一种自动生成电网环网图的方法

黄辉　林裕新

摘 要 针对现有工作中环网图生成过程所存在“数据不同源”以及由此导致的一系列问题，通过对配网调度图纸的使用、维护情况进行总结分析，本文描述了一种关于图档管理的创新技术——基于GIS图纸自动生成的环网图。该新技术的应用能够确保图纸的唯一性，实现了“全网一张图”的目标，对有效保障电网安全稳定运行具有重要意义。

【关键词】GIS环网图 技术 应用

众所周知，配电网网络接线复杂，设备种类繁多，因此一份准确可靠、方便的图纸对于调度员日常操作、电网安全运行具有无可比拟重要性。换言之，一份准确可靠的图纸既是调度员开展工作的基础也是电网安全稳定运行的基本保障。为此，汕头供电局提出了“一张网、一张图”的原则，对配网图纸的准确性提出了要求。

1 创新技术应用前图纸使用情况及分析

1.1 旧图纸使用模式

在2009年之前，汕头供电局配网所使用的图纸有纸质的也有电子档的，有WPS格式的也有CAD格式的。结合配网调度的实际，配网调度所涉及的操作和事故处理，大部都是只与环网的主干线相关，符合“二八定律”。为此，汕头配网调度以设备运行单位提供的图纸（包括纸质和电子档）为基础，重新绘制CAD的环网图（只展示环网主干线及分支名称），在SCADA系统上绘制环网图。2009年，GIS图纸开始投入使用。

1.2 旧模式下图纸管理优缺点分析

无论是GIS图纸还是SCADA环网图，都有各自的优势和缺点，GIS图纸有丰富的站-线-变-户关系，完善的网络拓扑及设备台账，齐全的营销属性及严格的图纸电子化移交程序；SCADA环网图则解决了调度员无环网图使用的问题，且打开速度快，图形简明、清晰，开关状态可以准实时发布。将两者结合使用，虽然可以部分满足调度员的需求，但也不可避免地存在一些问题，比如：

（1）由于是两种不同类型的图纸，数据来源不同，多头维护造成单线图、环网图和现场设备不对应，是极大的安全隐患。

（2）没有与业务系统连接，无法提高调度员的工作效率。

（3）GIS图纸存在着系统打开速度慢，无法满足处理事故时快速复电的要求。

（4）SCADA环网图维护困难，图纸更新不及时等。

2 基于GIS图纸自动生成环网图技术开发及应用

2.1 新技术开发背景

原有的图纸使用模式难以满足调度员对图纸的使用、管理要求，加之汕头配网调度恰逢扩大调管范围，工作量成倍增长环网图已无法满足调度的要求，使得配网调度员对一份可靠的图纸及其管理维护机制的需求就显得更为迫切。需要结合实际情况，开发一种全新的图纸类型-------基于GIS图纸自动生成的环网图，并制定了相关的管理维护机制。

2.2 新技术方案及开发原理

2.2.1 技术方案结构组成及每部分的功能和连接关系

本技术方案包括6个组件，分别为：

①图纸基础组件。

②图纸加载组件。

③图纸输出组件。

④图纸编辑组件。

⑤图纸拓扑组件。

⑥图纸布局组件。

组件组合功能为：①+②为查阅图纸；①+②+③查阅图纸并导出；①+⑤编辑图纸；①+⑤+⑥图纸编辑并分析拓扑；①+⑤+③图纸编辑并导出；①+②+⑤图纸查阅并编辑；①+②+④+⑤图纸查阅、编辑、分析；①+②+④+⑤+⑥图纸查阅、编辑、分析并调整布局。

2.2.2 工作原理

环网图是电网拓扑图的一种，按照“一张网，一张图”原则，以GIS图纸作为环网图生成的基础，通过对GIS图纸数据源拓扑追踪后自动生成图元简化、横平竖直、适合调度员使用的环网图。

（1）提取相关的设备参数。首先从GIS沿布图中提取相关的设备参数：开关、线路、电房等。

其次，制定规则：①布局前后图形设备不能丢失；②所有的电房（面）都应该是水平的；③布局前后，电房内的设备相对电房没有偏移；④所有的线都应该只从面的底部或顶部垂直穿入或穿出；⑤设备之间的连线应该是横平竖直的；⑥所有的非线图形设备之间都不能重叠；⑦尽量减少线和线的交叉；⑧布局后标准需要调整到一个合适的位置。

（2）布局预处理。 ①面预处理：在布局的过程中需要对面进行旋转，并且保证有线穿出的边要朝下，并且要垂直穿出这条边。

②点预处理：对于电房（面）外面的点设备来说，必然和它两端的设备室连接的，否则该线路不连通，布局过程要保证点设备能和两端的设备联动。

③线预处理：对于线设备来说，它两端有两个连接点。预处理过程使用一个称为“布局Node”的辅助结构，该结构是一个组的概念，具有ChildFeatures和ChildTerminals两个属性，分别用于该组图形和端子（即线的两端）。只要操作这个布局Node便可以操作整组图形，比如移动或旋转，组内的设备也会同时发生同样的变化。

（3）成图。经过预处理，构造出一个树结构的接线图，再运用树形或层级布局算法对节点进行排布，并进行正交化使其形成横平竖直的形态。经过布局预处理，所有设备图形都已封装到布局Node里，只要保证布局Node不交叉重叠即可。

2.3 新技术应用情况

基于GIS图纸自动生成环网图技术在2013年6月开始在汕头供电局试运行。取代了GIS图纸和SCADA的环网图，调度员逐步适应新的GIS环网图，反映良好。目前汕头配网调度调管范围内247个环网已全部通过GIS图纸生成了对应的环网图。从原打开图纸需10分钟左右缩短到现在5秒钟内就能看到所需要的图纸。

通过严格的电子化移交流程，实现图纸发布无滞后，各套图纸数据同源，确保图实一致。与业务系统的结合，使调度员实现了在图上点图出票、操作自动记录等，大大提高工作效率。

3 新技术应用实例

3.1 提高工作效率

环网图3是（GIS图1）10kV海平线536与（GIS图2）东二线521在新技术平台上加载形成的。提供给调度员的是一份简洁、直观的线路环网结线图，调度员在故障处理时，依托该图纸，可以迅速掌握故障线路运行方式，隔离故障，迅速恢复非故障段的供电，大大提高调度员处理故障效率，提高电网的供电可靠性。

3.2 解决 “盲调”的问题

如果调度员需要查看各分支线路详细接线，可在环网图上选择所需查看的分支线路，直接点击打开单线图。（图4中黄色部分即是平建分支接线）。通过环网图及单线图在系统中的展示，解决了配网调度“盲调”的问题。

3.3 高级应用

新技术还具有点图出票、停电影响预测等更高级的应用功能。调度员在图档上的所有操作，系统都可以自动记录在调度日志，避免了调度员重复工作。

4 总结

基于GIS图纸自动生成环网图技术的应用，在继承了“原GIS图纸+ SCADA环网图”模式优点的基础上，又解决了旧模式存在的“数据不同源”问题，继而依托配调集约化系统，在此基础上开发了点图出票、停电影响预测等更高级的应用功能，使整个图纸管理模块在实用性上更上一层楼。“数据同源”的特点实现了“全网一张图”的目标，确保图纸的唯一性，为电网安全稳定运行打下坚实的图纸基础。

参考文献

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作者单位

广东电网有限责任公司汕头供电局 广东省汕头市 515041