摘? 要: 介紹電力動態(tài)管理" title="動態(tài)管理">動態(tài)管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能,設(shè)計了如何在地理信息系統(tǒng)中實現(xiàn)電網(wǎng)電力調(diào)度" title="電力調(diào)度">電力調(diào)度和線路巡檢的方法,詳細(xì)論述了電力調(diào)度的算法思想與實現(xiàn)方法。該系統(tǒng)具有易于擴展和便于維護等優(yōu)點。?

　　關(guān)鍵詞: 地理信息系統(tǒng); 電網(wǎng); 動態(tài)管理?

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　　油田配電網(wǎng)具有分布廣、電壓高、供電半徑大、分支多、負(fù)荷節(jié)點數(shù)多、線路變化快等特點。為了保證油田的正常生產(chǎn),對于電網(wǎng)運行的控制和管理工作非常重要。隨著油田的建設(shè)與發(fā)展,線路的改變與延伸每天都在發(fā)生,由于網(wǎng)絡(luò)電力接線復(fù)雜,動態(tài)變化頻繁,現(xiàn)有的電網(wǎng)管理手段已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)建設(shè)和發(fā)展的需要。為了進一步滿足油田企業(yè)對電網(wǎng)“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟運行”的現(xiàn)代化要求,需要采用現(xiàn)代化的技術(shù)設(shè)計電力動態(tài)管理系統(tǒng)" title="動態(tài)管理系統(tǒng)">動態(tài)管理系統(tǒng)。?

　　地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)是介于信息科學(xué)、空間科學(xué)和地球科學(xué)的交叉學(xué)科和技術(shù),它將地學(xué)空間數(shù)據(jù)處理與計算機技術(shù)相結(jié)合,具有強大的數(shù)據(jù)分析和空間分析功能。采用GIS技術(shù)一方面可以直接為電力計算提供網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù),用于線路負(fù)載計算、阻抗計算、線損計算等電網(wǎng)分析計算,另一方面可以通過數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)獲取電網(wǎng)實時數(shù)據(jù),直觀地將電網(wǎng)數(shù)據(jù)與電力計算數(shù)據(jù)實時地表現(xiàn)出來,為電網(wǎng)安全高效運行提供有力的決策支持^[1]。?

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能?

　　系統(tǒng)采用C/S工作方式,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,所有的數(shù)據(jù)都保存在數(shù)據(jù)庫中,客戶端負(fù)責(zé)讀取數(shù)據(jù)并進行運算和顯示。由于系統(tǒng)采用GIS為開發(fā)平臺,所以有別于一般的C/S系統(tǒng),系統(tǒng)有兩個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,一個是普通的SQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,用于存儲電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與資料;另一個是GIS數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,用于存儲電網(wǎng)設(shè)備的GIS信息?；A(chǔ)數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Serve 2005,GIS數(shù)據(jù)庫采用Supermap公司的GIS數(shù)據(jù)庫。?

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　　系統(tǒng)運行于客戶端,通過以太網(wǎng)訪問SQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和GIS數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,采用三級體系結(jié)構(gòu)^[2]:由數(shù)據(jù)庫、GIS組件和上層應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。?

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　　在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中保存有配電線路以及線路負(fù)載與設(shè)備的基本數(shù)據(jù),如:線路,變壓器、高壓互感器、隔離開關(guān)" title="隔離開關(guān)">隔離開關(guān)、電桿等基本數(shù)據(jù),所有線路、設(shè)備和負(fù)載均有唯一編號,用于關(guān)聯(lián)GIS系統(tǒng)中的線路、設(shè)備和負(fù)載。?

　　系統(tǒng)完成的功能主要有:?

　　(1)地圖操作與顯示。提供多種地圖操作方法,如放大、縮小、漫游、全幅顯示、鷹眼,以及提供不同程度的視圖范圍,將輸配電網(wǎng)絡(luò)與地理背景結(jié)合,并按照系統(tǒng)實際運行狀態(tài)(停、送電)區(qū)分顯示。?

　　(2)圖查數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)查圖。圖查數(shù)據(jù)是在地圖上直接選擇要查看的線路、變壓器等對象,可以查看相應(yīng)的對象屬性,例如線路名稱、變壓器型號等信息。數(shù)據(jù)查圖是通過構(gòu)造SQL查詢條件,然后在地圖上定位滿足條件的信息。?

　　(4)配電網(wǎng)電力調(diào)度。根據(jù)電力調(diào)度目標(biāo)和目前電網(wǎng)狀態(tài),提供電力調(diào)度方案,避免人為錯誤。?

　　(5)統(tǒng)計與圖表。主要完成當(dāng)前電網(wǎng)的各種信息的統(tǒng)計,生成報表與統(tǒng)計圖。?

　　(6)數(shù)據(jù)維護。完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫與GIS數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)信息維護,包括GIS圖層的添加、修改與刪除,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)添加、修改與刪除,數(shù)據(jù)庫關(guān)系維護。?

2 電力調(diào)度與實現(xiàn)?

2.1電力調(diào)度方法?

　　在油田的生產(chǎn)運行中,電網(wǎng)的改建與延伸以及油田設(shè)備的供電與停電幾乎每天都在發(fā)生,電力的正確調(diào)度是保證油田正常生產(chǎn)與運行的重要條件。隨著油田規(guī)模的擴大,電力調(diào)度的責(zé)任也越來越大,如果發(fā)出的調(diào)度指令錯誤或指令順序錯誤,都有可能導(dǎo)致生產(chǎn)事故,甚至可能危及工人的人身安全,帶來安全事故。而目前基于圖紙的調(diào)度方式主要是調(diào)度人員根據(jù)電力調(diào)度目標(biāo),以配電網(wǎng)圖紙進行調(diào)度設(shè)計。由于目前配電網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜,已經(jīng)很難保證發(fā)出正確的調(diào)度指令,經(jīng)常有調(diào)度失誤導(dǎo)致人身安全與財產(chǎn)損失。為了解決調(diào)度問題,本文設(shè)計了基于GIS平臺的電力調(diào)度的輔助系統(tǒng)。系統(tǒng)采用自動分析方式,能夠根據(jù)調(diào)度目標(biāo)自動生成調(diào)度方案,很好地解決了電力調(diào)度問題。?

　　以對某條線路進行檢修為例,其調(diào)度過程:在檢修前要進行電力調(diào)度時,首先確定要停電的線路,然后分析哪些線路給此線路供電,哪些刀閘的狀態(tài)會影響此線路供電,然后給出正確的倒閘順序,再搜索整個電網(wǎng),檢查此線路狀態(tài)是否正常,最后形成相應(yīng)的操作令票,供操作員操作或直接發(fā)送到調(diào)度室。?

2.2 電力電網(wǎng)模型?

　　配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣r采用了圖論的相關(guān)算法,具體方法如下:?

　　將配電網(wǎng)看作圖,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分成三部分:根電源、節(jié)點、線路。所有刀閘、開關(guān)、變壓器等設(shè)備稱為P,所有連接刀閘、開關(guān)、變壓器等設(shè)備的線路都稱為L,并可以看作是節(jié)點之間的連接關(guān)系;而變電站第一個" title="第一個">第一個隔離開關(guān)稱為根電源S。因此,根據(jù)上述的定義,配電網(wǎng)可以表示為:?

??? G={S,P,R}?? ?

式中:S={s|s∈根電源}; P={p|p∈節(jié)點}; R={VR};,VR={|L(x,y)∧(x,y)∈(S∪P)}。若∈VR,則表示兩個節(jié)點之間或根電源與節(jié)點之間有線路連接。?

2.3 拓?fù)鋱D的生成與存儲?

　　在GIS平臺中,所有的數(shù)據(jù)都是以層(Layer)的方式出現(xiàn)的,電力模型中的S、P、L分別以點層和線層出現(xiàn)。另外,在GIS平臺中還有其他數(shù)據(jù),例如地形地貌數(shù)據(jù)、油井?dāng)?shù)據(jù)等,層與層之間是空間位置關(guān)系,所有層組合在一起形成了GIS地圖,所有的電力動態(tài)管理操作均在GIS地圖上直接完成。電力GIS的數(shù)據(jù)組織如圖3所示。?

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　　在設(shè)計層時,可以將變電所真空斷路器設(shè)計為一層,從而可以很方便地得到S,不必在多個開關(guān)層中搜索S的成員。為了得到S的成員,可以通過soDatasetVector的Query方法對變電所真空斷路器層進行搜索,而對于刀閘、開關(guān)、變壓器等其他設(shè)備,由于種類多,它們是以多個層的方式出現(xiàn)的,因此在取得P時,需要搜索所有的設(shè)備層。對于L的獲取,必須采用空間查詢方式,采用soDatasetVector的QueryBy Distance和QueryEx方法得到^[3],具體方法是:先搜索所有與S在空間位置上相連的L,接下來再搜索與此L在空間位置上相連的P,記為一個(s_i,p_j),然后再搜索與P相連的L,記為一個(p_j,p_k)。重復(fù)此過程,直到所有的S與P的元素均被搜索到為止,將所有(s_i,p_j)與(p_j,p_k)以鄰接表的方式存儲為圖,如果有m個S和n個P以及k條線路,則鄰接表共有m+n個頭節(jié)點和2k個表節(jié)點。?

2.4 拓?fù)鋱D的搜索?

　　當(dāng)發(fā)生電力調(diào)度時,需要對圖進行搜索,確定電網(wǎng)狀態(tài),分析是否存在供電回路以及統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況。搜索思路如下:?

　　(1)首先根據(jù)GIS圖中各開關(guān)設(shè)備狀態(tài)將S與P中相應(yīng)狀態(tài)設(shè)置為“開”或“合”。?

　　(2) 從S中的第一個節(jié)點s0出發(fā),先訪問并記錄s0,如果s0狀態(tài)為“合”,則進一步搜索,申請s0搜索路線存儲空間;否則選取S中的另一個節(jié)點重新搜索。?

　　(3) 在s0狀態(tài)為“合”時,依次訪問s0的各個未訪問的鄰接點,記錄所有未訪問的鄰接點,接下來分別從這些鄰接點中狀態(tài)為“合”的鄰接點出發(fā),進行廣度優(yōu)先搜索。?

　　(4) 對S中所有節(jié)點重復(fù)以上(2)、(3)過程。?

　　(5) 最后得到節(jié)點訪問記錄。?

　　判斷供電回路的依據(jù)是檢查每個搜索路徑中是否出現(xiàn)多個S節(jié)點,而檢查網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況主要立足于統(tǒng)計搜索路徑中的負(fù)載變壓器。此外,在搜索過程中還可以統(tǒng)計多種設(shè)備數(shù)據(jù)。?

3 電力巡檢與實現(xiàn)?

　　電力巡檢是電力系統(tǒng)日常維護的重要組成部分,本系統(tǒng)主要解決了制定線路巡檢計劃時存在的周期長、制定特巡計劃和臨時性的巡線方案不方便的問題,并且根據(jù)巡檢數(shù)據(jù)完成了對巡檢執(zhí)行情況的監(jiān)督和管理問題。?

　　在制定巡檢計劃時,系統(tǒng)采用在地圖上直接規(guī)劃巡檢路線的方法,具體實現(xiàn)方法如下:?

　　(1) 首先通過查詢或瀏覽配電線路圖,找到需要巡檢的線路。?

　　(2) 在地圖上直接繪制折線,標(biāo)記出巡檢線路。?

　　(3) 系統(tǒng)根據(jù)繪制線路的先后順序,使用空間查詢方式查找所繪制線路附近需要檢查的設(shè)備編號與名稱,并存儲于數(shù)據(jù)庫中。?

　　(4) 根據(jù)設(shè)備類型生成需要檢查的設(shè)備參數(shù)列表,并存儲于數(shù)據(jù)庫中。?

　　(5) 將數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)導(dǎo)入到具有GPS定位功能的巡檢儀器中。?

　　巡檢情況的監(jiān)督主要是讀取巡檢儀器中GPS定位信息和巡檢數(shù)據(jù),并且在地圖上顯示出來,比較巡檢線路與巡檢計劃的吻合情況以及檢查巡檢數(shù)據(jù)的錄入情況。?

GIS技術(shù)與傳統(tǒng)電力管理系統(tǒng)的結(jié)合,為電力管理提供了新的工具與手段,是油田信息系統(tǒng)的重要組成部分。目前系統(tǒng)已經(jīng)在大慶油田實際應(yīng)用,并取得了良好的效果。?

參考文獻?

[1] 徐建平,趙軍浩.GIS系統(tǒng)在配電線路中的應(yīng)用[J].大眾科技,2006,(2):102-104.?

[2] 來駿.基于GIS的配電生產(chǎn)管理與決策支持系統(tǒng)[J].繼電器,2006,34(3):63-65.?