调控云的电网图形一体化维护技术运用探究

国家电网公司西北分部 张兴科 马晓伟 褚云龙 王康平 刘 鑫

目前广大用户对供电系统运行可靠性提出较高要求，服务需求表现出多样化特征，电网运营阶段承担着巨大挑战。为此，电网企业在后续发展阶段应持续推进电网现代化建设、完善电网结构。一体化电网需在数个或多级调控中心间实现对电网图形的一体化维护，对大型电网图形阅览及规范化、自动化维护提出的要求也相应提高。当下，国调为推动大电网一体化安稳运作目标，以云计算、大数据及互联网等技术为支撑构建调控云，冲破过往调度实践中形成的各类数据壁垒，整合电网内多种数据资源，提升电网数据共享率，逐渐形成规范化的调控技术支撑体系。调控云快速发展以及Web前端技术日渐成熟，为Browser/Server（B/S）架构下图形一体化维护深度研究创造坚稳基础。

1 分级维护存在的不足

当前分级电网维护模式在国内各地电网调度系统内广泛应用，受控对象主要是≥500kV等级的主干网络与网际、省际联络线等。不同等级电网针对所辖范畴均建设具体化的电网模型，尽可能的简化相毗邻电网，做出等值处置。以上这种分级维护形式有效规避了电力数据广泛分布而增加收集难度的现实问题，也提升了系统的精简性，但不同级别电网模型间存在着信息孤岛问题，上级调度中心运作时难以捕获到结构十分完整的电网模型与信息。模型数据欠缺完整性，难以精确、可靠的管控整个电网[1]。

对各级别电网传导的模型数据予以模型化拼接是捕获完整化模型数据的基础，但模型拼接法也存在一定不足，边界设备的处理是主要难题，主要是因边界设备始源于不同区段电网的模型，容易滋生出命名不统一的问题，且边界设备增设、删除操作时对电网模型拼接过程也会形成较明显的影响。模型拼接阶段给予命名参照表去达成持续智能拼接目的，但对于新的边界设备而言仅能通过人工完成。模型拼接法只能拼接模型、无法拼接图形，以致上级调度中心虽有拼接后的模型，但不能将和电网信息相对应的图形呈现出来，通常只能对拼接之前的图形做出调阅与拼接。

2 整体框架

以调控云为基础的电网图形一体化技术将调控系统图形设为重要任务项目，省级云作为电网图形维护中心，聚集了地、县调控系统内的存储图形，结合各地区用户权限及国调标准要求，对图元、图形做出标准化处理，建设全网拓扑等诸多电网图形维护。针对新建厂站，经省级云端发出图形及模型维护指令，勾画出含有标准化图元的电网图形，建设出标准化程度更高的拓扑模型。

图1 以调控云为基础的电网图形一体化维护整体框架图

国分云、省级云、地县调度系统均以调度数据网络为基础共享电网图形信息，经省级云将标准化的图形、模型传导至国分云，下达到地县调度系统内，实现一体化维护整个电网内图形、模型，实现全局化共享（图1）[2]。从宏观层面上，可以将一体化维护整体框架细化为三等级，各等级均囊括了服务、Web图形服务及客户端三大模块。

基础服务涵盖了权限、模型、文件及数据库服务，可将其看成是全网图形标准化的应用支持平台。Web图形处理业务时，会有针对性的调取有关基础服务调控权限、捕获模型数据、存储文件及访问数据库等；Web图形服务内囊括了图元标准化转型、处理逻辑、拓扑模型标准化维护及版本调控逻辑，为一体化维护技术的核心构成；Web图形客户端为图形标准化技术的人机界面，功能以编辑与浏览Web图形、检索Web模型等为主。基于Web浏览器呈现、维护调度系统图形、包括勾画厂站线路图、图元，建设电气图元图模数据关联性等。

3 关键技术

3.1 图元标准化技术

CIM/G为当下描述电力系统图形的规范，基于该标准能存储电网系统图形、电气图元、繁杂图元及间隔性图元文件等，在电网图形内电气图元是基础构成。

Web图元编辑器的功能以建设、维护及发布电气图元为主，以此为基础建设标准化图元组件库。图元组件库内Element目录能存储各种电气图元，结合电网内设备差异性对图元所属类型做出规划。当建完标准图元组件库后，各省、地级维护存量图元、标准图元组件之间的相关性就被建设[3]。本文参照图元组建及对应关联性，结合CIM/G文件内图文方位、规格、缩放比、旋转角及中心等，使用自适应算法整顿图元方位、宽高等指标，使省地更能标准、规范化的存储电网图形内图元。

从本质上分析，间隔式图元隶属于组合型图元，含有单/双母线带旁路出线、双断路器、2/3接线、母联及变压器间隔等。Web间隔编辑器能建成间隔图元库并将其存储于bay目录内。图元标准化技术能精确规划电气图元种类、名称等，实现间隔式图元归类、命名的标准化，便于在调控云平台上规范维护不同级别图元，实现全局式共享。

3.2 图形标准化技术

可把图形标准化技术细化为图形存储目录结构、图形内容的标准化，前者的本质为电网图形分区、分类、分版存储，电网设备关联模型和调控云平台模型两者间形成了高度的一致性。结合调控云平台分区不同，可把电网图形细化为国、分、省、地、县五区，各区均配置专一的owner号做出区分。而图元组件的标准化，等同于基于标准图元组件库以及初始图元命名和标准图元命名对应关系，实现差别性分析。具体是解读CIM/G文件内图元组件命名及图元对应关系，依照同类图元内部特性统一的特征，比较初始图元与标准图元在方位、宽高、缩放比、旋转角及旋转中心方面存在的差别，采用自适应算法整改图形CIM/G文件内标准图元方位、宽度及高程等指标，借此方式提升图元组件的标准化水平，确保图形文件最后呈现出的效果符合设定要求。

为达成整个电网一张图目标，笔者做出针对新建站基于国分省调全模型只勾画一张厂站图形的提议，该图形内涵盖了本厂站内不同级别调度正常运作所需电压级别的电力装置模型，分调、省调能实现共享。

3.3 拓扑模型标准化技术

电网系统内的各个电力设备装置是基于某种拓扑关系而衔接成一个有机体，结合图形、模型建设拓扑模型，能清晰且直观地描绘电气设备间的衔接关系，及时探查到拓扑衔接时的有关问题。

本文以调控云建设的全网模型拓扑标准化技术主要由两部分构成：设备物理衔接点号的标准化。具体是对衔接点号内容进行标准化处理，依照厂站ID、电压级别、设备编号组成等，确保其和国调衔接点号标准相匹配；拓扑模型存储方式的标准化。挖掘其本质，就是分区、分类存储拓扑模型，将电网所有设备装置的衔接点号存储于统一的表结构内。

建设拓扑模型的本质为图形的遍历，图形的遍历有深度、广度优化检索之分，深度优化检索算法结合衔接线标识的衔接关系，探寻出和电气图元相关联的下一级电气图元。分析到被整改厂站存有数个厂站图形的状况，故而建设出允许一厂站一图形、一厂站多图形拓扑模型。同一厂站下所有产站图纸内的设备都要构建拓扑衔接关系，母线、变压器等诸多边界设备的处置是拓扑模型建设的核心。见图2，如果一个变电站内两张厂站图纸内存有同个母线B2，那么母线所衔接设备K3～K7的物理衔接点号均有连通性[4]。

图2 站多图的网络建模

图3 多用户分布式版本调控程序

拓扑模型标准化的作用主要是提供全电网或局部拓扑模型的建设方法，建设了＞35kV电压级别模型的拓扑关系，维持整个电网拓扑点号绝对性统一，以标准化拓扑表结构为支撑实现传导、订阅拓扑模型，建设不同级别拓扑模型的统一建设、全局式共享。

3.4 多用户分布式版本调控技术

分布式部署为不同级云建设阶段的实现理念之一，不同级别用户维护管辖范畴中的图形模型，故而需于分布式环境内、高并发率状况下实现对电网图形维护的有效调控，不管是增设、修整电网图形后对应的文件均能维持全网统一。为应对如上问题，本文整合了多用户分布式并发调控技术，为电网各图形文件设置版本号VerNo，即图形文件专一标识，被统一存储于图形文件与信息表内。采用Web图形编辑器勾画电网图形以后，调度使用图形版本控制服务，捕获最新的图形文件版本号，针对带有VerNo的图形文件，使用分布式文件服务永久的存储到文件服务器（图3）[5]。

综上，本文以调控云为基础建设了电网图形一体化维护技术，达到了在B/S架构下基于标准图元组件库实现对全网图形的整体维护，降低人工重复维护图形的作业量，并构建了整网拓扑模型，能较为明显的统一提升高级别应用网络分析的准确度。为更好的迎合用户提出的图形源端维护的主观需求，后续研究应以此为基础开发间隔式成图、建模的功能，提升图形 绘制智能化、操控过程人性化目标。