摘 要： 事故追憶是配電自動化系統(tǒng)中一項非常重要的功能。通過此功能，可以將保存的事故數據進行重演，反映出事故前后一段時間電網的實際運行狀態(tài)，方便調度人員分析事故原因，調整電網的運行方式。隨著智能電網的全面建設，對配電自動化主站系統(tǒng)的要求越來越高，需求越來越復雜，傳統(tǒng)的事故追憶功能已經滿足不了客戶的實際需求。本文基于多態(tài)的思想，提出了軟件的架構設計，并介紹了主要模塊的功能。本成果已在多個工程現(xiàn)場得到實際應用，將傳統(tǒng)的事故追憶功能提升到一個新的高度。

　　關鍵詞： 配電自動化系統(tǒng)；多態(tài)；事故追憶

0 引言

　　事故追憶是配電自動化系統(tǒng)中一項非常重要的功能。系統(tǒng)檢測到預定義的事故時，會自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩(wěn)態(tài)信息，包括開關位置、保護動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。 這些預定義的觸發(fā)事件包括設備狀態(tài)變化、測量值越限、計算值越限、測量值突變、邏輯計算值為真、操作命令等。

　　通過事故追憶的反演功能，可以將保存的事故數據進行重演，反映出事故前后一段時間電網的實際運行狀態(tài)。調度人員和運維人員可以方便有效地分析事故的原因，調整電網的運行方式，避免誤操作引發(fā)大事故，保障電網安全經濟運行[1]。

　　隨著智能電網的全面建設，配電自動化主站系統(tǒng)的功能也發(fā)展得越來越強大，新形勢下對其提出的要求也越來越高。在很多項目的應用過程中，傳統(tǒng)的事故追憶功能已經很難滿足客戶的實際需求。主要存在如下問題：

　　(1) 電網在進行改造升級和二次建設時，網架結構通常是會發(fā)生改變的，這導致主站系統(tǒng)中對應的設備模型、線路圖也會相應發(fā)生變化，比如某條線路上增加了一個開關。而對以前發(fā)生的某個事故進行事故反演時，使用的是當前最新的電網模型及圖形，實際上已經無法與事故發(fā)生時刻的斷面數據相匹配。

　　(2) 調度人員在最初始使用主站系統(tǒng)的過程中，對常用和重要的事故追憶功能，肯定希望能進行多次練習，從而熟悉系統(tǒng)操作。這種情況下，如果想通過一個開關變位事件來觸發(fā)事故追憶，肯定不能真正對現(xiàn)場開關進行遙控操作，因為這種做法會導致停電事故的發(fā)生，并影響到電網的正常運行。因此，系統(tǒng)需要提供一個模擬仿真的場景來達到培訓、學習的目的。

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

1 架構設計

　　1.1 基于多態(tài)的設計思想

　　多態(tài)也稱為多場景，是針對配電網在不同應用階段和應用狀態(tài)下的操作控制需要建立的多場景配電網模型，一般可以分為實時態(tài)、歷史態(tài)、研究態(tài)等[2]。

　　(1) 實時態(tài)：當前系統(tǒng)實際運行的場景。系統(tǒng)中只能有一個這樣的態(tài)。

　　(2) 歷史態(tài)：系統(tǒng)在某個歷史時刻創(chuàng)建的場景。根據實際情況，系統(tǒng)中可以有多個這樣的態(tài)，每個態(tài)都有不同的開始時間和結束時間。

　　(3) 研究態(tài)：根據研究需要，系統(tǒng)隨時創(chuàng)建的場景。系統(tǒng)中可以有多個這樣的態(tài)。

　　系統(tǒng)中需要創(chuàng)建其他場景時，會以當前的實時態(tài)為基礎母版，類似于對它做一個鏡像，主要數據包括模型和圖形，以及系統(tǒng)參數等，如圖1所示。

　　場景創(chuàng)建好后，各場景的數據是私有的，以后相互不干擾。應用程序也可以在各個態(tài)下運行，相互不干擾。

　　1.2 軟件架構

　　基于多態(tài)的事故追憶功能建立在配電自動化系統(tǒng)的支撐平臺上，支撐平臺為應用的設計開發(fā)和運行提供一整套強大、通用的支持和服務，系統(tǒng)事故追憶的框架結構如圖2所示。

　　1.3 業(yè)務邏輯

　　事故追憶包含兩大功能：事故數據記錄和事故反演。當事故發(fā)生時，SCADA服務器上的事故數據采樣服務收到消息，開始存儲事故前后一段時間的電網運行數據。存儲以數據庫的方式實現(xiàn)。

　　當調度員在某個場景下，選擇某個特定事故進行反演時，系統(tǒng)可以自動判斷出此事故是否屬于該場景。如果不屬于，則進行提示；如果屬于，調度員可以通過觸發(fā)數據查詢模塊、畫面顯示和操作工具、實時計算模塊和網絡拓撲模塊協(xié)同工作，重現(xiàn)事故發(fā)生前后的真實狀態(tài)。

　　圖3描述了事故追憶功能中各模塊之間的業(yè)務邏輯關系。

2 主要功能模塊介紹

　　2.1 多態(tài)管理工具

　　此工具程序運行在工作站上，屬于用戶界面程序。為用戶提供以下功能項：

　　(1) 場景的創(chuàng)建。如前面所述，當系統(tǒng)中的電網模型或圖形馬上要發(fā)生改變時，用戶必須創(chuàng)建出一個歷史態(tài)，并設置其結束時間為當前時間。以后進行事故反演時，如果選擇的事故源介于此時間段，則系統(tǒng)會自動提示此事件屬于歷史態(tài)事件，需要在對應的歷史場景下進行演示，此種機制充分保證了事故數據能與當時真實的圖模數據相匹配。

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

　　(3) 場景的卸載。本次加載的場景使用完畢后，可以進行卸載，暫不使用。

　　(4) 場景的刪除。執(zhí)行刪除操作后，所有屬于此場景的數據表、圖形、模型等信息都會被清除，以后也不可以再加載使用。

　　(5) 查看當前已有的場景信息、場景狀態(tài)。

　　(6) 在多態(tài)下運行某個應用程序。當應用程序在實時態(tài)以外的場景下運行時，它使用和操作的是本場景私有的數據，與實時態(tài)毫無關系。因此，可通過此機制實現(xiàn)系統(tǒng)仿真功能。用戶可以在多場景下靈活地試驗遙控、人工置數、人工封鎖等重要操作，并不會對當前的電網有任何影響。同樣道理，用戶可以方便地在多場景下模擬出各類事故，并進行事故追憶。

　　2.2 多態(tài)服務

　　此程序運行在SCADA服務器上，為后臺服務程序。多態(tài)管理工具會將用戶的操作請求以消息的形式發(fā)送給本服務，由本服務再去做實際的執(zhí)行，并返回結果。支持以下功能：(1) 場景的創(chuàng)建；(2) 場景的加載；⑶ 場景的卸載；(4)場景的刪除。

　　2.3 事故觸發(fā)

　　事故反演可由預定義的觸發(fā)事件自動啟動，觸發(fā)事件包括設備狀態(tài)變化、測量值越限、計算值越限、測量值突變、邏輯計算值為真、操作命令等[1]。事故反演也應支持指定時間范圍內的人工啟動[1]。各應用程序在探測到事故源時，都可以發(fā)布事故追憶事件以觸發(fā)事故追憶功能。

　　2.4 事故數據采樣服務

　　本服務運行在SCADA服務器上，為后臺服務程序。服務收到應用程序發(fā)送的事件消息或人工啟動消息時，立即開始保存事故前后一段時間（事故前M min，事故后N min）的數據，如遙測數據、開關狀態(tài)、保護信息等，并將數據保存到數據庫。主要功能包括：

　　(1) 應具備多重事故記錄的功能，記錄多重事故時，事故追憶的記錄存儲時間相應順延。

　　(2) 應能指定事故前和事故后追憶的時間段。

　　(3) 支持多態(tài)，事故數據最終會保存到對應場景的歷史數據表里。

　　2.5 事故追憶演示

　　此工具程序運行在工作站上，屬于用戶界面程序。調度員通過此工具實現(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，可查詢某段時間內的事故變位、遙信變位、遙測越限、人工啟動等事件。

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

　　(3) 支持多態(tài)。當發(fā)現(xiàn)用戶選擇的事故不屬于當前場景時，會給出提示。保證用戶在合適的場景下反演其涵蓋的事故，使事故數據與當時的電網模型和圖形一致，真實地再現(xiàn)事故前后一段時間的電網運行狀態(tài)。

　　(4) 提供人工啟動采樣的功能。用戶在經過必要的權限校驗后，可以發(fā)布人工啟動采樣事件，作為以后反演的事故源。

3 關鍵技術

　　一個城市的配電自動化系統(tǒng)建設，逐步會涵蓋很多座變電站、大量饋線和廠站，相應的遙測點/遙信點數量可能會超過百萬。假定發(fā)生某個事故時，系統(tǒng)總是毫無選擇地將所有數據全部保存，可以想見，系統(tǒng)運行一段時間以后，這些數據將會是一個海量級別，會占用數據庫大量的物理空間。同時，過多的數據會大大影響到數據庫的性能。從另一方面來說，事故發(fā)生時，除了關聯(lián)廠站，其他大部分廠站的運行是與此事故無關的。因此，保存全網數據，實在是一個巨大的浪費。為此，在實際應用中采用了基于配電網模型的事故數據選擇方式。

　　根據IEC61968/IEC61970標準，配電網的設備模型層次如圖4所示。其中，饋線環(huán)并不是實際的設備模型。

　　參考上述模型，配電網發(fā)生事故時（暫不考慮變電站內事故），可根據下列機制來選擇保存事故數據：

　　(1) 根據事故設備找出其所屬廠站。如果事故設備為柱上設備，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備；

　　(6) 反向查找每個廠站下包括哪些設備。

　　這樣，最終找出的所有設備則是需要保存量測數據的設備，其他設備的事故數據則可以忽略。流程如圖5所示。

4 結論

　　基于多態(tài)的事故追憶功能充分利用了多態(tài)技術，依托配電自動化主站系統(tǒng)的支撐平臺，實現(xiàn)了較為強大的功能，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化主站系統(tǒng)、吉林省吉林市配電自動化主站系統(tǒng)、新疆沙雅配電自動化主站系統(tǒng)等項目中應用。其先進的設計理念、良好的實現(xiàn)效果，得到了專家組的高度認可和一致好評。

　　本功能的實現(xiàn)，滿足了新形勢下配電自動化的建設要求，一定程度上提升了配電自動化水平和實用化程度。

參考文獻

　　[1] 姜彬,姜彩玉. 新一代全信息電力事故追憶系統(tǒng)的設計[C]. 第二十九屆中國電網調度運行會收錄論文全集. 北京:中國電力出版社, 2005．

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

　　[3] Q/GDW 567－2010. 配電自動化系統(tǒng)驗收技術規(guī)范[S]. 北京:國家電網公司, 2010.