配电网图模智能管控方法研究与实现

卢小海 黎志强 邱军旗

（广东电网中山供电公司，广东中山528400）

0 引言

当前配电自动化管理系统的配电网网络模型主要从GIS或PMS系统导入并完成与EMS（能量管理系统）调度模型的拼接[1-3]，也有部分项目通过人工维护的方式进行配网网络模型构建，总体上存在配网模型质量较低、模型不完整、拓扑连通混乱、模型变化无法感知等问题。亟需在配电自动化系统建设过程中提供与配网网络模型质量相配套的保障校核手段。

1 总体框架

配网模型主要是从PMS系统或者GIS等外部系统导入，以IEC 61968标准为依据，构建配网设备层次，确定馈线边界，根据配置文件读取模型cim和svg文件里面的各个设备数据以及拓扑结构，完成外部系统配网中压图模数据的导入。

配网模型智能管控实现方式包括以下两个方面：一是静态模型导入，对初始模型进行校验，完成导入；另一方面是异动模型维护，对变更的模型导入智能管控。

总体框架如图1所示。

图1 总体框架图

网络模型校核主要针对配网SCADA模型对象，包括馈线、开关站、配网母线、配网开关、配变、负荷等。

模型初始化主要是形成数据结构，读入模型拓扑及参数信息，完成基本的拓扑搜索。静态模型校验与导入是设计一套模型校验的流程，即校验规则定义与选取、模型校验与导入，指导电网模型运维人员按照约定的工作流程有序开展标准化作业，大大提高运维人员运维质量和效率。动态模型异动管控是模型发生变更后，统计重新导入的模型的变动部分，对层次、拓扑结构发生变更的数据，及时提示通知系统运行管理人员，提升配网图模运维的智能化水平。

2 静态模型校验

自动化系统中模型维护一般分为模型管理工具维护阶段和模型拓扑生成阶段。模型拓扑生成阶段通常是模型读取后，获取模型拓扑信息进行拓扑分析。在自动化维护模型前需要在模型校验定义工具中定义模型校验的规则。用户登录模型维护工具后选取对应的校验规则，展开模型维护工作。

拓扑分析的核心是图的遍历。图的遍历算法包括广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS），宽度优先遍历（BFS）算法是一个分层搜索的过程，和树的层序遍历算法相同[4-5]。在图中选中一个节点V，作为起始节点，然后按照层次遍历的方式，一层一层地进行访问。

具体描述如下：（1）顶点V入队列。（2）当队列非空时继续执行，否则算法为空。（3）出队列，获得队头节点V，访问顶点V并标记V已经被访问。（4）查找顶点V的第一个邻接顶点col。（5）若V的邻接顶点col未被访问过，则进队列。（6）继续查找V的其他邻接顶点col，转到步骤（5），若V的所有邻接顶点都已经被访问过，则转到步骤（2）。

通过图的遍历算法实现各类拓扑分析业务需求。首先加载全网设备模型，构建区域拓扑关系，记录每个设备关联的拓扑节点号。其次在此基础上，为每个设备ID建立对象索引，根据设备ID可快速定位到具体设备对象的位置。采样空间换时间的策略保证拓扑分析的性能。最后，在具体业务应用过程中，使用拓扑分析算法时，以节点号为基本检索标准，快速遍历需求设备范围中的节点号集合，再根据设备节点号集合一次性查询出遍历范围中的设备对象集合。

3 动态模型异动管控

目前已初步建成了配电自动化系统图模维护和共享平台，配电自动化系统图模维护和共享平台实现了GIS图模的导入、简单校核、流程审核及多版本储存机制。实现了独立图元、图形编辑工具，图模导入、校核工具及基于Web的图模浏览应用，为图模智能管控的开发实施奠定了良好的基础。

主要实施步骤：（1）数据构建；（2）通过设备与容器之间的关系，以及设备与设备的拓扑连接关系，构建设备间层次关系；（3）基于无向图，以设备连接关系为拓扑基本单元，以变电站中母线为起始点，通过记录的节点信息，以及与设备间的映射关系，迅速构建设备间父子拓扑关系；（4）基于构建的层次关系、拓扑关系，采用图模拓扑等价判断方法，统计环网单元中模型变动部分；（5）将变更的模型数据更新到配网管理系统商用库中，对层次、拓扑结构发生变更的数据，及时提示运行管理人员。

4 结语

配电自动化图模智能管控，实现了基于CIM/SVG图形的语法语义校验、一致性校验和拓扑校验的全维度校验。基于红黑图的图模异动智能管控和调试技术，在调试环境下进行配网设备建模、模型校验、数据接入验证和分布式图模导入机制，目的在于规范配网图模维护机制，提供完整的配网图模校核及共享服务能力，努力提升配网图模运维的智能化水平。