引言
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大,新建電廠、變電站需求越來越多,對應(yīng)電網(wǎng)自動化調(diào)度主站系統(tǒng)數(shù)字化圖紙及模型構(gòu)建的工作量也不斷增加。在電網(wǎng)自動化、調(diào)度領(lǐng)域,電力廠站一次圖是日常調(diào)度運行管理的基本工具,對保證圖形運維的高效性、及時性和準(zhǔn)確性具有積極的現(xiàn)實意義,有利于主站系統(tǒng)圖模數(shù)的一體化建設(shè)及信息共享。
目前工程應(yīng)用中各個調(diào)度主站系統(tǒng)在新投運廠站時,主要通過手工繪制或拷貝相似結(jié)構(gòu)的廠站圖進(jìn)行修改生成新的廠站圖,再通過模型錄入、檢索器關(guān)聯(lián)的方式實現(xiàn)圖模一體化構(gòu)建,人工維護(hù)工作量較大。理論研究方面,針對電力系統(tǒng)圖形自動生成的研究主要集中在根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ托畔?gòu)建圖形。文獻(xiàn)描述了根據(jù)一次C1M模型信息借助oracleSpatial網(wǎng)絡(luò)分析功能自動識別廠站圖典型接線方式,按不同電壓等級分區(qū)布局廠站接線圖的方法。文獻(xiàn)描述了包括布局、容器和圖形3種由高到低的層次化樣式生成廠站一次圖和分圖的方法,開發(fā)實現(xiàn)了一套廠站圖輔助生成系統(tǒng)。文獻(xiàn)從電網(wǎng)潮流圖自動生成的角度出發(fā),研究根據(jù)廠站、饋線模型自動生成電網(wǎng)潮流圖。文獻(xiàn)描述了配網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域中基于拓?fù)淠Ｐ托畔⒌膯尉€圖、聯(lián)絡(luò)圖自動生成算法。文獻(xiàn)針對1EC61970一301標(biāo)準(zhǔn)提出改進(jìn)建議,通過構(gòu)建通用布局模型,解決變電站模數(shù)圖的一致性映射,實現(xiàn)由模型自動生成廠站圖形。
本文從電網(wǎng)廠站圖典型接線方式出發(fā),詳細(xì)描述廠站圖內(nèi)部元素特征,包括發(fā)電機、主變、母線接線、進(jìn)出線間隔、母聯(lián)間隔、母分間隔、附屬設(shè)施間隔及設(shè)備圖元等,配合相關(guān)配置策略,向?qū)矫枋鰪S站圖內(nèi)部結(jié)構(gòu),靈活生成廠站一次圖。
1典型接線方式
廠站圖的接線方式一般由廠站的容量、出線回數(shù)、環(huán)境、負(fù)荷特性等諸多因素決定。理論上,基礎(chǔ)的電氣接線方式是可以枚舉的,一般按母線分類,常用的形式分為有母線和無母線兩大類。有母線的主接線形式包括單母線和雙母線。無母線的主接線主要有單元接線、橋形接線和角形接線等。通過梳理廠站基本接線方式,分析廠站內(nèi)部一次圖拓?fù)溥B接關(guān)系,可逐次構(gòu)建廠站圖內(nèi)部組合結(jié)構(gòu)。
1.1單母
單母接線主要包括單母無分段、單母分段、單母(分段）加旁母等接線形式,其中單母無分段結(jié)構(gòu)如圖1所示。
單母接線布局主要根據(jù)各個母線配置的負(fù)荷間隔數(shù)及負(fù)荷間隔配置信息進(jìn)行二維空間的位置劃分。布局過程為:(1）確定母線起始位置及長度(根據(jù)間隔數(shù)量及水平間距參數(shù)）。(2）根據(jù)間隔數(shù)量依次布局間隔元件。其中間隔布局過程為:根據(jù)間隔配置確定間隔垂直長度:從母線側(cè)依次放置刀閘、地刀、虛擬節(jié)點、開關(guān)、刀閘、地刀等元件。(3）對配置有旁母的情況,布局當(dāng)前間隔與旁母連接刀閘的位置。此外,對分段的情況,通過多個母線獨立配置,并通過母分間隔實現(xiàn)連接。
1.2雙母
雙母結(jié)構(gòu)包括雙母無分段、雙母3分段、雙母4分段、3/2接線、4/3接線、變壓器母線組接線及雙母(分段）加旁母接線等,其中雙母無分段結(jié)構(gòu)如圖2所示。
雙母接線比單母接線相對較復(fù)雜。與單母布局類似,首先根據(jù)母線起始位置及配置的負(fù)荷間隔布局母線位置,需要根據(jù)雙母間距參數(shù)設(shè)置為兩個母線。其次根據(jù)負(fù)荷間隔的配置信息布局負(fù)荷間隔元件。不同之處在于各個負(fù)荷間隔需根據(jù)偏移參數(shù)設(shè)置兩個刀閘與兩個母線建立關(guān)聯(lián)。再次,與單母接線相比,雙母結(jié)構(gòu)需增加母聯(lián)元件布局,對母線的長度也需要有一定的調(diào)整。
最后,針對3/2接線和4/3接線等特殊方式,在布局時需設(shè)計特殊的布局函數(shù)來實現(xiàn)布局,根據(jù)負(fù)荷垂直長度計算雙母間距,然后在母線內(nèi)部依次布局開關(guān)、刀閘元件,完成整體母線單位的布局。
1.3單元接線
單元接線方式下發(fā)電機與變壓器直接連接,沒有或很少有橫向聯(lián)系的接線方式,一般用于發(fā)電廠中。如圖3所示。
單元接線方式的布局較簡單,主要根據(jù)布局起點設(shè)備對象,依次向上或向下排列元件圖元位置即可。
1.4橋形接線
橋形接線分為內(nèi)橋接線和外橋接線兩種形式,如圖4所示。
與雙母接線中的3/2接線和4/3接線等特殊方式類似,橋形接線也設(shè)計為對應(yīng)的布局函數(shù)進(jìn)行H形元件圖元布局,根據(jù)內(nèi)橋、外橋參數(shù)配置,計算水平連接斷路器的位置。
1.5角形接線
角形接線的各個邊互相連接成閉合的環(huán)形,各進(jìn)出線回路中只裝設(shè)隔離開關(guān),分別接至多角形的各個頂點上。與橋形接線方式類似,三角接線、四角接線都可以通過特定的布局函數(shù)實現(xiàn),根據(jù)幾何形狀特性,計算各個元件圖元在幾何圖形中的具體位置。
2廠站圖生成
2.1總體流程
本文主要針對有匯流母線特征的廠站圖進(jìn)行自動生成。無匯流母線結(jié)構(gòu)的一次圖一般結(jié)構(gòu)相對簡單,暫不做討論。廠站圖自動生成的總體流程如圖5所示。
首先通過向?qū)浇缑?配置待生成廠站的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、模型及布局參數(shù),生成一個廠站結(jié)構(gòu)描述文件(SSD）。其次由廠站自動成圖算法實現(xiàn)從廠站結(jié)構(gòu)描述文件到圖形(G）文件的轉(zhuǎn)化。用戶對生成的G文件進(jìn)行效果評估,包括主觀感知和量化分析。針對成圖效果不夠理想的情況,可進(jìn)行向?qū)Ы缑娴牟季謪?shù)修正,重新成圖。此外,在當(dāng)前圖模一體化的應(yīng)用場景下,工具也支持同步生成廠站模型,免于人工維護(hù)模型和檢索器關(guān)聯(lián)的過程。在具體生成模型時基于模型約束規(guī)則實現(xiàn)設(shè)備名稱唯一、設(shè)備編號自動生成等。
2.2主變描述
主變分為兩卷變(有載和無載兩種）和三卷變(有載、無載、有載自耦、無載自耦）,接線方式也不盡相同。經(jīng)過分析總結(jié),主變描述包含:主變名稱、主變類型兩卷變、三卷變）、主變圖元、各個電壓等級(高、中、低）的中心點設(shè)備、各個電壓等級繞組的附屬設(shè)備信息等。通過提供最大化描述主變對象的能力,實現(xiàn)各個不同應(yīng)用場景下的主變描述。
2.3母線描述
母線描述體現(xiàn)了基本電氣接線方式。通過高、中、低不同電壓等級分別配置其間隔寬度、母線數(shù)量、母分信息等。母線配置中除提供基本的接線形式外,還考慮附屬設(shè)備的配置、進(jìn)出線類型及對側(cè)廠站等信息。
2.4間隔描述
間隔對象用于構(gòu)建母線與母線、母線與主變、母線與負(fù)荷(端子）、母線與附屬設(shè)施的連接拓?fù)潢P(guān)系,定義了間隔中的斷路器、刀閘、地刀、電抗、避雷器等設(shè)備的配置情況。
此外還包括母分間隔、主變間隔、附屬設(shè)施間隔等,具體配置基本類似。
2.5布局布線
布局環(huán)節(jié)實現(xiàn)主變、母線、間隔等元素的坐標(biāo)分配。布局針對各個電壓等級區(qū)域分別處理。以某一特定電壓等級區(qū)域為例,布局過程如下:
(1）根據(jù)該區(qū)域內(nèi)的母線集合計算區(qū)域尺寸(長度和寬度）:
(2）根據(jù)母線順排列風(fēng)格頁水平、均勻網(wǎng)格）劃分各個母線的子區(qū)域空間:頁3）根據(jù)母線類型、間隔分配線端、負(fù)荷、附屬設(shè)備位置:頁4）根據(jù)母分間隔、主變間隔分配對應(yīng)連接線位置。
在完成各個區(qū)域的布局后,通過布線實現(xiàn)各個母線區(qū)域內(nèi)的連線及各個區(qū)域間的連線。廠站圖內(nèi)部布線一般以直線或一個拐點的折線居多,但在處理母線與主變對象的布線時,由于主變區(qū)域內(nèi)的多個主變處于同一個水平位置且連接多個不同母線,因此,需要根據(jù)主變位置動態(tài)設(shè)定連接線拐點坐標(biāo)的位置偏差,以避免連接線重疊。
3應(yīng)用案例
上述廠站圖向?qū)лo助生成方法,在國網(wǎng)某分中心具體項目實施過程中,輔助繪制了多張發(fā)電廠、變電站一次接線圖,加以少量的模型維護(hù)及修正工作,完全滿足用戶繪圖的需求。
根據(jù)經(jīng)驗,完全通過人工制作模型庫和繪制圖形,平均一張圖需要約6h,而基于輔助工具一次性生成圖模再局部修正,可在10min左右的時間內(nèi)完成全廠站設(shè)備模型、圖形的維護(hù),有效提高了圖形制作效率和標(biāo)準(zhǔn)化程度,驗證了該方案的可用性和有效性。
4結(jié)語
根據(jù)典型電氣接線方式,實現(xiàn)了典型廠站圖的輔助生成工具。通過某分局的具體應(yīng)用,可有效增強廠站圖模的繪制效率。實際應(yīng)用中的接線形式靈活多樣,難以窮盡枚舉。因此,針對部分更為復(fù)雜、特殊的接線方式,還需要進(jìn)一步分析研究。
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