一种图模一体化的配电网数字化预案系统的制作方法

本发明涉及配电网数字化研究领域，具体地，涉及一种图模一体化的配电网数字化预案系统。

背景技术：

配电网作为电力系统的重要组成部分，是唯一直接与最终用电户相连接的部分。配电网的调度管理直接影响用户的供电可靠性以及供电服务质量。随着配网自动化的发展，配电自动化水平已有长足的发展。具备在实现配电网与监视控制数据采集(SCADA)基础上实现了配电网调度实时作业管理，整合图形信息、检修申请、保电申请、调度计划等信息，形成对配电网日常调度工作全程跟踪、信息共享和管理自动化。

在调度员的日常管理工作中为了体现电力生产“安全第一，预防为主”的方针，调度部门会做出大量的停电、保电的预案分析。针对不同的用户需要提出不同的“量身定做”方案，保电方案将根据用户的性质、级别、属性等特点提出有效的措施。这种称之为预案，即根据预测，对潜在的或可能发生的电网故障的类别和影响程度而事先制定的应急处置方案。这些预案分析主要有对重要用户供电、电源点的失电、重要输电线路事故处理作出的预案处理。

目前，由于配网的设备多、信息量大、接线灵活、方式变化大等特点，这些预案的制定需要结合配网的运行情况及大量的图纸、报表信息，依靠现有调度人员的运行经验及方式计算结果等形成相应的事故预案，并根据电网的构架及运行特点提出有针对性的各种保障措施。这些预案采用文本预案或部分电子预案方式保存，数字化程度不高，搜索查询不方便，不易修改更新，资源共享性差。

综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的配电网预案制定存在数字化程度不高，搜索查询不方便，不易修改更新，资源共享性差的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种图模一体化的配电网数字化预案系统，解决了现有的配电网预案制定存在数字化程度不高，搜索查询不方便，不易修改更新，资源共享性差的技术问题，实现预案系统功能多样，信息化程度较高，搜索方便，便于共享的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种图模一体化的配电网数字化预案系统，所述系统包括：

配电网数字化预案信息支撑平台，所述配电网数字化预案信息支撑平台用于为数字化预案自动生成系统提供配电网数字化预案相关信息；

数字化预案自动生成系统，所述数字化预案自动生成系统用于基于配电网数字化预案相关信息，自动生成带电、保电、计划停电预案，并对生成的预案进行可行性校核、保存、查询、反演处理。

优选的，以开放格式矢量图形SVG作为配电网设备信息图形表述，通过与CIM进行关联建模，以VC为开发平台，使用OPENGL等作为开发组件，实现了基于CIM/SVG图模一体的配电网设备信息图形的编辑、开发。数字化预案信息支撑平台采用多层体系结构，通过建立一个良好开放性的数据仓库系统环境，适应不断增加和变化的业务需求。主要分为设备层、数据层、应用层和展现层。

1)设备层：是图模一体化的配电网数字化预案信息支撑平台对外的实际物理体现，主要包括配电网一次设备、数据采集信息、数据关联信息的获取，通过网络通道与数据层进行信息交互。

2)数据层：是图模一体化的配电网数字化预案信息支撑平台的海量数据库。汇集各类离线和在线信息，是数据分析展现中心数字化平台的数据源，通过数据的集成为预案的形成提供数据支持。它通过数据总线与上层应用层进行双向数据交换。

3)应用层：是图模一体化的配电网数字化预案的应用功能体现，主要分为图形管理、预案管理、文件管理。

4)展现层：基于电网主接线图完成电子预案的展现，提供预案的路径、设备参数性质表示，可从整体和局部进行集中展示，和应用层通过数据总线进行数据交换。

优选的，图形管理。它的主要功能是实现配网的一次主接线图、变电站电气接线图以及环网柜等组合电气设备的绘制和管理。用户可以任意地放大、缩小图形，并实现不同图形文件的嵌套，以便迅速获取需要的信息。它是整个系统的基础。

预案管理。由于配网存在大量的辐射性网络，一些线路或母线的检修或故障将引起它所连接的用户的停电。为了便于对此进行分析，它能任意设定设备的运行状态，如配网中的变电站以及电厂的失压或停运情况，采用在图形界面上的带电分析将搜索其连接关系，判断其运行状态(设备运行为绿色，设备停运为红色，设备不带电为灰色)，从而对其动态着色，并给出相应的退出设备列表。重要用户的供电方案的预案实现是集配网图模一体化以及配网的优化算法于一体的智能表达。

文件管理。它主要是实现管理的规范化和资源的共享性。预案的反演是对生成的预案步骤从新给出相应步骤的演示；预案的可行性分析主要是对预案的生成过程进行物理校核，能否满足电网的基本运行条件。

优选的，所述数字化预案自动生成系统具体包括：

图形管理单元，所述图形管理单元用于搜索电网接线图，并进行设备添加、删除维护处理；

预案管理单元，所述预案管理单元用于：进行设备状态设置、进行电源点失电分析、进行电路故障失电分析、进行重要用户的供电方案管理；

文件管理单元，所述文件管理单元用于：进行预案的反演、进行预案的可行性分析、进行预案的保存、进行预案的搜索。

优选的，预案系统按照面向对象进行设计，将配网设备分成多种种类，在定义某一类图元的属性时，先继承其父类中具有的部分属性，然后自定义其父类所不包含的属性；预案系统通过设备ID建立电气设备之间的相互关联关系，基于图模库一体化，预案系统能够绘制带有连接含义的电力系统的多种接线图。

优选的，预案系统能够基于图模一体化进行拓扑搜索；预案系统能够通过关联关系将分别放置在不同的图形文件中的图形连接状况集中分析，通过关联关系建立其连接关系；预案系统的拓扑分析包括两部分内容：一是对配网的一次主接线图进行拓扑分析建立其连接关系，二是对其变电站、开关站、环网柜进行拓扑分析建立其连接关系，形成图形嵌套的网络拓扑分析结果。

优选的，预案系统能够进行保电方案的优化选择，保电方案的优化选择是对保电对象和供电电源之间的路径进行搜索；以保电对象为根构造的最优路径树是正序树,以供电电源为根构造的最优路径树为逆序树；扩展正序树时，与节点相邻的节点为其出度节点，逆序树中节点的相邻节点为其入度节点；分别以最短路径、最少开关动、最小网损作为优化目标函数形成优化方案的选择。

优选的，预案系统能够对重要用户的供电情况进行分析，形成保电方案，保电方案的形成具体包括：

第一步：进行预案系统运行方式的设定；第二步：进行故障设备的图形指定；第三步：进行保电负荷的图形指定；第四步：进行电源提供点的图形指定；第五步：进行供电路径的自动搜索生成；第六步：进行供电路径的自动校核；第七步：进行供电路径的反演；第八步：进行预案口令的形成；第九步：进行预案的保存。

优选的，第5步供电路径的自动搜索按最短路径、最少开关动、最小网损作为优化目标函数选择实现；第6步供电路径的自动校核按设备的容量和状态进行校核；对所形成的保电方案满足如下约束条件：(1)配电网的潮流约束；(2)节点电压、电流约束；(3)设备状态的约束。

图模一体化的配网预案系统按照面向对象的程序设计方法，将配网设备分成发电机类、母线类、断路器类、线路类、外部系统类、变压器类、刀闸类等。在定义某一类图元的属性时，先继承其父类中具有的一些属性，然后自己定义其父类所不包含的属性。一个完整的配网设备模型包括物理属性、运行属性和图层属性。物理属性是设备本身所固有的铭牌参数以及物资等属性。运行属性是指设备在投入或退出电网后产生的属性。图层属性是指设备所在的图形文件及相应建立的拓扑关系，由设备的图层属性可以建立不同图形文件上的设备之间的关联关系。系统通过设备ID建立起电气设备之间的相互关联关系。基于图模库一体化技术，系统可方便地绘制带有连接含义的电力系统的各种接线图，如系统主接线图、系统潮流图、站内潮流图、系统结构图等。

基于图模一体化的拓扑搜索。配网拓扑分析是预案的设备带电分析、保电方案等功能的基础。拓扑分析的作用主要是依据开关状态和网络元件状态将网络物理结点模型化为计算用母线模型并将有电气联系的母线集合化为电气岛。由于城市配网的复杂性，在一次主接线图中不可能详尽地包括变电站、开关站、环网柜内部的开关等的接线方式，但这些开关、断路器的状态的改变能影响整个网络的接线方式的改变。为了详尽地描述配网信息，系统能通过关联关系将分别放置在不同的图形文件中的图形连接状况集中起来分析，通过关联关系建立其连接关系，既包括配网的一次接线图，也包括设备的具体连接关系图。本系统的拓扑分析包括两部分内容：一是对配网的一次主接线图进行拓扑分析建立其连接关系，二是对其变电站、开关站、环网柜等进行拓扑分析建立其连接关系。最后能形成图形嵌套的网络拓扑分析结果，即包括全网模型的拓扑分析。

保电方案的优化选择。保电方案的优化选择是对保电对象和供电电源之间的路径进行搜索，最大程度地满足用户对不同路径的选择需求。以保电对象为根构造的最优路径树是正序树,以供电电源为根构造的最优路径树为逆序树。扩展正序树时，与节点相邻的节点为其出度节点，而逆序树中节点的相邻节点为其入度节点。根据最优路径树的生成原则可知，需要同时保存节点的出度和入度拓扑邻接信息，以保证在交汇节点拼接后得到的路径是从保电对象到供电电源点方向的可达路径。分别以最短路径、最少开关动、最小网损作为优化目标函数形成优化方案的选择。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

实现了带电、保电、计划停电的预案分析；预案的可行性校核，保存、查询、反演预案等功能，该图模一体化的配电网数字化预案系统充分利用了图形的可视化展现技术，提高了配电网的信息化水平，直观明了地给出预案的搜索路径，具有提高调度人员工作精准性的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本申请中配电网数字化预案信息支撑平台的结构示意图；

图2是本申请中数字化预案自动生成系统的组成示意图；

图3是本申请中保电方案生成流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种图模一体化的配电网数字化预案系统，解决了现有的配电网预案制定存在数字化程度不高，搜索查询不方便，不易修改更新，资源共享性差的技术问题，实现预案系统功能多样，信息化程度较高，搜索方便，便于共享的技术效果。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一：

在实施例一中，提供了一种图模一体化的配电网数字化预案系统，包括图模一体化的数据平台；在此基础上的数字化预案的自动生成系统。图模一体化的数据平台，它既是配电网信息集成的物理基础，也是配电网数字化预案的技术基础。数字化预案提供了对重要用户供电、电源点的失电、重要输电线路事故处理的图形化表达以及人机交互界面。

如图1所示，该平台采用多层体系结构，设备层采用基于CIM/SVG图模一体的配电网设备信息图形的编辑、开发，实现图形数据信息的关联。数据层实现各类数据的接口与数据交换，汇集各类在线和离线数据，通过数据总线实现对上下层的数据交互。应用层实现图模一体化的配电网数字化预案的各项功能。展现层实现基于电网主接线图完成电子预案的展现，提供预案的路径、设备参数性质表示，可从整体和局部进行集中展示，和应用层通过数据总线进行数据交换。

如图2所示，图模一体化的配电网数字化预案系统的功能包括：图形管理、预案管理、文件管理。其中图形管理的主要功能是实现配网的一次主接线图、变电站电气接线图以及环网柜等组合电气设备的绘制和管理。用户可以任意地放大、缩小图形，并实现不同图形文件的嵌套，以便迅速获取需要的信息。它是整个系统的基础。预案管理针对配电网中的一些线路或母线的检修或故障将引起它所连接的用户的停电进行分析。它能任意设定设备的运行状态，如配网中的变电站以及电厂的失压或停运情况，采用在图形界面上的带电分析将搜索其连接关系，判断其运行状态(设备不带电为灰色)，从而对其动态着色，并给出相应的退出设备列表。重要用户的供电方案的预案实现是集配网图模一体化以及配网的优化算法于一体的智能表达。文件管理主要是实现管理的规范化和资源的共享性。预案的反演是对生成的预案步骤从新给出相应步骤的演示；预案的可行性分析主要是对预案的生成过程进行物理校核，能否满足电网的基本运行条件。

基于图模一体化的拓扑搜索是系统功能实现的基础。拓扑分析的作用主要是依据开关状态和网络元件状态将网络物理结点模型化为计算用母线模型并将有电气联系的母线集合化为电气岛。由于城市配网的复杂性，在一次主接线图中不可能详尽地包括变电站、开关站、环网柜内部的开关等的接线方式，但这些开关、断路器的状态的改变能影响整个网络的接线方式的改变。为了详尽地描述配网信息，系统能通过关联关系将分别放置在不同的图形文件中的图形连接状况集中起来分析，通过关联关系建立其连接关系，既包括配网的一次接线图，也包括设备的具体连接关系图。本系统的拓扑分析包括两部分内容：一是对配网的一次主接线图进行拓扑分析建立其连接关系，二是对其变电站、开关站、环网柜等进行拓扑分析建立其连接关系。最后能形成图形嵌套的网络拓扑分析结果，即包括全网模型的拓扑分析。

如图3所示，在预案分析中通常要对重要用户的供电情况进行分析，以确保用电的可靠性。保电方案的形成包括：1、系统运行方式的设定；2、故障设备的图形指定；3、保电负荷的图形指定；4、电源提供点的图形指定；5、供电路径的自动搜索生成；6、供电路径的自动校核；7、供电路径的反演；8、预案口令的形成；9、预案的保存。其中：第5步供电路径的自动搜索可以按最短路径、最少开关动、最小网损作为优化目标函数选择实现。第6步供电路径的自动校核主要是按设备的容量和状态进行校核。对所形成的保电方案应满足如下约束条件：(1)配电网的潮流约束；(2)节点电压、电流约束；(3)设备状态的约束。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

实现了带电、保电、计划停电的预案分析；预案的可行性校核，保存、查询、反演预案等功能，该图模一体化的配电网数字化预案系统充分利用了图形的可视化展现技术，提高了配电网的信息化水平，直观明了地给出预案的搜索路径，具有提高调度人员工作精准性的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。