基于多元异构下的 配网 感知系统研究

基于多元异构下的 配网 感知系统研究

陈军 1菅东祥 1伏睿 2邬俊杰 3王珊珊 1王福华 1李鑫 1李坚 4、樊小朝 5

1国网吐鲁番供电公司 2国网新疆电力有限公司 3南京泓瑞科信息科技有限公司

4电子科技大学 5新疆工程学院

摘 要：国网吐鲁番供电公司长期面临的营配调不贯通、配网重度盲调、供电服务指挥缺少研判技术支撑等突出问题。基于营配贯通的基础，集成公司现有信息化系统的所有信息，构建变、配、电、用的全网拓扑模型，结合营配贯通的信息，建立配网运行综合监控大数据平台，基于专业的电网分析技术和在线故障研判技术的支撑，实现配网运行状态全景展现，主动故障抢修指挥和配用电调度相关应用。通过系统的试点应用，取得了良好的应用效果，一方面实现了营销泛在大数据支撑配网调度的应用，同时进一步提升了源端各系统的维护和营配贯通工作的完善。

关键词：配电网、供抢指挥、全面感知

0 引言

以营配贯通为基础，在继承公司吐鲁番信息化建设成果和扎实推动公司营配调贯通数据治理工作为基础，“以成本最小化、感知力最大化”为目标融合公司多元化数据，按照泛在电力物联网理念在公司信息管理大区（III区）构建配用电调度感知系统。通过PMS/GIS、营销系统、营配贯通成果自动构建完整、规范的配网调度中低压电网拓扑图，将调度自动化系统（EMS）、配电自动化系统（DA）、配变智能表计、采集终端通信信息、低压户表召测、95598工单等离散在各应用系统的实时、准实时多元化数据与配网图模进行融合，再基于专业的电网状态研判分析程序，在线分析配用电网络当前运行状态，完成多元系统下的数据拟合应用探索，全面提升公司供电服务指挥能力和运营管理水平。

1 图模的自动构建

配网图模是支持配网应用分析和展现的核心基础，目前大部分配网应用系统还是基于人工建模和绘制的方案。虽然国网公司就PMS系统图模应用与配网调度开展了大量工作，但实际应用效果并不理想。如何利用原有源端系统积累的成果，自动构建满足调度需要的配网图模是实现本项目的关键基础。

1.1 基础配网图模自动构建方案

应用源端系统的基础信息，通过对EMS、PMS/GIS、营销、用采、配网自动化、分布式能源等信息融合的基础上，建立扩展的配网CIM模型，实现资产和拓扑模型的重构，构建营配调一张网；基于智能的自动成图布局算法，生成满足调度和运检所需要的各类配网监控图形。结合配网数据中台的模型，实现图数模的一体化。

1、拓扑的矫正：PMS2.0/GIS的拓扑描述采用设备和NODE_ID的关系，一个设备可以关联若干个NODE_ID，通过NODE_ID的相同，表达设备与设备之间的拓扑关系。不同的设备类型包含在不同的数据逻辑层上，GIS和PMS的设备台账也不存在唯一的一致的对应关系，因此在重构拓扑关系中存在歧义，无法准确描述设备间的实际连接关系。本系统通过进一步叠加业务规则的基础上，分离歧义的拓扑关系，必要时，建议虚设备，保证原始拓扑关系的连续性。

2、自动增量构建：由于配网异动频繁，系统必须建立自动重构流程机制，实现定期（目前为2天）重构图模，从基础信息的抽取、资产台账增量维护、拓扑重构、图形自动成图到图数关联，实现自动流程处理；同时需要形成图模异动报告，推送到OMS系统进行流程审核。

3、以资源ID为核心构建一体化的配网应用数据模型：系统提出了量测模板的概念，将配网的不同应用层面的数据用量测模板的概念进行统一管理，基于资源ID对量测模板进行统一访问，一方面解决图数一体化关联的问题，同时统一解决配网量测多元的问题。

1.2 配网系统图维护

采用基础图模技术生成全量馈线图模，从全量的馈线拓扑图模，按照系统图生成的规则，抽取生成系统图简化的拓扑，对系统图的设备层，实施增量维护的模式，即先读取现有的系统图设备层，对已有设备的位置进行继承，对不存在的设备，进行删除，同时删除其对应的量测和标注，新增的设备，按自动成图算法局部布局，将新的系统图设备层替换现有系统图设备层，进入发布审核流程。在发布审核流程中，容许调用原始基本的馈线拓扑关系进一步进行核对，同时提供系统图编辑维护工具，人工对系统图进行修正及进行测点定义，标注维护。

2 在线智能研判

首先实现了营、配、调一体化的全网统一拓扑模型的构建，将智能电网的末端感知数据（智能表计、用采终端），部分配网自动化数据、二次设备及通信状态数据，以泛在物联网的概念，将数据与电网拓扑节点拟合，采用专业的电网分析算法，基于不完整的量测状态、实时/准实时相结合的数据，对配网运行状态进行在线分析，主动发现当前配网可能的疑似故障区域，从而实现配网故障主动预警及主动故障抢修。同时，系统也实现对全量配网运行设备的状态研判，提供对配网运行的全景监视，基本解决了配网的盲调困境。

2.算法的实现

1、拓扑模型的构建：配电网络的拓扑是以馈线为基本拓扑树，通过相互联络构成的森林，以变电出线开关为电源点，对中压配网，配变作为末端节点。对低压配电网，用户的表计为末端节点。

（图一：配网拓扑模型管理）

2、设备状态研判：提出了设备状态生命周期的算法，根据数据来源的特性，确定数据状态的生命周期，当生命周期终结时，状态进入未知状态。对于不同的实时状态来源，系统可设置不同的生命周期，由于研判系统的数据来源有各类实时/准实时数据，大部分设备不会主动发送失电信号，因此，状态研判的思路是实现研判算法的核心思路。

（图二：设备状态研判）

3、配网拓扑状态研判：在确定了拓扑末端设备状态和部分中间设备状态后，本算法基于有向图的拓扑算法，对未知状态的拓扑节点进行状态判定。基本的原理是下游设备有电，则上游设备一定带电，同时考虑状态冲突时的路径回溯（可能的不同运行方式），最后确定拓扑范围内的带电区域和疑似试点区域，按设定的规则主动推送到界面。

（图三：配网拓扑研判）

4、运行方式研判：本算法以馈线为基本单位进行分析，首先默认认为变电开关为电源电，各联络开关处于分的位置，构建分析有向拓扑树，按子节点有电，则父节点带电的逻辑迭代分析，如出线父节点是明确的分状态，则产生冲突，此时调整其中一个联络开关的状态（认为有其它线路转供），重构拓扑树，继续分析，直到所有节点分析完成后，都不产生冲突，从而最后确定配网的运行方式。

3 系统的应用效果

1、建立从“站-线-变-户”营配调全量“一张图”。统一设备模型建设标准和成图策略，做到图模源端GIS系统中设备台账数据唯一准确、全局共享。

2、实现配用电设备状态全面感知，解决配网运行盲调问题。全面打通配用电调度支撑系统与配网自动化、营销用电信息采集等系统接口，融合公司智能表计、低压户表、采集通信等多元化数据，实现对配网中低压设备运行状态的全景监测。

3、实现配网网络拓扑综合数据实时分析，支撑配网设备停电主动精准研判。实施图形监控态、研判态多态网络拓扑监测分析，做到实时研判告警图形反向精准定位，全面掌控台区数、停电时户数、维稳重要用户、用电负荷情况等监测信息。

4 结论

本系统结合泛在物联网的理念，基于对现有源端系统的基础信息集成自动构建配网图模，解决了配网无图可调的困境；基于多元数据融合，在线研判技术，实现对配网运行状态的全面研判和故障区域的主动推送，真正实现了主动抢修服务的技术支撑手段。对配网自动化覆盖率较低的地区，是实现供电调度抢修指挥的有效技术途径。

参考文献：

[1]季峰. 基于态势感知的配网调度系统设计[D].华北电力大学(北京),2017.

[2]李宇婷,赵广怀,王震,尹康,范晓楠. 基于全网感知的配网故障主动研判技术研究[C]//.2016智能电网发展研讨会论文集.,2016:304-309+313.

[3]赵越. 配电网性能智能感知系统的设计和分析[D].南京邮电大学,2012.