CN102722764A - 一体化电网优化辅助决策分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化电网优化辅助决策分析系统，包括外部数据服务器、系统数据库、数据抽取服务模块、数据转换服务模块、数据管理服务模块、图形生成引擎模块、图形编辑引擎模块、拓扑分析引擎模块、网架数据管理模块、网架分析评估模块、网架优化管理模块、业扩报装辅助决策模块。本发明生成了电网网架全网联络图，利用网架设备数据、实时运行数据对现状网架进行分析；在全网联络图上进行操作，模拟网架优化、变更、业扩报装接入，再对模拟后的网架进行分析，解决各种技术规范、典型设计导则等未被有效应用到电网建设和改造中，以至电网的建设和改造存在的盲目性问题；以及业扩报装接入方案对电网现状分析不充分、接入点选择不合理的问题。

Description

一体化电网优化辅助决策分析系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种一体化电网的优化辅助决策分析系统。

背景技术

近年来，随着电力发展步伐不断加快，电网也得到迅速发展，网络规模不断扩大，网架结构错综复杂，电网面临前所未有的挑战和问题。在业扩报装接入方案上，受人员水平和技术条件的局限，无法进行系统的分析计算，存在着电网现状分析不充分、接入点选择不合理等问题，导致供电质量难以得到有效保证；国家出台的各种技术原则、实施细则、典型设计导则等指导性文件，未被有效执行到电网建设和改造中，电网的建设和改造存在一定的盲目性，供电可靠性不能得到有效保证。

虽然现在也有一些相关的软件，但是都或多或少存在以下几方面问题：

1)没有从整个电网全局出发，对整个电网的网架现状进行全覆盖的、全面的、系统的分析，只是从单线或单个变电站出发，进行分析，不能满足类似像全网转供分析这样的需要从整个网架进行分析的要求。

2)网架数据不完整，关键的图形数据、台帐数据没有权威的来源，和实际网架存在较大偏差，最终会导致分析不准确。

3)缺少电网运行的实时运行数据(如：电压、电流、负荷等)，分析时采用估算或理论运行数据，不能反应电网网架真实运行状态。

4)不能对网架进行基于图形、所见即所得的模拟改造、模拟接入等模拟操作，只能基于现状分析，不能进行模拟分析。

5)功能单一，通常只是针对电网网架某方面的需求实现单个或某几个简单的分析功能，不能全面的对多项电网网架指标进行分析。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种一体化电网优化辅助决策分析系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一体化电网优化辅助决策分析系统，包括外部数据服务器、系统数据库、数据抽取服务模块、数据转换服务模块、数据管理服务模块、图形生成引擎模块、图形编辑引擎模块、拓扑分析引擎模块、网架数据管理模块、网架分析评估模块、网架优化管理模块、业扩报装辅助决策模块；

所述外部数据服务器是本系统所需的外部数据来源，所述的外部数据包括生产管理系统网架数据、四分线损系统数据、用电信息采集系统数据、调度自动化系统数据；所述生产管理系统网架数据包括单线图图形数据、变电站站内接线图图形数据、网架设备台帐数据；

所述系统数据库保存了系统从外部抽取来的原始外部数据、经过转换服务模块转换后的数据、经过转换服务模块采样出的采样数据、图形生成引擎模块生成的拓扑图形数据、各类电气指标的指标计算规则数据；

所述数据抽取服务模块与外部数据服务器连接，将相关数据抽取至系统数据库，并按照原格式存储为外部原始数据，保存到系统数据库；

所述数据转换服务模块连接系统数据库，对抽取来的生产管理系统网架数据、四分线损系统数据、用电信息采集系统数据、调度自动化系统数据进行清洗、转换，转换为本系统所能直接使用的数据格式，并存储到系统数据库；其中对海量实时数据采用采样的方式进行提炼，采样出日、月、年的最大值、最小值、平均值、方均根值数据，并存储为采样数据，保存到系统数据库；

所述数据管理服务模块连接系统数据库，是对本系统所有数据进行管理，管理的数据包括图形数据、台帐数据、实时数据、系统配置数据、系统运行数据以及实时数据的采样规则等，提供的功能包括：通过传入的条件输出满足查询条件的所有数据；通过传入的条件删除满足条件的数据；在数据库中更新已经修改过的数据；保存新建的数据；

所述图形生成引擎模块与数据管理服务模块连接并获取转换后的单线图图形数据、变电站站内接线图图形数据自动生成系统所需的全网联络图，并保存到拓扑图形数据库中，以供调用；

所述图形编辑引擎模块与数据管理服务模块连接并获取拓扑图形数据，并在WinForm结构的图形编辑程序中以图形方式展示；并能通过相关菜单、鼠标操作对图形进行编辑，是相关业务功能操作界面的图形组件；

所述拓扑分析引擎模块通过与数据管理服务模块连接，获取指定的图形区域的拓扑图形数据，经过拓扑分析引擎模块获取拓扑图形中各图元对应的设备的连接关系；

所述拓扑分析引擎模块与数据管理服务模块连接，通过读取网架设备台帐数据获取各设备基本电气属性，再读取采样数据获取各设备运行时的电气运行状态数据，通过指标计算规则完成相关电气指标计算；

对于模拟操作，通过前台应用程序传入模拟的操作，在拓扑分析引擎模块中将模拟的更改合并到后台服务的拓扑图形缓存中，再对合并后的拓扑图形进行拓扑分析，完成相关电气计算；

所述拓扑分析引擎模块采用沙盒技术，针对每个操作者和每次不同的业务操作，在独立的拓扑图形缓存中进行模拟操作和计算；

所述网架数据管理模块是接收用户操作指令，通过调用数据管理服务模块对系统的数据进行管理，实现数据查询、数据修改、实时数据采样规则编辑、采样数据与网架设备关联的数据管理功能；

所述网架分析评估模块，通过调用图形编辑引擎模块实现以下业务分析：主配间隔资源分析、资源利用效率分析、供电半径分析、线路截面分析、线路接线模式分析、线路电缆化率分析、架空线路绝缘率分析、统计线损分析、理论线损计算、负载率分析、容载比分析、N-1分析、末端电压降分析、设备使用年限分析、接线方式分析，并对上述分析结果再次进行联合分析，生成分析结果，指出网架不满足相关规范、导则的要求的指标，并给出改造建议，以此实现对整个电网网架现状的分析和评估；

所述网架优化管理模块，通过调用图形编辑引擎模块，在全网联络图上以模拟变更的方式实现对网架的优化：模拟的变更主要包括变电站布点增容、配变布点增容、线路改造、线路新建、负荷转移、降损优化、负荷转供优化，操作人员在进行模拟操作后，系统将模拟结果传入拓扑分析引擎模块对电网网架要求的多项关键要求进行分析校核，确定模拟改造后的、电网网架是否满足相关规范、导则的要求，同时对指出不能满足要求的指标，以循环模拟变更的方式最终指导用户完成网架的优化，使各项指标都能满足相关规范、导则的要求，并最终以优化方案的形式生成分析结果，方案包括模拟变更对应的线路新建或改造情况、变更后的供电关系、变电站增容情况、配变增容情况、开关状态等，以及模拟变更后各项关键指标；

所述业扩报装辅助决策模块，通过调用图形编辑引擎模块，以模拟变更的方式在全网联络图上添加负荷图元、线路图元，设置负荷接入点，并设置负载、线路的相关电气属性，以实现业扩报装模拟接入，系统将模拟接入的结果传入拓扑分析引擎模块对电网网架要求的多项关键要求进行分析校核，确定模拟改造后的电网网架是否满足相关规范、导则的要求，同时对指出不能满足要求的指标，以循环模拟变更的方式指导用户最终完成业扩报装的模拟接入，使各项指标都能满足相关规范、导则的要求，并最终以业扩报装接入方案的形式生成分析结果，方案包括负荷大小、接入点、接入方式、线路属性、接入后的各项关键电气指标、模拟变更后的全网联络图。

作为优选，所述数据抽取服务模块通过后台服务连接外部数据服务器。

作为优选，所述数据转换服务模块通过后台服务与系统数据库连接。

作为优选，所述数据管理服务模块通过后台服务与系统数据库连接。

作为优选，所述拓扑分析引擎模块以后台服务的工作方式连接数据管理服务模块，接收图形编辑引擎模块传入的分析指令对全网联络图进行拓扑分析、电气计算并生成对应的分析结果。

本发明的有益效果主要体现在以下两方面：

1、经济效益

借助生产管理系统图形数据，绘制了完整的地区全网联络图，通过网架分析评估、业扩报装辅助决策、网架优化管理三大业务功能模块的使用，第一次对整个地区的网架结构进行了全面的分析和评估，为坚强网架提供了有力的技术支持。

网架分析评估的结果用于指导网架建设，提高网架运行的可靠性，降低电网故障发生率；

提供业扩报装辅助决策参考数据，杜绝只靠人工现场制定的经验方法，大大降低因接入点选择不合理造成的线路供电半径过长、负载不均衡等传统问题；

网架优化管理为电网规划提供指导依据，有效保证设计合理性和供电可靠性，减少重复投资；

2、社会效益

该系统的应用改变了地市供电公司传统网架运行管理的工作模式，为电网建设和改造业务提供了高效技术手段，产生良好的管理和社会效益。

提高了电网建设、运行管理水平，规范了负荷的接入、提高了供电方案设计的质量，通过客观的数据快速发现网架存在的问题。

提高了供电企业的服务质量，能更好地解决十二五期间电网网架的科学发展问题，规范、指导电网网架的建设、改造、用户接入等行为。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明一体化电网优化辅助决策分析系统实施例的逻辑架构图。

图2是本发明一体化电网优化辅助决策分析系统实施例的实时数据处理流程图。

图3是本发明一体化电网优化辅助决策分析系统实施例的图形数据处理流程图。

图4是本发明一体化电网优化辅助决策分析系统实施例的实施部署架构图。

具体实施方式

图1所示为系统逻辑架构图。

其中：

外部数据：包括生产管理系统(以下简称PMS)的网架设备台帐、单线图、站内接线图等能够完整的描述网架全网拓扑的数据，以及实时数据和线损数据。

数据接入层：包括数据抽取服务和数据转换服务，获取外部数据层的数据，并对数据进行清洗和转换，自动判断数据的正确性并转换为系统特定的数据格式，并存入数据层。

数据层：存储了系统的所有数据，主要包括数据接入层抽取来的原始外部数据；被清洗、转换后的设备数据；系统自动生成和确认后的全网联络图数据；在对网架拓扑进行分析时各类评估指标的计算规则；支撑系统运行的配置数据；以及将实时数据经过采样处理后的采样数据。

服务层：为承载业务应用功能所需的基础服务，包括基础的数据管理服务(包含数据采样服务)；自动生成全网联络图的图形生成引擎；为维护、展示全网联络图使用的图形编辑引擎；为进行拓扑服务使用的拓扑分析引擎。

业务应用层：直接提供给用户操作的业务功能操作界面，并调用服务层完成相关业务功能，主要包括网架数据管理、网架分析评估、业扩报装辅助决策、网架优化管理等。

图2为系统对实时数据的处理流程：

1)首先定期获取网架运行的实时历史数据(主要通过外部的SCADA系统和用电信息采集系统)。

2)在系统初始化时定义多个典型状态(最大值、最小值、平均值、均方根值、典型时刻值(早中晚高峰、24h整点值))，并设置采样规则。

3)根据采样规则对海量实时历史数据进行采样提炼，分析计算出已定义的典型状态数据。

4)将采样后的典型状态数据与全网联络图中的设备、线路、台区等建立关联关系，以确定每个设备、线路、台区等的典型运行状态。

5)在相关电气计算、拓扑分析以及高级业务分析功能时根据用户的操作选择不同的典型状态数据代入相关计算公式进行计算。

图3为系统图形数据处理流程：

1)通过数据抽取服务获取PMS数据，主要是设备台帐数据和单线图数据、站内接线图数据。

2)经过数据转换服务，将PMS的数据转换为本系统能直接使用的数据格式。

3)通过图形生成引擎利用转换后的图形数据，生成本系统所需的拓扑图形数据，生成后的拓扑图形数据可以再由手动方式通过图形编辑引擎进行编辑。

4)拓扑分析引擎基于拓扑图形数据、设备台帐数据和图2所述生成的采样实时数据进行拓扑分析、电气计算等，最终实现高级业务分析功能。

图4为系统集体实施时的部署架构图。

整个系统以省地两级部署，分为省公司端和地市公司端两级网络区域，省公司端网络区域部署系统的外部数据中间库服务器和数据发布服务器，分别是为了抽取省公司端其他外部系统的数据(主要包括PMS系统数据和用电信息采集系统数据)和将这些数据再发布给本系统在地市公司端的系统数据库服务器。地市公司端的系统应用服务器主要是为本系统提供服务支撑，同时也会抽取部署在地市端的其他外部系统的数据(主要包括四分线损系统系统、SCADA系统数据)。

本系统应用端为C/S架构，在系统应用服务器上部署了本系统的服务器端，服务器端以SOA架构构建，通过WebService方式与客户端交互。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一体化电网优化辅助决策分析系统，其特征在于：包括外部数据服务器、系统数据库、数据抽取服务模块、数据转换服务模块、数据管理服务模块、图形生成引擎模块、图形编辑引擎模块、拓扑分析引擎模块、网架数据管理模块、网架分析评估模块、网架优化管理模块、业扩报装辅助决策模块；

所述外部数据服务器是本系统所需的外部数据来源，所述的外部数据包括生产管理系统网架数据、四分线损系统数据、用电信息采集系统数据、调度自动化系统数据；所述生产管理系统网架数据包括单线图图形数据、变电站站内接线图图形数据、网架设备台帐数据；

所述系统数据库保存了系统从外部数据服务器抽取来的原始外部数据、经过转换服务模块转换后的数据、经过转换服务模块采样出的采样数据、图形生成引擎模块生成的拓扑图形数据、各类电气指标的指标计算规则数据；

所述数据抽取服务模块与外部数据服务器连接，将相关数据抽取至系统数据库，并按照原格式存储为原始外部数据，保存到系统数据库；

所述数据转换服务模块连接系统数据库，对抽取来的生产管理系统网架数据、四分线损系统数据、用电信息采集系统数据、调度自动化系统数据进行清洗、转换，转换为本系统所能直接使用的数据格式，并存储到系统数据库；其中对海量实时数据采用采样的方式进行提炼，采样出日、月、年的最大值、最小值、平均值、方均根值数据，并存储为采样数据，保存到系统数据库；

所述数据管理服务模块连接系统数据库，是对系统数据库内存储的所有数据进行管理，管理的数据包括图形数据、台帐数据、实时数据、系统配置数据、系统运行数据以及实时数据的采样规则等，提供的功能包括：通过传入的条件输出满足查询条件的所有数据；通过传入的条件删除满足条件的数据；在数据库中更新已经修改过的数据；保存新建的数据；

所述图形生成引擎模块通过与数据管理服务模块连接，获取转换后的单线图图形数据、变电站站内接线图图形数据自动生成系统所需的全网联络图，并保存到拓扑图形数据库中，以供调用；

所述图形编辑引擎模块通过与数据管理服务模块连接，获取拓扑图形数据，在WinForm结构的图形编辑程序中以图形方式展示；并且能通过相关菜单、鼠标操作对图形进行编辑，是相关业务功能操作界面的图形组件；

所述拓扑分析引擎模块通过与数据管理服务模块连接，获取指定的图形区域的拓扑图形数据，经过拓扑分析引擎模块获取拓扑图形中各图元对应的设备的连接关系；

所述拓扑分析引擎模块与数据管理服务模块连接，通过读取网架设备台帐数据获取各设备基本电气属性，再读取采样数据获取各设备运行时的电气运行状态数据，通过指标计算规则完成相关电气指标计算；

对于模拟操作，通过前台应用程序传入模拟的操作，在拓扑分析引擎模块中将模拟的更改合并到后台服务的拓扑图形缓存中，再对合并后的拓扑图形进行拓扑分析，完成相关电气计算；

所述拓扑分析引擎模块采用沙盒技术，针对每个操作者和每次不同的业务操作，在独立的拓扑图形缓存中进行模拟操作和计算；

所述网架数据管理模块是接收用户操作指令，通过调用数据管理服务模块对系统的数据进行管理，实现数据查询、数据修改、实时数据采样规则编辑、采样数据与网架设备关联的数据管理功能；

所述网架分析评估模块，通过调用图形编辑引擎模块实现以下业务分析：主配间隔资源分析、资源利用效率分析、供电半径分析、线路截面分析、线路接线模式分析、线路电缆化率分析、架空线路绝缘率分析、统计线损分析、理论线损计算、负载率分析、容载比分析、N-1分析、末端电压降分析、设备使用年限分析、接线方式分析；并对上述分析结果再次进行联合分析，生成分析结果，指出网架不满足相关规范、导则的要求的指标，并给出改造建议，以此实现对整个电网网架现状的分析和评估；

所述网架优化管理模块，通过调用图形编辑引擎模块，在全网联络图上以模拟变更的方式实现对网架的优化：模拟的变更主要包括变电站布点增容、配变布点增容、线路改造、线路新建、负荷转移、降损优化、负荷转供优化，操作人员在进行模拟操作后，系统将模拟结果传入拓扑分析引擎模块对电网网架要求的多项关键要求进行分析校核，确定模拟改造后的、电网网架是否满足相关规范、导则的要求，同时对指出不能满足要求的指标，以循环模拟变更的方式最终指导用户完成网架的优化，使各项指标都能满足相关规范、导则的要求，并最终以优化方案的形式生成分析结果，方案包括模拟变更对应的线路新建或改造情况、变更后的供电关系、变电站增容情况、配变增容情况、开关状态，以及模拟变更后各项关键指标；

所述业扩报装辅助决策模块，通过调用图形编辑引擎模块，以模拟变更的方式在全网联络图上添加负荷图元、线路图元，设置负荷接入点，并设置负载、线路的相关电气属性，以实现业扩报装模拟接入，系统将模拟接入的结果传入拓扑分析引擎模块对电网网架要求的多项关键要求进行分析校核，确定模拟改造后的电网网架是否满足相关规范、导则的要求，同时对指出不能满足要求的指标，以循环模拟变更的方式指导用户最终完成业扩报装的模拟接入，使各项指标都能满足相关规范、导则的要求，并最终以业扩报装接入方案的形式生成分析结果，方案包括负荷大小、接入点、接入方式、线路属性、接入后的各项关键电气指标、模拟变更后的全网联络图。

2.根据权利要求1所述一体化电网优化辅助决策分析系统，其特征在于：所述数据抽取服务模块通过后台服务方式连接外部数据服务器。

3.根据权利要求1所述一体化电网优化辅助决策分析系统，其特征在于：所述数据转换服务模块通过后台服务方式与系统数据库连接。

4.根据权利要求1所述一体化电网优化辅助决策分析系统，其特征在于：所述数据管理服务模块通过后台服务方式与系统数据库连接。

5.根据权利要求1所述一体化电网优化辅助决策分析系统，其特征在于：所述拓扑分析引擎模块以后台服务的工作方式与数据管理服务模块连接。

Images