电网主接线图自动生成与校核系统

杨 威,李 力,苏 勇,沈 烨

(1.广东电网公司电力调度控制中心，广东广州5 1 0 8 0 0；2.南京金水尚阳信息技术有限公司，江苏南京2 1 0 0 1 4)

电网主接线图是用电网描述电能的发、输、变、配电关系以及拓扑结构关系的图形化表示，已经广泛用于电力系统的管理、分析和计算之中，成为电力系统运行管理中的重要辅助工具。当前在电网调度管理中存在着纸质图纸和电子版图纸并存，传统档案管理方式的缺点是信息传递速度慢，图纸共享困难，图纸版本不统一，信息发布、获取、复制、存储成本高，图纸更新不及时，易产生图纸与实物不符的问题等，构成安全隐患。因此，对图纸实行电子化管理具有现实意义。

广东电网是目前国内规模最大的省级电网，也是南方电网“八交五直”西电通道的受端电网，电压等级繁多、母线出线数量不一，隔直装置、小电抗等装置也日益增多。由于网络新建、旧线改造、方式变更、检修、消缺等原因导致实际主接线元件、方式变化繁多，要做到及时更新主接线图，需要付出高昂的人工成本和管理成本，而日常调度运行必须使用实时的主接线图。电网主接线图的正确与否直接影响到电网的安全运行与生产，如何保证电网主接线图的正确性，保证主接线图与实际主接线图实相符，是生产运行单位必须要面对的生产管理问题。针对电网主接线图的自动生成与校核，发布与查询，更新与管理等问题，提出一种C/S（客户机/服务器）与B/S（浏览器/服务器）相结合的图纸综合管理系统的设计方法。

电网主接线图是用电网描述电能的发、输、变、配电关系以及拓扑结构关系的图形化表示，已经广泛用于电力系统的管理、分析和计算之中，成为电力系统运行管理中的重要辅助工具。当前在电网调度管理中存在着纸质图纸和电子版图纸并存，传统档案管理方式的缺点是信息传递速度慢，图纸共享困难，图纸版本不统一，信息发布、获取、复制、存储成本高，图纸更新不及时，易产生图纸与实物不符的问题等，构成安全隐患。因此，对图纸实行电子化管理具有现实意义。

广东电网是目前国内规模最大的省级电网，也是南方电网“八交五直”西电通道的受端电网，电压等级繁多、母线出线数量不一，隔直装置、小电抗等装置也日益增多。由于网络新建、旧线改造、方式变更、检修、消缺等原因导致实际主接线元件、方式变化繁多，要做到及时更新主接线图，需要付出高昂的人工成本和管理成本，而日常调度运行必须使用实时的主接线图。电网主接线图的正确与否直接影响到电网的安全运行与生产，如何保证电网主接线图的正确性，保证主接线图与实际主接线图实相符，是生产运行单位必须要面对的生产管理问题。针对电网主接线图的自动生成与校核，发布与查询，更新与管理等问题，提出一种C/S（客户机/服务器）与B/S（浏览器/服务器）相结合的图纸综合管理系统的设计方法。

1系统设计

电网主接线图自动生成与校核系统是集主接线图绘制、自动校核、维护管理和使用于一体的主接线图管理系统。它为日常调度运行提供一种基于主接线图的信息共享处理平台，以便与设备台帐信息、运行信息等属性数据有机结合、统一管理。该系统产生的主接线图在电网内应用面广、应用层级多、使用人群多，采用电网主接线图自动生成与校核系统可以方便多人多层级编辑、查询、统计、审核，使绝大部分异动改图仅仅需要很短时间就能完成，符合智能电网的技术发展方向和使用需求，从而大大提高管理效率。针对一次设备标准化编号需求，对A u t o C A D软件在功能上进行了扩展，支持一次图纸部件直接调用；图库管理上采用统一制作存储，图元共享，使调度的图纸绘制标准规范和统一。

传统的图纸绘制和管理工作主要依靠电网运行方式人员对电网历史及当前厂站设备的熟悉程度和工作经验，缺乏科学和可校核的标准进行参考，由于没有可靠的辅助手段使得因绘制错误或者流转疏漏可能造成的图纸潜在安全风险无法预先识别和控制，另一方面电网主接线图仅由调度部门全职负责的模式也已经难以适应当前电网的发展和全社会对图纸可靠性、精确性的要求，急需建立以系统运行为中心，包括规划设计、基建施工、变电运行、生技、安监、市场、基建、各基层供电局、输变电等多部门共同参与的整体图纸管理体系，以适应现代大电网风险防控工作的需要。

从建立电网主接线图生成机制和闭环管理机制，完善广东电网主接线图的绘制、命名编号、校核、批准全过程体系，提升广东电网整体的图纸管理工作水平出发，有必要搭建一个统一的广东电网主接线图管理系统，并与目前运行的公司生产MI S系统、发电策划管理系统、调度检修管理信息系统，整合成一个无缝连接的统一管理平台，发挥多方联动机制，完善并实现全网主接线图一体化管理、标准化绘制、全过程审核的模式，确保图纸准确无误，确保电网安全稳定运行。

1.1主要功能

一次设备主接线图是指发电站、变电站采用的电压等级、各电压的进出线状况，必需反映出厂站的电压等级、各电压的进出线状况。因此，在常规制图软件中（如A u t o C A D）增加相关图元，以提供标准元件图形对象，提高制图效率。另外，设备主接线图中的各种图元和线路的编号必需满足行业规范和命名规则，能够伴随制图的过程自动生成并填写。生成的图纸需经过严格的审核才能归档，并以一定的格式提交到相应的图库中供以后查阅、使用。系统包含以下主要功能模块。

（1）图元编辑：在A u t o C A D中嵌入可绘制母线、开关、进出线、变压器、断路器、隔离开关等的程序，可自行扩展所需图元。

（2）图形快速绘制：绘制好的图元保存在图元库中，自动添加到A u t o C A D图形对象中，绘制主接线路图时可直接拖动“元件”的图形到相应位置[1]。

（3）图纸模板：将厂站主接线类型、出线支路、变压器支路、编号等规律表达成可程序实现的规则，遵循规则可大体上确定厂站的接线图的基本结构，其余元件的定位可在此基础上依据出线支路及变压器支路等较强的规律性进行。梳理各种规则，根据一次主接线图的结构主要是由母线和断路器的数量决定的本质特点，给出主要图纸模板，并自动匹配后续人工编辑部分的编号。

（4）工作流控制：实现电气图纸从录入、制图到审核、批准、归档一体化和流程化管理。

（5）上报和发布：归档的图纸上传到服务器，以We b的方式统一管理和发布，并且形成设备管理同步接口。

（6）图纸查询：以We b方式提供全局图纸搜索、查询服务，并具有格式转换、本地保存和打印等功能。

1.2系统结构

系统采用分层的设计模式，依据各子功能所处的地位和调用情况及通用程度，进行分层设计，具有共享功能和抽象的可通用的功能，各使用该功能的系统复用功能模块，保证行为的一致性和投资的效率。当功能发生变化时，分别进行修改升级，保证整个平台的可扩展性、易维护性。

系统由绘图客户端，图纸代理服务器，WE B服务器构成。绘图客户端完成图纸绘制工作，采用传统的C/S架构，实现与A u t o C A D的无缝结合，通过代理服务器接入到图纸管理We b服务器，进行数据交互；代理服务器主要负责提供客户端的代理服务，并处理图纸相关的任务；WE B服务器，负责图纸的管理任务，采用纯B/S架构的系统模型，用户通过浏览器访问。系统各部分之间的关系结构如图1所示。

系统采用分层次、模块化的设计理念，提供数十个功能模块，为电网公司的图纸生成、图纸管理业务提供了有效的信息化处理手段。系统部署如图2所示。

2系统关键技术

图纸绘制工具根据用户的一般使用习惯，提供方便的绘制工具，为用户提供图纸的快速绘制和设备的标准化编号，以及图元的制作、图纸信息的抽取等功能。图纸管理工具提供对d w g图纸进行导入、导出、查询、维护等功能，同时还提供面向任务的可视化流程管理，使得图纸的管理流程与实际业务流程一致统一。为了达成上述目标，必须选择合适的开发工具和运行平台，按照总体最优，局部可继承的原则确定第三方软件工具。

2.1基础平台与工具

图纸一般由专人独立负责完成绘制，原来的图纸大多支持d w g格式，是基于A u t o C A D软件的，系统若想满足继承性，选择依托A u t o C A D进行扩展是最有效的解决办法，既能满足用户使用习惯，又能保持老图纸在新系统中生命力。因此快速制图工具系统扩展了原来A u t o C A D只能绘制简单点、线的功能，提供图样作图、交互作图、向导作图3个快速功能模块，不仅建立了常用电气一次图纸的图元，还具有模版创建和使用的功能，能够向用户提供典型的电气一次图纸样式，经过简单修改就能快速生成新图[2]。而图纸管理部分提供网络化服务，是基于J 2 E E平台的服务实现，应用服务器提供了一系列健壮的、可靠的、企业级服务，平台支持简化的、基于组件开发模型，使得系统核心代码具有编写一次、随处运行的可移植性。

考虑到图纸审核工作流程，相对于通用工作流工具软件来说还是简单的，且具有较大的自定义需求，采用自行开发方式，将业务专业化与使用灵活相结合，根据业务性质抽取出几种主要的节点类型和操作，通过可配置的流程，经过一定修改适应业务要求，将各类型节点连接为一个完整的流程。同时考虑到可靠的多重安全控制机制，设置了普通用户、绘图员、审核员和系统管理员4种角色，每种角色具有不同的操作权限，为每个用户分配了用户组，使得某一角色的用户可以根据所在的用户组完成相关图纸的授权访问与操作。

2.2技术特点

通过向导绘制图纸，规范化图纸绘制过程，加速图纸的绘制，解决电网公司以往图纸绘制方式繁多、效率低、容易出错的问题。自动绘图向导主要提供变电站、开关站和发电厂几种常见类型的图纸绘制向导，立即显示相关模板，然后选择图元进行必要的修改。

（1）设备编号自动化及校核[3]。系统提供了编号视窗，在生成的图纸上对设备进行标准化编号，既可以手工编号，也可以自动编号，解决了电网公司图纸中设备编号不统一、编号不方便等难题。

首先需要标注母线的电压等级，设置母线编号的起始编号，选择需要编号的母线，如果是双母，可以对第二条母线继续编号，母线编号自动加一；对母线编完号之后，选择其中一条作为主母线。然后对断路器进行编号，包括旁路断路器，母联断路器。断路器编号是根据母线电压等编号规则设定默认起始编号，需要根据实际情况进行修改。在将母线、断路器编完号之后，将自动为隔离开关自动编号。

编号完成后，可进行图纸校核功能，系统自动检查有无重复的编号，以亮色提示重复的编号位置。自动编号功能如图3所示。

（2）图纸管理集中化。系统实现了图纸管理业务流程的电子化、业务流程流转的自动化，可实现省地县三级一体化管理，提高了图纸管理的效率，保证了图纸管理的可靠。图纸工作流管理采用业务专业化与使用灵活相结合的方式，根据业务性质抽取出几种主要的节点类型和操作，通过可配置的流程，经过一定修改适应业务要求，将各类型节点连接为一个完整的流程。

（3）流程管理可视化。提供面向任务的可视化流程管理手段，使得图纸的管理流程与实际业务流程完全一致，解决了图纸流程管理的不规范以及流程繁中出错等问题，定义了如图4所示的审批流程。

（4）资源共享多级化。根据用户业务逻辑关系，将系统级别抽象为两级系统。单级使用时，由系统本级管理服务器完成各类规则、图元的初始化 （自身即为上级）；多级使用时，可以控制由上一级发布规则、图元规范等全局统一的资源，实现了资源管理的一致性。

多级网络化的图纸管理平台使不同地区的企业、部门之间可以相互协作，互联互通，共享图元库、图纸库等信息资源，促进了广域网环境下的信息化建设。各级单位的图纸绘制人员客户端安装图纸绘制客户端，通过网络连接到图纸数据中心，使用系统提供的图元、规则和模块快速制图。

（5）图纸使用多样化。根据厂站主接线图自动生成电网接线图，包括电网接线图中厂站主变容量和数量；线路的长度、型号和限流值；线路运行的方式。还能自动生成厂站正常方式图，即去掉刀闸、P T、接地刀等图形和编号，仅留下母线、线路、开关的图形和编号。对图纸的格式、线型、线距等进行多元化管理，可输出多种格式的图形文件（d w g、j p g、s v g等），以满足不同场合需要。

（6）与设备管理一体化。按照设备台帐信息生成图形数据库，对厂站主接线图按所属地区、电压等级进行分类管理；根据图形及信息在各变电站名下生成全部的母线、开关、刀闸、主变、线路等设备台账，对厂站的信息（厂站数量、主变台数、线路条数等信息）进行统计、查询，并能导出到e x c e l文件；能将e x c e l格式的线路限流表和电网接线图中的线路信息双向关联 （根据电网接线图导出线路限流值表，根据线路限流值表导入到电网接线图中）。

3结束语

电网主接线图自动生成与校核系统在广东电网投入运行后，有效提高了图纸绘制速度、准确度和标准化程度，严格了图纸审核的流程化管理的实施，改善了全系统图纸信息的存储、查询和共享，为进一步深化电网行业的管理信息化创造了条件，奠定了基础。该系统不仅能应用于广东电网日常的生产应用、规划设计应用，而且可应用于其他省级电网、大型地市级电网的生产、规划、设计、施工等工作中，具有良好的推广前景。

[1]冯 威，冯林桥.供配电C A D中矢量绘图与数据处理一体化的实现[J].电网技术，2 0 0 2，2 6（1）：5 9-6 1.

[2]乔 毅，孙 岩，焦连伟，等.可视化输配电网状态分析软件包的开发与实现[J].电网技术，2 0 0 l，2 5（2）：l-5.

[3]Q/G D 0 0 1 1 1 3 6.3—2 0 0 6，广东电力系统调度规程[S].