摘 要： 事故追憶是配電自動(dòng)化系統(tǒng)中一項(xiàng)非常重要的功能。通過(guò)此功能，可以將保存的事故數(shù)據(jù)進(jìn)行重演，反映出事故前后一段時(shí)間電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，方便調(diào)度人員分析事故原因，調(diào)整電網(wǎng)的運(yùn)行方式。隨著智能電網(wǎng)的全面建設(shè)，對(duì)配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，需求越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的事故追憶功能已經(jīng)滿足不了客戶的實(shí)際需求。本文基于多態(tài)的思想，提出了軟件的架構(gòu)設(shè)計(jì)，并介紹了主要模塊的功能。本成果已在多個(gè)工程現(xiàn)場(chǎng)得到實(shí)際應(yīng)用，將傳統(tǒng)的事故追憶功能提升到一個(gè)新的高度。

　　關(guān)鍵詞： 配電自動(dòng)化系統(tǒng)；多態(tài)；事故追憶

0 引言

　　事故追憶是配電自動(dòng)化系統(tǒng)中一項(xiàng)非常重要的功能。系統(tǒng)檢測(cè)到預(yù)定義的事故時(shí)，會(huì)自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)信息，包括開關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 這些預(yù)定義的觸發(fā)事件包括設(shè)備狀態(tài)變化、測(cè)量值越限、計(jì)算值越限、測(cè)量值突變、邏輯計(jì)算值為真、操作命令等。

　　通過(guò)事故追憶的反演功能，可以將保存的事故數(shù)據(jù)進(jìn)行重演，反映出事故前后一段時(shí)間電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。調(diào)度人員和運(yùn)維人員可以方便有效地分析事故的原因，調(diào)整電網(wǎng)的運(yùn)行方式，避免誤操作引發(fā)大事故，保障電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[1]。

　　隨著智能電網(wǎng)的全面建設(shè)，配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)的功能也發(fā)展得越來(lái)越強(qiáng)大，新形勢(shì)下對(duì)其提出的要求也越來(lái)越高。在很多項(xiàng)目的應(yīng)用過(guò)程中，傳統(tǒng)的事故追憶功能已經(jīng)很難滿足客戶的實(shí)際需求。主要存在如下問(wèn)題：

　　(1) 電網(wǎng)在進(jìn)行改造升級(jí)和二次建設(shè)時(shí)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)通常是會(huì)發(fā)生改變的，這導(dǎo)致主站系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的設(shè)備模型、線路圖也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化，比如某條線路上增加了一個(gè)開關(guān)。而對(duì)以前發(fā)生的某個(gè)事故進(jìn)行事故反演時(shí)，使用的是當(dāng)前最新的電網(wǎng)模型及圖形，實(shí)際上已經(jīng)無(wú)法與事故發(fā)生時(shí)刻的斷面數(shù)據(jù)相匹配。

　　(2) 調(diào)度人員在最初始使用主站系統(tǒng)的過(guò)程中，對(duì)常用和重要的事故追憶功能，肯定希望能進(jìn)行多次練習(xí)，從而熟悉系統(tǒng)操作。這種情況下，如果想通過(guò)一個(gè)開關(guān)變位事件來(lái)觸發(fā)事故追憶，肯定不能真正對(duì)現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)進(jìn)行遙控操作，因?yàn)檫@種做法會(huì)導(dǎo)致停電事故的發(fā)生，并影響到電網(wǎng)的正常運(yùn)行。因此，系統(tǒng)需要提供一個(gè)模擬仿真的場(chǎng)景來(lái)達(dá)到培訓(xùn)、學(xué)習(xí)的目的。

　　基于以上需求，本文結(jié)合多態(tài)的思想，開發(fā)出基于多態(tài)的事故追憶模塊，并應(yīng)用于實(shí)際工程現(xiàn)場(chǎng)，將傳統(tǒng)的事故追憶功能提升到一個(gè)新的高度。

1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

　　1.1 基于多態(tài)的設(shè)計(jì)思想

　　多態(tài)也稱為多場(chǎng)景，是針對(duì)配電網(wǎng)在不同應(yīng)用階段和應(yīng)用狀態(tài)下的操作控制需要建立的多場(chǎng)景配電網(wǎng)模型，一般可以分為實(shí)時(shí)態(tài)、歷史態(tài)、研究態(tài)等[2]。

　　(1) 實(shí)時(shí)態(tài)：當(dāng)前系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的場(chǎng)景。系統(tǒng)中只能有一個(gè)這樣的態(tài)。

　　(2) 歷史態(tài)：系統(tǒng)在某個(gè)歷史時(shí)刻創(chuàng)建的場(chǎng)景。根據(jù)實(shí)際情況，系統(tǒng)中可以有多個(gè)這樣的態(tài)，每個(gè)態(tài)都有不同的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。

　　(3) 研究態(tài)：根據(jù)研究需要，系統(tǒng)隨時(shí)創(chuàng)建的場(chǎng)景。系統(tǒng)中可以有多個(gè)這樣的態(tài)。

　　系統(tǒng)中需要?jiǎng)?chuàng)建其他場(chǎng)景時(shí)，會(huì)以當(dāng)前的實(shí)時(shí)態(tài)為基礎(chǔ)母版，類似于對(duì)它做一個(gè)鏡像，主要數(shù)據(jù)包括模型和圖形，以及系統(tǒng)參數(shù)等，如圖1所示。

　　場(chǎng)景創(chuàng)建好后，各場(chǎng)景的數(shù)據(jù)是私有的，以后相互不干擾。應(yīng)用程序也可以在各個(gè)態(tài)下運(yùn)行，相互不干擾。

　　1.2 軟件架構(gòu)

　　基于多態(tài)的事故追憶功能建立在配電自動(dòng)化系統(tǒng)的支撐平臺(tái)上，支撐平臺(tái)為應(yīng)用的設(shè)計(jì)開發(fā)和運(yùn)行提供一整套強(qiáng)大、通用的支持和服務(wù)，系統(tǒng)事故追憶的框架結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　1.3 業(yè)務(wù)邏輯

　　事故追憶包含兩大功能：事故數(shù)據(jù)記錄和事故反演。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，SCADA服務(wù)器上的事故數(shù)據(jù)采樣服務(wù)收到消息，開始存儲(chǔ)事故前后一段時(shí)間的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)以數(shù)據(jù)庫(kù)的方式實(shí)現(xiàn)。

　　當(dāng)調(diào)度員在某個(gè)場(chǎng)景下，選擇某個(gè)特定事故進(jìn)行反演時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)判斷出此事故是否屬于該場(chǎng)景。如果不屬于，則進(jìn)行提示；如果屬于，調(diào)度員可以通過(guò)觸發(fā)數(shù)據(jù)查詢模塊、畫面顯示和操作工具、實(shí)時(shí)計(jì)算模塊和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠K協(xié)同工作，重現(xiàn)事故發(fā)生前后的真實(shí)狀態(tài)。

　　圖3描述了事故追憶功能中各模塊之間的業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系。

2 主要功能模塊介紹

　　2.1 多態(tài)管理工具

　　此工具程序運(yùn)行在工作站上，屬于用戶界面程序。為用戶提供以下功能項(xiàng)：

　　(1) 場(chǎng)景的創(chuàng)建。如前面所述，當(dāng)系統(tǒng)中的電網(wǎng)模型或圖形馬上要發(fā)生改變時(shí)，用戶必須創(chuàng)建出一個(gè)歷史態(tài)，并設(shè)置其結(jié)束時(shí)間為當(dāng)前時(shí)間。以后進(jìn)行事故反演時(shí)，如果選擇的事故源介于此時(shí)間段，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示此事件屬于歷史態(tài)事件，需要在對(duì)應(yīng)的歷史場(chǎng)景下進(jìn)行演示，此種機(jī)制充分保證了事故數(shù)據(jù)能與當(dāng)時(shí)真實(shí)的圖模數(shù)據(jù)相匹配。

　　(2) 場(chǎng)景的加載。場(chǎng)景創(chuàng)建成功后，需要加載才能開始使用。

　　(3) 場(chǎng)景的卸載。本次加載的場(chǎng)景使用完畢后，可以進(jìn)行卸載，暫不使用。

　　(4) 場(chǎng)景的刪除。執(zhí)行刪除操作后，所有屬于此場(chǎng)景的數(shù)據(jù)表、圖形、模型等信息都會(huì)被清除，以后也不可以再加載使用。

　　(5) 查看當(dāng)前已有的場(chǎng)景信息、場(chǎng)景狀態(tài)。

　　(6) 在多態(tài)下運(yùn)行某個(gè)應(yīng)用程序。當(dāng)應(yīng)用程序在實(shí)時(shí)態(tài)以外的場(chǎng)景下運(yùn)行時(shí)，它使用和操作的是本場(chǎng)景私有的數(shù)據(jù)，與實(shí)時(shí)態(tài)毫無(wú)關(guān)系。因此，可通過(guò)此機(jī)制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真功能。用戶可以在多場(chǎng)景下靈活地試驗(yàn)遙控、人工置數(shù)、人工封鎖等重要操作，并不會(huì)對(duì)當(dāng)前的電網(wǎng)有任何影響。同樣道理，用戶可以方便地在多場(chǎng)景下模擬出各類事故，并進(jìn)行事故追憶。

　　2.2 多態(tài)服務(wù)

　　此程序運(yùn)行在SCADA服務(wù)器上，為后臺(tái)服務(wù)程序。多態(tài)管理工具會(huì)將用戶的操作請(qǐng)求以消息的形式發(fā)送給本服務(wù)，由本服務(wù)再去做實(shí)際的執(zhí)行，并返回結(jié)果。支持以下功能：(1) 場(chǎng)景的創(chuàng)建；(2) 場(chǎng)景的加載；⑶ 場(chǎng)景的卸載；(4)場(chǎng)景的刪除。

　　2.3 事故觸發(fā)

　　事故反演可由預(yù)定義的觸發(fā)事件自動(dòng)啟動(dòng)，觸發(fā)事件包括設(shè)備狀態(tài)變化、測(cè)量值越限、計(jì)算值越限、測(cè)量值突變、邏輯計(jì)算值為真、操作命令等[1]。事故反演也應(yīng)支持指定時(shí)間范圍內(nèi)的人工啟動(dòng)[1]。各應(yīng)用程序在探測(cè)到事故源時(shí)，都可以發(fā)布事故追憶事件以觸發(fā)事故追憶功能。

　　2.4 事故數(shù)據(jù)采樣服務(wù)

　　本服務(wù)運(yùn)行在SCADA服務(wù)器上，為后臺(tái)服務(wù)程序。服務(wù)收到應(yīng)用程序發(fā)送的事件消息或人工啟動(dòng)消息時(shí)，立即開始保存事故前后一段時(shí)間（事故前M min，事故后N min）的數(shù)據(jù)，如遙測(cè)數(shù)據(jù)、開關(guān)狀態(tài)、保護(hù)信息等，并將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)。主要功能包括：

　　(1) 應(yīng)具備多重事故記錄的功能，記錄多重事故時(shí)，事故追憶的記錄存儲(chǔ)時(shí)間相應(yīng)順延。

　　(2) 應(yīng)能指定事故前和事故后追憶的時(shí)間段。

　　(3) 支持多態(tài)，事故數(shù)據(jù)最終會(huì)保存到對(duì)應(yīng)場(chǎng)景的歷史數(shù)據(jù)表里。

　　2.5 事故追憶演示

　　此工具程序運(yùn)行在工作站上，屬于用戶界面程序。調(diào)度員通過(guò)此工具實(shí)現(xiàn)豐富的事故反演功能[3]。主要功能如下：

　　(1) 提供檢索事故的界面，可查詢某段時(shí)間內(nèi)的事故變位、遙信變位、遙測(cè)越限、人工啟動(dòng)等事件。

　　(2) 播放控制：用戶可以手動(dòng)通過(guò)上一幀/下一幀按鈕單步播放，也可以選擇自動(dòng)播放。自動(dòng)播放模式下，能設(shè)定反演的速度（快放或慢放），并能暫停正在進(jìn)行的事故反演。還可以按時(shí)間刻度直接定位演示點(diǎn)。

　　(3) 支持多態(tài)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)用戶選擇的事故不屬于當(dāng)前場(chǎng)景時(shí)，會(huì)給出提示。保證用戶在合適的場(chǎng)景下反演其涵蓋的事故，使事故數(shù)據(jù)與當(dāng)時(shí)的電網(wǎng)模型和圖形一致，真實(shí)地再現(xiàn)事故前后一段時(shí)間的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。

　　(4) 提供人工啟動(dòng)采樣的功能。用戶在經(jīng)過(guò)必要的權(quán)限校驗(yàn)后，可以發(fā)布人工啟動(dòng)采樣事件，作為以后反演的事故源。

3 關(guān)鍵技術(shù)

　　一個(gè)城市的配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，逐步會(huì)涵蓋很多座變電站、大量饋線和廠站，相應(yīng)的遙測(cè)點(diǎn)/遙信點(diǎn)數(shù)量可能會(huì)超過(guò)百萬(wàn)。假定發(fā)生某個(gè)事故時(shí)，系統(tǒng)總是毫無(wú)選擇地將所有數(shù)據(jù)全部保存，可以想見(jiàn)，系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間以后，這些數(shù)據(jù)將會(huì)是一個(gè)海量級(jí)別，會(huì)占用數(shù)據(jù)庫(kù)大量的物理空間。同時(shí)，過(guò)多的數(shù)據(jù)會(huì)大大影響到數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。從另一方面來(lái)說(shuō)，事故發(fā)生時(shí)，除了關(guān)聯(lián)廠站，其他大部分廠站的運(yùn)行是與此事故無(wú)關(guān)的。因此，保存全網(wǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)在是一個(gè)巨大的浪費(fèi)。為此，在實(shí)際應(yīng)用中采用了基于配電網(wǎng)模型的事故數(shù)據(jù)選擇方式。

　　根據(jù)IEC61968/IEC61970標(biāo)準(zhǔn)，配電網(wǎng)的設(shè)備模型層次如圖4所示。其中，饋線環(huán)并不是實(shí)際的設(shè)備模型。

　　參考上述模型，配電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)（暫不考慮變電站內(nèi)事故），可根據(jù)下列機(jī)制來(lái)選擇保存事故數(shù)據(jù)：

　　(1) 根據(jù)事故設(shè)備找出其所屬?gòu)S站。如果事故設(shè)備為柱上設(shè)備，則直接找出其所屬饋線；

　　(2) 找出事故廠站所屬饋線；

　　(3) 找出饋線所屬的饋線環(huán)；

　　(4) 反向查找饋線環(huán)包括哪幾條饋線；

　　(5) 反向查找每條饋線下包括哪些廠站或柱上設(shè)備；

　　(6) 反向查找每個(gè)廠站下包括哪些設(shè)備。

　　這樣，最終找出的所有設(shè)備則是需要保存量測(cè)數(shù)據(jù)的設(shè)備，其他設(shè)備的事故數(shù)據(jù)則可以忽略。流程如圖5所示。

4 結(jié)論

　　基于多態(tài)的事故追憶功能充分利用了多態(tài)技術(shù)，依托配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)的支撐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了較為強(qiáng)大的功能，圓滿解決了傳統(tǒng)事故追憶功能存在的弊端。目前，此功能已在湖北武漢配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)、吉林省吉林市配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)、新疆沙雅配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)等項(xiàng)目中應(yīng)用。其先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、良好的實(shí)現(xiàn)效果，得到了專家組的高度認(rèn)可和一致好評(píng)。

　　本功能的實(shí)現(xiàn)，滿足了新形勢(shì)下配電自動(dòng)化的建設(shè)要求，一定程度上提升了配電自動(dòng)化水平和實(shí)用化程度。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 姜彬,姜彩玉. 新一代全信息電力事故追憶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[C]. 第二十九屆中國(guó)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行會(huì)收錄論文全集. 北京:中國(guó)電力出版社, 2005．

　　[2] Q/GDW 513－2010. 配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)功能規(guī)范[S]. 北京:國(guó)家電網(wǎng)公司, 2010.

　　[3] Q/GDW 567－2010. 配電自動(dòng)化系統(tǒng)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范[S]. 北京:國(guó)家電網(wǎng)公司, 2010.