自动成图技术在配网防误系统中的应用

黄国栋，苗俊杰，张栋波，王凤清

(1.江苏省电力公司苏州供电公司，江苏 苏州 215000；2.国网河北省电力公司，河北 石家庄050022；3.沈阳铁路局锦州供电段，辽宁 锦州 121000；4.辽宁拓新电力电子技术有限公司，辽宁 锦州 121219)



自动成图技术在配网防误系统中的应用

黄国栋1，苗俊杰2，张栋波3，王凤清4

(1.江苏省电力公司苏州供电公司，江苏 苏州 215000；2.国网河北省电力公司，河北 石家庄050022；3.沈阳铁路局锦州供电段，辽宁 锦州 121000；4.辽宁拓新电力电子技术有限公司，辽宁 锦州 121219)

〔摘 要〕配网防误系统的一次接线图庞大复杂、设备种类繁多、接线变化多端，给配网防误系统图形的绘制带来极大不便，严重妨碍微机防误系统在配网的推广应用。提出了一种基于电力地理GIS系统的自动成图技术，为配网防误系统的普及使用提供了便利。

〔关键词〕配网防误系统；自动成图；安全运行

1　配网防误技术概述

1.1配网防误技术概念

配网防误技术不仅包含常说的“五防”中前“四防”的内容，还包含具有自身特点的防止误操作内容，主要有：

(1)误停双电源用户供电；

(2)误造成保电用户停电；

(3)误造成双电源用户为同母线供电；

(4)使有缺陷的线路过载；

(5)误操作有缺陷的开关；

(6)线路完工后，未将线路的所有联络处重新定相；

(7)误在有自备小发电的用户侧线路加挂工作地线。

1.2配网防误系统的软件架构

配网防误系统即在电网一次系统图上进行闭锁逻辑判断、预演及执行时防误的管理及操作系统，主要包括调度防误模拟、拟票审核预令、正令监护执行、自动防误演示、调度辅助管理等，同时实现方式操作与供停电显示、功率流向显示、合环运行概况分析等功能。在配网调度方面，配网防误系统还可实现配网调度模拟操作、智能辨识操作命令、误操作判别、操作变位保存、流转下发等功能。其软件架构如图1所示。

1.3配网防误系统功能和结构

1.3.1功能要求

(1)实现配网调度防误系统和配网智能锁具系

统在同一平台上运行要求。

(2)监控层全面防误功能要求。

(3)配网防误功能要求。

(4)配网锁具智能化管理功能要求。

(5)柜门实时监测功能要求。

(6)强制验电功能要求。

1.3.2系统结构

整个系统由服务器、客户端、移动操作终端、智能钥匙、通讯装置及闭锁锁具构成。防误主机显示全部配网线路的信息，包括电缆、刀闸、开关、保险、环网柜、电缆分支箱、架空线路等运行设备的接线图。当运行(调度)人员在防误主机上通过配网系统接线图进行模拟操作时，防误主机根据当前设备状态现状、电源点的潮流流向等因素，采用拓扑分析对模拟预演操作进行综合逻辑判断；模拟预演结束后，生成正确的操作票，并通过蓝牙、WIFI等无线方式将其传输给智能钥匙，现场操作人员按智能钥匙提示，对设备进行相应操作，并将操作结果实时回传至防误主机。

1.4配网防误系统存在的问题

近几年，随着社会经济的发展及配网改造的推进，配网快速扩张，网络日趋复杂，配网的安全生产和运行管理问题日益突出。配网调度人员一般需以模拟图为基础，参照单线图，考虑网络的环网、线路互带等诸多因素，才能正确下达调度命令。这使得调度人员的工作量和工作压力增大，随时处于高度紧张状态；如果调度人员经验不足就可能出现误调度，导致严重的误操作事故：停送电范围错误、带地线合闸、合解环导致过载、误入带电间隔、双电源或者重要用户失电及保电线路失电等。

相对于变电站防误系统，配网防误系统存在2大技术难点：

(1)系统维护工作量巨大；(2)应用需求复杂。

2　配网防误系统的自动成图技术

2.1自动成图技术的必要性

在配网防误系统中采用自动成图技术，为配网微机防误的推广和应用提供了有力的技术支撑。

(1)实现调度台资料的统一集中和及时更新。在配网防误系统中，应用自动成图技术能够将配网调度信息录入到系统中，对调度台资料实现统一集中调度，如客户侧信息、线路主干线线径、配电变压器的容量、电源点CT变比及杆塔开关型号等相关资料。

(2)实现对调度指令票的检验，具备防误校核功能。配网调度系统在调度过程中，需要开具相应的指令票；如果指令票存在问题，就会造成配网调度的误操作现象。不仅对配网造成极大影响，还影响居民日常生活、生产用电的可靠性，甚至产生人身和设备安全的配网事故。一般情况下，配网调度指令票主要分为智能票和人工票，智能票直接由系统自动生成；人工票需要人工打字拟票。相对而言，人工票的出错几率较大，也是指令票检验的重点环节。通过配网调度图形化智能防误操作，可实现对调度指令票的检验，具备防误操作的手段，能够有效降低配网调度的误操作现象。

2.2自动成图技术的关键性

智能电网由智能输电网和智能配电网组成，智能配电网是当前建设重点。2012年，国家电网公司出台《配网生产抢修指挥平台功能规范》，要求实现配电自动化系统、生产管理信息系统/地理信息系统、95598、用电信息采集系统等信息的集成交互。电网地理图和专题图是应用平台的核心，其示意如图2所示。

2.3配网图形的种类

配网图形主要有GIS图、单线图及系统图，自动成图技术就是将3类图形结合起来，并根据实际需要转换。

2.3.1GIS图

以实际地理位置为背景的配网设备分布图，实现可视化管理配网的空间数据和属性数据，真实直观，但数据量巨大、结构复杂且维护困难。

2.3.2单线图

反映一条线路电气设备连接关系的接线图，不带地理信息，具有直观、简洁及维护方便的优点。

2.3.3系统图

有联络关系的线路在一张图上展示，开关及设备连接关系清晰，配网调度指挥时使用。

2.4配网现状特征及图形存在问题

2.4.1配网现状特征

（1） 配网分布地域广阔、建设改造频繁，线路之间从手拉手联络到分段联络再到网络式连接，结构和运行越来越复杂，几乎天天发生变化。生产、抢修、调度及指挥都需要正确、完整的接线图。

图2　电网地理图和专题图示意

（2） 3类图形的生成方法都是使用一个图形编辑工具(GIS、CAD或其他专用配网图形编辑器)，将电气设备的元件符号按实际连接关系放置在图上，元件之间用线段或连接线连接。

2.4.2配网图形存在问题

绘制配网图形具有工作量大、维护难的缺点，即使能够自动从GIS图中分析连接关系生成单线图和局部系统图，原始图形也仍需人工修改，转换效果难以满足调度要求，更无法解决配网线路改造投运中的红黑图问题。

2.5设计思想

自动成图技术则由线路结构模型自动成图，无需编辑绘图，图形由模型(见图3)自动对应生成，异动及历史接线可追溯，是唯一数据源。2.6 解决方案

图3　自动成图线路结构模型

2.6.1方案1

已有GIS图形系统时，先将GIS图中的线路结构、设备及连接关系导入至线路模型，形成初始模型。本系统根据模型自动生成单线图，再由单线图按调度需要裁剪拼装成系统图，如图4所示。

图4　有GIS图时生成的系统图示意

GIS图也可由线路模型自动生成，无需人工画图，如图5所示。

图5　由线路模型自动生成GIS图

2.6.2方案2

未建GIS图形系统时，使用本系统先建立线路模型的自动成图方案，如图6所示。

图6　由线路模型自动生成相关图形

2.7自动成图功能特点与优点

2.7.1自动成图功能特点

(1)系统操作界面，建立模型的同时自动生成单线图。

(2)将若干单线图裁剪拼装成系统图。

(3)根据模型中电杆、配网站房的经纬度可以自动生成GIS图。

2.7.2自动成图优点

(1)维护方便。使用模型维护工具能够方便建立和维护线路模型，各类图形由模型自动生成，无需编辑绘图。如果图模不一致，配网防误系统自动发出更新提示。

(2)异动管理。模型中包含干线和支线的设备与结构，能够准确记录模型修改内容，通过图模版本管理，实现配网改造投运中对异动和红黑图的管理要求；历史接线可追溯。

(3)唯一数据源。模型中既包含配网全部设备及拓扑连接关系，又包含开关状态、设备量测、线路参数等信息，为配网生产抢修调度指挥和防误操作等提供唯一数据源，并为线损、合解环、潮流计算等高级应用提供完整的基础数据。

在完成自动成图后，根据系统图采用变电站微机防误技术，构建配网防误图形，实现网络拓扑分析和闭锁逻辑，配网防误系统即可建成。

3　 结束语

配网系统一次接线图的自动生成，为配网微机防误的推广和应用提供了有力的技术支撑。配网运行防误操作、县(配)调操作防误、智能操作票及仿真培训系统是根据配网防误和县(配)调度的实际需求，借鉴国内外先进的DMS(配电自动化系统)技术，是融配网防误操作、调度防误操作、智能操作票和仿真培训(DTS)功能于一体的综合智能防误系统。

运行防误操作及智能操作票功能可辅助调度日常运行工作，防止误调度、误操作事故发生；配网运行检修人员采用智能钥匙完成现场倒闸和相关门锁操作，可有效防止现场工作误操作行为的发生，保障配网的安全运行；DTS功能可辅助调度员进行反事故演习和事故预案处理，加强对调度员和运行人员的业务培训，提高调度员和运行人员处理电网突发事件的能力。

参考文献：

1 王世祯.电网调度运行技术[M].沈阳：东北大学出版社，1997.

2 王成山，王守相，郭 力.我国智能配电网技术展望[J].南方电网技术，2010，4(1)：18-22.

3 童贞翔.配网微机防误综合操作系统的开发与应用[J].电力安全技术，2011，13(12)：34-36.

4 孙献春，李峰辉，郁云忠.配网智能防误系统的研究与应用[J].华东电力，2013，41(6)：1268-1269.

5 卢 娟，李沛川.电力GIS的发展及主要功能[J].测绘与空间地理信息.2004，27(1)：31-34.

6 黄仁涛，庞小平，马晨燕.专题地图编制[M].武汉：武汉大学出版社，2003.

7 张 峰.GIS中专题地理信息表示方法研究[D].阜新：辽宁工程技术大学，2009.

黄国栋(1977-)，男，高级工程师，主要从事变电运维管理工作，email：jhs725@163.com。

苗俊杰(1978-)，男，高级工程师，主要从事变电站运维和防误闭锁专业管理工作。

张栋波(1980-)，男，工程师，主要从事铁路供电电气设备运行和管理工作。

王凤清(1963-)，女，工程师，主要从事电力防误闭锁系统研发和管理工作。

作者简介：

收稿日期：2015-10-11。