电力系统中的智能配电网设计探讨

汪 莉 张 旭

(重庆市电力公司市区供电局，重庆 400039)

配电网是电力系统的基础，直接与用户相连。

配网自动化经过多年的发展，形成了传统的监控与数据采集 (SCADA)+配电自动化(DA)模式，也有考虑地理信息系统的若干实践，但是在实用化道路上对大多数企业而言。却仍在探索中前进。配电自动化实施的结果普遍是投入产出比不明显.涉及配电网的经济技术指标并没有得到明显提高，相关调度运行人员的劳动强度和工作环境并没有得到大的改善，其中主要原因是技术实现思路问题和没有适合的产品。

可视化技术 (Visualization)借助计算机图形学和图像处理技术。把数据以图形或图像的形式显示在屏幕上。使人和计算机直接交流.在图形中对具有形体的信息直接进行操作，提高了工作效率。在电力系统中引入可视化技术，提出以调度员思维模式为框架、以可视化界面为功能模范、以互动计算为系统核心的电网智能调度可视化系统设计总体思路。并在实际电力调度系统中得到成功应用。本文在设计了具有八大主要功能的配电网调度支持系统基础上。对系统操作界面的设计、管理及系统与SCADA／EMS的数据接口方式进行了说明。

1 调度支持系统界面设计

1.1 基本图形显示

调度支持系统图形界面设计主要包括全网的电气接线图、10kV电缆网接线图、10kV开关站图及其他相关图形。其中电气接线能以全网接线、单线图、区域图、变电站／开关站站内接线等方式分别显示，可将配网各类运行信息显示在接线图上。具有多图显示、视图缩放等基本功能。

1.2 接线图管理

调度支持系统能对配电网接线图变更的闭环流程进行管理。调度员在审核确认的过程中。可以进行变更前后配电网接线图的比较。能明显标识拓扑、位置和差异信息，自动记录变更前后的差异。审核确认后。自动更新电网接线图。该系统可实现电源点追溯、供电／停电范围分析、动态着色等功能。支持接线图打印、输出。

1.3 配网运行信息的可视化展示

示例l：如果设备处于检修状态，则图上该设备以虚线显示。如图1所示。图1(a)中无容量水平的虚线发电机符号表示发电机检修；图1(b)中无潮流箭头虚线表示线路检修。

图1 示意图(一)

示例2：设备状态的智能表达。主要实现设备运行、检修、停运状态的表达。为准确的供电路径选择提供基础数据.如图2所示。

图2 示意图(二)

示例3：智能搜索可视化。实现对海量配网设备的搜索，可以分类、模糊地搜索设备，并在图形上指示，如点击设备后。会显示其内部的结构。

1.4 配网潮流显示

线路潮流用线路上的箭头来表示.箭头的方向表示潮流流动的方向.箭头的大小、流动的速度与潮流的大小成比例。潮流可以显示有功、无功、电流，由用户通过鼠标点选(基于实时数据或离线数据／离线导人数据)。

1.5 线路饼图

线路的潮流占线路容量的百分比.可以在线路上自动用一个饼图显示.圆饼表示线路容量100%，用蓝色表示现在流过的潮流。当线路潮流超过线路容量80%以上时，该圆饼突然变大.并以红色特显(基于实时数据或离线数据／离线导人数据)。

1.6 等高线

可在一幅全网主接线或地理接线、层次结构图上分辨出全网各母线的电压高低、各线路的潮流大小和变压器负载情况。在全图上以不同颜色表示电压的高低水平、负载的轻重情况 (基于实时数据或离线数据／离线导人数据)

a.节点电压等高线，用不同颜色显示全网的各节点电压情况，如图3所示。

图3 节点等高线示意图

b.线路负载等高线，显示负载情况。如采用不同颜色对相同电压等级线路进行标示，如图4所示。

图4 线路等高线

c.变压器负载等高线，用不同的颜色显示变压器的负载情况，与节点电压等高线类似。

1.7 三维图形显示设备运行信息

调度支持系统可调用三维图形的方式显示，如节点电容无功投入情况：以柱状图表示无功出力，用柱子的高低表示出力的大小：如果是电容器等无功设备。则柱子长度表示无功容量，柱子分2段，下面部分的长度表示当前无功出力，上面部分表示裕量。当把鼠标移到某一柱子上时，系统会以数字形式显示所有指标。变压器负载：变压器负载以柱状图表示，柱子长度表示变压器容量，柱子分2段，下面部分的长度表示当前负载。上面部分表示负载裕量。变压器温度：以柱状图表示，柱子长度表示变压器允许温度，柱子分2段，下面部分的长度表示当前温度，上面部分表示温度裕量。

1.8 三维图形的旋转

当一幅图中的无功设备、变压器等比较多或者比较密集时，在三维图形方式显示时，前面的图形可能遮蔽后面的图形。不便于观察，容易引起判断失误，可利用三维图形的旋转功能.将图形旋转任意的角度，以便于观察。

2 调度支持系统接口

调度支持系统已实现与scADA／EMs、检修系统的接口，利用SCADA／EMS系统提供的系统主接线图、地理图、电网模型和数据实现相应的配网智能分析要求的功能。

2.1 数据接口方式

调度支持系统如果和SCADm倔MS等系统在同-个区，可以直接通过一个接口服务器把SCADA／EMS等系统和可视化系统连接起来，如果不在一个区，则需要加装一台隔离装置。接口示意图如图5所示。

图5 系统数据传输示意图

2.2 硬件接口方式

在配网智能系统中增加一台网络交换机，组成专用的小型网络，网内有一台接口服务器，经过原 SCADA／EMS／DMIS 系统的内网交换机直接通过网络与此专用小型网络连接，中间可以加隔离装置。

2.3 软件接口方式

软件接口方式根据原有系统能提供的接口，可以灵活处理。

a.对拓扑关系和静态信息的读取传输。首选基于IEC61970／61850ClM模型的标准接口方式实现。也可以通过传文本文件的方式传送系统拓扑关系和静态信息。

b.对实时数据的传输。首选基于实时网络传输的模式进行实时数据交换，也可采用文件传输模式，既可传全部数据.也可以传变化数据。

2.4 接口数据要求

通过接口方式实现对于原有系统数据的接入.接入的数据可满足可视化系统监视运行的需要，主要包含以下几类的数据：

a.SCADA实时数据，主要是同步显示系统实时状态：

b.拓扑关系，以便于抽取出由于实时拓扑结构改变引起的可视化网络的同步变化数据：

c.静态信息.如各种限值、开关状态等各种静态参数。

结语

本文设计的基于可视化技术的配电网调度支持系统在操作、运行界面、数据接口方面有以下特点。

a.系统能对配电网接线图变更的闭环流程进行管理。包括对电网接线图拓扑、位置和差异信息，自动记录变更前后差异的标识及自动更新。可实现电源点追溯、供电／停电范围分析、动态着色等功能。

b.设备状态的智能表达与搜索。主要包括对设备的运行、检修、停运状态的表达，为准确的供电路径选择提供基础数据。对海量配网设备的分类与模糊搜索及图形指示。

c.全网全景的等高线示意。以不同颜色标注主接线或地理接线、层次结构图上的各母线电压、线路潮流和变压器负载的等高示意图 (基于实时数据或离线数据／离线导人数据)。

d.三维图形的方式显示。包括立体柱状示意.如变压器负载、发电机出力等，当把鼠标移到某一柱子上时.系统会以数字形式显示所有指标；支持三维图形旋转功能.便于观察。

e.实现与 SCADA／EMS、检修系统的接口。满足电网模型和数据实现相应的配网智能分析要求的功能。

[1]许雯旸.智能配电网与配电自动化[J].2011.

[2]史志鹏，刘欣.3城市智能配电网展望[J].2011.