一种电网调度操作票关联图的生成方法与流程

本发明属于电力系统调度自动化领域，特别涉及一种操作票生成关联图方法。

背景技术：

操作票是指在电力系统中进行电气操作的书面依据，包括调度指令票、检修票和变电操作票。在电力运行过中，为保证各项电气操作遵循正确的顺序，每次操作前，都必须先由操作人员填写包括操作的步骤内容和顺序的票据，也即操作票。操作票的操作任务和任务顺序由该设备所辖调度部门提出或者运行单位与所辖调度协商后由调度部门提出，并经调度部门批准。

电网运行中一项繁重而关键的日常工作是检修计划安排、变电操作和调度指令的操作票的编制，特别是变电操作的操作票的编制，其任何错误都会导致电网的误停电，甚至发生设备和人身事故。因此，操作票从来都是由有经验的调度人员编制，还要经过严格的校核。即使如此，由于电网运行方式的千变万化，依靠人的经验总不能完全避免错误。

近几年，随着电网的规模不断扩大，电网设备也越来越多，电网的运行方式也日益多样化。每年因设备检修试验、新设备投产调试、设备故障及缺陷处理等原因，会产生大量的操作任务，且运行方式变化较频繁。而监控中心原有的拟写操作票方法还是采用纯手工拟写的形式，这给调度员带来了巨大的工作负担和压力，也给电网的安全运行带来了隐患。因此，为了保证电力系统的安全稳定运行，减轻调度员的工作压力，适应电网快速发展的形势，提高调度员指挥电网运行操作的效率，有必要研究开发操作票智能成票的方法。为此，国内开发了一些操作票开票系统，但多数用于厂站，针对大型供电网开发的操作票系统极少，而且大多为离线方式下用计算机辅助人工开票，开票环境不易真实直观。

电力网内各发电厂、变电所和开关站的布局，以及连接它们的各级电压电力线路的连接方式就是电网结构。电力系统中电压(各节点)、功率(有功、无功)(各支路)的稳态分布叫做潮流，通过线条、节点、电抗元件等电气符号将电网的电压和功率分布化成的电网结构图形就是潮流图。电网潮流图集中显示厂站、厂站间的线路及潮流分布和线路开关，是调度员对电网进行实时监控和分析的主要界面。对于区域电网而言，总潮流图一般都很复杂庞大，进行图形辅助开票不够直观，不能清晰给出操作任务相关的设备和厂站。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种电网调度操作票关联图的生成方法，本发明方法生成的关联图，调度员可以对要操作的设备有一个清晰直观的了解，开票之后，可以按照操作票中每条具体的票令对设备进行设备操作，为电网调度指挥操作提供了有力的技术支持和决策依据。

本发明提出的一种电网调度操作票关联图的生成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)根据调度部门下发的操作任务确定待操作设备或者厂站，从全网潮流图中查找到待操作设备或者厂站的潮流图，并将该部分潮流图进行放大显示；

2)根据操作任务对整个电网进行进行拓扑搜索，生成由操作任务所涉及的厂站和设备组成的电网潮流图：具体包括：

2.1)确定操作票涉及的电源侧、负荷侧电压等级，对区域电网，供区电源侧为110kV，负荷侧为35kV；

2.2)消去所有非负荷侧电压等级的线路；

2.3)设与该线路相连的设备组成的线路关系集合Lg，线路关系集合中的第i个元素为Lg_i：Lg_i＝{L_i,S_i,S_j,C_i,C_j}

其中L_i为第i条线路，S_i为线路L_i所连首端厂站，S_j为线路L_i所连末端厂站，C_i为线路L_i所连首端开关，C_j为线路L_i所连末端开关。其中L_i与S_i、S_j、C_i、C_j为一一对应关系，首端为35kV电压一侧；

设拓扑岛集合I_i：I_i＝{S₁,S₂,…,S_n,L₁,L₂,…,L_m,C₁,C₂,…,C_t}

其中S₁、S₂、S_n为属于此岛的厂站，L₁、L₂、L_m为属于此岛的线路，C₁、C₂、C_t为属于此岛的开关；设开断开关集合Ck为所有35kV开断开关的集合；所有35kV开断开关保存至开断开关集合Ck中并设置所有开断35kV线路开关为闭合状态，消去110kV厂站所连接的35kV线路，并将110kV厂站所连接的35kV线路与该线路相连的设备加入线路集合Lg中；

2.4)以所有剩下的线路、闭合的开关，以及所有的厂站生成节点邻接阵；

2.5)对节点邻接阵进行深度优先拓扑搜索，形成拓扑岛；

2.6)对所有拓扑岛集合I进行遍历，找到操作任务中的设备(厂站、线路、开关)，若设备为线路且该线路属于线路关系集合Lg，则查找该线路所连35kV变电站侧开关所属的拓扑岛I_k＝{S₁,S₂,…,S_n,L₁,L₂,…,L_m,C₁,C₂,…,C_t}；对线路关系集合Lg进行遍历，第i个线路关系集合Lg_i＝{L_i,S_i,S_j,C_i,C_j}，若S_i∈I_k或者S_j∈I_k；

2.7)将第i个线路关系集合Lg_i中的L_i、S_i、S_j、C_i、C_j五个元素依次添加至拓扑岛I_k中，若所述元素未在拓扑岛I_k中存在，将其加入至拓扑岛I_k，若元素已经在拓扑岛I_k中存在，放弃添加至拓扑岛I_k中；线路关系集合Lg遍历完毕后形成新的拓扑岛I'_k的潮流图：

I'_k＝{S₁,S₂,…,S_n,S_i,S_j,L₁,L₂,…,L_m,L_i,C₁,C₂,…,C_t,S_i,S_j}；

3)调整该潮流图涉及操作的设备和厂站的位置，进行动态布局；遍历开断开关集合Ck，若第i个开关元素Ck_i∈I'_k，将开关Ck_i设置为开断，最后形成由操作票所涉及的关联图。

本发明方法的技术特点：本发明以操作的设备作为输入条件，利用电网模型的拓扑关系自动生成与之关联的厂站及设备，并能够在总潮流图上将这些设备单独显示出来，并对厂站和设备之间的位置进行优化调整，实现调度员对将要进行的操作有直观的认识。所述电网调度操作票关联图的定义为：把操作票所涉及所有厂站(外侧到最高电压等级电源变电所为止)的电网结构，按厂站之间线路连接拓扑连接关系显示出来的图形。

本发明的有益效果：本发明方法生成的电网调度操作票关联图，调度员可以对要操作的设备有一个清晰直观的了解，开票之后，可以按照操作票中每条具体的票令对设备进行设备操作，每操作一次进行一次潮流计算，这样就可以连续动态模拟整个操作票的操作，为电网调度指挥操作提供了有力的技术支持和决策依据。

附图说明

图1是本发明实施例区域的简化版的电网潮流图。

图2是本实施例的定位到设备并放大的局部电网潮流图。

图3是本实施例的消去110kV线路后的拓扑图。

图4是本实施例的消去110kV厂站35kV线路并将35kV线路开关闭合后的拓扑图。

图5是本实施例的将110kV所连线路及110kV厂站加入后的拓扑图。

图6是本实施例的操作任务关联图。

具体实施方式

本发明提出的一种电网调度操作票关联图的生成方法，下面结合附图和具体实施例进一步详细说明如下。

本发明提出的一种电网调度操作票关联图的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据调度部门下发的操作任务确定待操作设备或者厂站，从全网潮流图中查找到待操作设备或者厂站的潮流图，并将该部分潮流图进行放大显示；

2)根据操作任务对整个电网进行拓扑搜索，生成由操作任务所涉及的厂站和设备组成的电网潮流图，具体包括：

2.1)确定操作票涉及的电源侧、负荷侧电压等级(对区域电网而言，供区电源侧为110kV，负荷侧为35kV)；

2.2)消去所有非负荷侧电压等级的线路；

2.3)设与该线路相连的设备组成的线路关系集合Lg，线路关系集合中的第i个元素为Lg_i：Lg_i＝{L_i,S_i,S_j,C_i,C_j}

其中L_i为第i条线路，S_i为线路L_i所连首端厂站，S_j为线路L_i所连末端厂站，C_i为线路L_i所连首端开关，C_j为线路L_i所连末端开关。其中L_i与S_i、S_j、C_i、C_j为一一对应关系，首端为35kV电压一侧；

设拓扑岛集合I_i：I_i＝{S₁,S₂,…,S_n,L₁,L₂,…,L_m,C₁,C₂,…,C_t}

其中S₁、S₂、S_n为属于此岛的厂站，L₁、L₂、L_m为属于此岛的线路，C₁、C₂、C_t为属于此岛的开关；设开断开关集合Ck为所有35kV开断开关的集合；所有35kV开断开关保存至开断开关集合Ck中并设置所有开断35kV线路开关为闭合状态，消去110kV厂站所连接的35kV线路，并将110kV厂站所连接的35kV线路与该线路相连的设备加入线路集合Lg中；

2.4)以所有剩下的线路、闭合的开关，以及所有的厂站生成节点邻接阵；

2.5)对节点邻接阵进行深度优先拓扑搜索，形成拓扑岛；

2.6)对所有拓扑岛集合I进行遍历，找到操作任务中的设备(厂站、线路、开关，若设备为线路且该线路属于线路关系集合Lg，则查找该线路所连35kV变电站侧开关)所属的拓扑岛I_k＝{S₁,S₂,…,S_n,L₁,L₂,…,L_m,C₁,C₂,…,C_t}；对线路关系集合Lg进行遍历，第i个线路关系集合Lg_i＝{L_i,S_i,S_j,C_i,C_j}，若S_i∈I_k或者S_j∈I_k；

2.7)将第i个线路关系集合Lg_i中的L_i、S_i、S_j、C_i、C_j五个元素依次添加至拓扑岛I_k中，若所述元素未在拓扑岛I_k中存在，将其加入至拓扑岛I_k，若元素已经在拓扑岛I_k中存在，放弃添加至拓扑岛I_k中；线路关系集合Lg遍历完毕后形成新的拓扑岛I'_k的潮流图：

I'_k＝{S₁,S₂,…,S_n,S_i,S_j,L₁,L₂,…,L_m,L_i,C₁,C₂,…,C_t,S_i,S_j}；

3)调整该潮流图涉及操作的设备和厂站的位置，进行动态布局；遍历开断开关集合Ck，若第i个开关元素Ck_i∈I'_k，将开关Ck_i设置为开断，最后形成由操作票所涉及的关联图。

下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本实施例为对35kV线路进行停电操作，具体的操作任务为L89线路停电，根据此操作任务形成相应的操作任务关联图。

图1为简化版的本实施例区域电网潮流图，该潮流图中包含2个110kV电厂A和B，4个110kV变电站(A1,B1,C1,D1)，9个35kV变电站(1-9)；

连接变电站与变电站、变电站与电厂的5条110kV线路(L1,L2,L3,L4,L5)；

连接变电站与变电站的14条35kV线路(L11,L12,L16,L22,L27,L33,L34,L35,L38,L41,L42,L59,L67,L89)；

线路所连的36个开关(C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C111,C112,C113,C121,C122,C131,C132,C133,C141,C142,C311,C321,C322,C331,C332,C333,C341,C342,C351,C352,C361,C362,C371,C372,C381,C382,C391,C392)。

本实施例生成L89线路停电操作票关联图的方法包括以下步骤：

1)根据操作任务“L89线路停电”从该区域电网潮流图查找并定位到图中的与线路L89相关的待操作设备厂站(按照类型和名称定位)并将该部分潮流图放大显示；放大显示的结果如图2所示，即本实施例根据操作任务查找到所涉及厂站定位为35kv厂站3、35kv厂站4、35kv厂站5、35kv厂站8和35kv厂站9，将所涉及的厂站部分的潮流图放大显示。

2)根据操作任务对该区域电网的潮流图采用深度优先拓扑方法对整个如图1所示的电网潮流图进行搜索，生成由操作票所涉及的厂站和相关设备的潮流图；具体包括：

2.1)确定操作票涉及的供区电源侧为4个110kV厂站(A1,B1,C1,D1)，负荷侧为9个35kV厂站(1,2,3,4,5,6,7,8,9)；

2.2)消去所有非负荷侧电压等级的线路，本实施例消去2个110kV电厂A和B与4个110kV厂站相连的所有110kV线路(L1-L5)及线路所连开关(C1-C8)，如图3所示，即本实施例消去5条110kV线路及线路所连8个开关后，操作票涉及的潮流图包含2个110kV电厂A和B，4个110kV变电站(A1,B1,C1,D1)，9个35kV变电站(1-9)，连接变电站与变电站的14条35kV线路(L11,L12,L16,L22,L27,L33,L34,L35,L38,L41,L42,L59,L67,L89)，14条35kV线路所连的28个开关(C111,C112,C113,C121,C122,C131,C132,C133,C141,C142,C311,C321,C322,C331,C332,C333,C341,C342,C351,C352,C361,C362,C371,C372,C381,C382,C391,C392)；

2.3)将开断35kV线路开关(C121,C322,C361,C342,C391)保存至开断开关集合Ck中并设置35kV线路开关(C121,C322,C361,C342,C391)为闭合状态；消去所有110kV厂站的10条35kV线路(L11,L16,L12,L22,L27,L33,L34,L35,L41,L42)，并将消去的10条35kV线路分别添加到由线路与该线路相连的设备组成的线路关系集合中，各线路关系集合表示如下：

Lg₁为{L11,35kV厂站1,110kV厂站A,C311,C111}；

Lg₂为{L16,35kV厂站6,110kV厂站A,C361,C112}；

Lg₃为{L12,35kV厂站2,110kV厂站A,C321,C113}；

Lg₄为{L22,35kV厂站2,110kV厂站B,C322,C121}；

Lg₅为{L27,35kV厂站7,110kV厂站B,C372,C122}；

Lg₆为{L33,35kV厂站3,110kV厂站C,C331,C131}；

Lg₇为{L34,35kV厂站3,110kV厂站C,C332,C132}；

Lg₈为{L35,35kV厂站4,110kV厂站C,C341,C133}；

Lg₉为{L41,35kV厂站4,110kV厂站D,C342,C141}；

Lg₁₀为{L42,35kV厂站5,110kV厂站D,C352,C142}；

如图4所示，即本实施例闭合所有35kV开断开关，消去10条110kV厂站35kV线路后，操作票涉及的潮流图包含2个110kV电厂A和B，4个110kV变电站(A1,B1,C1,D1)，9个35kV变电站(1-9)，4条35kV线路(L67,L89,L38,L59)及28个开关(C111,C112,C113,C121,C122,C131,C132,C133,C141,C142,C311,C321,C322,C331,C332,C333,C341,C342,C351,C352,C361,C362,C371,C372,C381,C382,C391,C392)；

2.4)以所有剩下的线路、开关、厂站生成节点邻接阵；

2.5)对节点邻接阵深度优先拓扑搜索，形成拓扑岛，一共生成了11个拓扑岛，拓扑岛的信息表示如下：

拓扑岛1为I₁＝{电厂A}；

拓扑岛2为I₂＝{35kV厂站3,35kV厂站8,35kV厂站9,35kV厂站5,

L38,L89,L59,C331,C332,C333,C381,C382,C391,C392,C351,C352}；

拓扑岛3为I₃＝{电厂B}；

拓扑岛4为I₄＝{110kV厂站A1,C111,C112,C113}；

拓扑岛5为I₅＝{110kV厂站B1,C121,C122}；

拓扑岛6为I₆＝{110kV厂站C1,C131,C132,C133}；

拓扑岛7为I₇＝{35kV厂站1,C311}；

拓扑岛8为I₈＝{35kV厂站2,C321,C322}；

拓扑岛9为I₉＝{35kV厂站4,C341,C342}；

拓扑岛10为I₁₀＝{35kV厂站6,35kV厂站7,C361,C362,C371,C372}；

拓扑岛11为I₁₁＝{110kV厂站D,C141,C142}；

2.6)对11个拓扑岛I₁-I₁₀进行遍历，找到线路L89属于拓扑岛I₂；遍历线路关系集合Lg，第6个线路关系集合Lg₆为{L33,35kV厂站3,110kV厂站C,C331,C131}，线路关系集合Lg₆包含的首端厂站为35kV厂站3，35kV厂站3属于拓扑岛I₂。

2.7)将线路关系集合Lg₆中的{L33,35kV厂站3,110kV厂站C,C331,C131}五个元素依次添加至拓扑岛I₂中，其中L33、110kV厂站C、C131未在拓扑岛I₂中找到，将其加入至拓扑岛I₂，C331、35kV厂站3已经在拓扑岛I₂中存在，放弃添加至拓扑岛I₂中。

线路关系集合Lg₇、Lg₁₀数据如下所示：

Lg₇为{L34,35kV厂站3,110kV厂站C,C332,C132}；

Lg₁₀为{L42,35kV厂站5,110kV厂站D,C352,C142}；

可知线路关系集合Lg₇、Lg₁₀中含有的首端(末端)变电站也属于拓扑岛I₂，依照此方法将线路集Lg₇、Lg₁₀中的元素加入到拓扑岛I₂中，得到如下结果：

拓扑岛I'₂＝{35kV厂站3,35kV厂站8,35kV厂站9,35kV厂站5,110kV厂站C,

110kV厂站D,L38,L89,L59,L33,L3,L42,C331,C332,C333,C381,C382,C391,C392,

C352,C352,C131,C132,C133,C141,C142}；

加入后的拓扑岛I'₂的潮流图如图5所示，即本实施将110kV所连线路及110kV厂站加入后的对35kV线路进行停电操作，具体的操作票为L89线路停电的潮流图包含2个110kV变电站(C1,D1)，4个35kV变电站(3,8,9,5)，连接变电站与变电站的6条35kV线路(L38,L89,L59,L33,L3,L42)，线路和变电站所连的14个开关(C332,C332,C333,C381,C382,C391,C392,C352,C352,C131,C132,C133,C141,C142)。

3)对步骤2得到的潮流图中涉及操作票的设备和厂站的位置进行调整，即动态布局，形成本实施例中线路L89停电关联图如图6所示，即将2个110kV变电站(C,D)布局在潮流图上部分的两侧位置，4个35kV变电站(3,8,9,5)平均分配在潮流图下部分，将连接变电站与变电站的6条35kV线路(L38,L89,L59,L33,L3,L42)，线路和变电站所连的14个开关(C332,C332,C333,C381,C382,C391,C392,C352,C352,C131,C132,C133,C141,C142)在潮流图中补全。遍历开断开关集合Ck＝(C121,C322,C361,C342,C391)，开关C391属于拓扑岛I'₂，将开关C391设置成开断。