一种基于D5000调度系统的输电网自动成图技术的制作方法

本发明涉及基于电网公司自动化系统的自动成图技术，具体为一种基于d5000调度系统的输电网自动成图技术。

背景技术：

输电网理论线损计算的基础是电力系统的网络图形的构建，电网图形不仅包括电力设备的基础参数信息还包括设备间的连接关系。传统的理论线损计算模型构建，都是采用人工绘制电网图形，人工录入设备参数的方式。随着电网规模的不断扩大，接线方式越来越复杂，使得人工建立理论线损模型的工作量很大且容易出错。近年来，随着电力公司自动化系统的不断完善，已经建立了覆盖各个电压等级的电网接线图。目前能够提供输电网接线图的自动化系统包括d5000调度系统和pms电网生产管理系统，其中d5000调度系统是以计算机技术为基础的智能化的电网调度自动化系统，能够为电网调度运行管理人员提供电网运行所需的各种实时信息（包括功率、母线电压等），并对电网运行方式进行控制和调度决策管理。d5000调度系统的数据完整性和准确性有保障，能够满足输电网自动生成图形及理论线损在线计算的需要，因此研究一套基于d5000系统的自动成图技术，基于d5000系统的图形信息，自动生成满足输电网理论线损在线计算的电网拓扑图形。通过这项技术的研究及应用，能够在很大程度上减少人工工作量，具有很高的实用性和社会经济效益。

目前国内已经有输电网自动成图的相关技术的研究和应用，实现的思路大致分为两类：1、采用大规模电路设计的布线算法，主要原则是“最短连接线、最少的交叉、元件均匀分布”。2、采用典型接线方式匹配算法，生成电网接线图形。

通过分析现有的自动成图技术，发现存在以下不足之处：

1、没有考虑对接线图形的等效处理逻辑，不同层级的电力公司线损管理的范围是不同的，在进行线损计算时需要根据线损管理的范围，将边界点等效成发电机或负荷设备。而从自动化系统中获取的电网模型是一个完整的拓扑结构，既包括电力公司线损管理范围内的设备，也包括非电力公司线损管辖的设备。现有的自动成图技术并未考虑线损计算需要，不能实现自动等效处理。2、现有的自动成图技术仅考虑了一次性的图形生成，没有考虑后续图形增量更新的问题。3、在对图形的布局美化方面，现有的自动成图技术也采用了一些方法。因配电网的接线方式相对比较简单，现有的技术也比较成熟了，如采用上下轮流排布，横向拉伸和平移等算法。输电网由于站内接线复杂，目前布局美化方面处理的还不足，存在摆放较为拥挤等问题。4、现有的自动成图技术没有考虑对异常数据的处理逻辑，自动化系统中部分数据存在缺失或错误的问题，不能正常满足线损计算的需要。

因此，提供一种输电网理论线损模型的自动构建技术，已经是一个值得研究的问题。

技术实现要素：

为了克服上述自动成图技术存在的不足，更好的适应理论线损计算的需要；本发明提供了一种能够根据电力公司的线损管理范围自动进行边界等效，后续d5000系统中的图形数据发生变化后，能够增量同步更新到线损计算模型中，并能够识别并修正源系统中的异常数据的基于d5000调度系统的输电网自动成图技术。

本发明的目的是这样实现的：

基于d5000调度系统的输电网自动成图技术，通过总结目前各种变电站接线方式的基础上，形成的不同接线方式的自动布局算法；包括典型接线方式共有8类：1）单母线2）双母线3）三母线4）3/2接线、3/2接线母线分段5）4/3接线6）母线-变压器-发电机单元接线7）桥形接线8）角形接线；针对不同的接线方式，抽取典型布局特征，形成站内设备相对坐标位置的典型接线模型；在根据实际站内拓扑生成图形时，首先会匹配相应的典型接线布局，然后根据各个电力设备元件的尺寸和站内设备的数量，进行相应的设备拉伸和位置平移处理，若有连接关系的两个元件的端点没有重合，则自动创建两个设备间的跨接线（非真实电网设备）；最后处理变电站出线的坐标计算，采用了按照名称排序的方法依次摆放布局算法；在满足设备及其连接关系的完整、准确的表达基础上，尽可能的提高图形的可读性和美观性。

所述的基于d5000调度系统的输电网自动成图技术，包括d5000调度系统的电网模型获取和解析技术，根据线损管理范围自动进行边界等效技术，异常数据识别和修正的处理技术和基于典型接线方式的自动布局技术；

所述的d5000调度系统的电网模型获取和解析技术，采用可视化的etl数据抽取和解析技术，通过可视化的方式配置数据接口方式和抽取任务；通过抽取任务的配置，将从源系统中获取到的数据模型，解析转换成自动布局技术使用的标准模型，主要包括：node（节点），terminal（端点），connectivity（连接关系），model（设备参数信息），meas（设备量测信息）；

所述的接口方式支持多种格式，包括cimxml\e文件\数据库三种格式，可以根据现场实际接口方式进行选择；

d5000数据的抽取和解析由以下步骤完成：1）定义d5000系统的数据接口形式，可选的形式包括关系数据库\xml\e文件；2）设置etl定时抽取和同步任务；3）设置数据过滤和转换规则；4)执行数据抽取转换和加载过程。5）将转换后的标准模型保存到数据库中供自动布局技术使用；

所述的根据线损管理范围自动进行边界等效技术，是在解析后的电网标准模型基础上，根据电力公司线损管理范围对边界点进行等效处理。

所述的等效处理的逻辑主要分为两类：1）根据电压等级等效处理，非管辖范围的电压等级边界点等效成发电机或负荷；2）电厂等效处理，电厂站内设备舍弃，在出线母线位置等效成发电机；

所述的异常数据识别和修正的处理技术，是对源系统中存在的数据缺失或异常情况进行自动识别和修正的技术，包括对基础设备参数和运行数据的异常处理。对于基础设备的参数缺失或错误情况，针对不同情况采用了相应的数据补全和修正方法，如变压器的卷数信息缺失，采用根据变压器的绕组数量进行推算。运行数据的异常情况处理方法有，屏蔽值替换、平均值替换、取上一个点的数据替换等方法。

积极有益效果：本发明在分析了现有自动成图技术上的基础上，为了满足输电网理论线损计算模型自动构建的需要，提出了基于d5000调度自动化系统，根据线损管理要求，自动生成理论线损图形模型的技术。通过该技术的研究和应用，极大减轻了电力公司线损计算时的所需的人工维护模型的工作量，为实现输电网理论线损在线计算提供了有力的技术支撑，提高了电力公司的经济效益。

附图说明

图1为基于d5000调度系统的输电网自动成图技术的整体流程框图；

图2为d5000调度系统的电网模型获取和解析技术架构图；

图3为根据线损管理范围自动进行边界等效处理流程图；

图4为基于典型接线方式的自动布局处理流程图；

图5为自动成图技术所支持的典型接线方式图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步的说明：

基于d5000调度系统的输电网自动成图技术，包括d5000调度系统的电网模型获取和解析技术，根据线损管理范围自动进行边界等效技术，异常数据识别和修正的处理技术，基于典型接线方式的自动布局技术。

所述的d5000调度系统的电网模型获取和解析技术，采用了可视化的etl数据抽取和解析技术，能够通过可视化的方式配置数据接口方式和抽取任务。接口方式支持多种格式，包括cimxml\e文件\数据库三种格式，可以根据现场实际接口方式进行选择。通过抽取任务的配置，能够将从源系统中获取到的数据模型，解析转换成自动布局技术使用的标准模型，主要包括：node（节点），terminal（端点），connectivity（连接关系），model（设备参数信息），meas（设备量测信息）。

如图2所示,d5000数据的抽取和解析由以下步骤完成：1）定义d5000系统的数据接口形式，可选的形式包括关系数据库\xml\e文件。2）设置etl定时抽取和同步任务。3）设置数据过滤和转换规则。4)执行数据抽取转换和加载过程。5）将转换后的标准模型保存到数据库中供自动布局技术使用。

所述的根据线损管理范围自动进行边界等效技术，是在解析后的电网标准模型基础上，根据电力公司线损管理范围对边界点进行等效处理。等效的逻辑主要分为两类：1）根据电压等级等效处理，非管辖范围的电压等级边界点等效成发电机或负荷。2）电厂等效处理，电厂站内设备舍弃，在出线母线位置等效成发电机。3）其他元件舍弃处理逻辑。

如图3所示，首先加载d5000调度系统的电网模型获取和解析技术所生成的电网标准模型，然后加载等效处理规则，等效处理的规则是在进行等效处理前由用户进行选择的。

对于省调度中心线损管辖的电网范围是220kv及以上电压等级，而市公司线损管辖的电网范围是220kv以下电压等级。用户根据当前单位的层级，选择所需等效的处理规则。如果选择的等效规则是220kv及以上，则系统会从标准模型中遍历所有设备，若设备的电压等级小于220kv则自动舍弃掉，并将变压器中低压侧的开关分别等效成一个负荷，该负荷的内部编码取该开关的编号。如果选择的等效规则是220kv以下，则将所有设备中电压等级大于等于220kv舍弃掉，并将变压器中低压侧的开关等效成一个发电机，该发电机的内部编码取该开关的编号。

然后是电厂等效处理，因为电厂内部的设备损耗是不归电力公司负责的，所以需要在电厂出线位置进行等效处理：将每一个出线分别等效成一个pq节点类型的发电机。

最后是孤立站和线路的处理，将孤立站和线路自动舍弃掉，并将所有变更的拓扑关系更新到电网标准模型中。

所述的异常数据识别和修正的处理技术，是对源系统中存在的数据缺失或异常情况进行自动识别和修正的技术，包括对基础设备参数和运行数据的异常处理。对于基础设备的参数缺失或错误情况，针对不同情况采用了相应的数据补全和修正方法，如变压器的卷数信息缺失，采用根据变压器的绕组数量进行推算。运行数据的异常情况处理方法有，屏蔽值替换、平均值替换、取上一个点的数据替换等方法。

该技术构建了异常数据识别规则和修正方法，能够对等效后的标准模型进行完善，具体规则如下表所示：

所述的基于典型接线方式的自动布局技术，考虑了在满足设备及其连接关系的完整、准确的表达基础上，尽可能的提高图形的可读性和美观性。主要思路是通过总结目前各种变电站接线方式的基础上，形成的不同接线方式的自动布局算法。目前实现的典型接线方式共有8类：1）单母线2）双母线3）三母线4）3/2接线、3/2接线母线分段5）4/3接线6）母线-变压器-发电机单元接线7）桥形接线8）角形接线。针对不同的接线方式，抽取典型布局特征，形成站内设备相对坐标位置的典型接线模型。在根据实际站内拓扑生成图形时，首先会匹配相应的典型接线布局，然后根据各个电力设备元件的尺寸和站内设备的数量，进行相应的设备拉伸和位置平移处理，若有连接关系的两个元件的端点没有重合，则自动创建两个设备间的跨接线（非真实电网设备）。最后处理变电站出线的坐标计算，采用了按照名称排序的方法依次摆放布局算法。

如附图4所示，基于典型接线方式的自动布局技术实现过程是先自动生成站内图，然后在生成站间连线图。该自动布局技术采用了典型接线方式的布局技术，支持的接线方式见附图5所示。通过典型匹配的方式，该技术的灵活性和适应性更高，能够随时根据需要扩充对新的接线方式的支持。

本发明在分析了现有自动成图技术上的基础上，为了满足输电网理论线损计算模型自动构建的需要，提出了基于d5000调度自动化系统，根据线损管理要求，自动生成理论线损图形模型的技术。本发明能够对d5000源系统中的基础模型和运行数据进行分析，定位异常数据并提供相应的修正方法，满足理论线损在线计算的要求通过该技术的研究和应用；本发明通过总结目前各种变电站接线方式的基础上，形成的不同接线方式的自动布局算法，并能够根据设备的数量、名称等信息，对站设备采用拉伸、平移和增加跨接线的方式提升图形的可读性和美观性；本发明极大减轻了电力公司线损计算时的所需的人工维护模型的工作量，为实现输电网理论线损在线计算提供了有力的技术支撑，提高了电力公司的经济效益。