配网实时地理信息系统在停电管理中的应用 地理信息系统原理与应用

　　摘要：文章根据城市配网停电管理的发展方向，论述了研发和应用配网实时地理信息系统在提高停电管理水平的必要性和实现方法。　　关键词：停电管理；配电GIS；配电自动化系统；负荷监控系统；故障定位；供电可靠性
　　中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）27-0045-03
　　在社会能源的市场中，电能永远占领着社会广大需求的市场。停电，关系民生，是影响供电可靠性的最直接原因。因此，配网调度部门在进行停电管理系统的设计时，有必要引入智能技术以优化处理停电的手段和方式。建立带有实时地理信息和调度运行管理功能模块的停电管理系统，可以科学高效地管理停电流程和辅助调度、有效地提高配网停电管理水平。
　　以下就在配网停电管理中研究开发和应用配网实时地理信息系统的必要性、实现方式以及在实际应用中发挥的作用等方面做一个简单的分析：
　　1 建立具备“实时”地理信息的配电停电管理平台的必要性
　　目前，在我国电力行业中配电停电管理中的计划停电检修、业扩项目、恢复送电、故障处理等工作所应用的配网停电管理模块往往是在独立的作业、运行管理系统中，不具有设备的地理信息数据或者是有地理数据但无实时信息。现大多数配网停电管理中所应用到的地理信息系统又只具有静态属性，并不具有动态属性，或者说不具备配网的实时运行信息和辅助决策支持能力。而具备实时信息的配电自动化、负荷监控、故障定位等系统又大多各自孤立、单独管理。配电管理的各个信息系统各自为政，信息共享性差。特别是故障定位、负荷转移等实时SCADA应用难以得到准确的地理图，使得供电可靠性、安全性受到影响。
　　因而，配电GIS系统与配电自动化系统、负荷监控系统、故障定位平台、配电网潮流计算系统、营销用电管理系统等应用平台整合势在必行。这样才能为停电管理提供一种地理信息、配网设备图形与台账信息、运行信息、SCADA遥测、遥信信息等属性数据有机结合、统一管理的“实时”运行管控平台，从而减少停电，提高供电可靠性。
　　2 系统的构建方式和实现的功能
　　2.1 系统建立原则
　　这一基于配电GIS的配网停电管理系统的建设涉及网络与通信、电力行业知识、大型数据库技术等多种技术，采用多层架构进行设计，主要运行环境包括数据库服务器、Web服务器、数据分析服务器、管理应用服务器、GPS数据采集终端、故障定位采集器等。建设中应以“实用、可靠、高效、先进”为基本准则，建立“规范、安全、开放”的系统构架，实现对内跨区接收SCADA的实时数据，对外跨区接收负荷监控系统数据、线路故障寻址定位数据，结合配电GIS数据，实现在不同安全区的配电调度台、外网便携机工作站、PDA移动终端等设备上进行停电分析等高级功能。
　　2.2 功能设计及系统架构
　　基于配电GIS的配网停电管理系统的架构图（如图1），其功能设计主要是：通过正反物理隔离装置实现与位于信息第I安全区的SCADA系统、调度电能电量采集系统接口，获取配网自动化数据；同时，结合配电GIS设备运行数据、营销用电管理数据及电网拓扑关系实现对配电网进行潮流计算、停电范围分析，根据配电全网图内开断设备的运行方式，确定线路的停电范围，自动统计出所有停电高压用户的清单，并根据遥信量或设备状态置入的改变时间，确定该停电范围内的停电时间和停电时户数。在调度台应用方面，将这些动态信息通过全网图动态潮流进行展示，实现图形开票、停电模拟操作等，使得工作票、操作票管理“活化”，使两票系统也具备了停电分析功能；通过与负荷监控系统和无线故障寻址系统的接口，在线路过负荷或配电线路设备故障时，将故障线路位置和用电侧实时信息反映到GIS地理模型和全网图中，在配调工作台上可进行系统故障隔离模拟和决策方案给出，辅助科学调度、快速处理。
　　3 在配网停电管理中的深化应用
　　基于配电GIS的配网停电管理系统的研发及深入应用对配网的生产和日常工作方式和方法有着很大的改观，主要表现在几个方面：
　　3.1 设备停役申请图形化
　　配电设备停役申请业务是各生产单位上报的停电检修申请票、新设备并网申请或者其他相关需要配合的工作申请，通过调度部门的运行方式、继电保护、可靠性专业的审核、平衡，经有关负责人批准后实施停电操作。传统的申请系统是以文字描述方式进行填报，各节点负责人在审核申请时，只是对工作内容、安全措施进行审核，图文未结合，审核、平衡时主要凭个人工作经验；而基于配电GIS的配网停电管理系统的应用，使得在设备停役申请一开始提交时就已图形化，在一个申请单中可对停电设备的地理位置、涉及范围、停电时户数、停电用户的用电负荷等进行直观体现，审核人可对停电信息准确掌握，审批合理。
　　3.2 停电分析动态化
　　配电线路中，接线方式复杂、网络节点繁多，且设备异动频繁，再有经验的调度员也须花较多时间对工作范围内的可能来电侧进行反复核对，工作效率不高。而在配电GIS停电管理系统中利用可视、动态的网络信息图，实现了基于配电全网图的电网连通性、开关遥信、遥测量等信号分析、负荷分布分析、停电范围分析、电源点追溯，并进行在配电GIS电气接线图上各线路节点的模拟潮流动态显示，线路载流量的动态着色，提供配电线路负荷转供电方案等功能，辅助调度员进行科学、合理
　　调度。
　　3.3 分析运行数据，实时掌握停电情况，提高供电可靠性
　　在配电网中，由检修或设备故障引起停电的主要指标有：设施停运停电率、设施停电平均持续时间、线路故障停电率、变压器故障停电率等。分析这些数据及指标，可以掌握运行设备存在的问题以便消除缺陷，提高设备的良好率，保障电网安全可靠地运行。显然，以常规方法很难做准确统计，易出现误分析、误判断。而该系统实现配电GIS数据、SCADA数据、负荷监控数据等全面整合、分析，便可实时地对配网中的线路、配变、开关、重合器、分段器等设备数据进行采集和监视控制，充分利用计算和分析，得到准确的可靠性指标及数据。依据这些数据指标，可准确掌握好设备运行状况，从而有利于下一步更深入地做好检修管理工作，精细化运行维护工作的每一个环节。
　　3.4 调度指令图形开票，操作票生成自动化
　　传统的调度指令由调度员根据工作票要求的安全措施，结合电气接线图，手工填票，操作人员又要根据指令票填写倒闸操作票；而该系统的应用实现调度指令的图形开票，即从全网图、异动后接线图中点选设备后自动生成指令，并将设备编号、操作单位等运行信息自动带入，操作票则可根据调度指令票，直接自动生成，工作效率大大提高。
　　3.5 故障寻址迅速，减少停电时间
　　配电网故障是否能迅速定位和及时处理，是提高停电管理水平的一个重要标准。目前，故障发生地点主要依靠人工方式进行排查。往往会造成停电范围大、故障点排查不准确、抢修时间长、工作效率低等现象。这种情况下做出的调度决策往往目的性差、时效性差。如该系统实用化后，由于采用了实时监控系统结合故障寻址系统，能在配电GIS地理图与全网图上报警提示故障位置、相关配电设备运行信息、监控终端动作信息并着色线路影响区域。然后，结合实时运行方式和潮流计算分析数据，给出处理故障的最佳解决方案，为决策者提供了准确的故障点与周围环境的特征，为抢修工作的进行赢得了宝贵的时间，有效地控制了停电时间与停电范围。
　　4 结语
　　具备“实时”地理信息的配电停电管理系统的研发和深化应用，给出了一个全新的手段，为设备维护和状态监督提供了完整直观的信息支持，将有效地帮助调度运行人员及时了解电网的整体情况，精确做出调度决策，以减少停电次数、缩小停电范围、缩短停电时间，为提高供电管理水平带来新的生机。
　　作者简介：蔡文锋（1979-），男，福建漳州人，福建省漳州电业局中级工程师，研究方向：配电、配网调度。
　　（责任编辑：秦逊玉）

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