工作内容、工作条件；操作票的逐项操作命令、综合操作命令以及智能推理操作命令以及调度日志的设备和内容都可以通过点击图形生成。

当业务流程进行图形应用情况下，图形拓扑分析开始进行分级搜索的判断，自动进行五防规则处理，为业务流程提供基础的电网设备数据和拓扑支撑，自动判断相关联设备是否一起安排检修和检修申请的智能分组打包，自动处理操作命令是否违反电力五防防误规则，辅助调度员进行操作演练以及操作预警辅助分析等管理工作[4]。运行系统柜架见图1。

图1 运行系统框架图

3 设计方案

3.1 图形平台构建

图形数据以公共信息模型CIM(common information model)及可缩放矢量图形SVG(scalable vector graphics)文件作为数据载体，遵循IEC 61970系列标准，将电网主网图形和配网图形对接并导入同一电网图形平台，图形对接主要通过相应的模型拆分与合并模块完成，从CIM文件取出对应电网的拓扑连接关系、厂站关系及设备量测数据，从SVG文件获取设备电压颜色、不同状态下的特征、文字信息以及图间跳转关系，通过CIM和SVG文件解析形成一个一体化的全网模型。

图2为实现主配网图形平台对接技术的软件逻辑流程。

图2 主配网图形对接流程图

3.2 图形平台与业务流程对接

图形平台与其他业务流程之间的对接采用基于对象组件模型COM(component object model)的ActiveX控件技术将图形应用嵌入到其他业务流程，见图3。COM是软件组件互相通信的一种方式，它是一种二进制和网络标准，允许任意两个组件互相通信。ActiveX控件技术遵循COM规程，将图形应用通过编程工具自带的Tlibmp.exe工具封装成程序集中的数据，且运行时通过运行库可调用包装RCW(runtime callable wrapper)随时处于激活状态以处理请求信息。当检修计划、检修申请、操作票和日志模块调用图形时即激活图形应用控件，从而在其他业务流程模块可应用图形功能。

图3 图形平台与业务流程对接方案图

3.3 检修计划与检修申请对接设计

电力系统中，检修工作首先提交年度检修计划，月度检修计划是从年度检修计划继承，周检修计划从月度检修计划继承。当检修部门有检修计划需求时，首先提交检修票，根据检修票的工作内容，运行人员需要填写操作票，为检修申请创建检修条件；操作票现场执行完毕，检修工作开始，同时操作票执行对电网运行状态进行调整，需要记录相关调度日志；当检修工作结束，通报调度部门，运行人员需要制定送电操作票，恢复检修工作之前的电网正常运行方式，此时调度日志也要进行相关工作记录，工作结束。

为了使检修申请做到有计划性，需开发设计年度检修计划流程、月度检修计划流程、周检修计划流程。设定检修设备周期设定功能，此处设定与实际检修申请流程对接，读取设备最新检修信息，为编制年计划提供检修设备提醒功能。月度检修计划从年度检修计划继承而来，默认继承本月度范围内检修计划内容；周检修计划从月度检修计划继承而来，自动继承属于本周范围内的检修计划内容；检修申请则从周计划继承而来，设定定期继承功能。见图4所示。

图4 检修计划与检修申请对接方案图

3.4 检修申请与操作票对接设计

为了实现操作票系统与检修系统的关联，完成检修与操作的闭环管理，需要在操作票系统设计一个接收检修申请模块，处理接收到的申请单信息。接收检修申请模块通过Web服务(Web Service)技术读取检修申请系统信息，返回带有相关信息的XML字符串，再经过解析XML字符串解析得到检修申请[5，6]。

在接收检修申请模块将申请进行归类，分为待执行、执行中、已执行等分类，同时需要及时同步更新检修申请状态信息并对操作票的执行过程起到制约作用；接着进入申请分组环节，分组对象为已按申请单归类原则分类的申请，为了生成操作票还应对其按设备进行分组，根据图形平台的电网拓扑分析的结果作为依据，最终生成操作任务。检修申请与操作票对接方案图见图5所示。

图5 检修申请与操作票对接方案图

3.5 操作票与调度日志对接设计

操作票与调度日志对接方案见图6所示。操作票系统可将执行完毕的设备操作信息通过Web Service写入调度日志系统，生成调度日志内容，记录设备操作以及状态改变信息，以备调度员交接班管理、查询、统计等使用。

图6 操作票与调度日志对接方案图

4 安全运行体系应用案例

攀枝花电业局是四川省电力公司下属特大型供电企业，担负着攀枝花市及周边部分地区近万平方公里的供电任务，调度任务艰巨。攀枝花电业局调度中心为响应国家电网“大运行”一体化号召，建立了攀枝花电网一体化图形平台，采用图形模式的调度运行体系将调度信息系统整合运行提高电网安全运行稳定性。

以图7和图8所示攀枝花银江站和施家屏站局部电网环境(断路器中间有加粗交叉线表示闭合状态，隔离开关变成黑色加粗直线表示闭合状态，隔离开关成加粗斜线表示拉开状态)为例进行安全运行体系应用案例介绍。图7银江站接线方式为双母线方式，银屏南线在2621隔离开关侧运行。图8施家屏站接线方式为单母线+旁路母线运行方式，施家屏站银屏南线由银江站262开关供电运行，253断路器闭合，2532隔离开关断开，连接旁路母线的2535隔离开关断开，银屏南线连接银江站和施家屏站两个变电站。

图7 银江变电站电网图

图8 施家屏变电站电网图

假设银江站年度计划检修设备为262断路器，通过点击电网图形银江站，找到图形上对应的该设备，点击右键生成“银江站262断路器检修”，2621隔离开关通过检修设备提醒功能自动选择(2621隔离开关上次检修时间为2010年3月6日，检修周期为2年)，设定检修时间为3月份，工期为1天。施家屏站提交的年度检修计划内容为检修253断路器，通过点击电网图形生成，检修时间为4月份，工期1天，网络拓扑分析功能提醒“银江站银屏南线3月份检修，253断路器在同一线路，检修是否合并”，这样检修申请计划合并成一条检修计划，检修时间为3月份，工期为2天。

月度检修计划通过继承年度检修计划生成，在月度检修计划确定检修具体时间为3月15日至3月16日8:00至18:00。2012年第11周检修计划通过继承月度检修计划中本周时间范围内按计划进行的内容，最后检修申请根据周计划自动生成。

操作票系统通过关联到检修申请系统，按条件搜索出当天待执行的检修申请，根据网络拓扑分析银屏南线同一供电范围内检修申请打包分组，得到的操作票操作任务，操作命令通过点图生成，并提供防误提醒，当262断路器闭合时，若拉开2621隔离开关就会提醒“带负荷拉隔离开关，262断路器处于闭合状态”。操作票停电票命令操作完毕后，自动在调度日志系统记录一条关于操作设备的状态变化日志。检修申请嵌入操作票命令中，当检修票未完工、操作票送电命令下令时，系统就会提醒“检修未完工、是否继续”；当检修票完工盖章之后，操作票送电命令即可下令操作。当电网恢复正常运行方式状态后，操作票系统同样自动在调度日志系统记录相对应的设备状态变化日志。

5 结语

电力生产的核心焦点总是围绕着电网来实现的，电网图形向人们真实模拟再现了现场设备状况以及接线方式等，有效帮助调度人员完成生产、安全管理工作。本文提出以电网图形为平台，在此平台上构建电网安全运行系统，将检修计划业务、检修申请业务、操作票业务、调度日志业务对接，避免信息孤岛的发生，实现信息高度共享，将电力调度业务信息系统融合成一个整体，有效地提高电网操作防误水平，顺应“大运行”一体化管理模式。

[1] 李俊达,蔡泽祥,朱林,等(Li Junda,Cai Zexiang,Zhu Lin，etal).基于ActiveX技术的电力工程图纸管理系统的研究(Study on the engineering drawing management system of power system based on ActiveX technology)[J].电力系统及其自动化学报(Proceedings of the CSU-EPSA), 2005, 17(2)：95-98 .

[2] 刘德志,蔡泽祥,许志华(Liu Dezhi,Cai Zexiang，Xu Zhihua). 基于图形平台的变电管理系统研究(Research on transformer substation management system based on graphic platform)[J].电力系统及其自动化学报(Proceedings of the CSU-EPSA), 2005,17(1)：69-72.

[3] 许先锋,龚成明,杜红卫,等(Xu Xianfeng,Gong Ch-engming,Du Hongwei,etal).EMS中系统拓扑五防的设计和实现(Plan and realization of mis-operation prevention based on topology in energy management system)[J].电网技术(Power System Technology),2006,30(S):76-79.

[4] 邹俊雄,蔡泽祥,孔华东,等(Zou Junxiong, Cai Zexiang, Kong Huadong,etal).基于图形平台的电力系统继电保护动作逻辑仿真(The operation logic simulation of relay protection of power systems based on graphic platform)[J].电力系统自动化(Automation of Electric Power Systems)，2002，26(8)：61-64.

[5] 陆芸,裴雯,陆杏全(Lu Yun,Pei Wen,Lu Xingquan).智能化检修票和操作票系统的实时数据库设计(Design of real-time database for intelligent maintenance and switching scheduling system)[J].电力系统自动化(Automation of Electric Power Systems)，2005，29(13):84-86.

[6] 周明,林静怀,杨桂钟,等(Zhou Ming，Lin Jinghuai，Yang Guizhong，etal).新型智能电网调度操作票自动生成与管理系统(New-type intelligent dispatching operation order system)[J].电力系统自动化(Automation of Electric Power Systems), 2004, 28(11): 71-74 .

陈长清(1967-)，男，工程师，主要从事电力调度运行工作。Email:Pzhccq2003@yahoo.com.cn

李永康(1964-)，男，高级工程师，主要从事自动化及网络信息安全方面的工作。Email:969545247@qq.com

PlanandRealizationofPowerGridSafetyOperationSystemAdoptingGraphicsPlatform

CHEN Chang-qing， LI Yong-kang

(Panzhihua Electric Power Bureau of Sichuan Electric Power Company,Panzhihua 617000, China)

With the requirements of “big operation” in the development strategy of state grid corporation and the establishment of monitoring and scheduling integrated operation business system, a power grid safety operation system adopting graphics platform was proposed in the paper. The plan and realization of system constructed network topology graphics platform, which provided gird device and network topology analysis for maintenance scheduling, maintenance applications, operation order, dispatch logs and other information systems. The data and process docking among various systems were put forward to practical relevance in the scheduling business processes. The process of convergence and constraints among various information systems was provided to adapt for the “big operation” integration mode. At last, the application case of Panzhihua power administration was introduced.

graphic platform； network Topology analysis； maintenance plan； maintenance apply； operation order

TM734； TP319

A

1003-8930(2012)06-0041-05

2012-03-30；

2012-06-10

四川省电力公司科技项目资助