吳海雄 廖石江

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局，廣東珠海519100）

0 引言

110 kV配電網(wǎng)自動化是我國110 kV配電網(wǎng)調(diào)度運行的一大短板，其中110 kV配電網(wǎng)潮流圖可視化展示則是110 kV配電網(wǎng)調(diào)度自動化亟待完善的重要功能。110 kV配電網(wǎng)潮流可視化展示是指以網(wǎng)架接線圖的方式將110 kV配電網(wǎng)變電站集中展示，為110 kV網(wǎng)調(diào)度員提供全景式的電網(wǎng)運行監(jiān)視界面，支撐110 kV網(wǎng)調(diào)度員調(diào)度指揮和事故處置[1]。

實際上，電網(wǎng)潮流可視化技術(shù)是調(diào)度自動化領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，已得到深入的研究與廣泛的應(yīng)用[2]。文獻(xiàn)[3]和文獻(xiàn)[4]分別介紹了基于OpenGL和ECharts的電力系統(tǒng)可視化技術(shù)，并結(jié)合高壓輸電網(wǎng)特征提出了潮流可視化方案。文獻(xiàn)[5]圍繞實時監(jiān)控業(yè)務(wù)要求，提出了電網(wǎng)實時監(jiān)控可視化方法。文獻(xiàn)[6]進(jìn)一步將潮流信息可視化展示拓展至智能移動終端，提出了移動端的可視化展示方法。文獻(xiàn)[7]基于CIM和XML規(guī)范，提出了地區(qū)電網(wǎng)可視化設(shè)計方法。

然而當(dāng)前潮流可視化技術(shù)的研究往往圍繞高壓輸電網(wǎng)展開，110 kV配電網(wǎng)相關(guān)的可視化技術(shù)研究相對比較少。由于110 kV配電網(wǎng)與高壓輸電網(wǎng)在運行特征、可視化要求上存在較大差別，現(xiàn)有的研究難以滿足110 kV配電網(wǎng)潮流可視化展示需要。

為此，本文立足于110 kV配電網(wǎng)潮流可視化問題，對比分析110 kV配電網(wǎng)與高壓輸電網(wǎng)在潮流可視化方面存在的差異，提出了110 kV配電網(wǎng)潮流可視化設(shè)計的基本原則，據(jù)此設(shè)計了110 kV配電網(wǎng)潮流可視化展示元件庫，并在某地區(qū)110 kV配電網(wǎng)實際應(yīng)用。

1 110 kV配電網(wǎng)潮流可視化設(shè)計原則

1.1 高壓輸電網(wǎng)與110 kV配電網(wǎng)潮流可視化對比

高壓輸電網(wǎng)與110 kV配電網(wǎng)在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和運行方式上存在顯著差異，可總結(jié)如下：

（1）從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)來說，高壓輸電網(wǎng)除了變電站節(jié)點外，還有大量發(fā)電廠節(jié)點，而110 kV配電網(wǎng)中發(fā)電廠節(jié)點相對較少；

（2）從運行方式來說，高壓輸電網(wǎng)以環(huán)網(wǎng)運行方式為主，而110 kV配電網(wǎng)則往往為輻射狀結(jié)構(gòu)，并在不同輻射狀支路上設(shè)置有并列點，用于負(fù)荷倒換；

（3）從潮流流向來說，高壓輸電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)運行特征使得其潮流往往沒有固定的方向，而110 kV配電網(wǎng)由于發(fā)電廠較少且為開環(huán)輻射狀結(jié)構(gòu)，因此其潮流一般由根節(jié)點流向終端。

上述三個方面的差異導(dǎo)致在110 kV配電網(wǎng)潮流可視化設(shè)計上與高壓輸電網(wǎng)存在如下方面的差別：

（1）110 kV配電網(wǎng)潮流可視化設(shè)計的重點在于將110 kV配電網(wǎng)各變電站的聯(lián)絡(luò)關(guān)系展示完整，即理順變電站節(jié)點、電廠節(jié)點、線路三者之間的關(guān)系，其原因在于當(dāng)前110 kV配電網(wǎng)自動化發(fā)展相對滯后，潮流可視化優(yōu)先解決“完整性”問題；

（2）110 kV配電網(wǎng)潮流可視化設(shè)計的關(guān)鍵點在于在完整呈現(xiàn)110 kV配電網(wǎng)節(jié)點聯(lián)絡(luò)關(guān)系的基礎(chǔ)上，將運行數(shù)據(jù)與相應(yīng)的110 kV配電網(wǎng)設(shè)備相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)110 kV配電網(wǎng)潮流可視化的“直觀性”問題；

（3）110 kV配電網(wǎng)潮流可視化設(shè)計的難點在于針對110 kV配電網(wǎng)存在的方式倒換過程中可視化展示需求，提供并列點操作的智能提示，解決110 kV配電網(wǎng)潮流可視化設(shè)計的“智能化”需求問題。

1.2 110 kV配電網(wǎng)潮流可視化原則

根據(jù)當(dāng)前110 kV配電網(wǎng)自動化技術(shù)實際，結(jié)合我國110 kV配電網(wǎng)發(fā)展實際要求，110 kV配電網(wǎng)潮流可視化設(shè)計需遵循如下原則：

（1）模塊設(shè)計。指在110 kV配電網(wǎng)潮流可視化設(shè)計中需首先根據(jù)110 kV配電網(wǎng)實際運行設(shè)備類型，將其歸類，形成標(biāo)準(zhǔn)化的可視化展示元件庫，為系統(tǒng)級的可視化展示提供支撐。

（2）封裝設(shè)計。在模塊設(shè)計的基礎(chǔ)上，在標(biāo)準(zhǔn)化的元件上進(jìn)一步將電網(wǎng)運行特征數(shù)據(jù)與其關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)設(shè)備、運行信息的一一對應(yīng)。

（3）智能設(shè)計。在系統(tǒng)級可視化展示中，結(jié)合110 kV配電網(wǎng)實際進(jìn)一步考慮業(yè)務(wù)要求，提供并列點操作智能提示、潮流合理性校驗等智能輔助功能。

2 110 kV配電網(wǎng)潮流可視化元件庫設(shè)計

2.1 元件庫范圍

借鑒當(dāng)前高壓輸電網(wǎng)潮流可視化展示的設(shè)計要求，110 kV配電網(wǎng)潮流可視化展示的元件庫主要包括線路、變電站、電廠三類基本元件。

2.2 線路設(shè)計

線路設(shè)計包括展示樣式和關(guān)聯(lián)元素兩個層面的設(shè)計要求。線路的展示樣式與其電壓等級相關(guān)，一般用顏色區(qū)分不同電壓等級的線路，表1所示為本文所推薦的110 kV及以下110 kV配電網(wǎng)潮流可視化設(shè)計的線路展示樣式。

線路元件封裝過程中所必須關(guān)聯(lián)的運行信息如表2所示，涉及的相關(guān)信息包括首末端節(jié)點、線路電壓、線路有功潮流、線路無功潮流。除上述信息外，還可以將線路電流、線路阻抗等信息一并封裝。

表1 線路展示樣式設(shè)計

表2 線路封裝涉及信息

2.3 變電站設(shè)計

變電站展示也包括展示設(shè)計和關(guān)聯(lián)元素兩個層面。變電站展示設(shè)計以各變電站最高接入電壓等級作為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，不同電壓等級的變電站展示設(shè)計如表3所示。

表3 變電站展示樣式設(shè)計

如表4所示，變電站所需關(guān)聯(lián)的元素主要為變電站所連接的110 kV網(wǎng)線路、節(jié)點有功/無功負(fù)荷、變電站各段母線的電壓。變電站所連接的110 kV網(wǎng)線路必須注明接入電壓等級。

表4 線路封裝涉及信息

在明確上述基本信息外，根據(jù)110 kV配電網(wǎng)輻射狀結(jié)構(gòu)特征，還可以將變電站節(jié)點編號。編號中根節(jié)點的編號一般為“0”，數(shù)字越小表明該線路與根節(jié)點的距離越接近，任一線路兩端節(jié)點，靠近根節(jié)點的編號必小于相距較遠(yuǎn)的。

2.4 電廠設(shè)計

電廠節(jié)點可視化設(shè)計與變電站類似，區(qū)別在于：（1）電廠節(jié)點除用顏色區(qū)分其電壓等級外，還應(yīng)用外形區(qū)分電廠類型，即燃煤電廠、燃?xì)怆姀S、水電廠、風(fēng)電站、光伏電站等應(yīng)用不同外形的圖標(biāo)區(qū)分其類型；（2）變電站關(guān)聯(lián)元素為節(jié)點供電負(fù)荷，而電廠關(guān)聯(lián)元素為有功/無功發(fā)電負(fù)荷以及有功/無功上網(wǎng)負(fù)荷。

3 110 kV配電網(wǎng)潮流可視化功能設(shè)計與系統(tǒng)展示

本文研究成果已在珠海供電局得到了實際應(yīng)用，并取得了良好的應(yīng)用效果。下面將基于珠海供電局實際應(yīng)用情況，介紹系統(tǒng)開發(fā)和實際應(yīng)用的基本情況。

3.1 功能設(shè)計

由于EMS系統(tǒng)歷史問題，珠海供電局調(diào)度中心尚沒有110 kV配電網(wǎng)潮流網(wǎng)架接線圖供調(diào)度員使用，嚴(yán)重影響調(diào)度員對電網(wǎng)潮流的掌握。特別是在發(fā)生大面積停電時，由于無法直接通過EMS系統(tǒng)掌握110 kV變電站失壓、110 kV線路跳閘的情況，嚴(yán)重影響用戶供電恢復(fù)。

110 kV配電網(wǎng)潮流網(wǎng)架接線圖不僅能為調(diào)度員提供整體性的電網(wǎng)連接關(guān)系概況，還能基于變電站采樣信息分析判斷各輸變電設(shè)備運行情況，以輔助調(diào)度員事故處置。

如圖1所示，圍繞上述需求，珠海供電局開發(fā)并部署了基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?10 kV網(wǎng)潮流可視化系統(tǒng)，其功能設(shè)計包括兩個層面：（1）拓?fù)潢P(guān)系展示，保證“圖實相符”，全面且真實地展示實際變電站、線路、發(fā)電廠的聯(lián)絡(luò)關(guān)系；（2）運行信息展示，基于變電站、電廠監(jiān)測數(shù)據(jù)展示變電站、線路的運行信息，及時揭示異常運行狀態(tài)。

圖1 功能設(shè)計

3.2 系統(tǒng)展示

珠海供電局110 kV配電網(wǎng)潮流可視化界面如圖2所示。該系統(tǒng)能夠全面展示珠海供電局110 kV配電網(wǎng)的網(wǎng)架聯(lián)絡(luò)情況和線路潮流運行情況。

圖2 珠海供電局110 kV配電網(wǎng)潮流可視化界面

在提供上述基本功能的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步滿足珠海供電局調(diào)度員分析決策的需要，調(diào)度員可以通過右鍵方式查閱封裝在該設(shè)備的元件關(guān)聯(lián)信息，如圖3所示。

圖3 詳細(xì)信息查詢

4 結(jié)語

本文基于當(dāng)前110 kV配電網(wǎng)潮流可視化展示需求，深入對比了高壓輸電網(wǎng)與110 kV配電網(wǎng)潮流可視化的差別，在此基礎(chǔ)上提出了110 kV配電網(wǎng)潮流可視化原則和元件封裝方法，并在珠海供電局實際應(yīng)用了該方法，取得了良好的實際應(yīng)用效益。