變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖自動(dòng)生成技術(shù)研究

趙志軍，姚劍峰，范駿杰，徐 晨

（1.嘉興恒創(chuàng)電力集團(tuán)有限公司華創(chuàng)信息科技分公司，浙江 嘉興314033；2.國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司，浙江 嘉興314033）

當(dāng)變電站發(fā)生全停事故時(shí)，中壓母線連接的饋線全部停電，調(diào)控員需要根據(jù)停電饋路與其他非停電饋線間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，分析出可行的轉(zhuǎn)供電路徑，在滿足安全約束的前提下，逐條對(duì)停電線路進(jìn)行恢復(fù)供電。目前轉(zhuǎn)供電路徑識(shí)別大多由人工通過查詢圖形完成。與轉(zhuǎn)供路徑相關(guān)的圖形主要有單線圖與系統(tǒng)圖，單線圖繪制了線路設(shè)備以及設(shè)備間的電氣聯(lián)絡(luò)信息[1]，系統(tǒng)圖通常反映線路之間的開關(guān)聯(lián)絡(luò)關(guān)系，在轉(zhuǎn)供電路徑查詢時(shí)這2種圖形都比較常用。由于變電站全停時(shí)涉及的停電線路較多，調(diào)控員常常需要跨越多張圖紙進(jìn)行反復(fù)查詢，獲取信息的時(shí)間長，效率較低。

受區(qū)域接線模式的影響，停電線路之間的轉(zhuǎn)供電路徑存在相互疊加與交叉關(guān)系[2-3]，從而使得某些轉(zhuǎn)供電路徑不再具有可行性，因此，發(fā)現(xiàn)停電線路轉(zhuǎn)供電路徑之間的電氣耦合關(guān)系非常重要，而從單線圖與系統(tǒng)圖中人工提取轉(zhuǎn)供電路徑之間的耦合關(guān)系則比較困難。

若有一種反映變電站饋線間轉(zhuǎn)供路徑與饋線間耦合關(guān)系的聯(lián)絡(luò)圖，在變電站全停事故發(fā)生時(shí)，調(diào)控員就可以借助這張聯(lián)絡(luò)圖直觀發(fā)現(xiàn)所有的轉(zhuǎn)供電路徑，通過分析轉(zhuǎn)供電路徑之間的相互影響，快速發(fā)現(xiàn)可行的恢復(fù)路徑，這對(duì)于縮短信息查詢時(shí)間，提高故障決策效率，快速供電具有重要的意義。

1 變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖設(shè)計(jì)思路

1.1 轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖意義

變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖主要呈現(xiàn)變電站間饋線的轉(zhuǎn)供路徑，它體現(xiàn)的是饋線間的所有供電聯(lián)絡(luò)及路徑的交叉耦合關(guān)系。從內(nèi)容上來看，它主要包含3 類信息，一是停電線路之間的耦合關(guān)系；二是停電線路可選轉(zhuǎn)供電路徑；三是與變電站饋線有聯(lián)絡(luò)的關(guān)聯(lián)變電站，這3種信息對(duì)于恢復(fù)供電決策比較重要，而且人工通過圖形化提取效率比較低。

變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖不僅能夠輔助調(diào)控員進(jìn)行轉(zhuǎn)供電決策，還能夠在一定程度上反映網(wǎng)架強(qiáng)弱情況，由于該圖能夠直觀表現(xiàn)出線路之間的局部交叉耦合及可行供電路徑的多寡，因此，可以通過供電路徑的聯(lián)絡(luò)數(shù)量對(duì)比來發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)局部網(wǎng)架強(qiáng)弱情況，對(duì)于指導(dǎo)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、改造也具有一定的指導(dǎo)意義。

1.2 轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)模型

為了使得上述信息能夠直觀呈現(xiàn)，引入轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)模型，通過該模型的圖形化表達(dá)來闡述停電線路之間、轉(zhuǎn)供電路徑之間的電氣耦合關(guān)系。

轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)是變電站間中壓饋線聯(lián)絡(luò)的基本單元，它包括具有直接電氣聯(lián)絡(luò)關(guān)系的所有饋線聯(lián)絡(luò)線路，而且只與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有關(guān)，既與負(fù)荷變化無關(guān)，又與開關(guān)狀態(tài)無關(guān)，它是配電網(wǎng)“閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行”理念的直觀體現(xiàn)，從物理上把供電恢復(fù)路徑全局搜索問題轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)查詢及轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)內(nèi)路徑搜索問題，能夠有效縮小問題尋優(yōu)規(guī)模，當(dāng)采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以使用多任務(wù)并行計(jì)算，大大縮短計(jì)算時(shí)間。

2 變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖自動(dòng)成圖技術(shù)

圖1 變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖成圖示例

系統(tǒng)前端采用.Net Framework WPF 技術(shù)開發(fā)，能夠根據(jù)模型變化自動(dòng)更新轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖，并停電變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)類型與數(shù)量的變化，對(duì)變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖進(jìn)行更新。

2.1 變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖生成流程

為了能夠表達(dá)停電變電站、轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)、轉(zhuǎn)供變電站三者間的關(guān)系，首先需要對(duì)轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)進(jìn)行全局搜索，生成轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)列表，其次檢索出與停電變電站相關(guān)的轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)，并對(duì)轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)進(jìn)行分類，最后對(duì)其相關(guān)的圖元進(jìn)行自動(dòng)繪制，形成變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖。

2.2 變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖自動(dòng)繪制

考慮到轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)對(duì)變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖布局的影響，需要提前對(duì)轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)進(jìn)行分類，共有3類：把無直接聯(lián)絡(luò)的轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)稱為零聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供區(qū)，把關(guān)聯(lián)一個(gè)變電站的稱為單聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供區(qū)，把多于一個(gè)的稱為多聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供區(qū)。

繪制變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖時(shí)，需要指定相對(duì)應(yīng)的圖元，變電站圖元一般采用長方形方框，內(nèi)部填寫相應(yīng)站的名稱，轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)采用園形圖元表示，內(nèi)置相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)區(qū)標(biāo)識(shí)，饋線采用三折線圖元表示。在自動(dòng)成圖時(shí)，首先提前設(shè)置一個(gè)圖形繪制區(qū)域，確定該區(qū)域的縱、橫坐標(biāo)；其次計(jì)算出待停電變電站的圖形中心點(diǎn)并繪制圖元，中心點(diǎn)坐標(biāo)位于圖形繪制區(qū)域中心。接下來按轉(zhuǎn)供變電站所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)的類別，確定轉(zhuǎn)供變電圖形中心位置并繪制相應(yīng)的圖元。

當(dāng)轉(zhuǎn)供變電站有關(guān)聯(lián)的多聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供區(qū)時(shí)，需要把相關(guān)的轉(zhuǎn)供變電站圖元按優(yōu)先安排X正坐標(biāo)軸兩邊，X負(fù)坐標(biāo)軸兩邊。當(dāng)轉(zhuǎn)供變電站只有單聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供區(qū)時(shí)，需要根據(jù)轉(zhuǎn)供變電站的數(shù)量，把它們有序分布在四個(gè)象限內(nèi)，使轉(zhuǎn)供變電站圖形間隔有序，疏密均勻。然后分別計(jì)算轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)圖元中心坐標(biāo)并繪制圖元，轉(zhuǎn)供區(qū)聯(lián)絡(luò)區(qū)圖元中心坐標(biāo)由其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)供變電站圖形坐標(biāo)中心與其所對(duì)關(guān)聯(lián)的單聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)數(shù)量、停電變電站中心位置共同確定。多聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供區(qū)圖形中心坐標(biāo)主要位于0°、90°、180°、270°坐標(biāo)軸方向。最后安排饋線坐標(biāo)位置，饋線由停電饋線與轉(zhuǎn)供饋線2 種類型，停電饋線的起點(diǎn)坐標(biāo)位于停電變電站，終點(diǎn)坐標(biāo)位于轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖形上，起點(diǎn)坐標(biāo)由停電饋線數(shù)量、轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)中心坐標(biāo)位置共同決定，終點(diǎn)坐標(biāo)由連接到轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)的停電饋線數(shù)量決定。轉(zhuǎn)供饋線坐標(biāo)位置由轉(zhuǎn)供變電站與轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)圖元坐標(biāo)確定。采用這種按圖元類型分層繪制方法，使得各個(gè)圖元位置與圖形中心有序排布，不同的圖元類別位于不同的半徑上，不同類別的圖元數(shù)量與角度相關(guān)，整體上不會(huì)產(chǎn)生交叉，并且疏密有序，保持圖形的有序與整潔。

我們以某區(qū)域自動(dòng)生成的110 kV鐘埭變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖為例，如圖1 所示，可以發(fā)現(xiàn)，該變電站饋線所涉及的轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)區(qū)共11處，其中，多聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供區(qū)1 個(gè)（16），單聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供區(qū)8 個(gè)（45、44、43、9、42、17、19、20），零聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供區(qū)2 個(gè)（46、47）。

系統(tǒng)上線后，經(jīng)過一階段的試運(yùn)行，變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)能能夠有效縮短調(diào)控員從圖形中查找、獲取決策信息的時(shí)間，提高了調(diào)控員決策效率。

3 變電站轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)圖應(yīng)用示例

通過圖1可以發(fā)現(xiàn)以下重要信息：

該變電站位于零聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供區(qū)（46、47）內(nèi)的4條饋線在變電站全停時(shí)將處于失電狀態(tài)，需要考慮特殊的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)供電，否則負(fù)荷將全部失去。

位于單聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供區(qū)（42）的饋線屬于多條停電線路轉(zhuǎn)供到同一條供電路徑上，可能會(huì)引起對(duì)側(cè)過載而無法全部轉(zhuǎn)供。

單聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供區(qū)第（17、19、20）均轉(zhuǎn)供到六店變，而園區(qū)變只有第46轉(zhuǎn)供區(qū)，因此，在條件允可的情況下，第16轉(zhuǎn)供區(qū)停電負(fù)荷盡可能轉(zhuǎn)移到園區(qū)變，減少六店變的負(fù)載率。