可视化及互操作技术在保护配置与智能成单业务中的应用

　　摘要：继电保护配置和变更通知单的准确性对电网安全运行具有极其重要的意义，赣州电网保护整定可视化配置与智能定值单系统软件的应用，实现继电保护方案配置的可视化功能和继电保护变更通知单的防误模拟和智能成单功能。本文详细阐述了可视化及互操作技术在保护配置和智能成单业务中应用的必要性和优点，并对软件的应用效益进行了全面总结。

　　【关键词】可视化互操作保护配置智能成单

　　1研究背景

　　赣州电网网络结构、运行方式存在一定的特殊性，电压等级多样化，存在较多的不规则接线形式，保护配置形式不尽相同，而且电网内的保护装置类型多种多样。因此，整定原则灵活多样，需要处理众多的定值限制条件，这些使得电网的整定计算较为复杂。为解决这一问题，赣州供电分公司使用一套由华中科技大学开发的继电保护整定计算软件，采用全图形的界面，实现了继电保护定值整定与管理高级应用的智能化。

　　然而，继电保护配置目前仍然是依靠人工汇总并以表格形式呈现，不仅编制汇总时工作量大，而且不够直观，对专业知识依赖程度高，不便于调度人员在事故处理时快速准确查阅。其次，在编制日常检修方式单时，继电保护人员常常依赖记忆以及经验编制与一次方式相适应的保护配置，存在漏写关键配置（如加停用备自投联切压板）或误写保护定值单号的可能性，电网运行存在人为隐患。

　　为解决这一问题，开发一套赣州电网保护整定可视化配置与智能定值单系统软件，主要实现继电保护方案配置的可视化功能，具有与赣州电网一次方式变化相对应的继电保护定值配置可视化功能（包括继电保护定值单号、保护范围、重合闸信息等）。同时，基于专家系统智能匹配技术，实现了与一次方式变更单相适应的继电保护变更单自动生成功能，即继电保护变更通知单的防误模拟和智能成单功能。

　　2可视化与互操作

　　目前地区全网的继电保护定值配置大多以表格形式呈现，运行方式技术员、调度员等相关工作人员仅仅依靠SCADA查看网络现状。因此，考虑采用全图形化交互界面。

　　早期的电力系统高级应用软件，由于厂家不够重视等原因，很多功能无法达到实用化甚至功能建设尚不全面，因此，很多外挂式的应用软件填补了市场空白。

　　这些外挂式应用软件的设计和应用，往往都是采用自建系统、各自为政的模式，电网的静态模型和图形画面全部都是采用非标准格式。外挂式应用软件刚刚完成调试后的投运初期，由于电网网架和设备都没有发生变化，因此功能可以按预期设计可靠应用。随着电网的快速发展，电网网架的规模和设备类型都发生变化，这类外挂式应用软件要保持可持续化应用，就必须及时对电网模型和图形进行维护。这就导致远动人员或使用人员需要在完成本职工作的同时，额外增加了极大的维护工作量，造成人力和物力的损失。久而久之，很多外挂式应用软件因为维护不善导致闲置。

　　本文所述可视化和互操作，是基于公共图形SVG标准和IEC61970CIM标准设计和实现的，分为紧耦合和弱耦合两种模式。

　　基于SVG公共图形标准，实现高级应用所需的静态建模功能和运行态功能，实现可视化应用，所见即所得。在可视化的基础上，实现各独立操作或功能的动态链接库，支撑整个软件的应用。

　　基于IEC61970CIM模型标准，实现支持任何遵循统一标准的第三方SCADA/EMS系统电网模型文件的读取、解析和自动入库，同时实现反输出和对外生成功能，向第三方系统提供电网CIM静态模型文件，包括电网设备台账参数和连接关系等。

　　基于电网CIM静态模型文件和SVG图形文件，结合网络拓扑分析技术，实现图模一体化解析和应用，生成满足继电保护配置和智能成单业务所需的对象（电网模型）和环境（图形化配置、可视化浏览和防误模拟图形自动操作）。

　　电网网架和设备的变化是阶段性的，而且文件解析需要消耗一定的运算资源和时间成本（一般地区电网模型CIM文件的解析需要数秒到数十秒），不能满足某些实时性要求较高的电力系统高级应用。所以，电网模型CIM文件和图形SVG文件一般都采用弱耦合模式进行解析和应用。

　　电网运行实时数据的获取，其模式关乎高级应用对数据实时性的要求而定。以往常用的方法是建立IEC104接口或IEC61970CIS接口实现，即紧耦合模式。针对保护配置和智能成单业务，对于实时性数据的要求基本可以忽略，因此也可以采用弱耦合的模式。即启动业务应用前，下载SCADA/EMS系统生成的CIM文件进行解析，同时获取电网静态参数和运行数据即可。

　　互操作应用功能，主要是可以支持第三方非控制类高级应用（如理论线损实时计算、变压器经济运行分析等）的即插即用，减轻这些应用造成SCADA/EMS系统的机器负载和网络资源，避免造成性能影响，提高其运行稳定性，这对于提高电网运行的安全性和可靠性也具有积极的实际意义和实用价值。

　　3应用情况及效益分析

　　保护整定可视化配置与智能定值单系统软件已经在赣州电网投入应用，系统运行稳定，人机交互友好，决策内容准确可靠。

　　保护整定可视化配置与智能定值单系统软件基于互操作技术，实现业务功能的即插即用，基于可视化技术，将赣州电网随着方式变化而变化的拓扑结构及时反映在图形上，在电网运行方式发生变化时智能化提醒方式、调度、变电运行维护等相关工作人员切换相关设备的保护定值，并自动提示本保护的对下级线路的是否有保护范围、能否投重合闸、备自投等相关信息。

　　保护整定可视化配置与智能定值单系统软件的应用，为方式、调度、运行等相关工作人员的日常工作提供直观、可靠的技术支撑，提高电网运行的智能化水平，提升调度员对电网的驾驭能力，同时减轻调控运行人员的工作量，保证电力系统运行的可靠性，为构建风险管控体系、深化调控一体化、实现智能调度平台提供了坚实的支撑。