李新輝，王 成，王 暉，趙 亮

（1 國網(wǎng)四平供電公司，吉林 四平 136000 2：長春工程學(xué)院 ；3 國網(wǎng)吉林省電力有限公司，長春 130000）

配電網(wǎng)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李新輝1，王 成1，王 暉2，趙 亮3

（1 國網(wǎng)四平供電公司，吉林 四平 136000 2：長春工程學(xué)院 ；3 國網(wǎng)吉林省電力有限公司，長春 130000）

針對配電網(wǎng)安全性及脆弱性問題，研究了配電網(wǎng)預(yù)警系統(tǒng)，首先對系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析和總體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)功能主要包括預(yù)警控制功能、繪圖功能、線路信息、指標(biāo)優(yōu)化功能、短路計(jì)算功能、潮流計(jì)算、監(jiān)控分析功能等，最后使用VB語言、MATLAB軟件和Microsoft Office Access數(shù)據(jù)庫開發(fā)軟件研發(fā)了此系統(tǒng)，為運(yùn)行人員提供輔助決策。

配電網(wǎng)；安全性；預(yù)警系統(tǒng)

1 引言

近年來，國內(nèi)外電力系統(tǒng)先后發(fā)生了多次重大停電事故，不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時也嚴(yán)重影響了人民的生活秩序。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，但目前配電系統(tǒng)還是一個脆弱的系統(tǒng)，一旦發(fā)生大面積停電事故，后果是嚴(yán)重的，甚至是災(zāi)難性的。因此，為了防止大面積停電，提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，有必要對城市配電網(wǎng)預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行研究[1]。

城市配電網(wǎng)預(yù)警系統(tǒng)是一個復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，涉及到配電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理和信息通信等多個專業(yè)領(lǐng)域。本文對系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析、總體設(shè)計(jì)，最后研發(fā)了此系統(tǒng)，為運(yùn)行人員提供輔助決策。

2 系統(tǒng)需求分析

系統(tǒng)需求分析是系統(tǒng)開發(fā)之前至關(guān)重要的步驟，它決定系統(tǒng)開發(fā)工作的成功與否，需求說明的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)、規(guī)范的過程，有利于提高系統(tǒng)開發(fā)過程中的能見度，便于對系統(tǒng)開發(fā)過程中的控制與管理，便于采用系統(tǒng)工程的方法進(jìn)行開發(fā)，提高系統(tǒng)的質(zhì)量，便于開發(fā)人員、維護(hù)人員、管理人員之間的交流、協(xié)作，并作為工作成果的原始依據(jù)，并且向潛在用戶傳遞系統(tǒng)功能、性能需求，使其能夠判斷該系統(tǒng)是否與自己的需求相關(guān)[2]。

在本系統(tǒng)的開發(fā)中，城市配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、線路繁多，要對配電網(wǎng)進(jìn)行全面的實(shí)時控制是很難達(dá)到的，因此，城市配電網(wǎng)預(yù)警系統(tǒng)是以預(yù)防為主，將配電網(wǎng)中潛在的安全隱患預(yù)報給操作人員，使操作人員提前準(zhǔn)備。通過對預(yù)警指標(biāo)和預(yù)警模型的研究，以及對系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用分析，系統(tǒng)需要具備以下功能[3]：（1）能對預(yù)警指標(biāo)集進(jìn)行優(yōu)化，剔除其指標(biāo)集中的冗余指標(biāo)；（2）可以對配電線路圖進(jìn)行繪制，為操作人員提供參照；（3）能根據(jù)提供的預(yù)警指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警，并給出警度；（4）可將預(yù)警結(jié)果直觀的展現(xiàn)給操作人員；（5）支持定時和手動執(zhí)行的運(yùn)行方式；（6）具有強(qiáng)大的查詢功能，操作人員可以根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的查詢；（7）提供外程序接口，方便以后的擴(kuò)展。

同時，系統(tǒng)還需要具備可獨(dú)立運(yùn)行和高效運(yùn)行的特點(diǎn)，加強(qiáng)系統(tǒng)的應(yīng)用性和靈活性。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

配電網(wǎng)預(yù)警系統(tǒng)采用客戶機(jī)/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)通過對配電網(wǎng)脆弱性與安全性因素進(jìn)行分析，全面考慮人、機(jī)、管理諸因索對評價結(jié)果的影響，建立預(yù)警指標(biāo)體系，利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)德惠線路運(yùn)行監(jiān)察的全面管理，對采集到的信息進(jìn)行識別診斷，引入定性與定量相結(jié)合的預(yù)警模型，以評價配電網(wǎng)運(yùn)行狀況，據(jù)此進(jìn)行警情的識別、診斷，輔助操作人員做出決策并采取相應(yīng)的控制措施。

根據(jù)需求分析和系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況，系統(tǒng)的功能模塊應(yīng)有：指標(biāo)優(yōu)化、配電網(wǎng)線路、預(yù)警控制、線路信息、短路計(jì)算、潮流計(jì)算、監(jiān)控分析、系統(tǒng)報表、決策庫管理功能模塊。

（1）預(yù)警控制功能模塊 對預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行警度分析后，警度需要用指示燈表現(xiàn)出來，讓預(yù)警結(jié)果更直觀的展現(xiàn)在運(yùn)行人員的眼前。同時，運(yùn)行人員想進(jìn)一步了解各個節(jié)點(diǎn)的具體數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)能提供具體數(shù)據(jù)查詢功能。運(yùn)行人員可以根據(jù)警度和具體數(shù)據(jù)對配電網(wǎng)未來運(yùn)行趨勢進(jìn)行分析，并做出決策。（2）繪圖功能 本系統(tǒng)具有自制的繪圖功能，繪制配電網(wǎng)的每條線路，并對檢測點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，從而為操作人員提供監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的直觀圖。（3）線路信息 主要是給出配電網(wǎng)絡(luò)的每條線路的連接情況。（4）指標(biāo)優(yōu)化功能模塊 在初步建立的指標(biāo)體系中，可能存在冗余指標(biāo)，需要通過該功能對指標(biāo)優(yōu)化，從而選取具有代表性的指標(biāo)進(jìn)行預(yù)警。（5）短路計(jì)算功能 對配電網(wǎng)線路的短路節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。（6）潮流計(jì)算功能 潮流計(jì)算是用來計(jì)算配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的相關(guān)電壓、電流值。（7）監(jiān)控分析 主要是對配電網(wǎng)的負(fù)荷曲線進(jìn)行監(jiān)測分析。（8）系統(tǒng)報表功能 可自動生成各類信息的統(tǒng)計(jì)分析報表，并能查詢、打印報表。（9）決策庫管理功能 在平常預(yù)警操作時，需要記錄預(yù)警的具體情況，而且操作人員根據(jù)每天發(fā)的警情應(yīng)該有詳細(xì)的分析和記錄，并把這些記錄信息放入決策庫中，為以后發(fā)生同樣的案例做參考。同時，為以后采用案例推理法實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)預(yù)警提供可能。決策庫有查看、添加、刪除、打開數(shù)據(jù)庫等功能。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)進(jìn)行五級警度，在預(yù)警信息界面對應(yīng)五顏色的指示燈，讓運(yùn)行人員可以直觀的了解配電網(wǎng)所處于的警度級別，如下表所示。

警度與指示燈對應(yīng)表

在預(yù)警操作上，配電網(wǎng)的每個節(jié)點(diǎn)都有各自的警度燈，而且整個配網(wǎng)有一個綜合的警度燈來代表整個網(wǎng)絡(luò)的警度。同時設(shè)有提示框，如果某個的警度燈為紅色時，則在提示框里將有“注意：節(jié)點(diǎn)X需要查看”提示，操作人員單擊“節(jié)點(diǎn)X”就會顯示出節(jié)點(diǎn)的具體數(shù)據(jù)。系統(tǒng)界面如下圖所示，可以對配網(wǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)警。

預(yù)警控制界面

5 結(jié)論

本文在系統(tǒng)分析基礎(chǔ)之上，應(yīng)用VB開發(fā)語言及ACCESS數(shù)據(jù)庫技術(shù)，開發(fā)實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)可以為運(yùn)行人員提供了城市配電網(wǎng)的警度，并可以對配電網(wǎng)警情進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。該系統(tǒng)的研究和實(shí)現(xiàn)可對電網(wǎng)調(diào)度的安全性起到相當(dāng)?shù)妮o助決策作用，為提高配電網(wǎng)供電可靠性提供了可能。

[1]王月，王濤.電網(wǎng)安全預(yù)警與應(yīng)急體系建設(shè)[J].電力安全技術(shù)，2007（12）：28-30.

[2]徐精求.配電網(wǎng)抗災(zāi)變形分析及大面積斷電快速恢復(fù)：[博士學(xué)位論文[J].西安：西安科技大學(xué)，2008：13-15.

[3]楊強(qiáng)，徐武祥，蔡葆銳等.云南省調(diào)度安全預(yù)警系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)自動化，2005（24）：87-89.

[4]張瑚，向鐵元，樂良才等.基于GSM技術(shù)的低電壓配電網(wǎng)綜合預(yù)警裝置設(shè)計(jì)[J].電力科學(xué)與工程，2007（03）：55-57.

李新輝，男，工程師，吉林四平人，主要研究配電自動化。