王瑞欣,高澤明,蔚麗峰,高圣源
( 河北電力調(diào)度控制中心,石家莊050021)
目前,河北電力調(diào)度控制中心(簡(jiǎn)稱(chēng)“河北省調(diào)”)針對(duì)方式專(zhuān)業(yè)的系統(tǒng)建設(shè)比較松散,有些系統(tǒng)是多年前開(kāi)發(fā),無(wú)法進(jìn)行維護(hù),各個(gè)地區(qū)的數(shù)據(jù)沒(méi)有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)匯總,各種分析統(tǒng)計(jì)還停留在人工整理階段,無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)在調(diào)度運(yùn)行方式專(zhuān)業(yè)工作量成倍劇增的形勢(shì);與新設(shè)備投運(yùn)業(yè)務(wù)流程相關(guān)的大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),如設(shè)備參數(shù)、變電站一次接線圖等信息則分散在各個(gè)環(huán)節(jié),沒(méi)有存入數(shù)據(jù)庫(kù)中,不能為其他專(zhuān)業(yè)或者系統(tǒng)所直接使用,未能實(shí)現(xiàn)信息的充分共享與應(yīng)用。 目前河北省調(diào)在調(diào)度運(yùn)行方式管理系統(tǒng)建設(shè)、調(diào)度運(yùn)行方式專(zhuān)業(yè)工作的管理工作中普遍存在如下問(wèn)題:無(wú)省地一體化的調(diào)度運(yùn)行方式專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng),方式專(zhuān)業(yè)業(yè)務(wù)流程與信息數(shù)據(jù)脫節(jié),不能依托業(yè)務(wù)流程進(jìn)行調(diào)度信息的梳理和優(yōu)化;沒(méi)有適用于方式專(zhuān)業(yè)的電力一次接線圖繪圖工具軟件。
為了解決調(diào)度運(yùn)行方式管理工作中出現(xiàn)的上述問(wèn)題,提出了基于拓?fù)鋱D形分析的調(diào)度運(yùn)行方式管理的方法,應(yīng)用電網(wǎng)拓?fù)鋱D形分析平臺(tái)[1-2],為新設(shè)備啟動(dòng)、設(shè)備參數(shù)管理、年度運(yùn)行方式管理、無(wú)功電壓管理等信息業(yè)務(wù)提供電網(wǎng)設(shè)備圖形和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?,并依?jù)業(yè)務(wù)流程之間的實(shí)際關(guān)聯(lián)進(jìn)行調(diào)度業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)間數(shù)據(jù)和流程對(duì)接。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。
a. 為調(diào)度運(yùn)行方式專(zhuān)業(yè)提供一套專(zhuān)業(yè)的適用于本部門(mén)的電力系統(tǒng)專(zhuān)用繪圖工具。
b. 設(shè)備參數(shù)與系統(tǒng)一次接線圖相結(jié)合。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的各類(lèi)設(shè)備參數(shù)要與一次接線圖中圖元相結(jié)合,使得工作人員能夠方便的按照拓?fù)潢P(guān)系對(duì)設(shè)備進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì),以圖形的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的圖形數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)的綜合管理。
c. 新設(shè)備啟動(dòng)管理與系統(tǒng)一次接線圖相結(jié)合。新設(shè)備投運(yùn)前,可以借助圖形平臺(tái)繪制其一次接線圖,通過(guò)仿真模擬操作,系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)其接線方式進(jìn)行安全校核,以保證接線圖繪制的合理性。
d. 通過(guò)優(yōu)化、完善和擴(kuò)充系統(tǒng)的軟硬件,最終形成一個(gè)省地一體的調(diào)度運(yùn)行方式專(zhuān)業(yè)業(yè)務(wù)管控、信息交換和資源共享的公用系統(tǒng)平臺(tái)。系統(tǒng)中預(yù)留接口與其他系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接,系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)模塊之間能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交互與信息共享。
系統(tǒng)體系架構(gòu)如圖1所示。
搭建的拓?fù)鋱D形分析平臺(tái)不僅僅是系統(tǒng)功能的一部分,而是系統(tǒng)核心,許多具體應(yīng)用都要依據(jù)此平臺(tái)來(lái)設(shè)計(jì)。這就要求該拓?fù)鋱D形平臺(tái)具有良好的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性以及強(qiáng)大的功能支撐。圖形拓?fù)淦脚_(tái)構(gòu)建步驟為:采用多斷面原理[3]搭建電網(wǎng)圖形拓?fù)淦脚_(tái)。電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行方式可以用不同的斷面來(lái)表示。在數(shù)據(jù)庫(kù)中建表,表中記錄了電網(wǎng)圖形的斷面信息,主要包括接線圖、圖層、設(shè)備元件、拓?fù)潢P(guān)系、設(shè)備參數(shù)及狀態(tài)等。每一個(gè)斷面都對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)中一系列的表,這些表通過(guò)斷面號(hào)聯(lián)系起來(lái)。平臺(tái)中顯示圖形時(shí),根據(jù)斷面號(hào)找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表,進(jìn)而導(dǎo)入相應(yīng)數(shù)據(jù)。
圖1 系統(tǒng)體系架構(gòu)示意
該系統(tǒng)中的拓?fù)鋱D形平臺(tái)依據(jù)IEC 61970規(guī)約構(gòu)建,可與電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)[4](Energy Management System ,EMS)無(wú)縫對(duì)接。圖形平臺(tái)中使用的一次接線圖由EMS中導(dǎo)出,以CIME和g文件作為數(shù)據(jù)載體,從CIME文件中獲取電網(wǎng)的拓?fù)溥B接關(guān)系、廠站關(guān)系及設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù),從g文件中獲取設(shè)備電壓顏色、不同狀態(tài)下的特征、文字信息以及圖間跳轉(zhuǎn)關(guān)系,通過(guò)對(duì)CIME文件和g文件的解析,形成一次接線圖模型,將其導(dǎo)入到系統(tǒng)圖形平臺(tái)中。系統(tǒng)定時(shí)從EMS中獲取電網(wǎng)圖形數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù),以保證圖形平臺(tái)中能夠動(dòng)態(tài)顯示設(shè)備的狀態(tài)及其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
圖形平臺(tái)集合了AutoCAD和Visio等繪圖軟件的優(yōu)點(diǎn),支持超大圖形的繪制及建模,單圖繪制元件可支持超過(guò)10萬(wàn)個(gè),從而滿足了復(fù)雜接線對(duì)圖形平臺(tái)性能的要求。
圖形平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)改圖流程的控制管理。用戶對(duì)圖形的修改,都是在自己斷面上進(jìn)行,這樣可以避免修改中的圖形對(duì)其他用戶造成影響。修改完畢,可以將修改的內(nèi)容提交給其他人審核。審核無(wú)誤之后,修改內(nèi)容合并到實(shí)時(shí)斷面,供其他用戶使用。該圖形平臺(tái)對(duì)圖形的控制達(dá)到了元件級(jí),可以對(duì)比分析出某個(gè)斷面對(duì)斷面進(jìn)行的元件添加、刪除、修改屬性、移動(dòng)位置等所有操作,從而能夠支持多人對(duì)同一張圖的同時(shí)修改、分別發(fā)布,從而提高了改圖方面的效率。
在圖形平臺(tái)中繪制的圖形實(shí)時(shí)自動(dòng)保存,無(wú)需擔(dān)心因意外事件導(dǎo)致圖形數(shù)據(jù)丟失。
該系統(tǒng)中,圖形平臺(tái)與新設(shè)備投運(yùn)、年度運(yùn)行方式、設(shè)備參數(shù)管理等專(zhuān)業(yè)流程對(duì)接時(shí),采用基于組件對(duì)象模型(Component Object Model,COM)的Active X控件[5-6]技術(shù)將圖形應(yīng)用嵌入到其他專(zhuān)業(yè)流程中。圖形平臺(tái)與專(zhuān)業(yè)流程對(duì)接方案見(jiàn)圖2。COM是一種二進(jìn)制和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),允許任意2個(gè)組件互相通信。Active X控件技術(shù)遵循COM規(guī)程,將圖形應(yīng)用通過(guò)編程工具自帶的Tlibmp.exe工具封裝成程序集中的元數(shù)據(jù),運(yùn)行時(shí)通過(guò)運(yùn)行庫(kù)可調(diào)用包裝(Runtime Callable Wrapper,RCW)隨時(shí)處于激活狀態(tài)以處理請(qǐng)求信息。當(dāng)其他流程中需要調(diào)用圖形時(shí),即可激活圖形應(yīng)用控件,使得其他專(zhuān)業(yè)流程中也可以應(yīng)用圖形功能。
圖2 圖形平臺(tái)與專(zhuān)業(yè)流程對(duì)接方案
在新設(shè)備啟動(dòng)流程中嵌入圖形應(yīng)用控件,新設(shè)備啟動(dòng)前,可以借助圖形平臺(tái)繪制電網(wǎng)一次接線圖,通過(guò)仿真模擬操作,系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)其接線方式進(jìn)行安全校核,輔助用戶對(duì)圖形進(jìn)行修改。在圖形發(fā)布前,新繪制的新投設(shè)備接線圖,不會(huì)對(duì)正在運(yùn)行接線圖的運(yùn)行方式造成任何影響;圖形發(fā)布之后,會(huì)與系統(tǒng)實(shí)時(shí)斷面合并,正式投入使用。
設(shè)備參數(shù)庫(kù)中保存著大量的通過(guò)設(shè)備參數(shù)管理模塊錄入的設(shè)備信息,系統(tǒng)會(huì)通過(guò)統(tǒng)一的參數(shù)管理庫(kù),將年度運(yùn)行方式所需要的設(shè)備參數(shù)以及設(shè)備明細(xì)以方式附表的格式導(dǎo)出。
在短路容量管理中,需要通過(guò)額定短路容量、實(shí)際短路容量等設(shè)備參數(shù)來(lái)計(jì)算電網(wǎng)母線最大短路水平。這些設(shè)備參數(shù)不需要在系統(tǒng)中重新輸入,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)從設(shè)備參數(shù)管理模塊中獲取所需參數(shù)。
系統(tǒng)包括新設(shè)備啟動(dòng)管理、參數(shù)管理、年度運(yùn)行方式管理、電網(wǎng)圖庫(kù)管理、短路容量管理等功能。通過(guò)規(guī)范運(yùn)行方式專(zhuān)業(yè)各功能模塊,實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式專(zhuān)業(yè)管理標(biāo)準(zhǔn)化。
系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)的電力系統(tǒng)繪圖工具軟件,對(duì)變電站一次接線圖,特別是處于可研初設(shè)及投運(yùn)前的變電站一次接線圖進(jìn)行一次接線圖繪制,實(shí)現(xiàn)了對(duì)110 kV及以上變電站主接線圖電網(wǎng)地理接線圖的繪制制作、審核批準(zhǔn)、歸檔整理、WEB發(fā)布和查閱統(tǒng)計(jì)的功能。
新設(shè)備啟動(dòng)管理包括新設(shè)備啟動(dòng)申請(qǐng)以及新設(shè)備啟動(dòng)方案等資料的管理,制定管理流程,具備完善的統(tǒng)計(jì)、審計(jì)、監(jiān)督考核功能。包括:新設(shè)備投產(chǎn)前,錄入設(shè)備技術(shù)參數(shù)、圖紙等資料;新設(shè)備命名,明確調(diào)度關(guān)系;制定有關(guān)的安全自動(dòng)裝置整定方案;擬定新設(shè)備啟動(dòng)方案;審定方案;下達(dá)和執(zhí)行方案;執(zhí)行完成,總結(jié)整理;資料歸檔。
維護(hù)電網(wǎng)設(shè)備的模型和參數(shù),確保電網(wǎng)參數(shù)的唯一性。參數(shù)管理與電網(wǎng)圖形資料相結(jié)合,形成統(tǒng)一的展示界面。
年度方式以及2~3年滾動(dòng)方式報(bào)告的編寫(xiě),是方式專(zhuān)業(yè)重要核心工作,通過(guò)管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)年度調(diào)度運(yùn)行方式的編制管理,包括任務(wù)分配、編寫(xiě)模板統(tǒng)一維護(hù),上傳文檔后,自動(dòng)生成方式報(bào)告,待各章節(jié)修訂完善后,由系統(tǒng)統(tǒng)一導(dǎo)出規(guī)定格式的年度調(diào)度運(yùn)行方式報(bào)告。
該系統(tǒng)在國(guó)網(wǎng)河北省電力公司及所轄地區(qū)供電公司安裝部署,圖3為系統(tǒng)部署網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
圖3 系統(tǒng)部署網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)在新設(shè)備啟動(dòng)管理中嵌入拓?fù)鋱D形平臺(tái),如圖4所示,用以在資料收集階段繪制電網(wǎng)一次接線圖。在平臺(tái)中可以通過(guò)拖動(dòng)右側(cè)設(shè)備來(lái)創(chuàng)建新的接線圖,也可以在已有一次接線圖上進(jìn)行修改,系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)繪制的接線圖進(jìn)行聯(lián)通性分析。接線圖繪制完成并提交后,系統(tǒng)自動(dòng)將接線圖保存到新設(shè)備投運(yùn)措施中。如圖5所示。這樣既節(jié)省了繪制圖形的時(shí)間,也保證了其正確性。
圖4 拓?fù)鋱D形平臺(tái)
圖5 系統(tǒng)中的電網(wǎng)一次接線圖
在拓?fù)鋱D形平臺(tái)上可以對(duì)選中的設(shè)備錄入或維護(hù)設(shè)備參數(shù),也可以在空白區(qū)域新建設(shè)備參數(shù)。新建的設(shè)備參數(shù)自動(dòng)保存在設(shè)備參數(shù)庫(kù)中。
經(jīng)過(guò)半年的系統(tǒng)試用,將新設(shè)備啟動(dòng)管理與圖形平臺(tái)相結(jié)合,可以便捷地繪制電網(wǎng)一次接線圖,使得運(yùn)行方式更加合理,避免了一次接線圖的反復(fù)修改;在圖形上可以直接錄入設(shè)備參數(shù)。新設(shè)備啟動(dòng)時(shí),可以直接由圖形平臺(tái)中導(dǎo)入繪制的一次接線圖及設(shè)備參數(shù),加快了投運(yùn)速度。
以電網(wǎng)一次接線圖為工作平臺(tái),以流程為業(yè)務(wù)紐帶,以電網(wǎng)拓?fù)錇閼?yīng)用支撐的調(diào)度內(nèi)控業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)模式,超越傳統(tǒng)的表格式數(shù)據(jù)管理設(shè)計(jì)模式,將電網(wǎng)圖形和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟牍芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)中,開(kāi)發(fā)了基于圖形拓?fù)涞谋姸鄻I(yè)務(wù)應(yīng)用,如基于圖形的新設(shè)備啟動(dòng)管理、年度運(yùn)行方式管理等,將工作流、信息流進(jìn)行有效集成和優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)、各
專(zhuān)業(yè)之間信息的互聯(lián)互通,消除調(diào)度中心內(nèi)部的“信息孤島“,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部以及與其他系統(tǒng)的信息共享和信息交互,大大的提高了工作效率,為電網(wǎng)運(yùn)行提供可靠的數(shù)據(jù)支撐,保障電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
參考文獻(xiàn):
[1] 陳 濤.基于圖形平臺(tái)的變電站設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)[D].保定:華北電力大學(xué),2010.
[2] 劉德志,蔡澤祥,許志華.基于圖形平臺(tái)的變電管理系統(tǒng)研究[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào), 2005,17 (1):72-75.
[3] 陶文偉,吳文傳,王俏文,等.基于EMS的電網(wǎng)規(guī)劃分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2006,30(14):87-91.
[4] 梁 瑋.基于IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的電力系統(tǒng)一體化平臺(tái)改造[D].武漢:華中科技大學(xué),2007.
[5] 邱吉福.電力系統(tǒng)智能化圖形平臺(tái)的研究[D].保定:華北電力大學(xué),2006.
[6] 李俊達(dá),蔡澤祥,朱 林,等. 基于ActiveX技術(shù)的電力工程圖紙管理系統(tǒng)的研究[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào), 2005, 17(2):95-98.