導語：地區(qū)電網(wǎng)環(huán)境研究分析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：介紹了一個適用于地區(qū)電網(wǎng)配電管理系統(tǒng)（DMS）的支撐環(huán)境，該支撐環(huán)境采用了面向?qū)ο蟮脑O計思想和分布式的體系結(jié)構(gòu)，具有可視化、智能化的特點。

關鍵詞：地區(qū)電網(wǎng)DMS面向?qū)ο箝_放式系統(tǒng)支撐平臺

1引言

隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化水平也在不斷提高。近幾年來，國內(nèi)電力公司對供電質(zhì)量以及對用戶的服務水平提出了越來越高的要求。目前地區(qū)電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)都己投入運行使用，對保證電網(wǎng)運行的安全性、可靠性、經(jīng)濟性起到了十分重要的作用。隨著城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)改造的進行，配電網(wǎng)的自動化水平也有了顯著提高，這為地區(qū)電網(wǎng)配電管理系統(tǒng)（DMS）中高級應用軟件的開發(fā)與應用創(chuàng)造了條件。而建立一個好的支撐環(huán)境對實現(xiàn)DMS的各項功能和性能都是至關重要的。本文設計開發(fā)的支撐環(huán)境可以為配電管理系統(tǒng)中的設備管理、自動作圖、用電管理、以及高級應用軟件提供公共信息模型（CIM）和數(shù)據(jù)，以及可視化的操作平臺。該支撐環(huán)境采用了面向?qū)ο蠛腿斯ぶ悄芗夹g(shù)，具有智能化的分布式體系結(jié)構(gòu)，因此系統(tǒng)的可維護性、可操作性、可重用性和交互性都得到了提高。

2支撐環(huán)境的設計思想

地區(qū)電網(wǎng)在結(jié)構(gòu)和所承擔的任務方面與大電網(wǎng)有較大區(qū)別，因此DMS與EMS在功能上也有所不同。配電管理系統(tǒng)的功能可以概括地歸納為三類：電網(wǎng)正常工作管理、事故分析和系統(tǒng)優(yōu)化運行，而它們當中又分別包含了一些完成具體功能的應用子模塊。

地區(qū)電網(wǎng)的主干網(wǎng)一般為110kV系統(tǒng)，配電網(wǎng)為10kV，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)一般為輻射狀。由于地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)只裝有小容量的火電廠和水電廠，因此一般不考慮自動發(fā)電控制（AGC）以及穩(wěn)定等問題。配電網(wǎng)的設備種類多，數(shù)量大，有一部分集中在變電站，大部分則分布在線路上，這些設備的信息采集較困難，目前還不可能將所有的信息經(jīng)遙測傳送到控制中心，支撐環(huán)境在設計時應考慮到地區(qū)電網(wǎng)的特點。本文提出的支撐環(huán)境采用了以下設計思想：

（1）采用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)具有開放式的接口，使用戶可以通過系統(tǒng)提供的接口函數(shù)根據(jù)需要增減功能模塊。開放系統(tǒng)具有較好的可移植性、可互操作性，利用事件驅(qū)動和封裝的方法為應用軟件提供透明的標準接口，因此它是真正面向用戶開放的。

（2）采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)

面向?qū)ο蠹夹g(shù)己在軟件開發(fā)中成為一種趨勢，與以往的結(jié)構(gòu)化技術(shù)相比，采用面向?qū)ο蟮脑O計思想可以保證系統(tǒng)的一致性、可靠性和擴充性，能夠更好地將具體事件抽象化，按功能實現(xiàn)模塊化設計。這些模塊相互獨立，可以分別設計，分別開發(fā)，分別編譯和調(diào)試，具有較好的可重用性。用戶可以根據(jù)需要選擇功能模塊進行組合。

（3）采用公共信息模型（CIM）

CIM是一個抽象模型，它包括了地區(qū)電網(wǎng)DMS中的所有主要對象類，其中大部分是對系統(tǒng)元件的描述，如變壓器、線路、開關、互感器，另外一部分為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)安排表、或動態(tài)測量數(shù)據(jù)等。這些都是DMS應用程序所需要的信息和數(shù)據(jù)。CIM運用統(tǒng)一的建摸語言（UML）定義每個類的名稱、屬性，以及該類與其他類相互之間的關系。它被設計成一個完整的數(shù)據(jù)字典，可以給系統(tǒng)提供一個全面的邏輯視圖。

3系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)設計

該支撐環(huán)境由四個子系統(tǒng)組成：系統(tǒng)管理、智能化圖形編輯、網(wǎng)絡拓撲和數(shù)據(jù)庫管理。系統(tǒng)管理子系統(tǒng)對整個支撐環(huán)境的軟硬件配置和工作進程，系統(tǒng)運行狀況、網(wǎng)絡安全、數(shù)據(jù)傳輸進行管理；圖形編輯子系統(tǒng)用于繪制電網(wǎng)接線圖、地理結(jié)線圖、廠站主接線圖等，并進行數(shù)據(jù)錄入和實現(xiàn)圖形化管理；網(wǎng)絡拓撲分析為高級應用軟件提供所需的網(wǎng)絡模型，進行網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的分析，判斷連通性，并進行動態(tài)著色；而數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)則是支撐系統(tǒng)的核心，是系統(tǒng)應用軟件的基礎，其質(zhì)量的好壞直接影響到整個系統(tǒng)的功能。

3．1系統(tǒng)管理子系統(tǒng)

系統(tǒng)管理的主要作用是：

（1）對系統(tǒng)軟硬件的分布式配置進行管理、對計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡設備實現(xiàn)控制與監(jiān)視、對系統(tǒng)不正常的工作狀態(tài)、程序的非正常運行等產(chǎn)生報警，以保證了系統(tǒng)的安全和可靠性；

（2）系統(tǒng)運行可以分為在線和不在線兩種工作狀態(tài)，實時態(tài)和研究態(tài)兩種運行方式，系統(tǒng)管理子系統(tǒng)應能保證不同狀態(tài)相互之間的安全切換和調(diào)用數(shù)據(jù)的正確性；

（3）保證分布式系統(tǒng)中各結(jié)點之間數(shù)據(jù)通信的可靠性避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。

3．2圖形編輯子系統(tǒng)

我們針對電力系統(tǒng)的特點，如組件種類繁多、接線復雜、重復性強等等，開發(fā)出適合電力系統(tǒng)圖形設計的圖形編輯系統(tǒng)。由于具有二次開發(fā)功能，因此對應用層的開放性很好，用戶可以將系統(tǒng)提供的控件和功能函數(shù)方便的嵌入到應用程序中。

由于圖形與數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，實現(xiàn)了圖形數(shù)據(jù)一體化，為用戶提供了一個可視化的操作平臺。在本系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)中的每一種設備對應一個實體，不同的實體屬于不同的圖層，這樣不僅方便管理各種設備，還可以實現(xiàn)分圖層顯示，根據(jù)應用需要顯示某一個或幾個圖層。

其主要功能如下：

（1）能進行漫游，漫游自然平滑，具有輔助導航功能，因此在任何時候都可顯示完整的電網(wǎng)一次接線圖形，并可將實時數(shù)據(jù)同步顯示；

（2）可以任意變焦，并能保持實時數(shù)據(jù)與圖形和漢字同步變焦，在變焦放大圖形和實時數(shù)據(jù)時像素不出現(xiàn)錯位；

（3）圖形的生成和編輯簡便、智能化，使用戶能快捷、方便的繪制電網(wǎng)單線圖、廠站一次結(jié)線圖，以及系統(tǒng)地理結(jié)線圖。可以實現(xiàn)各種塊操作、自定義圖形集。系統(tǒng)中存在各種電氣主接線形式的模板，用戶可以根據(jù)自己的需求選擇不同的接線形式，確定特征參數(shù)，如變壓器臺數(shù)，出線數(shù)，系統(tǒng)會自動生成主接線圖；

（4）具有動態(tài)著色功能，根據(jù)實際系統(tǒng)的運行狀況，或根據(jù)用戶定義，進行網(wǎng)絡跟蹤，以不同的顏色顯示出不同的運行狀態(tài)；

（5）圖形中的元件屬性與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，用戶可以在圖形上直接點擊電力設備的圖形符號，由信息框輸入數(shù)據(jù)。圖中的設備與數(shù)據(jù)庫中的記錄通過實體編號自動建立關聯(lián)關系。即添加、刪除或更改某個設備都會更新數(shù)據(jù)庫中的相應數(shù)據(jù)。對于大批量的資料錄入，也可通過表格形式直接輸入到數(shù)據(jù)庫；

（6）利用空間測量資料，可測量點和點之間的距離，線路長度以及面狀圖的面積；

（7）具有操作是否合理的檢驗功能，若違反操作規(guī)程，則禁止操作，并給出相應的提示。

3．3網(wǎng)絡拓撲分析子系統(tǒng)

在本系統(tǒng)中，網(wǎng)絡拓撲分析與圖形編輯、數(shù)據(jù)庫都有著直接的關聯(lián)，為各種高級應用軟件提供了基本的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)資料。在電力系統(tǒng)中，當網(wǎng)絡比較大，節(jié)點比較多時，電力網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)量就非常大，節(jié)點編號也變得復雜繁瑣，容易出現(xiàn)人為錯誤?；趫D形的網(wǎng)絡拓撲子系統(tǒng)的特點是當開關狀態(tài)變化時可以自動調(diào)用拓撲程序，進行網(wǎng)絡結(jié)線分析，自動進行節(jié)電編號，更新拓撲結(jié)果資料。系統(tǒng)的網(wǎng)絡自動跟蹤功能，可以實現(xiàn)在網(wǎng)絡接線圖上進行開關的分、合，以及線路、變壓器等電氣設備的投、切操作，并自動進行網(wǎng)絡的帶電狀態(tài)分析、動態(tài)網(wǎng)絡著色、區(qū)域分割等。本系統(tǒng)中網(wǎng)絡拓撲算法針對配電網(wǎng)多為輻射狀結(jié)構(gòu)的特點，對每一個開關變位，首先檢查該開關是變電站開關還是饋線開關。如果是變電站開關變位，則在變電站內(nèi)執(zhí)行寬度優(yōu)先搜索，以確定站內(nèi)是否發(fā)生節(jié)點變化。如果是饋線開關斷開，則為該開關一側(cè)的節(jié)點分配一條新母線，如果饋線開關閉合，則將該開關兩側(cè)節(jié)電的母線合并為一條母線。這樣可大大提高網(wǎng)絡接線分析的速度和效率。

3．4數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫是配電網(wǎng)管理系統(tǒng)的核心，建立一個開放的、共享的、高效率的數(shù)據(jù)平臺是非常關鍵的，其質(zhì)量的好壞直接影響到整個系統(tǒng)的功能，它是系統(tǒng)應用軟件的基礎。數(shù)據(jù)庫模式有多種，如網(wǎng)絡型、層次型、關系型、面向?qū)ο笮偷取２捎妹嫦驅(qū)ο蟮乃枷肱c方法來改善關系數(shù)據(jù)庫的設計，可稱為面向?qū)ο蟮年P系數(shù)據(jù)庫。其特點是，便于實現(xiàn)面向?qū)ο缶幊蹋∣OP），數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)清晰、簡單、具有獨立性、自治性、維護方便、數(shù)據(jù)的重用率高。數(shù)據(jù)庫模式是否支持應用系統(tǒng)的對象模型可以作為判斷其是否為面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的基本出發(fā)點。因此應用程序?qū)ο竽Ｐ拖驍?shù)據(jù)庫模式的映射是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的關鍵。

由于配電網(wǎng)系統(tǒng)模型是用關系數(shù)據(jù)庫來描述的，因此采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)實現(xiàn)對象模型是由二維表及表間關系來實現(xiàn)的。也就是說，在建立了配電網(wǎng)系統(tǒng)對象模型的基礎上采用了關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，而數(shù)據(jù)庫的設計采用了面向?qū)ο蟮募夹g(shù)。以配電網(wǎng)系統(tǒng)為例，配電設備多，對一個設備來說在不同的應用中需要的信息也不同，有時還需要知道這個設備與其他設備的聯(lián)系?？梢詫⑴潆娫O備信息分為三級類別。第一級為配電設備的基本信息，提供的信息如設備名稱、編號、安裝地點等；第二級對各類設備再進一步細分，如開關設備可進一步細分為斷路器、熔斷器、重合器等，在這一級將分別描述它們更具體的信息，以及各類元件之間的相互聯(lián)系；第三級為設備的狀態(tài)信息，如開關設備有“斷開”、“閉合”狀態(tài)，變壓器、電容器組可分為“投入”、“切除”狀態(tài)等。

在設計數(shù)據(jù)庫時，不但要分析數(shù)據(jù)的基本屬性，還要分析數(shù)據(jù)的來源，如何使用，在那些應用程序中使用，數(shù)據(jù)是全局的還是局部的，數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的還是變化的等等。在地區(qū)電網(wǎng)，配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量龐大，數(shù)據(jù)種類多，應在對數(shù)據(jù)的屬性了解清楚的基礎上，把數(shù)據(jù)進行分類、組織。例如在實際應用中，有些數(shù)據(jù)應用范圍較小，相對獨立，可以稱之為局部數(shù)據(jù)，有些數(shù)據(jù)要被多個應用程序使用，可稱為全局性數(shù)據(jù)，它們構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫的主題結(jié)構(gòu)。

支撐系統(tǒng)要能為各種應用程序提供所需要的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對應用層是開放的，通用的。如在設備管理子系統(tǒng)中可以查詢到設備的臺帳和運行、實驗數(shù)據(jù)，對于潮流計算、短路電流計算、負荷預測、無功電壓優(yōu)化等高級應用軟件，在網(wǎng)絡模型的基礎上由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)根據(jù)不同的需求提供數(shù)據(jù)。

為了滿足電力網(wǎng)絡模型數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的存儲和應用，本系統(tǒng)采用了性能優(yōu)越的的SQLSERVER大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它是一個多用戶的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是一個安全的、可擴展的、易管理、高性能的商用數(shù)據(jù)庫。

4結(jié)論

本文設計開發(fā)了一個適用于地區(qū)電網(wǎng)DMS的支撐系統(tǒng)，該系統(tǒng)由系統(tǒng)管理、圖形編輯、網(wǎng)絡拓撲分析、數(shù)據(jù)庫管理四個子系統(tǒng)組成。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)為WindowsNT或Windows2000。該系統(tǒng)為應用程序提供了一個開放的，可視化的、智能化的操作與數(shù)據(jù)平臺，用戶可以根據(jù)需要在該平臺上增減應用程序。本系統(tǒng)的突出特點是：人機界面友好、操作簡單方便、系統(tǒng)功能強大、模塊接口適用性強、數(shù)據(jù)庫管理方便。

參考文獻：

［1］BrittonJP．Anopen，Object／basedModelastheBasicofanArchitectureforDitributionControlCenters［M］．（92WM184／2），IEEET／PERSNOV．92；1500／1508．

［2］吳玉生，王明?。粋€面向?qū)ο蟮?、開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的EMS燉DMS支撐環(huán)境［J］．中國電機工程學報，1996，16（6）．

［3］于爾鏗，劉廣一．能量管理系統(tǒng)［M］．北京：科學出版社，1998．