一種基于gis的電網(wǎng)斷面輔助確定分析方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析與電網(wǎng)可視化領域，具體涉及一種基于GIS的 電網(wǎng)斷面輔助確定分析方法。
【背景技術】
[0002] 在大規(guī)模綠色能源并網(wǎng)運行和交直流特高壓建設的背景下，我國電網(wǎng)發(fā)展迅速， 電網(wǎng)運行特性也變得更加復雜，控制管理困難加大，因此提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行成為 首要任務。根據(jù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定要求，對輸電斷面安全分析是基礎工作之一，因為斷面往往集 中體現(xiàn)了電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，因此成為電網(wǎng)分析與調(diào)度監(jiān)視的重點。輸電斷面是指在電網(wǎng)安 全或電量交易上相互關聯(lián)的一組輸電線路，是能量交換分析和結算交易的重要參考對象， 在電網(wǎng)安全分析中，根據(jù)斷面網(wǎng)絡可以形成多個分區(qū)，將一個大系統(tǒng)轉化為若干個小系統(tǒng)， 使安全分析得到化簡。從構成元素看，組成斷面線路全部斷開時，整個系統(tǒng)將形成兩個獨立 網(wǎng)絡；從實際電力系統(tǒng)運行分析而言，斷面往往指的是兩端母線具有相同送受端關系的并 行輸電線路的集合。
[0003] 現(xiàn)有潮流斷面分析方法，往往通過專用工具將電網(wǎng)方式數(shù)據(jù)以文本方式或表格方 式打開，基于卡片格式對斷面組成元素進行查找、配置和修改，再調(diào)用計算程序驗證修改結 果是否正確；斷面分析和驗證結果一般再次以文本形式打開，用戶逐行查看計算結果。因 此，電網(wǎng)斷面的輸入輸出數(shù)據(jù)只能以文本形式顯示，無法直觀顯示該斷面實際地理位置和 相應的關鍵數(shù)據(jù)。其次，傳統(tǒng)方法對電網(wǎng)斷面進行文本方式配置和分析時，往往要求工作人 員對研究電網(wǎng)非常熟悉，當斷面配置有誤時，會造成計算失敗。多個斷面分析時，工作效率 低下，故傳統(tǒng)基于文本配置的方式局限性大，需要新方法支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種基于GIS的電網(wǎng)斷面輔助確定方 法。為滿足新形勢下交直流混聯(lián)電網(wǎng)斷面拓撲分析靈活性、可視化、自動化及快速性要求， 本發(fā)明主要基于電網(wǎng)GIS可視化拓撲結構和實時潮流分布，選定關鍵潮流斷面或組成關鍵 斷面的關鍵支路，結合拓撲校核等方法，提供一種基于GIS的電網(wǎng)斷面輔助確定可視化選 擇、配置、展示及分析方法。
[0005] 實現(xiàn)上述目的所采用的解決方案為：
[0006] 一種基于GIS的電網(wǎng)斷面輔助確定分析方法，所述分析方法包括如下步驟：
[0007] 步驟1 :選定運行方式數(shù)據(jù)，基于GIS生成電網(wǎng)地理接線圖；
[0008] 步驟2 :基于運行方式數(shù)據(jù)進行潮流計算，得到電網(wǎng)潮流計算響應數(shù)據(jù)；
[0009] 步驟3 :將電網(wǎng)潮流計算響應數(shù)據(jù)實時映射到GIS地圖，實現(xiàn)潮流分布可視化及重 載線路的著色展不，確定關鍵支路；
[0010] 步驟4 :依據(jù)步驟3中GIS展示信息，將斷面分析模式設定為關鍵支路分析模式或 按照地理位置劃分的區(qū)域斷面分析模式；
[0011] 步驟5 :根據(jù)步驟4選定的分析模式，基于圖論方法對包含選定關鍵支路或區(qū)域的 精確斷面支路集合進行查找和校核；
[0012] 步驟6 :將步驟5得到的精確斷面支路集合在GIS地圖進行映射著色顯示；
[0013] 步驟7 :對電網(wǎng)斷面薄弱指標、輸電極限和指定斷面失穩(wěn)的強相關約束條件進行 GIS展示。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟1中，所述基于GIS平臺形成電網(wǎng)地理接線圖，是指按照用戶的 要求從數(shù)據(jù)庫中提取廠站位置、線路的走向信息，形成與數(shù)據(jù)庫中網(wǎng)絡拓撲一致的圖形；
[0015] 所述電網(wǎng)地理接線圖與數(shù)據(jù)庫中電網(wǎng)設備為關聯(lián)映射模式。
[0016] 優(yōu)選的，所述步驟2中，所述運行方式數(shù)據(jù)包括發(fā)電機參數(shù)、變壓器參數(shù)、線路參 數(shù)和負荷參數(shù)；
[0017] 所述潮流計算采用PSD-BPA軟件，計算完成后，得到的電網(wǎng)潮流響應數(shù)據(jù)包括有 功功率、無功功率、節(jié)點電壓幅值和相角。
[0018] 優(yōu)選的，所述步驟3中，所述實時映射原理為：
[0019] 采用混合數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)圖形信息與文件信息的關聯(lián)，用HTML文件來存儲地理接 線圖信息，而把屬性信息存儲在RDBMS的表中，每個圖形要素都通過唯一的ID和RDBMS表 的屬性數(shù)據(jù)鏈接。
[0020] 優(yōu)選的，所述步驟4中，所述關鍵支路分析模式包括基于GIS查看篩選的過載或重 載線路、以折線方式選定組成斷面的關鍵支路、線路和變壓器支路索引匹配、映射得到潮流 運行方式數(shù)據(jù)中所對應的支路描述信息；
[0021] 所述區(qū)域斷面分析模式包括基于GIS地圖選擇指定關心分區(qū)為輸入條件、指定分 區(qū)與運行方式數(shù)據(jù)匹配、邊界支路描述信息獲取。
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟5中，所述校核基于運行方式數(shù)據(jù)對區(qū)域電網(wǎng)斷面拓撲進行校 核，得到包含選定關鍵支路或區(qū)域的精確斷面支路集合，之后將當前運行方式斷面支路集 合入庫，包括：關鍵支路分析模式的校核和區(qū)域斷面分析模式的校核；
[0023] 所述關鍵支路分析模式的校核，包括：
[0024] 1)構建電網(wǎng)拓撲有向圖鄰接矩陣；
[0025] 2)構建電網(wǎng)拓撲路徑矩陣；
[0026] 3)分區(qū)及連接支路設置；
[0027] 4)注入基于GIS的關鍵支路約束；
[0028] 所述區(qū)域斷面分析模式的校核包括：根據(jù)潮流方向對指定區(qū)域邊界支路進行分 類、根據(jù)GIS組成指定分區(qū)的邊界支路兩端母線所屬區(qū)域分類、形成輸電斷面、輸電斷面合 并。
[0029] 優(yōu)選的，所述步驟6中，將所述步驟5中獲得的精確斷面支路集合在GIS地圖按照 電壓等級分圖層進行映射并著色展示。
[0030] 優(yōu)選的，所述步驟7中，將所述步驟6形成的精確斷面集合，形成文本配置，進行電 網(wǎng)斷面脆弱性評估計算、輸電極限計算及強相關約束條件分析計算，并將結果進一步映射 到GIS地圖上。
[0031] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0032] 基于GIS的電網(wǎng)地理接線圖系統(tǒng)，可用于展示電網(wǎng)結構、查詢電網(wǎng)信息、修改電網(wǎng) 參數(shù)、調(diào)整運行方式等，提供了一種用于電網(wǎng)輸變電設備參數(shù)管理和運行方式管理的圖形 化界面，具備接收多種數(shù)據(jù)格式能力。尤其是基于WEB GIS瀏覽器的訪問方式，具有維護成 本低、操作簡單、計算模式靈活等優(yōu)點。GIS提供的電網(wǎng)接線圖可根據(jù)用戶具體應用，指定生 成用戶更多業(yè)務的圖層信息，為電網(wǎng)斷面拓撲可視化分析提供了新的途徑。
【附圖說明】
[0033] 圖1是本發(fā)明實施例中基于GIS的電網(wǎng)斷面輔助確定分析方法流程圖；
[0034] 圖2是本發(fā)明實施例中斷面分析模式選擇任務流程圖；
[0035] 圖3是本發(fā)明實施例中斷面校核分析計算邏輯圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。
[0037] -種基于GIS的電網(wǎng)斷面輔助確定分析方法，所述方法包括以下步驟：
[0038] 步驟1 :電網(wǎng)圖生成。按照用戶的要求從數(shù)據(jù)庫中提取廠站位置、線路的走向等信 息，基于GIS形成與數(shù)據(jù)庫中網(wǎng)絡拓撲一致的圖形；
[0039] 步驟2 :執(zhí)行潮流計算?；谶\行方式數(shù)據(jù)并進行潮流計算，得到電網(wǎng)潮流計算響 應數(shù)據(jù)；
[0040] 步驟3 :潮流結果可視化。將電網(wǎng)潮流計算響應數(shù)據(jù)實時映射到GIS地圖，實現(xiàn)潮 流分布可視化及重載線路的著色展示；
[0041] 步驟4 :選定斷面拓撲分析模式。依據(jù)步驟3著色展示結果，將斷面拓撲分析模式 設定為關鍵支路分析模式或按照地理位置劃分的區(qū)域斷面分析模式；
[0042] 步驟5 :斷面分析和校核。根據(jù)步驟4選定的分析模式，基于圖論方法對包含選定 關鍵支路或區(qū)域的精確斷面組成的支路集合進行查找和校核；
[0043] 步驟6 :斷面分析結果在GIS上的可視化展示。將步驟5得到的精確斷面支路集 合在GIS地圖進行映射著色顯示；
[0044] 步驟7 :基于GIS的斷面分析結果展示。對電網(wǎng)斷面薄弱指標、輸電極限和指定斷 面失穩(wěn)的強相關約束條件進行GIS展示。
[0045] 所述步驟1中，基于GIS平臺形成電網(wǎng)地理接線圖，是指按照用戶的要求從數(shù)據(jù)庫 中提取廠站位置、線路的走向等信息，形成與數(shù)據(jù)庫中網(wǎng)絡拓撲一致的圖形。由于數(shù)據(jù)庫中 電網(wǎng)設備與GIS電網(wǎng)地理接線圖進行關聯(lián)映射，數(shù)據(jù)發(fā)生變化后，電網(wǎng)地理接線圖都會自 動更新。數(shù)據(jù)庫中存儲了歷史電網(wǎng)、現(xiàn)在電網(wǎng)和規(guī)劃電網(wǎng)的設備，GIS系統(tǒng)通過時間點判斷 當前數(shù)據(jù)庫中存在哪些設備，未來一個時間段有哪些廠站和線路投產(chǎn)，形成電網(wǎng)地理接線 圖，并以不同風格標識區(qū)分兩類數(shù)據(jù)。為便于查看不同電壓電網(wǎng)的電網(wǎng)結構，基于GIS的地 理接線圖采用分層顯示不同電壓等級電網(wǎng)，并具有縮放功能。
[0046] GIS背景圖米用現(xiàn)有的商業(yè)GIS地圖軟件Supermap iserver6R，在客戶端選用微 軟的Silverlight。首先在客戶端調(diào)用超圖開發(fā)API創(chuàng)建TiledDynamicRESTLayer圖層，并 設置調(diào)用地址為Supermap iserver6R發(fā)布地圖地址；其次在電網(wǎng)地理接線結構圖中調(diào)用 超圖開發(fā)API創(chuàng)建FeatureLayer圖層，在FeatureLayer圖層中插入Featuren對象構成電 網(wǎng)結構。
[0047] 所述步驟2中，運行方式數(shù)據(jù)包括發(fā)電機參數(shù)、變壓器參數(shù)、線路參數(shù)和負荷參 數(shù)；潮流計算采用PSD-BPA軟件，計算完成后，得到的電網(wǎng)潮流響應數(shù)據(jù)包括有功功率、無 功功率、節(jié)點電壓幅值和相角。
[0048] 所述步驟3中，將潮流計算結果數(shù)據(jù)實時映射到GIS地圖原理為：
[0049] 采用混合數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)圖形信息與文件信息的關聯(lián)，用HTML文件來存儲地理接 線圖信息，而把屬性信息存儲在RDBMS的表中，每個圖形要素都通過唯一的ID和RDBMS表 的屬性數(shù)據(jù)鏈接。
[0050] 電網(wǎng)潮流分布可視化載體為所有支路，設任一支路兩邊的母線分別為B ρ B ,，分 別按比指向B p B j指向B i兩種方式形成支路描述集合φ p 內(nèi)部元素個數(shù)為支路數(shù) 的2倍；為更直觀地顯示潮流的信息和功率流動方向，潮流計算結果在電網(wǎng)圖上用帶方向 的箭頭標注，將越限的潮流的以不同顏色進行標注。
[0051] 所述步驟4斷面分析模式選擇具體包括以下步驟：
[0052] 步驟4-1 :選擇模式（1):基于GIS地圖指定構成斷面的關鍵支路。根據(jù)步驟3中 GIS提供的潮流重載和超載可視化信息，參考線路地理位置，基于GIS電網(wǎng)地理接線圖的單 一或多個圖層，以"所見即所得"圖形化可視化的方式，選定構成斷面的關鍵線路集合，實際 操作時，斷面在電網(wǎng)地理接