配電網(wǎng)開關(guān)狀態(tài)核對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊 帥，羅勁松，邱志強(qiáng)，馬杏可

（嘉興電力局南湖供電分局，浙江 嘉興 314000）

隨著配電網(wǎng)的規(guī)模日趨龐大，運(yùn)行人員的倒閘操作量大幅度增加。與此同時(shí)，原有的配網(wǎng)開關(guān)狀態(tài)變化記錄方式及管理已不能滿足配網(wǎng)發(fā)展的需求，很難適應(yīng)現(xiàn)代化電網(wǎng)安全運(yùn)行的要求。為此，研發(fā)了一套適合于配網(wǎng)調(diào)度開關(guān)狀態(tài)核對管理的系統(tǒng)，使配網(wǎng)調(diào)度人員對運(yùn)行人員操作過的設(shè)備進(jìn)行核對確認(rèn)后，對當(dāng)前網(wǎng)架中的開關(guān)狀態(tài)一目了然。

1 開關(guān)狀態(tài)核對系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)根據(jù)配網(wǎng)微機(jī)擬寫的操作票，經(jīng)過執(zhí)行、登記后，調(diào)度配網(wǎng)總圖接收來自于各開閉所（配變站）的開關(guān)狀態(tài)序列，并自動(dòng)改變開關(guān)狀態(tài)，調(diào)度人員逐一核對，以確定開關(guān)的最終狀態(tài)，并把最終狀態(tài)保存到系統(tǒng)中。其流程圖見圖1。

配網(wǎng)調(diào)度開關(guān)狀態(tài)核對的特點(diǎn)：

（1）狀態(tài)核對涉及的可操作元件主要是開關(guān)。

（2）開關(guān)元件按分、合2個(gè)狀態(tài)定義。

（3）每個(gè)元件狀態(tài)的定義通常都與其自身以及多個(gè)相關(guān)的元件有關(guān)。

2 軟件系統(tǒng)的功能

2.1 生動(dòng)直觀的仿真平臺(tái)和模擬操作

配網(wǎng)運(yùn)行操作人員根據(jù)微機(jī)開票系統(tǒng)所開的操作票進(jìn)行操作后，在該系統(tǒng)中對操作的開關(guān)進(jìn)行登記，相應(yīng)開關(guān)狀態(tài)就會(huì)變位并閃爍，最后經(jīng)操作人員和調(diào)度員核對閃爍開關(guān)的狀態(tài)，核對正確后由調(diào)度員最終確認(rèn)，開關(guān)停止閃爍并保持在最終確認(rèn)位置，保證開關(guān)狀態(tài)與實(shí)際一致并經(jīng)雙方確認(rèn)。

圖1 開關(guān)狀態(tài)核對程序

2.2 設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)檢測和判斷

迅速完成開關(guān)狀態(tài)的檢索，在配網(wǎng)圖上顯示該開關(guān)的位置和狀態(tài)，輸入線路名稱后，顯示整條線路上所有干線開關(guān)的位置和狀態(tài)，為調(diào)度處理事故進(jìn)行緊急倒閘操作提供便利。檢索非正常方式，即顯示所有非正常方式的開關(guān)狀態(tài)及對應(yīng)的最后操作時(shí)間，讓調(diào)度員及操作人員隨時(shí)掌握方式要點(diǎn)。

2.3 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可修改

當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，如增減開閉所或設(shè)備，可以自行對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和開閉所結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，做到和設(shè)備投產(chǎn)圖同步更新。配網(wǎng)圖是該系統(tǒng)的基礎(chǔ)，新設(shè)備投產(chǎn)前圖已在系統(tǒng)中更新，待沖擊投產(chǎn)后馬上由授權(quán)人員激活，保持圖示與實(shí)際的一致。

操作采用分級管理，管理人員和操作人員具有不同的操作和編輯權(quán)限。

3 基于網(wǎng)絡(luò)圖論和坐標(biāo)定位的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 網(wǎng)絡(luò)圖論和坐標(biāo)定位

配網(wǎng)調(diào)度操作，就是切除或投入電氣設(shè)備。從圖論的觀點(diǎn)來說，調(diào)度操作即改變圖的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在把元件抽象為點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將其電氣屬性歸納為位置屬性和狀態(tài)屬性，這時(shí)圖就成了點(diǎn)及其屬性關(guān)系的集合。圖在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)時(shí)將傳統(tǒng)矩陣一分為二[1]：一個(gè)用來記錄網(wǎng)絡(luò)元件設(shè)備，另一個(gè)用來記錄元件運(yùn)行狀態(tài)。在進(jìn)行圖的坐標(biāo)定位搜索運(yùn)算時(shí)，首先確定被操作元件在整個(gè)圖中的位置，再根據(jù)這個(gè)位置到圖的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中去找到該元件的記錄[2-3]。

以上就是坐標(biāo)定位法的基本思想，其在軟件開發(fā)中的實(shí)現(xiàn)方法舉例如下：以圖形界面左上角為原點(diǎn)，向右、向下的方向?yàn)檎较?，將整個(gè)視圖劃分為50×50個(gè)小區(qū)域，每個(gè)區(qū)域用來顯示一個(gè)設(shè)備對象的圖形。這樣，每個(gè)設(shè)備圖形在界面上的屬性就有x和y坐標(biāo)，按照設(shè)備屬性中的坐標(biāo)值，就可以確定其對應(yīng)圖形在視圖上顯示的位置。

3.2 電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型的建立

根據(jù)圖論原理整個(gè)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可描述為：

式中：Gi（i=1，2，...，N）為電網(wǎng)中的某個(gè)開閉所；S，P為每個(gè)開閉所中所有元件的狀態(tài)屬性和位置屬性分別組成的集合。

設(shè)圖G為開閉所，將其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭澐譃関×v網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格中最多有1個(gè)表示元件的點(diǎn)，則元件的狀態(tài)矩陣為：S=[Sij]v×v，位置矩陣為：P=[Pij]v×v。 當(dāng)網(wǎng)格（i，j）處存在元件時(shí)；Sij，Pij有記錄； 當(dāng)網(wǎng)格（i，j）處不存在元件時(shí)，Sij，Pij為空。

對于某一開閉所G（S，P），有一所內(nèi)元件w，建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D時(shí)，要在位置矩陣中定義該元件的位置： p（w）=[Pij]v×v|w。 對元件進(jìn)行操作時(shí)，首先在P矩陣中找出與該元件位置屬性相匹配的元素p（w），再將該元件的狀態(tài)屬性按操作要求變位。

在本系統(tǒng)的拓?fù)鋱D數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，被操作元件及其相關(guān)元件的狀態(tài)，與調(diào)度規(guī)則中對這些元件的狀態(tài)限制相符。比如對元件w進(jìn)行操作，首先根據(jù)位置矩陣在狀態(tài)矩陣中找到該元件的狀態(tài)：s（w）=[Sij]v×v|w，然后用同樣的方法找到與其相關(guān)的其他元件的狀態(tài)，再根據(jù)規(guī)則的邏輯來進(jìn)行判斷。當(dāng)邏輯關(guān)系成立時(shí)，操作可以進(jìn)行，即將矩陣中的狀態(tài)替換為新的狀態(tài)；邏輯關(guān)系不成立，則不能進(jìn)行操作。

4 軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)以DELPHI 7為開發(fā)平臺(tái)，ORACLE為數(shù)據(jù)庫，繪圖采用TCAD矢量圖形控件，利用面向?qū)ο蟮恼Z言特點(diǎn)，既可避免描述中的信息冗余，又增強(qiáng)了對知識(shí)的使用和管理，便于維護(hù)。

4.1 類及其對象屬性的確定

軟件系統(tǒng)對象分為電網(wǎng)對象和核對對象，利用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的特點(diǎn)，對各設(shè)備類確定繼承關(guān)系，根據(jù)各電氣設(shè)備的共同屬性抽象出父類——基本元件類，其屬性有元件名稱、元件編號(hào)、元件定語（用于調(diào)度開關(guān)狀態(tài)核對的規(guī)范稱謂）以及元件對應(yīng)圖形界面的坐標(biāo)，再派生出不同電氣元件子類，對不能進(jìn)行操作的其他設(shè)備類進(jìn)行封裝，以防誤操作。派生類在繼承共有特性的同時(shí)，又各自擁有不同的屬性[2]。本系統(tǒng)中的派生類還具有其他屬性，如各種狀態(tài)的定義、當(dāng)前狀態(tài)、過去狀態(tài)、操作規(guī)則等。由于配網(wǎng)由開閉所組成，所以其主要數(shù)據(jù)就是開閉所類對象的鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)集合。

4.2 圖形界面功能的實(shí)現(xiàn)

從面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn)出發(fā)，把單個(gè)電氣設(shè)備作為基本類對象，為每個(gè)設(shè)備對象類依據(jù)不同狀態(tài)，創(chuàng)建相應(yīng)的位圖資源。繪制一次接線圖時(shí)，在標(biāo)有縱橫坐標(biāo)的網(wǎng)格中，按照現(xiàn)場情況，在對應(yīng)坐標(biāo)處填寫元件屬性，系統(tǒng)根據(jù)坐標(biāo)和元件代碼利用坐標(biāo)定位法，在相應(yīng)位置顯示該元件及其編號(hào)[4]。當(dāng)需要改變元件狀態(tài)時(shí)，根據(jù)坐標(biāo)值找到其數(shù)據(jù)記錄，依據(jù)調(diào)度規(guī)則進(jìn)行替換。

5 結(jié)語

該系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，優(yōu)化了開關(guān)狀態(tài)核對這一配網(wǎng)運(yùn)行管理的重要環(huán)節(jié)。每次核對確認(rèn)都有詳細(xì)的分類記錄，使調(diào)度人員和運(yùn)行人員對開關(guān)狀態(tài)的掌握以及對非正常運(yùn)行方式的管理變得十分便利。系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)化管理功能，數(shù)據(jù)維護(hù)方便。當(dāng)設(shè)備改造后，授權(quán)人員在任一臺(tái)聯(lián)入內(nèi)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上，對其圖形做相應(yīng)的修改即可，提高了工作效率，符合配網(wǎng)運(yùn)行發(fā)展趨勢，有效地防止了誤調(diào)度、誤操作的發(fā)生。

[1]戴一奇，胡冠章，陳衛(wèi).圖論與代數(shù)結(jié)構(gòu)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[2]王春紅.Delphi 7程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[3]馮向科，鄧瑩.Oracle11g數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)管理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[4]中國建筑科學(xué)研究院，建筑工程軟件研究所.面向工程應(yīng)用的圖形平臺(tái)TCAD[M].北京：建筑工業(yè)出版社，2008.

[5]周庭陽，張紅巖.電網(wǎng)絡(luò)理論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.