一種面向配電網運行負載狀態監控的可視化實現方法
2023-04-28 11:45:11
專利名稱：一種面向配電網運行負載狀態監控的可視化實現方法
技術領域：
本發明涉及一種配電網監控方法，尤其涉及一種面向配電網運行負載狀態監控的可視化實現方法，屬於配電自動化技術領域。
背景技術：
配電網實時監控系統主要通過分布在不同地點的監控終端採集配電網設備的運行狀態數據，並在配電主站監控系統中進行匯集，實現對配電網運行狀況的整體監視。它是配電系統安全、經濟、可靠運行的重要支柱之一。
配電網的負載狀態(即負載率)是配網安全的重要指標，也是配電網實時監控系統的重要監視對象。負載狀態(即負載率)是指電網中載流設備內實際電流佔額定電流的比例。當配電設備中實際電流大於額定電流時，負載率大於1.0，則電網設備處於危險狀態。 若在一段時間內未加處理，將導致配電設備因為過熱而損壞，而且還將造成停電事故，帶來更大的經濟損失和社會影響。
目前，配電網實時監控系統對線路負載狀態的顯示方式主要有兩種
一.在監控接線圖或地理圖上對過載設備進行標記
若配電網中的某設備發生負載越限，則在監控接線圖或地理圖上採用特殊的標記標出負載水平。例如用顏色深淺表示負載率的大小，並在負載越限時進行閃爍等。這種方式的優點在於將設備運行的狀態與電網網絡結構和地理關係結合起來，表達自然。但由於配電網的規模很大，配電網實時監控系統中的顯示設備無法通過一幅畫面監視全部配電設備的負載狀態。
二.通過列表動態監視載流設備的負載狀態
這種方式可以實現按照電流絕對值大小和負載率大小的排序，但該方式不能表達配電網絡分層、分區的運行特點，電網調度人員只能感知到單個設備的運行狀態，不能一目了然地把握配電設備上下遊負載率的關聯情況。
在申請號為201010614993.3的中國發明專利申請中，公開了一種配電線路供電範圍的顯示方法。該方法包括以下步驟通過軟體把多種不同的單一的數字信息轉為圖形信息；根據計量監測設備與配電變壓器、配電線路的關聯管理和計量監測設備的地理位置分布信息，展示單條配電線路或某個管理區域內供電的地理範圍情況；計量監測設備安裝在配電變壓器旁邊，因此能在軟體系統WEB窗口頁面上直觀地顯示配電變壓器的安裝地理位置、地域分布密度、所屬供電線路供電範圍分布、當前運行狀態信息和相關信息，使監控人員能夠準確地顯示、了解控制區域的地理指引和情況。通過該顯示方法，能夠準確快速地了解、控制對應選定區域將要發生或發生了的情況，以便通知相關人員及時做出對應的處理。但是，該顯示方法並不能直接應用到配電網的運行負載狀態監控中。發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種面向配電網運行負載狀態監控的可視化實現方法。該方法可以提供精煉、直觀的配電網負載水平圖形化表達方式，方便實現對配電網運行狀況的整體監視。
為實現上述的發明目的，本發明採用下述的技術方案
一種面向配電網運行負載狀態監控的可視化實現方法，其特徵在於
(1)設置配電網的線路狀態監測限值和負載水平顏色配置；
(2)選擇所要監測的線路，獲取要顯示的線路個數和線路名稱，對初始圓形按所述線路個數進行扇形分區；
(3)對配電網進行拓撲分析，形成所述配電網的樹狀網絡；
(4)對線路進行廣度深度拓撲搜索，形成樹狀結構層次記錄；
(5)根據所述樹狀結構層級記錄，繪製線路層次關係圖形；
(6)根據線路的量測數據，計算線路的負載率；
(7)根據所述負載率，按照所述負載水平顏色配置，填充線路所在的扇形區域。
與現有技術相比較，本發明具有如下的優點
1.顯示全面、集中
本發明所生成的可視化圖形可以集中顯示配電網中各線路的負載水平，線路顯示齊全。
2.能夠反映出線路的層次結構
通過扇形圖的繪製，線路的拓撲層次結構一目了然。
3.負載水平監視簡單
通過不同顏色表示不同的負載水平，使電網調度人員的監控工作簡單直觀。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的說明。
圖1為本發明所提供的可視化實現方法的整體流程圖2為本可視化實現方法所生成的配電網可視化圖形的一個示例；
圖3為某條線路經過拓撲分析形成的樹狀連接關係示意圖。
具體實施方式
由於配電網具有網架結構巨大、監視信息量大、覆蓋範圍廣、運行操作頻繁等特點，相應的運行監控工作對電網調度人員來說任務艱巨。為此，有必要為配電網的運行監控提供一種精煉、直觀的圖形化表達方式，以方便電網調度人員對配電網的負載水平進行實時監控。
經過發明人的深入研究，認為不宜採用基於電網網絡結構和地理關係的圖形化表達方式。這種圖形化表達方式存在無法完整反映配電網整體規模的缺陷。為此，發明人提出用一個多圓環、多分區、多色塊的可視化圖形來實現對配電網的負載狀況監視。在圖2所示的該可視化圖形的一個示例中，用多圓環分區反映配電網的拓撲連接層次，多色塊反映配電網的負載水平。
下面結合圖1具體說明該可視化圖形的生成方法。該生成方法包括如下的步驟
(1)設置配電網的線路狀態監測限值和負載水平顏色配置。
為了反映配電網線路的負載水平，在監控後臺錄入配電網線路的監測限值數據。 對用於監測的負載水平區段配置不同的顏色顯示。參見圖2的示例，可以將負載水平分成四類，0 <負載率< 30%，認為是負荷較輕，用藍色表示；30%<負載率< 60%為負載水平正常，用綠色表示，60%<負載率 90%為嚴重水平，用紅色表示。
(2)選擇所要監測的線路，獲取要顯示的線路個數LN和線路名稱；對初始圓形按線路個數進行扇形分區(簡稱扇區)，每個扇區所佔的角度δ = 360/LN。
根據運行調度的需要，可以人為配置配電網中需要監測的配電線路。例如可以按照變電站出線配置配電線路，也可以按照監控接線圖配置線路。在一個監視畫面中可以配置多個要顯示的線路，線路個數用LN表示(LN為自然數)。例如對變電站的一條IOkV母線所帶的出線線路進行監測，配置該母線所帶的出線個數為6條，則每條出線所表述的區域為從圓心出發，角度為S = 360/6 = 60度的扇形區域。
(3)對配電網進行拓撲分析，形成配電網所具有的樹狀網絡。
根據實時量測信息和線路連接狀況，分析形成配電網的拓撲連接關係。例如圖3 顯示了某條線路經過拓撲分析形成的樹狀連接關係。
(4)對線路進行廣度深度拓撲搜索，形成樹狀結構層次記錄。
從變電站出線開始進行廣度深度搜索，直至其供電範圍的最末端。記錄該線路供電範圍搜索過程中，每次深度搜索所包含的設備名稱和設備個數。
例如對變電站的出線線路進行下接分支搜索，若有兩個分支線路，則記錄出線線路的分支線個數為2，分支線路名稱，層數為1，繼續對每條分支線路進行搜索，形成分支線路1、2的下接分支線路個數m、n，下分支線名稱，層數為2，繼續對下分支線進行搜索，依次類推，直至搜索至該供電範圍的最末端。
又如從出線線路Al，沿供電方向下進行深度為1的搜索，獲得兩個下接分支線路 Fl和F2，其所在的層數為2，繼續對分支線路Fl向下進行深度為1的搜索，獲得CF1、CF2、 CF3三條分支線路，其所在的層數為3，對分支線路F2向下進行深度為1的搜索，獲得DF1、 DF2兩條分支線路，其所在的層數為3。再繼續對CF1、CF2、CF3、DFU DF2進行深度為1的搜索，其中CFl、CF2、CF3、DFl無下接分支線路，DF2有EFl、EF2兩條下接分支線路，其所在層數為4。對EF1、EF2繼續搜索無下接分支線路，至此該線路區域全部搜索完成。
(5)根據形成的樹狀結構層級記錄，繪製線路層次關係圖形。
在該步驟中，根據步驟(4)所形成的樹狀結構層次記錄，用一種多扇形多分區的圖形表徵該支路關係。具體而言，從線路出線線段開始，每新增一層搜索，則在該線段區外側新增一個同心的扇形區域。這種從內到外的扇形區域，表徵該線路所有支路的層次關係。 繼續搜索直至該線路的最末端則該線路繪製完成。依次類推，完成所有線路搜索繪製。若分支線所在扇形的角度為S，該分支線下接支線的個數為m，則下接分支線的表示區域為將新增扇形區沿圓心方向平分角度所形成的新的扇形區，其同心角度為Ψ = δ/m。
參考圖2所示的示例，假設線路出線線路Al所在層數為1，其在圖形上為圓所分獲得的扇形區域。線路Fl和F2所在層數為2，在Al扇形區沿同心向外側新增一個扇形區域用於顯示新的層數，其線路Fl和F2分別佔據的角度為δ =Ai的角度/2 = 60度/2 = 30度。即將扇形區沿圓心方向2等分。線路Fl的下接分支線有CF1、CF2、CF3三條，在線5路Fl的區域外側增加一個扇形區域表徵該三條線段。其每條的弧度為δ =Fl的角度/3 =30度/3 = 10度。依次，繪製至4層EFl和EF2所示區域。
(6)根據線路的量測數據，計算線路的負載率。
假設線路的負載電流為C，線路限值為Tmax，則線路負載率為Ψ = C/Tmax。
(7)根據線路的負載率，按照步驟(1)中確定的負載水平顏色配置，填充線路所在的扇形區域。
通過上述的步驟，可以以精煉、直觀的圖形化表達方式反映配電網的運行負載狀態，便於電網調度人員對配電網的網絡結構和負載水平進行實時分析。該方法所生成的可視化圖形與配電網規模龐大，並具有分區、分層的特點相適應，表達簡單直觀、信息高度濃縮，可以顯著提升配電網實時監控系統的負載監控能力。
以上對本發明所提供的面向配電網運行負載狀態監控的可視化實現方法進行了詳細的說明。對本領域的一般技術人員而言，在不背離本發明實質精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構成對本發明專利權的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權利要求
1.一種面向配電網運行負載狀態監控的可視化實現方法，其特徵在於(1)設置配電網的線路狀態監測限值和負載水平顏色配置；(2)選擇所要監測的線路，獲取要顯示的線路個數和線路名稱，對初始圓形按所述線路個數進行扇形分區；(3)對配電網進行拓撲分析，形成所述配電網的樹狀網絡；(4)對線路進行廣度深度拓撲搜索，形成樹狀結構層次記錄；(5)根據所述樹狀結構層級記錄，繪製線路層次關係圖形；(6)根據線路的量測數據，計算線路的負載率；(7)根據所述負載率，按照所述負載水平顏色配置，填充線路所在的扇形區域。
2.如權利要求1所述的面向配電網運行負載狀態監控的可視化實現方法，其特徵在於所述步驟(1)中，用不同顏色表示不同的負載水平。
3.如權利要求1所述的面向配電網運行負載狀態監控的可視化實現方法，其特徵在於所述步驟O)中，每個扇形分區所佔的角度δ = 360/LN，其中LN為所述線路個數。
4.如權利要求1所述的面向配電網運行負載狀態監控的可視化實現方法，其特徵在於所述步驟中，從變電站出線開始進行廣度深度搜索，直至供電範圍的最末端；記錄供電範圍搜索過程中，每次深度搜索所包含的設備名稱和設備個數。
5.如權利要求1所述的面向配電網運行負載狀態監控的可視化實現方法，其特徵在於所述步驟(5)中，從線路出線線段開始，每新增一層搜索，則在該線段區外側新增一個同心的扇形區域。
全文摘要
本發明公開了一種面向配電網運行負載狀態監控的可視化實現方法，包括步驟(1)設置配電網的線路狀態監測限值和負載水平顏色配置；(2)選擇所要監測的線路，獲取要顯示的線路個數和線路名稱，對初始圓形按線路個數進行扇形分區；(3)對配電網進行拓撲分析，形成配電網的樹狀網絡；(4)對線路進行廣度深度拓撲搜索，形成樹狀結構層次記錄；(5)根據樹狀結構層級記錄，繪製線路層次關係圖形；(6)根據線路的量測數據，計算線路的負載率；(7)根據負載率，按照負載水平顏色配置，填充線路所在的扇形區域。本發明所生成的可視化圖形與配電網的特點相適應，表達簡單直觀、信息高度濃縮，可以顯著提升配電網實時監控系統的負載監控能力。
文檔編號H02J13/00GK102496881SQ20111040824
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者夏繼紅, 林昌年, 林春龍, 王蘭香, 王國平, 範玉昆, 袁啟海, 魏文輝 申請人:北京科東電力控制系統有限責任公司