塹堅查蘭壁蘭三蘭竺堡苧 一 a b s t r a c t t h i sp a p e rf i r s tr e v i e w st h es t a t u so f p o w e rd i s t r i b u t i o nn e t w o r ki nc h i n a ，t h e e f f o r to l ld i s t r i b u t i o nn e t w o r ka u t o m a t i o n ，a n dt h ep r o b l e mo fm a n a g e m e n tt h e l o k vd i s t r i b u t i o nn e t w o r k 。c o m b i n ew i t ht h ec i t y - c o u m y sr e q u e s to fi m p r o v i n g 1 0 k vd i s t r i b u t i o nn e t w o r km a n a g e m e n tl e v e l ，t h i sp a p e ra n a l y s e st h ec h a r a c t e ro f d i s t r i b u t i o nn e t w o r k ，c o n s i d e r i n gm a n yq u e s t i o no fr e a l i z a t i o nt h ed i s t r i b u t i o n n e t w o r ka u t o m a t i o n ，p r o p o s i n gt h ed e s i g np l a no fd i s t r i b u t i o nn e t w o r ko p e r a t i o n a n a l y s i sa n dm a n a g e m e n ts y s t e m t h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r ko p e r a t i o na n a l y s i sa n d - m a n a g e m e n ts y s t e mi s d e s i g n e df o rm a n a g i n g1 0 k vd i s t r i b u t i o nn e t w o r k ，b e c a u s e1 0 k vd i s t r i b u t i o n n e t w o r kc o v e r sw i mw i d e l y ，n o wt h em a n a g e m e n tl e v e li si m p r o v i n g ，t h er e q u e s t o fd i s t r i b u t i o nn e t w o r ka u t o m a t i o nb e c o m e se v e ni m p e n d e n t ，a n dw ea l s oh o p et o k n o wt h es t a t u so fd i s t r i b u t i o nn e t w o r ko p e r a t i o nc l e a r l y t h a tr a l lp r e v e n tap a r t o f a c c i d e n tt oh a p p e ni nd i s t r i b u t i o nn e t w o r k ，a n dr e d u c et h el o s e 。t h eq u e s t i o no f l i n e l o s i n gi sc a r e db yt h ea d m i n i s t e r ，b e f o r et h el i m i to ft e c h n o l o g y ，n ow a y t o r e d u c et h el i n e l o s i n g ，t h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r ko p e r a t i o ni n f o r m a t i o na n d m a n a g e m e n ts y s t e m r e a l i z e st h ef u n c t i o no fh a r d w a r et r a n s c r i b ew a t c h a u t o m a t i o n ，s ow ec a nc a l c u l a t et h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r kf a c t l o s i n ge x p e d i e n t l y 。 c o m b i n ew i t ht h ef a c tt h el o a df l o wc a l c u l a t i o nw a yi sd e s i g n e da n dt h e s c h e m eo fv i s i b l el o a df l o wm a k et h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r kt h e o r y - i n s eb e e nk n o w e a s i l y 。f o rt h ep r o b l e mo f d i s t r i b u t i o nn e t w o r kt o p o l o g i c a ls t r u c t u r ep i c t u r eb e e n k e e pi nd r a w i n gh a sm u c hd i s c o m m o d i o u s i nt h i ss y s t e mt h ev i s i b l et o p o l o g i c a l s t r u c t u r ep i c t u r ei n p u ti sd e s i g n e d k e yw o r d s ：d i s t r i b u t i o no p e r a t i o ni n f o r m a t i o na n dm a n a g e m e n ts y s t e m l o a df l o wc a l c u l a t i o n v i s i b l et o p o l o g i c a ls t r u c t u r ep i c t u r ei n p u t 浙江火學碩士學位論文 第一章緒論 1 1 目前配電網狀況【1 】 近l o 年來，我國各城市普遍重視配電網特別是城市配電網的發(fā)展和改造 工組，有耳標地投入了大量地資金和人力，城市配電網建設地成績顯著。但 是由于城市發(fā)展迅速，用電負荷需求量大幅度增加，并且對電能質量、供電 可靠性要求不斷提高，目前各大城市普遍出現城網不能充分滿足各方面要求 ， 的現象。目前我國城市配電系統存在的主要問題如下： 1 城市電網電力負荷迅速增長： 我國從1 9 8 6 1 9 9 3 年的全國用電負荷平均年增長率為9 2 ，其中居民 生活用電和第三產業(yè)用電平均增長率為1 8 ，不少城市近你年來的平均負荷 增長率達到1 5 以上。這樣的增長速度給城市電網帶來了很大的壓力，相當 多的設備因過負荷麗發(fā)生故障；而且在負荷增長中，用電結構發(fā)生了變化， 居民用電和第三產業(yè)負荷上升，加重了中、低壓配電網的負擔，從而使配電 網電壓質量明顯下降，故障發(fā)生頻繁。 2 配電網建設滯后： 據統計，全國發(fā)電量的8 5 是經3 5 一l o k v 供配電網送給用戶的，約8 0 的電量是在城市電網內消納的。而我國十幾年來，電網工程的投資落后于 發(fā)電工程的投資，其中城市配電網( 包括中壓和低壓) 的投入更為不足。目 前我國發(fā)電、輸電、配電的投資比例一般大約為1 ：0 2 1 ：0 1 2 ，而美國是 l ：0 4 3 ：0 7 ，英國是l ：0 4 5 ：0 7 8 ，日本是l ：0 4 7 ：0 6 8 ，相比之下，我國在 配網的投資確實太少，從而使配電網成了把電能從電廠送到用戶的“瓶頸”。 3 城市配電網技術落后、設備陳舊： 目前城市配電網的不少技術仍停留在十幾年甚至幾十年前的水平，雖然 近年來也引進和開發(fā)了一些新設備和新技術，但是全國城網的平均技術水平 與國外相比的差距仍很大。許多城市在扣除系統電源不足的限制因素后，用 戶的供電可靠率還達不到9 9 6 ；另外，現有的城市電網的結構普遍比較薄 弱，備用切換能力差，達不到“n l ”的安全準則，供電可靠率低，事故停 浙江大學碩上學位論文 電頻繁，線損率高。 針對以上問題，為了近期滿足負荷增長的7 要求，提高供電可靠性，遠 期進一步建設改造現代化的城市電網，以滿足束來電力的市場化運營，各地 正在積極籌措資金，采取一些有效的措旋。國務院在1 9 9 8 年作出決定在隨后 的三年內，非階段投入3 0 0 0 億元用于城網、農網的改造。因此，目前我國正 在處于配電網發(fā)展的非常良好的時期。 配電網的發(fā)展和改造必須按照科學的規(guī)劃方法進行，這樣能夠節(jié)約大量 的投資資金。例如，若合理的規(guī)劃方法能帶來2 一3 的費用節(jié)約，則可以 節(jié)省大約6 0 9 0 億元的資金。而事實上，一種良好的優(yōu)化規(guī)劃方法與單純的 人工規(guī)劃方法相比，一般可以有5 左右的投資資金的節(jié)約，這將是一個非 常大的數目：另一方面，合理的規(guī)劃方法可以在投入相同的資會的情況下獲 得更合理的配電網絡布局，從而提高供電可靠性、提高供電電壓質量、降低 供電線損率。 1 2 配電網存在的問題【2 】 配電網的發(fā)展隨城市建設規(guī)模及用戶用電負荷迅速增長及供電可靠性的 提高而提出的，由于城市及電力的條塊分割，形成了不想適應的配電網結構， 使配電網的規(guī)范和及發(fā)展不適應城市的需求，突出發(fā)應在以下幾點： 1 配電網電源點落后于城市建設的發(fā)展，由于城市建設及商業(yè)的建立電 源點容量及電能輸出能力受到限制，由其是在配電線路的傳輸通道。 2 改革開放以前，城市建設速度迅速，負荷增長率高，但電力配套建設 不及時，輸電線半徑少，線路長，瓶頸效應明顯，出現卡脖子現象明顯，電 能輸不出去，往往引電停電事故。 3 出現通道影響與城市規(guī)范不相適應，有的地方改用電下電纜，施工入 投資允許，采用架空線路環(huán)境限制，有的采用絕緣線路，網絡復雜較為普遍。 4 供電不可靠因素增大，由于配電網投資不足，設備落后與技術性能低 劣，供電事故頻繁，往往是一點故障引起全線甚至大面積停電。城市繁華地 段，重要場所的停電，影響社會治安與經濟市場。 5 城市電網改造涉及面廣，要求較大，停電難度較大。 浙江大學碩士學位論文 因此，城市配網自動化是一項綜合性的工程，最基本的條件是具備較為完善 的多路電源的網點，具備較好的城市規(guī)范和電源路徑的分布，有較為可靠的 一次，二次設備城市建設的規(guī)模和經濟發(fā)展對配電網提出了較高的要求。 1 3 目前在配網管理方面狀況和水平 隨羞電力系統自動化程度的提高，對配電網的安全經濟運行提出了更高 的要求。傳統的配電網電能損耗統計計算管理模式一般是由抄表人員逐個變 電站、逐條線路、逐個電表按月進行抄表，然后進行供電量、售電量統計， 計算出電網電能損耗。這種方式由于人為因素、抄表實時性等原因無法獲得 精確的電能損耗。國內一些公司已根據配網自動化需求開發(fā)的系統，如k a s 2 0 0 0 配網自動化系統，功能相對較全。配網自動化系統一般具備：實時數 據發(fā)布、定時曲線繪制；準確的故障定位；趨勢曲線分析和報表輸出；嚴 格的權限管理機制等功能。這些系統由于其很高的技術要求和設備投資，在 l o k v 配網難以普及。綜合當前配網運行管理和投資的要求，本文根據當前 微電子技術和計算機技術的發(fā)展，提出采用先進的d s p 和卿u 技術相結合的 方法，結合專用低成本的多功能電網分析儀和配網運行分析軟件，實現配電 網運行信息參數的實時采集、定期檢測與分析，對配電網實現低成本、準實 時的運行管理與分析，能在大副度降低投資成本的情況下滿足配網運行的實 際需求。 1 4 配網自動化建設 1 4 1 配電系統自動化與配網自動化【3 】 由于配電系統是電力系統面向廣大用戶的一個環(huán)節(jié)，因此實施配網自動 化的目的既要符合供電方的要求，又要滿足需方的利益，其目標可以歸納為： ( 1 ) 提高供電可靠性。使城市供電可靠率達到9 9 9 ，大中城市的供電 可靠率達到9 9 9 9 。 ( 2 ) 提高電能質量，降低線損，使城市電力網電壓合格率9 8 ，電網 頻率合格率9 9 9 。 靳江大學碩士學位論文 f 3 ) 。提高供電的經濟性。 ( 4 ) 提高為用戶服務水平和用戶的滿意程度。 ( 5 ) 提高供電企業(yè)管理水平和勞動生產率。 配電系統自動化功能，從國外資料來看有上百項之多，目前國內丌發(fā)實 施的單項功能大體如下： ( 1 ) s c a d a 功能； ( 2 ) 變電站自動化s a ( s u b s t a t i o na u t o m a t i o n ) ( 3 ) 饋錢自動化f h ( f e e d e ra u t o m a t i o n ) ； ( 4 ) 自動繪圖設備管理，地理信息系統a m f m g i s ； ， ( 5 ) 配電系統高級應用軟件( d p a s ) ，包括網絡拓撲b t 、狀態(tài)估計s e 、 潮流計算p f c 、負荷預報l f 、短路電路計算s c c 、電壓無功v q 、培訓仿真 d t s 等： ( 6 ) 配電工作管理d w m ( d i s t r i b u t i o ni n f o r m a t i o ns y s t e m ) ； ( 7 ) 故障投訴t c ( t m u b l ec a n i n g ) ( 8 ) 用戶信息系統l m ( l o a d m a n a g e m e n t ) ( 9 ) 負荷管理l m ( l o a dm a n a g e m e n t ) ； ( i o ) 遠方抄表系統a 敞( a u t o m a t i cm e s s a g er e c o r d h n g ) 。 對上述單項功能，我們習慣將其中變電自動化s a 和饋線自動化f a 兩項 功能全稱為配網自動化( d a ) ，實際上亦就是配電自動化的基本功能，或可稱 為配電自動化的基礎。而負荷管理l m 和遠方抄表系統a m r 等通稱為配電需求 側管理( d s m ) 。d a 和d s m ，再以s c a d a 系統為基礎，加上d p a s 以及以a m f m g i s 為平臺的其他管理功能，便組成了集管理和控制功能于一體的綜合系統，這 就是配電管理系統d m s 。早期關于s a 和f a 的概念，主要指變電站和和饋電 線路的現場自動化功能。d m s 概念則側重于基于配電控制中心的關于配電系 統的全局的管理及其自動化。引入d m s 概念，s a 和f a 本身的含義也擴展了， 相應的配網自動化( d a ) 的概念擴展為配電自動化系統( d a s ) 。d m g 系統的各子 系統均為相對獨立的計算機應用系統，它們通過局域網( l a n ) 或廣域網( w a n ) 互聯成為一具整合系統。 4 浙江大學硬士學位論文 1 4 2 配網自動化與其他自動化系統的關系 配電管理系統和配網自動化的關系已經清楚，現在進一步對配網自動化 與其他自動化系統的關系作一說明。 ( 1 ) 與配網地理信息系統的關系。配電d i s 主要是為配網運行部門服務 的，主要用于配網設備管理運行管理，它必須以此為基礎開發(fā)系統、配曼功 能。但同時它又必須兼顧其他相關部門的需求，做到信息共享，相互支持。 配電g i s 實時化后，可支持供電企業(yè)內部的其他管理過程，如業(yè)務擴展、配 網規(guī)劃、無功電壓管理、可靠性管理、負荷管理、施工管理、停電預安排管 理等。他們兩者的關系相當緊密，我國一些廠家已將它們集成在一起，開發(fā) 出了基于體化平臺的配網自動化與地理信息系統。 ( 2 ) 與電力負荷控制系統的關系。大多數據電力企業(yè)在實旌配電自動化 系統以前已經建成了負荷控制系統，要充分發(fā)揮負荷控制系統的作用。目前， 配網自動化可與之進行采集信息、用戶信息、地理信息的相互補充。從長遠 來看，負荷控制系統應發(fā)展為負荷管理系統，同屬于配電管理系統，其信息 采集、負荷監(jiān)視與控制功能應移交配網自動化系統。 ( 3 ) 與調度自動化系統的關系。對這個問題的討論，涉及我國電力高度 的體制問題。如果配電管理和電力高度是分開的，應該說，配網自動化和高 度自動化系統的關系不大，主要是各自監(jiān)控的系統向對方提供總體信息與要 求。如果配電管理和電力高度是一體的，高度自動化系統應包括配網自動化 的功能，這時配網自動化和高度自動化應是一個一體化的系統。 ( 4 ) 與管理信息系統的關系。配網自動化向管理信息系統提供本系統的 在關信息，并保證信息源的一致性和難一性。 下面先討論配網自動化實施方面的一些問題，然后介紹配網自動化系統 中配網信息管理系統內容( d i m s ) 。 1 4 3 配網自動化的實施 按照國家電力公司1 0 k g 配網自動化發(fā)展規(guī)劃要點中的要求，考慮到 1 0 k v 配電系統直接面對大多數用戶，我國配網自動化實旋的供電系統范圍建 議為1 0 k v 及以下配電系統。1 0 k v 配電系統應包括1 1 0 k v 變電站的1 0 k v 出線 5 浙扛丈學硬士學位論文 開關。 配網自動化的實施睜9 1 ，需要投入大量的資金，任何地區(qū)要想在短時間取 大范圍實施配網自動化是不可能的，因此發(fā)展配網自動化應遵循統籌規(guī)劃、 分區(qū)域發(fā)展、逐步實施的原則。按照配網自動化能達到的功能，首先應當在 配網改造基本完成、具備實施自動化條件、同時也是用戶反映較為強烈、能 夠對供電單位產生最大效益的區(qū)域進行。配網自動化建成區(qū)域應能充分發(fā)揮 效能，以后可按區(qū)域逐步禧積木式的擴展。在經濟條件允許情況下，當前城 市近郊區(qū)、縣城區(qū)可以采用簡易自動化方式。 在配網自動化實旋前必須首選對配電系統的一次網絡優(yōu)化改造。實施配 網自動化對l o k v 配電網絡改造的要求，大致可以歸納為以下四點： ( 1 ) l o k v 電源容量及分布點合理，并滿足n l 要求： ( 2 ) l o k v 主網架己經基本形成，主干線或主支線具備相互聯絡的條件： ( 3 ) 主干線或主支線供電能力可滿足一定時期的負荷轉帶的需要： ( 4 ) 線路參數和負荷資料等基本齊全。 以滿足上述四點要求的基礎上，應先對擬實施配網自動化的線路進行分 段與互聯的改造，以具備實施配網自動化的基本條件。配電線路的分段和互 聯的多少，對配網的安全、經濟和投資有直接影響，因此要對配電網的分段 與互聯結構進行總體規(guī)劃。以一條三分段的線路為例：如只設一個聯絡點， 在供電可靠性方面，每次故障可減少用戶停電戶數6 6 7 ( 按每段線路用戶數 據相同來考慮) ，但導線利用率僅為6 0 ( 按每段線路上負荷相等考慮) 。如果 增加聯絡點兩個，則導線利用率可達7 5 。一般供電可靠性與線路分段數的 關系見下表。從表中可以看出，分段太多效益就不明顯，般以、3 5 段為 宣，不宜超過5 段。 表i - 1供電可靠性與線路分段的關系 分段數 234567 減少停電戶數的百分數( ) 5 06 6 77 58 08 3 _ 3s 5 6 增加值 1 6 78 35332 4 線路聯絡點的增加可以提高線路設備的利用率，但也增加了系統的復雜 浙江大學碩士學位論文 性，并減少了負荷發(fā)展的裕度。在自動化發(fā)展的初期，一次系統應主要采取 線路兩兩相的方式，并以不同變電所主干未端的互聯方式為主。以后根據負 荷增長需要，可逐步增加聯絡點，提高導線利用率，降低配網建議的投資。 1 4 4 配電網信息管理要做的工作 1 0 k v 配網上接連更高的電壓等級線路，下送電給用戶，配網分布面很 廣，如果管理不當，電能損失量大，而且由于1 0 k v 配網線路主要由市縣級 電業(yè)局負責，這級的電業(yè)局管理水平比較落后，經常對配網運行狀況不清 楚，在事故發(fā)生前沒辦法知道配網中存在的問題，近些年用電量的迅速增長， 造成局部線路的嚴重過載和超載，配變負荷嚴重，經常燒壞。負責部門只有 在發(fā)生事故后才了解情況?，F在部分領導已經意識到提高1 0 k v 級配網管理 水平的必要性，以增加部分保護性的投資，來減少可以防止的損失。 1 0 k v 配網管理主要涉及的幾個方面：1 ) 線路的電壓合格率。2 ) 線路 的供電可靠性。 3 ) 線路和配變的過載超載臂況。4 ) 配網的理論線損、實 際線損、管理線損統計5 ) 異常用戶的分析和判別，等。在第二章中，將要 介紹配網信息管理系統( d i m s ) ，此系統是為提高1 0 k v 配網管理水平、解決 配網運行中重要問題而設計的。 7 浙江大學碩士學位論文 第二章配網信息管理系統設計分析 2 1d i m s 設計思想與特色 在配電網，尤其是在1 0 k v 電壓配網建設中，自動化系統投資占總投資的 比例相對較高，因此降低配網自動化系統成本具有重要意義。d i m s 的設計理 念是：低成本、多功能、實用性強。從滿足配網運行的實際需求角度出發(fā)， 它具有運行信息實時記錄和定期傳輸統計、定期計算配網網損、分析電能質 量和運行狀況、分析配網不正常運行的原因、業(yè)務擴展用戶接入系統計算等 功能，具有硬件和軟件相結合、配網運行系統實時監(jiān)測和離線定期分析相結 合的特點。硬件主要部分是多功能電網分析儀軟件主要是d i m s 分析軟件。 2 1 1 硬件裝置的設計思想與特色 目前國內多數配網自動化系統配變監(jiān)測采用r t u ( f t u ) 、電能計量采用 多功能電能表。結果導致系統造價昂貴、運行維護復雜，難以在縣市配電網 運行系統中得到廣泛應用。本系統設計開發(fā)出一種具備配網運行信息采集和 電能計量，并有完善的遠程通訊能力的新型電能質量監(jiān)測分析儀。該裝備的 主要設計思想： 1 ) 、采用d s p 技術和m p u 技術相結合，實現快速的電量數據采集和分析， 同時保證及時的遠程數據通訊、故障記錄和保存、電量信息的記錄和分析。 可以實現多任務同時操作【m 】。 2 ) 、采用雙機通訊中斷技術，保證重要數據的實時傳輸。 3 ) 、電能計量采用傅里葉分解，實現2 0 次諧波分量有功電度計量，保 證電能計量的準確性。 4 ) 、利用公共電話通訊網，實現有線、無線的電量數據的采集【l ”。 5 ) 、采用g p s 技術，實現電量監(jiān)測分析儀的準確對時。每個分析儀中， 都帶有時鐘，精度每年誤差不到三分鐘，并定時檢查可保證數據采集有效性。 6 ) 、配備獨立的數據采集系統，可實現在線監(jiān)視、定時采集等功能。 7 ) 、帶有內存保留數據功能，可存儲三十天的配網運行數據。這點是普 8 j 掃 江大學頸上學位論文 通f t u 做不到的。 硬件系統的結構設計圖為： 丑景羹萎 一秈 f d j d 2 饈 c 0 m 岱p 電信號的罅 渡與傅立葉分 蘭檑進出審 麓計篁蒯睡 電藏、相位， 功事、囊摹采 集和計童 刪 r 一 常瑰電品墨示l 一液墨示 開關信號處理1 一電二倍號存茸l 捌咿憾陽i 芒量l 一按健控制 遠疆教括通訊 一 遁語【接口 圈l 硬件結構 該裝置特點1 ) 低成本，把數據采集與電能計量合二為一，減少投資。 2 ) 信息采集與貯存量大，可以滿足配網運行管理的要求。 3 ) 通信方便，可通過有線、無線電話通信，無需專用通訊 通道。 軟件部分的設計思想 浙江大學碩士學位論文 浙江大學碩上學位論文 圖3 系統運行結構 浙江大學碩士學位論文 2 2 系統概述 i o k v 配電網絡是電力企業(yè)直接向用戶送電的線路網絡，是電力企業(yè)輸配 電網絡的最主要的末端線路。由于它直接和用戶聯系，因此配網的主要經濟 技術指標在很大程度上反映了電力企業(yè)的經營的主要經濟技術指標，也出于 配網的面廣量大，配網的運行管理在電力企業(yè)的經濟技術管理中占有相當重 要的位置。 為了提高配網的經濟技術管理水平，必須及時、全面、準確地了解配網當 前的運行狀態(tài)。因此建立一套能反映配網當酊以及歷史運行技術數據的基礎 系統對電力企業(yè)來說是十分必要的。 由于單條i o k v 線路是相對獨立工作的( 在利用線路聯絡開關工作時，可 以將被聯絡的線路含_ 并成一條線路計算) ，在不考慮環(huán)網運行的前提下，一 條i o k v 線路可以看作是由一個電源關口供電的樹狀線路，其基礎資料除了線 路本身的結構以及技術參數外就是反映線路電源側和負荷側的計量裝置數 據。理論上在知道了一條線路的所有關口計量數據以及用戶計量數據時，結 合線路本身的結構和技術數據，我們就能夠對這條線路的潮流數據進行計算， 在知道了線路的潮流數據后，反映線路經濟、技術、安全運行方面的所有基 礎資料就已經能夠全面得到。 理想化的潮流數據應該是實時的，但由于受通訊條件的限制，完全實時的 采集線路各關口以及用戶的計量數據至少從目前的技術條件來看是不現實 的?？紤]另外一個因數，由于各計量裝置本身精度的原因，即使實現完全的 實時數據采集，其計算精度也受到計量精度的限制，因此采用準實時的方式 對系統進行估算，在實際情況下是可以被接受的，當然隨著技術的不斷進步， 采集裝置，數據傳輸系統以及系統運算速度會不斷提高，從而使系統不斷升 級，逐步向實時化過渡。 實現本系統的前提條件是現有的計量裝置能夠是關口以及用戶計量數據 的采集并通過遠程數據傳輸系統傳送到系統數據庫，如果系統要實現每天的 潮流分析，系統的采樣時間必須足夠短( 越短越好) ，至少每小時一次。 一般意義上配網綜合信息系統是配網自動化的一個必要的組成部分，當線 路聯絡開關具備遙控條件時，本系統可以很方便地升級為配網的自動化系統， 新江大學碩士學位論文 這是因為本系統原則上已經實現了線路潮流的實時計算，在升級版的軟件中 只要加入環(huán)網潮流算法，系統同樣能實現環(huán)網潮流的分析計算以及潮流的預 演功能，從而為配網的調度提供依據。 由于本系統實現了每1 5 分鐘次的計量數據采集和線路潮流計算，結合 系統提供的強大的基礎數據庫功能，系統可以很方便提供如下功能： 1 線路損耗的理論計算： 2 線路統計損耗的匯總分析： 3 管理線損的每日統計分析； 4 線路電壓質量的每日統計分析： 5 線路( 到每一線路段) 的安全，經濟運行情況的統計分析： 6 用戶配變的安全，經濟運行情況的統計分析； 7 線路無功分配，分布情況的統計分析： 8 用戶，線路運行歷史資料的自動更新和積累； 9 根據歷史資料和當前運行數據比較分析得出的異常情況報告； 此外系統還可以實現在更換某一線路設備或用戶設備時，在目前的線路 運行狀況下的預演，以供營業(yè)系統或用戶業(yè)擴時其他相關技術部門參考。 2 3 系統的構成 本系統主要由5 個基本的子系統構成 i ) 基本數據數據庫及其維護系統： 基本數據包括c t ，p t ，表計，變壓器，用戶臺帳等反映用戶基本情況的 數據以及導線電纜，線路概況，出口開關，線路聯絡開關及其計量裝置等反 映線路基本情況的數據。這些數據構成了系統最底層的也是最基本的數據。 系統提供了這些數據的維護( 錄入，查詢，修改，備份，存檔) 功能。 2 ) 遠程數據采集傳輸系統： 遠程數據采集由裝置在線路出線開關側以及各個用戶側的多功能表完 成，其采集的計量數據通過電話線路由遠程抄表軟件完成。系統提供了數據 庫和抄表軟件的接口，并根據系統基本數據中的歷史資料對原始采集的數據 進行了預處理。 13 浙江大學頌 ：學位論文 3 ) 線路結構數據庫及其圖形化維護系統； 線路結構數據庫及其圖形化維護系統的功能是實現線路結構圖形及線路 相關數據和數據庫之聞的相互關聯，是系統潮流自動分析計算的關鍵，通過 圖形數據的數字化，系統可以實現線路信息的圖文互查，也可實現線路潮流 數據的圖形化顯示。 4 ) 潮流分析計算系統； 系統根據基本數據系統提供的基本數據，遠程數據采集傳輸系統提供的 計量運行數據以及線路的結構化數據，實現了按系統采樣周期( 1 5 m i n ) 自動 進行每條線路的潮流分析計算的功能。 ， 5 ) 用戶報表分析處理及數據查詢系統； 以上4 個系統提供了本系統的全部基礎數據以及運行技術基本數據，表 報分析及數據奩詢系統，提供了對這些數據根據用戶不同專業(yè)需要，進一步 匯總分析的功能，反映了實現配網綜合信息管理最終用戶需求。 2 4 系統軟件組成 1 系統維護程序 1 ) 數據庫結構維護 2 ) 用戶管理 3 ) 數據安全管理 4 ) 備份管理 5 ) 存檔管理 6 ) 系統消息管理 1 基礎數據維護程序 1 ) c t 數據 2 ) p t 數據 3 ) 表計數據 4 ) 變壓器數據 5 ) 導線電纜數據 6 ) 開關數據 浙江大學碩士學位論文 7 ) 全局線路基本情況 8 ) 用戶臺帳 2 線路結構圖形化編輯程序 3 線路潮流圖形化顯示程序 4 報表處理程序 1 ) 線損統計表( 日報，月報，年報或指定時間段) 2 ) 用戶電壓合格率統計表 3 ) 用戶無功情況統計表 4 ) 線路電壓運行情況匯總表 ， 5 ) 線路無功運行情況匯總表 6 ) 線路安全，經濟運行情況統計分析表 7 ) 異常用戶情況統計分析表( 含負荷異常，電壓異常，三相不平衡) 8 ) 其他根據用戶需求現場二次開發(fā)的報表程序 5 表計運行數據預處理程序( 后臺運行) 6 潮流計算程序( 后臺運行) 7 系統監(jiān)控程序( 后臺運行) 2 5 系統的數據構成分析 ( 一) 系統基礎數據 本系統基礎數據主要由以下幾個方面的數據構成： 1 元件( 導線，電纜，變壓器，c t ，p t ，電表，開關等) 的基本技術參 數( 設備臺帳) ； 2 用戶基本技術業(yè)務數據( 用戶臺帳) ； 3 由遠程抄表系統采集的各類計量數據( 抄表數據庫) ； 4 由電力企業(yè)原有業(yè)務管理系統產生各類編號名稱對應數據( 名字 庫) ； ( 二) 系統結構化數據 為了有效分析配網中各線路的潮流分布，需要將配網的線路結構以關系 數據庫的形式保存。雖然線路的結構化數據同樣來源于以上所說的系統基礎 浙江大學碩士學位論文 數據，但考慮系統運行速度以及系統的相對獨立性，線路結構數據庫中將產 生某些中間數據，以及反映線路各單元間邏輯關系和為了實現線路結構可視 化編輯，潮流可視化顯示所必須的相關數據。 這些數據將保存在以線路編號為主關聯的線路結構數據庫中。線路結構 數據庫中的某些數據可能和系統基礎數據庫中的某些數據重復。 ( 三) 系統計算產生的中j b j 數據 系統設計實現的大部分功能是基于配網的潮流計算結果，為產生系統最終 需要的相關數據，系統在一定條件下需要在一定時間段內保存系統潮流計算 的中間結果，包括： 1 電源側( 各線路開關，線路聯絡開關) 的理論輸出功率( 有功，無功) ； 2 線路個節(jié)點的理論計算電壓： 3 各線路段的輸入輸出功率( 有功。無功) 及其方向； ( 四) 系統輸出數據 系統的最終目的是根據各個專業(yè)部門的不同需求，利用以上三類數據產 生符合企業(yè)管理需要的各類規(guī)范報表。某些報表數據是臨時性的，而有些報 表數據可能要保存( 存檔) 并向其它系統提供接口( 如線損月報，季報，年 報等將上報企業(yè)領導以及上級主管部門，這就要求系統保存這些數據并向企 業(yè)的m i s 系統提供接口) ； 2 6 系統基本數據的維護方法分析 除系統基礎數據外，本系統的其他數據在本系統中是自成體系的。原則 上本系統只需要維護系統以內的數據資源。但事實上本系統的大量數據來源 于基礎數據，只要基礎數據發(fā)生變化，本系統的其他相關數據也要隨之發(fā)生 變化，而基礎數據來源于供電企業(yè)的各個不同的專業(yè)部門，要求個單一的 專業(yè)部門來為本系統的所有數據資源顯然是難以實現的，而且系統也不能要 求所有用戶的所有基礎數據在本系統投入運行時全部存在于數據庫中，很可 能某些數據對用戶來說還沒有實現電子化存儲。這就要求系統對系統中必須 使用的每一個數據提供兩種可能的輸入方法，系統要求輸入數據時首先應當 在數據庫( 可能是其它系統的數據庫資源) 中查詢是否存在這樣的數據，( 當 浙江大學碩士學位論文 然，這種功能的實現需要在本系統的系統維護程序中實現系統和其他系統數 據庫的關聯) ，當需要的數據不存在時，系統應該提供由本系統數據庫維護 程序實現的人工錄入手段。 但從系統實現的角度考慮，要實現兩種兼容的數據錄入方法將使系統復 雜化?？紤]用戶最終總是要實現基礎數據的電子化存儲，可以考慮基礎數據 的維護功能納入本系統。 如果用戶原來已經具有完善的基礎數據平臺，則保留用戶原來的基礎數 據維護流程以及方法，本系統只定義系統和基礎數據平臺的關聯，否則直接 使用本系統提供的基礎數據維護平臺。 ， 綜合上面分析，本系統的數據維護功能應包括基礎數據的維護平臺。在 數據庫結構定義時，應該完整的定義用戶的基礎數據庫結構。 2 7 系統數據庫的設計原則分析 從系統數據構成分析可以知道，本系統的數據庫可以分為4 個層次，在 系統最底層的是基礎數據庫，由于它提供的信息不但提供給本系統使用。也 有可能提供給用戶的其他系統使用，因此系統基礎數據庫的結構定義必須完 整全匿。 本系統的核心是線路的潮流分析計算，而潮流計算按系統設計要求應該 每1 5 分鐘計算一次，對擁有大量線路的用戶來說，1 5 分鐘對所有線路的潮 流進行一次計算，將對系統的運算速度提出較高的要求，如果數據關聯太多， 有時候可能是無法實現的，因此在數據庫結構設計時，對潮流計算所要使用 的數據應盡量減少關聯，雖然這樣可能要付出增加數據庫數據冗余的代價。 如計算潮流時需要使用每一個線路段的電阻和電抗，一種方法是直接在 線路結構數據庫中設置這樣的字段，另一種方法是根據結構庫中線路段的導 線規(guī)格關聯線路設備參數數據庫中相應規(guī)格的導線查詢其基本技術參數即單 位長度電阻和單位長度電抗，在根據線路段長度計算該線路段的電阻和電抗。 這樣處理的好處是線路結構數據庫中不需要電阻和電抗這樣兩個字段，簡化 了數據庫，降低了數據庫規(guī)模，但付出了犧牲運算速度的昂貴代價。 因此線路結構數據庫的設計原則時，線路結構數據庫中包括所有潮流計 l7 浙江大學碩士學位論文 算需要使用的直接技術參數。 對于查詢等以及其他對運算速度沒有很高要求的統計類運算，為降低系 統數據庫的規(guī)模，線路結構數據庫中不設置中間數據字段，這些數據可以通 過線路結構數據庫中的相關關鍵字段從基礎數據庫通過關聯得到。如計算統 計線路經濟運行，安全運行指標時，可以通過線路結構數據庫中線路段的導 線規(guī)范關聯導線技術參數數據庫，得到該線路段的經濟運行和安全運行電流 指標。 2 8 系統維護程序分析 系統包含了五個不同類型的數據庫： 1 ) 運行數據庫 2 ) 臨時數據庫 3 ) 備份數據庫 4 ) 存檔數據庫 5 ) 系統管理數據庫 運行數據庫和備份數據庫完全相同，備份數據庫的建立完全是出于系統 數據安全性的考慮，為此通常要求，這2 個數據庫存放于不同的物理設備， 當運行數據庫因某種原因被破壞時，系統可以利用備份數據庫恢復運行。 隨著系統運行時間的積累，系統中會產生大量的無效數據， ( 如，由于 某些用戶的消戶，更改等原因) 這些數據作為用戶營業(yè)的歷史資料需要保存， 如果將這些數據保存在運行數據庫中則將降低系統的運行效率，為此系統設 計了數據的存檔功能。存檔數據庫的對應數據表結構和運行數據庫對應表的 唯一不同是在存檔數據庫的表結構中專門增加了存檔時間這個字段。對存檔 數據庫，系統可以根據這個時間對存檔數據進行清理。如系統可以清除存檔 時間超過一定時間( 如5 年) 的那些記錄數據。應該有一個查詢程序，為用 戶提供這些存檔數據的查詢服務。 由于系統是一個多用戶系統，為保證運行數據的唯一性和安全性，系統 中所有客戶端程序對運行數據庫的寫入操作均被限制?？蛻舳顺绦驅祿?修改，添加均通過臨時數據庫進行。系統在數據安全管理程序中規(guī)定了對數 浙江大學碩士學位論文 據庫中所有數據表修改或添加時必須進行的有效性，安全性檢查內容，這種 檢查是通過對i 臨時數據庫中所有記錄的數字簽名實現的。因此，臨時數據庫 的對應記錄結構中比相應的運行數據庫增加了6 個字段，分別是： 1 ) 編制者數字簽名 2 ) 編制提交時間 3 ) 審核者數字簽名 4 ) 審核提交時間 5 ) 批準者數字簽名 6 ) 批準提交時間 對每一個數據表，應該對這6 個字段定義一個形式審查的邏輯表達式。 系統需要兩張表來管理用戶以及對用戶的訪問權限進行控制，同時這兩表也 是系統對客戶端提交的數據進行形式審查的依據。這兩張表是系統管理數據 庫的組成部分。 表2 - 1 的字段結構： 1 ) 用戶名 2 ) 數字簽名字 3 ) 密碼 4 ) 對系統數據庫的訪問權限，對應數據庫中的每一張表為一個字段( 單字節(jié)， 整型) 表2 一l d 7保留 d 6保留 1 ) 5 保留 d 4批準權限 d 3審核權限 d 2 編制權限 d 1 數據寫權限 d o 數據讀權限 浙江大學碩士學位論文 每一個有權用戶在該表中擁有一個記錄。 表2 2 的字段結構： 1 ) 表的名稱 2 ) 客戶訪問名稱 3 ) 對應文件名 4 ) 運行文件路徑 5 ) 備份文件路徑 6 ) 臨時文件路徑 7 ) 存檔文件路徑 8 ) 文件最大規(guī)模 9 ) 文件更新形式審查等級 表2 - 2 d 7= o d 6 保留 d 5保留 d 4需要審查批準權限 d 3 需要審查審核權限 d 2 需要審查編制權限 d 1保留 d o保留 系統中每一張表( 包括這張表本身) 都需要在該表中有一個對應的記錄， 系統初始化時審查等級= 0 。 客戶每提交一個數據( 寫臨時數據庫文件) 將向系統發(fā)出一個提交事件， 系統對提交的數據進行形式審查，如果提交的數據沒有相應的權限用戶的數 字簽名，則系統將向上一級別權限有權用戶發(fā)出一個提請簽名的消息，如果 臨時數據文件通過系統的形式審查，則這個記錄的數據將在系統更新時間窗 口內添加或替代原有數據。 客戶端的所有用戶可以用寫特定臨時文件的方式柬觸發(fā)系統； 同樣，系統可以向所有未授權用戶( 匿名) 開放一個特殊的臨時數據文 浙江大學碩士學位論文 件，這樣匿名用戶也可以用寫一個特定的文件記錄柬申請相應的權限： 這意味著系統和客戶端可以通過臨時文件交換數據； 采用這種形式，不用定義系統控制協議，即可完成系統和客戶的消息交 換。 在服務器端，一個數據的寫操作將引發(fā)一個事件，在客戶端如果系統監(jiān) 控程序對臨時消息文件的寫入不能觸發(fā)客戶端程序，則要求客戶端程序應該 有定時查詢相應消息記錄的功能。 從表2 2 的定義可以看出，系統中每一個數據文件在客戶端和系統可以 使用不同的文件名，這樣客戶端軟件和系統軟件相對獨立，可以方便系統的 構建和系統的維護，也提高了系統的可移植性和系統數據的安全性。 對系統管理數據庫，在消息交換表中定義其結構： 1 ) 消息源客戶端代碼 2 ) 消息目的客戶代碼 3 ) 用戶名 4 ) 密碼 5 ) 事件分類代碼 6 ) 提交日期 7 ) 提交時間 8 ) 消息正文 為簡化代碼管理，系統約定： 1 ) 統監(jiān)控程序的客戶代碼為l ； 2 ) 如果客戶代碼為0 ，則表示廣播消息： 3 ) 系統為每一個客戶端程序分配一個客戶端代碼： 4 ) 客戶端代碼是一個單字節(jié)整形數，即系統最多可以支持2 5 5 個客戶端 程序： 系統為了管理多個客戶端，協調各個客戶端程序的運行，需要另外一張 表，也就是客戶端程序信息表，結構如下： 1 ) 戶端程序名稱 2 ) 戶端程序代碼 浙江大學碩士學位論文 3 ) 當前i p 地址 4 ) 當前登陸狀態(tài) 5 ) 最近一次登陸時1 司 6 ) 最近一次退出時間 2 9 線路結構數字化程序分析 為了有效分析配網中各線路的潮流分布，需要將配網的線路結構以關系 數據庫的形式保存。雖然線路的結構化數據來源于系統基礎數據，但考慮系 統運行速度以及系統的相對獨立性，線路結構數據庫中將產生某些中間數據， 阱及反映線路各單元間邏輯篆系和為了實現線路結構可視化編輯，潮流可視 化顯示所必須的相關數據。 這些數據將保存在以線路編號為主關聯的線路結構數據庫中。 一條1 0 k v 線路包括了以下4 個要素： 1 ) 線路關口一一包括連接的線路開關或線路聯絡開關及其計量裝置： 2 ) 用戶一一包括一臺或者二臺變壓器以及或者在高壓側或者在低 壓側的計量裝置的用戶： 3 ) 線路節(jié)點一一段線路和線路關口或用戶或其它線路段的連接點； 4 ) 線路段一任意兩個線路節(jié)點間的那一段線路； 表2 3 定義的數據庫構成包含了線路結構數字化和線路潮流計算需要 的全部必要信息以及潮流計算產生的所有中間結果。其中基本參數部分對每 個線路元件是唯一的，這些數據在進行線路結構的圖形化編輯時生成；而運 行數據部分則依據系統采樣周期不斷生成( 如每1 5 分鐘產生一批數據) 。在 數據庫系統中，這些運行數據每線路每周翹保存在一個文件里，如果這樣的 話這個數據文件的文件名必須反映這組數據的采樣時刻，以確保系統能方便 地檢索到指定時刻的對應運行數據。 根據表2 4 設計的線路結構及運行數據庫組織原則，對應一條1 0 k v 線 路將有8 張數據表文件與該線路的線路編號連接在一起，其中4 張表反映了 該線路的結構化數據，另外4 張表反映了線路元素的運行數據。 系統將在每個采樣周期產生一個新的運行數據文件，如果系統1 j 分鐘采 樣一次則每天每條線路將生成4 * 9 6 = 3 8 4 個數據文件。 浙江人學碩士學位論文 線路編號規(guī)則： 一條特定的線路在系統中的關鍵字是其線路編號，該線路編號由8 位數字構成，前3 位是所在變電所的編號，第4 位是母線段編號，后4 位是該線路在該變電所的編號，位數 不足時前面加o 補足 線路編號在系統中規(guī)定的代號為：x l b h ( 大寫) 線路結構及運行數據庫表命名規(guī)則 基本參數運行數據 開關組開關參數表 k c + & x l b h 開關運行數據表k s + & x l b h + & d a t e + & t i m e 節(jié)點組節(jié)點參數表 j c + & x l b h 節(jié)點運行數據表j s + & x l b h + & d a t e + & t i m e 線路段線路參數表x