电力系统可视化图形生成系统

电气主接线是根据电气设备及各自的功能按一定次序连接形成的一个电能生产、交换、输送、分配的电路为了满足各过程中不同的要求，这些电气设备及电器可能有各种接线形式，它们形成了发电厂、变电所电气部分的各种运行方式无论从电能生产管理角度还是从电能生产与消费不可间断规律来讲，电力系统的潮流计算短路计算和对于电力系统操作票的研究都变得越来越重要。近些年来，随着计算机技术的迅速发展，微型计算机成为电力系统分析的新手段之一，在其中出现了一些基于对象的图形生成与管理系统如利用AutoCAD对电力系统进行二次开发；使用MANDISP软件包进行电力系统的仿真处理等等，但它们大都没有与数据库紧密联系或应用范围比较单一。 本图形系统不仅完成了电力图形元件的绘制，更为重要的是该系统可对各个发电厂、变电所的网络拓扑结构和潮流结构自动编号该系统己应用于大港水电厂的自适应式倒闸操作票系统中，并达到了预期的效果2本图形系统的整体框图系统目前未与实时的数据相接口，是在离线的状态下开发的，其分为图形绘制和电网综合数据库形成两部分其整体设计思路如制作工具区形成元件信息数据库是可视性绘图的基础，利用己绘制的图形动态生成网络拓扑结构和潮流结构是本图形系统的核心。 3图形绘制功能及图形存储本系统中各电力元件是相互独立的，因此我们可把电力元件分类，每一类元件形成一个类模块为了实现外部程序的参数与类通讯的接口，我们在绘图中使用了Win32的API函数，从而保证了图形绘制与图形坐标位置的统一。由于网络拓扑结构形成是根据判断元件相连进行搜索的，故在图形绘制后，我们也动态的确定出了该图形元件的区域，和该元件与其它元件相连的区域具体来讲图形绘制部分实现以下功能：元件绘制、元件移动、元件删除、块移动、块删除、图形放大缩小（按一定比例）图形颜色选择由于图形是按类生成的，所以元件存储也需按类进行，各个类中的状态参数是彼此独立的，根据图形元件的这些特点，我们采用关系型数据库，通过建立二维表格存储图形元件潮流结构和拓扑结构。并采用SQL查询语言对数据库进行各种操作，这样使得电网数据库简洁清晰，减少了存储量。以发电机为例，当查询第I个发电机元件时，只需如下语句：（db是己定义过的数据库）4拓扑结构的自动生成在电力系统的智能系统研究中，电网拓扑表示是人们一直普遍关心的问题，它的好坏直接关系到整个智能系统实现的难易程度、系统的可扩充性*可维护性及推理过程的效率等方面。好的电网拓扑结构应使电网拓扑信息能够完整地存储，很灵活地被访问。 本系统实现了在图形绘制完毕能够按照元件与元件的相连关系对元件进行自动编号，自动形成拓扑结构，在网络接线图中我们可以看出母线既是电流潮流的汇入点，又是电流潮流的汇出点，所以我们将网络图看成母线组成的多根系统这样就邻接表表示法而言是把母线作为网络中电气的连接点，即把电网的节点模型转化成母线模型。这给元件的自动编号和查询带来方便。在对元件进行搜索编号的过程中我们结合了深度优先搜索和广度优先搜索两种方法，其中以深度优先搜索为主。在程序中我们通过判断己编号元件端点是否落在某个未编号元件范围内，来实现元件编号。 在设计此拓扑搜索前，我们把元件大致分成三类：具有一个节点编号的元件：所用变、母线、电容、电缆避雷器、地线、PT发电机（12节点同编号）；具有两个节点编号的元件：开关、刀闸、消弧线圈、手车刀闸、ct（12节点不同编号）；具有多个节点编号的元件：两卷变压器、三卷变压器。 在对元件进行编号时，首先对所有母线编号，然后分别对每一母线进行**层宽度搜索，如所示，对母线1进行宽度搜索得到元件（J，C，H），对母线2进行宽度搜索得到元件（P，Q，U），其余母线依此类推，接下来分别以这些元件为起始点开始进行深度搜索，搜索终止条件为搜索到另一母线为止如中P元件与母线2相连，则到此**条母线1搜索结束，开始搜索第二条母线2依次类推，每一元件当编号完成后不再重复查询。元件编号完成后，根据深度搜索方法很容易将元件间拓扑关系以表的形式存储起来，为以后图形分析打下基础。 5潮流结构的自动生成本系统的潮流结构是在拓扑结构形成的基础上建立起来的，它与拓扑结构的*大区别是拓扑结构是以元件相连来形成元件编号，而潮流结构是以供电路径为对象查询出来的潮流结构建立起来了，则本系统供电的所有可能的走向也就分析出来了。 潮流结构的形成基本与拓扑结构形成的思路相似，也按深度搜索的方法进行，但潮流结构涉及电流的实际走向，所以要区分母线刀闸和开关的性质，即区分是主母线还是旁路母线，是母线侧刀闸还是线路侧刀闸等，所以在查询主程序开始前，先规定了母线开关的性质，如110千伏的主母线性质号定为1，而110千伏的旁路母线定义其性质号为6，35千伏的依次定义为23，6千伏的为45等。开关和刀闸的定义较为复杂，如出线开关定义为1进线开关定义为2进线刀闸线路侧定义为-1母线侧-2出线刀闸线路侧定义1母线侧定义为2在潮流查询前需把连线和ct的接点号删除，把相关元件的节点号相应减小，这样做是因为这两个元件对整个潮流的发展不起任何作用，而且它们与线路是否带电无关。查询潮流时，从潮流的始端一进线或发电机（如果是发电厂则无进线只有发电机）开始也就是从潮流的起点开始查询，查询规则如下两点所示：1）查询到母线时判j断母线是否与进线是相同的电压等级，从而判断是否为电源侧母线，若是则继续查询与母线相接的元件直至查询元件结束；若母线与进线电压等级不同则j此母线为负荷侧母线，从而向下查到与该母线相连的开关、刀闸、手车开关、手车刀闸及下一级的p、电容为止，实际上查到负荷侧母线就可认为潮流查询结束，在向下查询相连元件是附加的工作。 2）由于本次查询并没有涉及查询元件是出线还是进线元件，故**次查询结束后，若进线侧的母线与电源侧母线相连则j进线可能被当成出线多查询了一次，故要去除那些进线被当做出线查询的情况潮流结构表序号相连号类型电压等级节点1节点2性质带电状态路闸关闸线关线刀开刀母一开35①①进线35①②线路刀闸35②③进线开关35③④母线刀闸35④④进线母线10⑨0主变开关电电电电电。电。 带带带带带U带P位位位〃位"合合合。合。 潮流结构查询在程序中是通过把元件的序号作为相连号，随着潮流的不断加深，相连号这个字符串列表中的元件序号不断加入，如中的元件16（开关），其在潮流结构中的相连号就是潮流流至此元件所经历的所有元件顺序号6本系统的应用及其前景本图形系统己成功的应用于大港水电厂自适应式倒闸操作票系统，在该操作票系统中图形系统一方面提供了整个变电站的网络图形，另一方面它还为操作票系统提供了元件参数及其供电、停电范围等操作的路径如在操作票系统中查找影响范围就是把停电范围中的元件分别取出，将以这些元件的相连号为头的所有元件从潮流结构表中删除并列入新表以元件10为例，相连号为3115-10或3226- 10的元件均为在影响范围内的元件。由此可见，本图形系统为操作票系统实现智能化打下了坚实的基础此外，本图形系统还可应用到潮流计算和短路计算中。总之，它是电力系统计算机可视化分析的基础和工具7结论本系统设计上基本做到了界面简单操作方便，并且与数据库紧密相连，*为重要的是本系统打破了传统的对于电网拓扑结构采用人工分析、手工输入的局面，能够自动的形成网络拓扑结构，对网络节点实行自动编号，强了对电网分析的智能化，也减少了用户的工作量，在工程应用中使用效果良妊