对GIS平台下农村配网供电可靠性目标管理的研究

　　摘要：随着农网改造的深入，农网网架与设备得到了较好的改善，管理手段则成为制约供电可靠率提高的瓶颈。本文简要介绍了系统体系结构，具体工作结合实践，研究了基于GIS平台的农村配电网络供电可靠性目标管理系统的实现，确定了供电可靠率目标分解的影响因子，给出了目标分解的具体算法，完成了供电可靠率计算评估与目标分解功能的实现，对提高农村配电网络供电可靠性有实际价值。
　　关键词：供电可靠性；GIS平台；目标管理
　　前言
　　目前农网的供电可靠性管理工作主要是事后统计、年底上报方式，采用的《供电系统用户供电可靠性管理信息系统》软件仅有基本的数据录入与统计功能，不能根据下达的供电可靠率指标，结合农电企业网络现状有针对性的进行目标分解，也不能随时计算和评估各条线路的供电可靠性，及时调整技术措施，保证供电可靠率指标的合格。本系统建立在自主开发的农村配电网络GIS平台之上，该平台具有图形、属性、拓扑一体化的特性，不仅可以提供可视化的管理与分析环境，更具有较强的网络搜索功能，将供电可靠率计算、评估、目标分解等算法集成于该平台，可以实现供电可靠性的目标管理，提高其精细化管理水平。
　　1系统体系结构概述
　　系统体系共分为配电GIS系统馈线信息管理模块、系统GIS客户端与可靠性客户端、WebServices服务端三个部分。其中，馈线信息管理属于基础数据生成部分；GIS客户端属于基础数据转换部分，可靠性客户端属于基础数据校验部分；WebServices服务端属于基础数据传输部分。系统体系结构如图1所示。
　　
　　图1系统体系结构
　　2农村配电网络供电可靠性
　　目标管理系统的三层架构与核心功能系统采用三层架构，分为数据提供层、GIS平台层和目标管理层。
　　(1)数据提供层。为系统最底层，将基础地理数据、基础电网数据、网络状态评估数据、可靠性目标管理数据统一集成在大型DBMS中，构建一个集空间数据与属性数据于一体的综合数据平台，不仅满足本系统需要，还与其他生产管理系统实现数据共享；
　　(2)GIS平台层。采用先进的GIS开发工具，结合配电网络空间数据管理基本需求构建的可视化应用环境平台，由该层实现基于GIS的配电网络基本管理与维护，更主要的是为可靠性目标管理系统提供基于图的可视化环境，该平台不仅可以支撑目标管理系统，还可以支撑其他针对配电网络的高层分析；
　　(3)目标管理层。在GIS环境下，对配电网络状态进行实时评估，实时计算和评估网络以及线路的供电可靠性，根据网络状态，对各条线路进行供电可靠率目标分解，为可靠性管理提供支持。
　　3系统的核心功能
　　(1)网络状态评估。根据历史数据对配电网络设备进行状态评估。评估结果存人后台数据库中，为目标分解提供必要判据。
　　(2)供电可靠率实时计算、评估与分解。根据断电监测系统实时计算任何一条线路的供电可靠率；根据供电可靠率总体目标与网络状态评估结果，对各条线路的供电可靠率进行巨标分解。
　　(3)预安排停电管理子系统。根据网络状态评估的数据分析，对临时停电和计划停电进行优化安排管理。
　　(4)故障定位推理子系统。在GIS环境下，采用贝叶斯方法、粗糙集理论对故障投诉进行快速定位。
　　4系统的网络拓扑编码设计与网络搜索方法实现
　　GIS环境下，实现网络状态评估、供电可靠率实时计算与评估的关键是网络搜索方法，网络搜索方法的基础是线路、设备的拓扑编码设计。
　　4．1线路拓扑编码
　　主要用于描述线路的基本性质与干、分、支的层次关系，多字段组合实现，以P_ROUT_CODE、P_ROUT_LEVEL、P_ROUT_TOP03个字段实现，其中，P_ROUT_CODE采用12位组合编码，含义如图2。
　　
　　图2线路编码结构
　　前6位代表局，接下来2位代表变电所，再2位代表主干编号，最后2位代表主干线下各分歧线路。P_ROUT_LEVEL标识线路的等级；P_ROUT_TOPO表明线路之间的上、下级关系。
　　4．2变压器、开关等配电对象拓扑编码
　　描述与开关关联的变压器等配电对象与开关之间的关系，通过链表实现(如表1)。
　　表1配电对象拓扑编码
　　P_TRN_ID Father
　　1470 15031
　　1471 17398
　　其中，P_TRN_ID为变压器编号，Father为直接控制该变压器的开关的编号。基于拓扑编码，可实现针对开关的各类关联设备的快速搜索，基本搜索流程如图3。
　　
　　图3网络搜索流程图
　　5GIS环境下供电可靠率实时计算、评估与分解系统的实现
　　以网络搜索为基础，在GIS环境下可以实时计算当前网络中任何一条线路上的供电可靠率，动态显示任意开关所影响的配电变压器，评估开关断电对该线路供电可靠性的影响，并根据网络状态，以给定的供电可靠率指标为基准，对各条线路进行目标分解。
　　5．1供电可靠性实时计算和评估
　　5．1．1基本算法
　　对《供电系统用户供电可靠性评价规程》中的供电评价指标进行扩展，提出了当前供电可靠率和年供电可靠率两个指标：
　　当前供电可靠率=（1―用户平均停电时间／统计期间时间）×l00％
　　式中：
　　
　　
　　说明：式中8760为年小时数。
　　5．1．2功能实现
　　（1）供电可靠率实计算。在GIS环境中，左键选择任意一个线路开关，右键弹出供电可靠性计算菜单，可启动可靠性实时计算与评估界面。
　　根据搜索算法，系统自动搜索出开关控制的变压器，并在图上闪烁显示，同时，将开关所在变电所的变压器数量和此开关控制的变压器数分别显示在变电所总变压器数和开关影响变压器数文本框中，根据当前供电可靠率和年供电可靠率计算方法，分别计算出本年度的年供电可靠率和当前供电可靠率以及上一年度的年供电可靠率和当前供电可靠率，显示在对应的文本框中。
　　（2）供电可靠率评估。在输入开关计划停电时间框中输入此开关计划停电的时间，点击“预测”按钮进行可靠性评估，评估结果显示在对应的文本框中。
　　5．2供电可靠率目标分解
　　5．2．1基本算法
　　该模块的目标是尽量使各开关分配的停电时间达到最少，实现的思路为：
　　（1）根据供电可靠率指标计算变电所允许停电总户时：
　　M=（1—供电可靠率指标）×统计期问时间×变电所总户数
　　（2）基于加权因子为各个线路分配停电时间：
　　式中：M为线路开关i分配的停电时间；Ki为开关i所影响的变台数；K为变台数，；为开关i所带线路状况及运行时间等因子。
　　5．2．2功能实现
　　实现初始目标分解功能的过程为：
　　（1）目标分解参数计算和设定。可靠性目标初始分解窗口如图5，选择变电所，系统自动搜索出：该变电所的配电变压器总台数、该变电所所有的线路以及线路上的开关、各条线路的总变压器数和各个开关所影响的变压器数、线路的使用年限和线路基本状况。搜索结果自动显示在窗口上部的数据列表框中。目标分解的主要依据是根据各个开关所带的负荷（即变压器台数）比例，辅助依据是线路的运行状况，主要包括线路的使用年限和线路故障状态。
　　（2）根据目标分解参数生成目标分解参考方案。点击“生成参考方案”按钮，生成目标分解参考方案，显示在图4。
　　
　　图4可靠率目标初始分解界面
　　其下部数据列表中，包括：首先，计算出各个开关所带的负荷因子和线路运行状况因子；其次，给出各个开关所分配的停电户时数以及线路分配的总停电户时数。（3）可靠率目标分解方案的实施。在数据列表框中点击鼠标，选择预分配停电时间的开关或者线路，将参考方案中建议的分配时间显示在“建议分配时间”中：在“分配停电时间”框中填入预分配的停电户时，系统会自动提示不要超过这个开关或者线路能够停电的最大户时数；点击“确定”按钮实施停电时间的分配。
　　6结束语
　　从变电所所管辖线路实际应用的效果看，该系统对农电企业及时掌握配电网络供电可靠性状况，调整保障供电可靠率的技术手段，并最终提高供电可靠率具有较强的实际意义，是农电企业提高供电可靠性管理水平的一个重要的技术辅助手段。
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