配网图模准确性校核系统的设计与实现

王英子 海 迪 刘姜钧泰 崔 娇 贺渝镔

（云南电网有限责任公司昆明供电局）

0 引言

配电网图模是一种对真实的配电网连接特性的抽象表达，从而构建出配网系统的图形、模型，它是主站系统实时监视以及各种高级分析应用功能的基本依据。与GIS 图纸属于一张静止的图纸相比，配电自动化系统需要在图纸上展开大量的监视、操作、调整等工作，因此，对配电自动化图纸进行更新、校核的过程十分繁琐。

1 当下配网图模准确性校核系统存在的问题

以昆明供电公司为例，昆明供电公司现有2300余条线路，每日GIS 图形变化率为97，在配电网中存在着“图”与“图”不一致的现象。电力系统中出现的图像与实际情况不一致、一次装置错误控制等问题，给配电系统的运营管理带来了很大的困难。存在如下问题：（1）图模校验工作量大。与主网络结构比较稳定的情况相比，配电网的线路较多且变化较大。检验方法简单，检验的模型数量多，精度难以保证；图形模型不能完成自动化的输入，需要手工键入指令，耗时耗力。（2）图像与实际情况不一致。配电网进行大规模的网络结构调整，增加了大量的新用户，当前，主要是靠着自动化工作人员来进行与配电自动化终端变化有关的图模变化，而没有与之相关的变化则是大量的积累，存在着图与实际不符的问题。（3）对工作过程产生不利地作用。图模是调度端、现场端开展工作的基础，由于图示不合，会影响到日常类检修工作、创新类工作的开展。（4）存在较高的安全性隐患。以IP 地址和组号为代表的配电网中的重要数据，由于其与实际情况的不一致所引起的重要数据误差，很容易引起配网调度人员对一次侧的控制失误，从而引发电网和人员的安全隐患。为了解决这些问题，设计开发了一种基于GIS 软件的GIS 图形检查系统。它利用技术手段来对手工核对工作进行协助，从而降低了工作人员的工作负担，从而确保了配网图模的质量，从而提升了图模运维的智能化程度，为配网自动化系统的实际应用打下了基础［1］。

2 系统设计

2.1 配网凸模维护方式分析

配电网图模是指配电网系统模型和图表，对配电网连接特点进行了详细的描述，为配网维修人员工作提供了支撑。配网图模检查体系的合理与否，直接关系到整个配网自动化体系的实际应用程度，是整个配网自动化体系建设成功与否的关键。根据中国电力行业的发展状况，各地供电所已经进行了20 多年的配网自动化系统的建设，而配电网模型的试验问题会对配网自动化系统的实用化运行产生一定的影响，这也是供电局目前所要解决的问题。当前，由于配电网维修任务繁重，升级频率高，导致配电网模型在各系统之间的标准难以统一，不兼容等问题。目前阶段，在配网自动化系统设计建设的过程中，配网凸模的维护可以分成两种方式：① 以GIS 系统和配网自动化系统单独的维护为主，两者之间没有显著的联系。② 根据地理信息系统的特点，将地理信息系统的数据输入到电网的自动控制系统中。第一种方法要求对两组模型进行统一的管理，由于这种管理方法的工作量很大，而且不能进行模型间的共享，因此在后一种方法中得到了广泛的应用。但是经过对该系统的调研发现，因为各个区域的GIS 系统的水平有很大的差别，再加上GIS 系统的功能还不够完善，GIS 系统的维修人员的职业素养也是参差不齐，从而导致了图模的维修质量不高。若出现维修失误，在没有检验的情况下，将会对系统的正常运行产生干扰，进而危害到电网的安全。为此，很多供电所都积极地进行了配网自动化图模智能管控技术的研究，旨在针对当前GIS 系统图模质量水平低、人工校核工作量大等问题，期望能够通过对配电网GIS 图模校核系统的开发与完善，更方便地获得图模文件，并实现CIM/SVG 图形的语法语义校验、一致性校验和拓扑校验，从而既可以提升校核工作的效率，又可以提升配网图模质量，以此达到图模运营智能化的目的。

2.2 总体设计思路

配网图模精度检核系统，从监控目录中对新模型文件和图形文件进行分析，并将检核结果用GIS模型接入管理平台来显示，GIS 运维人员以检查结果为依据，对GIS 图模展开修改，之后，再将其提交到GIS 图模检核系统来进行检查，一直到图模检核成功后，才会将其传递到配网自动化系统，以此来保证配电网图模的正确性。配网图模精度检查系统，主要实现了将新模型与上一次入库模型进行比较的功能，并支持图模一致性检查以及全网检验［2］。

2.3 硬件架构设计内容

将GIS 图模校核系统应用于安全区，主要由数据库服务器、网络服务器、数据库服务器等组成。其中，数据库服务器主要用于保存模板文件和模板检查记录；图模检查服务器主要完成图模文件的输入，与GIS 的图模访问，图模检查等工作；WEB 服务器的作用就是为指定的用户提供WEB 的发布服务，让用户可以利用电脑对系统中的数据进行解析，并对数据进行验证。该防火墙为GIS 图形检查与GIS系统之间的连接提供了条状，从而实现了逆向隔离设备与配电网中的自动控制分区的连接。

2.4 软件架构设计内容

在软件体系结构方面，采用B/S 和C/S 相结合的方式来完成配电网的GIS 图模检查。在B/S 端，利用java/FLEX，然后发展了WEB 接口，并完成了视图模式检查记录。除此之外，在C/S 方面，在C++/QT语言实现图模导入、图模验算、验算结果定位功能开发目标的前提下，通过对实际情况的研究发现，上述功能对操作实时性有较高的要求。

图1 配电网GIS 图模校核流程

3 系统设计要点

3.1 配网图模校核算法

本文的主要内容是配电网GIS 图模检查，检查内容有拓扑检查、属性检查和图模一致性检查3 类。其中，属性检查是对配网图模型进行维护的基础，也是对配网图模型进行存储的先决条件。在引文网络模型之前，必须对其属性进行检查。它的应用场景主要有以下几个方面：在图模导入过程中的前检查阶段，此时会对还没有通过检验的模型进行提示，同时将其定位到特定的模型文件中，方便运营人员进行排查；导入模型后，任何时候都可以实现对单张线图模型的属性检查，这在可能会出现模型修改或检查需求发生改变时比较普遍，然后，对于模型，再一次进行基础属性检查。在实际工作中，要分析离线环境下的模型文件，并进行对象提取，将其与配置的各类设备基本属性的必填信息相结合，对设备对象进行仔细检查和校核，将被校核的设备对象进行精确地记录下来，并进行集中描述，定位到模型文件的特定一行，最后将数据进行集成，形成一份图模基本属性校核报告。

在离线的条件下，网络拓扑检验是对图模关联进行检验的一种有效方法。在应用的过程中，与同属性的检验相似，将网络拓扑应用在图模导入的预检查阶段，此时，在馈线模型的帮助下，可以产生一个可视化的图形化网络拓扑图。对于运营人员而言，这种操作可以让自己更直观地感受到拓扑连通性。当模型被输入到一个新的网络中时，可以在任何时候，对一个有可能被更改的网络拓扑进行检查，然后，再对这个模型进行一次网络拓扑检查，检查过程中会同时产生一份网络拓扑检查报告，其中包含了拓扑岛数目、设备规模、异常信息等信息。

3.2 馈线图模一致性互校核分析报告的形成

在离线的基础上，图模互检查是图模协同性检查的组成成分，它在一致性检查中具有非常重要的作用，在馈线上进行模态一致性检查是很普遍的，要及时地找到并把握模态或模态要素的衰减，以保证模态信息的完整。它被普遍用于图形模式导入前的检验，对保证被导入图形模式的一种重要作用。

在图模互校正过程中，在脱机的情况下，对建模文件和图形文件进行了实时分析。在对建模文件进行分析的过程中，可以得到与其相关的拓扑相关的器件，并可以建立一个元素集来获得元素之间的关联信息；在对图表文件进行分析的时候，可以将各种图元中所含有的模型对象的集合信息以及模型间的拓扑关系信息都掌握在自己的手中。在分析完毕之后，可以对模型和图元信息进行双向的比较，并以该模型作为参照，来理解图表文件之间的差别。以此图为参考，进行建模文档的差异性分析，综合两个角度的比较分析，得出馈线图模相容性互校验的结论。

4 结束语

根据目前配网图模型的使用情况，本文对配网GIS 图模型进行了一系列的校核，从而可以完成GIS图模型的属性、拓扑以及图模型一致性的校核，使得配网自动化系统的基石，即配网图模型可以得到标准化的维护、校核、流转，从而极大地节省了图模型的校核时间，提升了图模型的校核效率，保证了配网图模型的准确性，为配网自动化等有关系统的建设奠定了基础。在全国范围内，随着电力网络的发展，本系统还可以在全国范围内推广，具有很好的发展潜力。