基于拓扑图形分析的调度运行方式管理系统分析

王瑞欣，高泽明，蔚丽峰，高圣源

( 河北电力调度控制中心，石家庄050021)

目前，河北电力调度控制中心(简称“河北省调”)针对方式专业的系统建设比较松散，有些系统是多年前开发，无法进行维护，各个地区的数据没有统一的数据汇总，各种分析统计还停留在人工整理阶段，无法适应现在调度运行方式专业工作量成倍剧增的形势；与新设备投运业务流程相关的大量业务数据，如设备参数、变电站一次接线图等信息则分散在各个环节，没有存入数据库中，不能为其他专业或者系统所直接使用，未能实现信息的充分共享与应用。 目前河北省调在调度运行方式管理系统建设、调度运行方式专业工作的管理工作中普遍存在如下问题：无省地一体化的调度运行方式专业标准化管理系统，方式专业业务流程与信息数据脱节，不能依托业务流程进行调度信息的梳理和优化；没有适用于方式专业的电力一次接线图绘图工具软件。

1 系统设计目标

为了解决调度运行方式管理工作中出现的上述问题，提出了基于拓扑图形分析的调度运行方式管理的方法，应用电网拓扑图形分析平台[1-2]，为新设备启动、设备参数管理、年度运行方式管理、无功电压管理等信息业务提供电网设备图形和网络拓扑分析，并依据业务流程之间的实际关联进行调度业务信息系统间数据和流程对接。系统主要实现以下目标。

a. 为调度运行方式专业提供一套专业的适用于本部门的电力系统专用绘图工具。

b. 设备参数与系统一次接线图相结合。系统数据库中存储的各类设备参数要与一次接线图中图元相结合，使得工作人员能够方便的按照拓扑关系对设备进行查询统计，以图形的方式实现对系统设备的图形数据及属性数据的综合管理。

c. 新设备启动管理与系统一次接线图相结合。新设备投运前，可以借助图形平台绘制其一次接线图，通过仿真模拟操作，系统自动对其接线方式进行安全校核，以保证接线图绘制的合理性。

d. 通过优化、完善和扩充系统的软硬件，最终形成一个省地一体的调度运行方式专业业务管控、信息交换和资源共享的公用系统平台。系统中预留接口与其他系统进行对接，系统内各个模块之间能够实现数据交互与信息共享。

2 系统设计方案

系统体系架构如图1所示。

2.1 拓扑图形分析平台构建

搭建的拓扑图形分析平台不仅仅是系统功能的一部分，而是系统核心，许多具体应用都要依据此平台来设计。这就要求该拓扑图形平台具有良好的稳定性、可扩展性以及强大的功能支撑。图形拓扑平台构建步骤为：采用多断面原理[3]搭建电网图形拓扑平台。电网实时运行方式可以用不同的断面来表示。在数据库中建表，表中记录了电网图形的断面信息，主要包括接线图、图层、设备元件、拓扑关系、设备参数及状态等。每一个断面都对应数据库中一系列的表，这些表通过断面号联系起来。平台中显示图形时，根据断面号找到对应的数据表，进而导入相应数据。

图1 系统体系架构示意

该系统中的拓扑图形平台依据IEC 61970规约构建，可与电网能量管理系统[4](Energy Management System ,EMS)无缝对接。图形平台中使用的一次接线图由EMS中导出，以CIME和g文件作为数据载体，从CIME文件中获取电网的拓扑连接关系、厂站关系及设备测量数据，从g文件中获取设备电压颜色、不同状态下的特征、文字信息以及图间跳转关系，通过对CIME文件和g文件的解析，形成一次接线图模型，将其导入到系统图形平台中。系统定时从EMS中获取电网图形数据、模型数据及实时测量数据，以保证图形平台中能够动态显示设备的状态及其实时数据。

图形平台集合了AutoCAD和Visio等绘图软件的优点，支持超大图形的绘制及建模，单图绘制元件可支持超过10万个，从而满足了复杂接线对图形平台性能的要求。

图形平台实现了对改图流程的控制管理。用户对图形的修改，都是在自己断面上进行，这样可以避免修改中的图形对其他用户造成影响。修改完毕，可以将修改的内容提交给其他人审核。审核无误之后，修改内容合并到实时断面，供其他用户使用。该图形平台对图形的控制达到了元件级，可以对比分析出某个断面对断面进行的元件添加、删除、修改属性、移动位置等所有操作，从而能够支持多人对同一张图的同时修改、分别发布，从而提高了改图方面的效率。

在图形平台中绘制的图形实时自动保存，无需担心因意外事件导致图形数据丢失。

2.2 图形平台与专业流程对接

该系统中，图形平台与新设备投运、年度运行方式、设备参数管理等专业流程对接时，采用基于组件对象模型(Component Object Model，COM)的Active X控件[5-6]技术将图形应用嵌入到其他专业流程中。图形平台与专业流程对接方案见图2。COM是一种二进制和网络标准，允许任意2个组件互相通信。Active X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元数据，运行时通过运行库可调用包装(Runtime Callable Wrapper，RCW)随时处于激活状态以处理请求信息。当其他流程中需要调用图形时，即可激活图形应用控件，使得其他专业流程中也可以应用图形功能。

图2 图形平台与专业流程对接方案

在新设备启动流程中嵌入图形应用控件，新设备启动前，可以借助图形平台绘制电网一次接线图，通过仿真模拟操作，系统自动对其接线方式进行安全校核，辅助用户对图形进行修改。在图形发布前，新绘制的新投设备接线图，不会对正在运行接线图的运行方式造成任何影响；图形发布之后，会与系统实时断面合并，正式投入使用。

2.3 设备参数管理与年度运行方式管理对接设计

设备参数库中保存着大量的通过设备参数管理模块录入的设备信息，系统会通过统一的参数管理库，将年度运行方式所需要的设备参数以及设备明细以方式附表的格式导出。

2.4 设备参数管理与短路容量管理对接设计

在短路容量管理中，需要通过额定短路容量、实际短路容量等设备参数来计算电网母线最大短路水平。这些设备参数不需要在系统中重新输入，系统会自动从设备参数管理模块中获取所需参数。

3 系统功能

系统包括新设备启动管理、参数管理、年度运行方式管理、电网图库管理、短路容量管理等功能。通过规范运行方式专业各功能模块，实现运行方式专业管理标准化。

3.1 电网图库管理

系统通过开发专业的电力系统绘图工具软件，对变电站一次接线图，特别是处于可研初设及投运前的变电站一次接线图进行一次接线图绘制，实现了对110 kV及以上变电站主接线图电网地理接线图的绘制制作、审核批准、归档整理、WEB发布和查阅统计的功能。

3.2 新设备启动管理

新设备启动管理包括新设备启动申请以及新设备启动方案等资料的管理，制定管理流程，具备完善的统计、审计、监督考核功能。包括：新设备投产前，录入设备技术参数、图纸等资料；新设备命名，明确调度关系；制定有关的安全自动装置整定方案；拟定新设备启动方案；审定方案；下达和执行方案；执行完成，总结整理；资料归档。

3.3 参数管理

维护电网设备的模型和参数，确保电网参数的唯一性。参数管理与电网图形资料相结合，形成统一的展示界面。

3.4 年度运行方式管理

年度方式以及2～3年滚动方式报告的编写，是方式专业重要核心工作，通过管理系统可以实现年度调度运行方式的编制管理，包括任务分配、编写模板统一维护，上传文档后，自动生成方式报告，待各章节修订完善后，由系统统一导出规定格式的年度调度运行方式报告。

4 系统应用

该系统在国网河北省电力公司及所辖地区供电公司安装部署，图3为系统部署网络结构。

图3 系统部署网络结构

系统在新设备启动管理中嵌入拓扑图形平台，如图4所示，用以在资料收集阶段绘制电网一次接线图。在平台中可以通过拖动右侧设备来创建新的接线图，也可以在已有一次接线图上进行修改，系统自动对绘制的接线图进行联通性分析。接线图绘制完成并提交后，系统自动将接线图保存到新设备投运措施中。如图5所示。这样既节省了绘制图形的时间，也保证了其正确性。

图4 拓扑图形平台

图5 系统中的电网一次接线图

在拓扑图形平台上可以对选中的设备录入或维护设备参数，也可以在空白区域新建设备参数。新建的设备参数自动保存在设备参数库中。

经过半年的系统试用，将新设备启动管理与图形平台相结合，可以便捷地绘制电网一次接线图，使得运行方式更加合理，避免了一次接线图的反复修改；在图形上可以直接录入设备参数。新设备启动时，可以直接由图形平台中导入绘制的一次接线图及设备参数，加快了投运速度。

5 结束语

以电网一次接线图为工作平台，以流程为业务纽带，以电网拓扑为应用支撑的调度内控业务开发模式，超越传统的表格式数据管理设计模式，将电网图形和网络拓扑引入管理系统设计中，开发了基于图形拓扑的众多业务应用，如基于图形的新设备启动管理、年度运行方式管理等，将工作流、信息流进行有效集成和优化，实现各业务、各

专业之间信息的互联互通，消除调度中心内部的“信息孤岛“，实现系统内部以及与其他系统的信息共享和信息交互，大大的提高了工作效率，为电网运行提供可靠的数据支撑，保障电网安全经济运行。

参考文献：

[1] 陈 涛.基于图形平台的变电站设备运行管理系统研究与开发[D].保定：华北电力大学,2010.

[2] 刘德志,蔡泽祥,许志华.基于图形平台的变电管理系统研究[J].电力系统及其自动化学报, 2005,17 (1):72-75.

[3] 陶文伟,吴文传,王俏文，等.基于EMS的电网规划分析系统的设计与实现[J].电力系统自动化,2006,30(14):87-91.

[4] 梁 玮.基于IEC61970标准的电力系统一体化平台改造[D].武汉：华中科技大学,2007.

[5] 邱吉福.电力系统智能化图形平台的研究[D].保定：华北电力大学,2006.

[6] 李俊达,蔡泽祥,朱 林，等. 基于ActiveX技术的电力工程图纸管理系统的研究[J].电力系统及其自动化学报, 2005, 17(2)：95-98.