摘? 要: 介紹電力動態管理" title="動態管理">動態管理系統的系統結構和系統功能,設計了如何在地理信息系統中實現電網電力調度" title="電力調度">電力調度和線路巡檢的方法,詳細論述了電力調度的算法思想與實現方法。該系統具有易于擴展和便于維護等優點。?

　　關鍵詞: 地理信息系統; 電網; 動態管理?

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　　油田配電網具有分布廣、電壓高、供電半徑大、分支多、負荷節點數多、線路變化快等特點。為了保證油田的正常生產,對于電網運行的控制和管理工作非常重要。隨著油田的建設與發展,線路的改變與延伸每天都在發生,由于網絡電力接線復雜,動態變化頻繁,現有的電網管理手段已經難以適應現代生產建設和發展的需要。為了進一步滿足油田企業對電網“安全、可靠、優質、高效、經濟運行”的現代化要求,需要采用現代化的技術設計電力動態管理系統" title="動態管理系統">動態管理系統。?

　　地理信息系統(GIS)技術是介于信息科學、空間科學和地球科學的交叉學科和技術,它將地學空間數據處理與計算機技術相結合,具有強大的數據分析和空間分析功能。采用GIS技術一方面可以直接為電力計算提供網絡拓撲數據,用于線路負載計算、阻抗計算、線損計算等電網分析計算,另一方面可以通過數據采集與監視控制系統(SCADA)獲取電網實時數據,直觀地將電網數據與電力計算數據實時地表現出來,為電網安全高效運行提供有力的決策支持^[1]。?

1 系統結構與功能?

　　系統采用C/S工作方式,其結構如圖1所示,所有的數據都保存在數據庫中,客戶端負責讀取數據并進行運算和顯示。由于系統采用GIS為開發平臺,所以有別于一般的C/S系統,系統有兩個數據庫服務器,一個是普通的SQL數據庫服務器,用于存儲電網基礎數據與資料;另一個是GIS數據庫服務器,用于存儲電網設備的GIS信息。基礎數據庫采用Microsoft SQL Serve 2005,GIS數據庫采用Supermap公司的GIS數據庫。?

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　　系統運行于客戶端,通過以太網訪問SQL數據庫服務器和GIS數據庫服務器,采用三級體系結構^[2]:由數據庫、GIS組件和上層應用系統構成。系統功能結構如圖2所示。?

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　　在基礎數據庫中保存有配電線路以及線路負載與設備的基本數據,如:線路,變壓器、高壓互感器、隔離開關" title="隔離開關">隔離開關、電桿等基本數據,所有線路、設備和負載均有唯一編號,用于關聯GIS系統中的線路、設備和負載。?

　　系統完成的功能主要有:?

　　(1)地圖操作與顯示。提供多種地圖操作方法,如放大、縮小、漫游、全幅顯示、鷹眼,以及提供不同程度的視圖范圍,將輸配電網絡與地理背景結合,并按照系統實際運行狀態(停、送電)區分顯示。?

　　(2)圖查數據與數據查圖。圖查數據是在地圖上直接選擇要查看的線路、變壓器等對象,可以查看相應的對象屬性,例如線路名稱、變壓器型號等信息。數據查圖是通過構造SQL查詢條件,然后在地圖上定位滿足條件的信息。?

　　(4)配電網電力調度。根據電力調度目標和目前電網狀態,提供電力調度方案,避免人為錯誤。?

　　(5)統計與圖表。主要完成當前電網的各種信息的統計,生成報表與統計圖。?

　　(6)數據維護。完成基礎數據庫與GIS數據庫的數據信息維護,包括GIS圖層的添加、修改與刪除,基礎數據庫數據添加、修改與刪除,數據庫關系維護。?

2 電力調度與實現?

2.1電力調度方法?

　　在油田的生產運行中,電網的改建與延伸以及油田設備的供電與停電幾乎每天都在發生,電力的正確調度是保證油田正常生產與運行的重要條件。隨著油田規模的擴大,電力調度的責任也越來越大,如果發出的調度指令錯誤或指令順序錯誤,都有可能導致生產事故,甚至可能危及工人的人身安全,帶來安全事故。而目前基于圖紙的調度方式主要是調度人員根據電力調度目標,以配電網圖紙進行調度設計。由于目前配電網絡日趨復雜,已經很難保證發出正確的調度指令,經常有調度失誤導致人身安全與財產損失。為了解決調度問題,本文設計了基于GIS平臺的電力調度的輔助系統。系統采用自動分析方式,能夠根據調度目標自動生成調度方案,很好地解決了電力調度問題。?

　　以對某條線路進行檢修為例,其調度過程:在檢修前要進行電力調度時,首先確定要停電的線路,然后分析哪些線路給此線路供電,哪些刀閘的狀態會影響此線路供電,然后給出正確的倒閘順序,再搜索整個電網,檢查此線路狀態是否正常,最后形成相應的操作令票,供操作員操作或直接發送到調度室。?

2.2 電力電網模型?

　　配電網絡拓撲建模時采用了圖論的相關算法,具體方法如下:?

　　將配電網看作圖,網絡設備分成三部分:根電源、節點、線路。所有刀閘、開關、變壓器等設備稱為P,所有連接刀閘、開關、變壓器等設備的線路都稱為L,并可以看作是節點之間的連接關系;而變電站第一個" title="第一個">第一個隔離開關稱為根電源S。因此,根據上述的定義,配電網可以表示為:?

??? G={S,P,R}?? ?

式中:S={s|s∈根電源}; P={p|p∈節點}; R={VR};,VR={|L(x,y)∧(x,y)∈(S∪P)}。若∈VR,則表示兩個節點之間或根電源與節點之間有線路連接。?

2.3 拓撲圖的生成與存儲?

　　在GIS平臺中,所有的數據都是以層(Layer)的方式出現的,電力模型中的S、P、L分別以點層和線層出現。另外,在GIS平臺中還有其他數據,例如地形地貌數據、油井數據等,層與層之間是空間位置關系,所有層組合在一起形成了GIS地圖,所有的電力動態管理操作均在GIS地圖上直接完成。電力GIS的數據組織如圖3所示。?

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　　在設計層時,可以將變電所真空斷路器設計為一層,從而可以很方便地得到S,不必在多個開關層中搜索S的成員。為了得到S的成員,可以通過soDatasetVector的Query方法對變電所真空斷路器層進行搜索,而對于刀閘、開關、變壓器等其他設備,由于種類多,它們是以多個層的方式出現的,因此在取得P時,需要搜索所有的設備層。對于L的獲取,必須采用空間查詢方式,采用soDatasetVector的QueryBy Distance和QueryEx方法得到^[3],具體方法是:先搜索所有與S在空間位置上相連的L,接下來再搜索與此L在空間位置上相連的P,記為一個(s_i,p_j),然后再搜索與P相連的L,記為一個(p_j,p_k)。重復此過程,直到所有的S與P的元素均被搜索到為止,將所有(s_i,p_j)與(p_j,p_k)以鄰接表的方式存儲為圖,如果有m個S和n個P以及k條線路,則鄰接表共有m+n個頭節點和2k個表節點。?

2.4 拓撲圖的搜索?

　　當發生電力調度時,需要對圖進行搜索,確定電網狀態,分析是否存在供電回路以及統計網絡負載情況。搜索思路如下:?

　　(1)首先根據GIS圖中各開關設備狀態將S與P中相應狀態設置為“開”或“合”。?

　　(2) 從S中的第一個節點s0出發,先訪問并記錄s0,如果s0狀態為“合”,則進一步搜索,申請s0搜索路線存儲空間;否則選取S中的另一個節點重新搜索。?

　　(3) 在s0狀態為“合”時,依次訪問s0的各個未訪問的鄰接點,記錄所有未訪問的鄰接點,接下來分別從這些鄰接點中狀態為“合”的鄰接點出發,進行廣度優先搜索。?

　　(4) 對S中所有節點重復以上(2)、(3)過程。?

　　(5) 最后得到節點訪問記錄。?

　　判斷供電回路的依據是檢查每個搜索路徑中是否出現多個S節點,而檢查網絡負載情況主要立足于統計搜索路徑中的負載變壓器。此外,在搜索過程中還可以統計多種設備數據。?

3 電力巡檢與實現?

　　電力巡檢是電力系統日常維護的重要組成部分,本系統主要解決了制定線路巡檢計劃時存在的周期長、制定特巡計劃和臨時性的巡線方案不方便的問題,并且根據巡檢數據完成了對巡檢執行情況的監督和管理問題。?

　　在制定巡檢計劃時,系統采用在地圖上直接規劃巡檢路線的方法,具體實現方法如下:?

　　(1) 首先通過查詢或瀏覽配電線路圖,找到需要巡檢的線路。?

　　(2) 在地圖上直接繪制折線,標記出巡檢線路。?

　　(3) 系統根據繪制線路的先后順序,使用空間查詢方式查找所繪制線路附近需要檢查的設備編號與名稱,并存儲于數據庫中。?

　　(4) 根據設備類型生成需要檢查的設備參數列表,并存儲于數據庫中。?

　　(5) 將數據庫中數據導入到具有GPS定位功能的巡檢儀器中。?

　　巡檢情況的監督主要是讀取巡檢儀器中GPS定位信息和巡檢數據,并且在地圖上顯示出來,比較巡檢線路與巡檢計劃的吻合情況以及檢查巡檢數據的錄入情況。?

GIS技術與傳統電力管理系統的結合,為電力管理提供了新的工具與手段,是油田信息系統的重要組成部分。目前系統已經在大慶油田實際應用,并取得了良好的效果。?

參考文獻?

[1] 徐建平,趙軍浩.GIS系統在配電線路中的應用[J].大眾科技,2006,(2):102-104.?

[2] 來駿.基于GIS的配電生產管理與決策支持系統[J].繼電器,2006,34(3):63-65.?