楊 威,李 力,蘇 勇,沈 燁

(1.廣東電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心，廣東廣州5 1 0 8 0 0；2.南京金水尚陽信息技術(shù)有限公司，江蘇南京2 1 0 0 1 4)

電網(wǎng)主接線圖是用電網(wǎng)描述電能的發(fā)、輸、變、配電關(guān)系以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系的圖形化表示，已經(jīng)廣泛用于電力系統(tǒng)的管理、分析和計(jì)算之中，成為電力系統(tǒng)運(yùn)行管理中的重要輔助工具。當(dāng)前在電網(wǎng)調(diào)度管理中存在著紙質(zhì)圖紙和電子版圖紙并存，傳統(tǒng)檔案管理方式的缺點(diǎn)是信息傳遞速度慢，圖紙共享困難，圖紙版本不統(tǒng)一，信息發(fā)布、獲取、復(fù)制、存儲(chǔ)成本高，圖紙更新不及時(shí)，易產(chǎn)生圖紙與實(shí)物不符的問題等，構(gòu)成安全隱患。因此，對(duì)圖紙實(shí)行電子化管理具有現(xiàn)實(shí)意義。

廣東電網(wǎng)是目前國內(nèi)規(guī)模最大的省級(jí)電網(wǎng)，也是南方電網(wǎng)“八交五直”西電通道的受端電網(wǎng)，電壓等級(jí)繁多、母線出線數(shù)量不一，隔直裝置、小電抗等裝置也日益增多。由于網(wǎng)絡(luò)新建、舊線改造、方式變更、檢修、消缺等原因?qū)е聦?shí)際主接線元件、方式變化繁多，要做到及時(shí)更新主接線圖，需要付出高昂的人工成本和管理成本，而日常調(diào)度運(yùn)行必須使用實(shí)時(shí)的主接線圖。電網(wǎng)主接線圖的正確與否直接影響到電網(wǎng)的安全運(yùn)行與生產(chǎn)，如何保證電網(wǎng)主接線圖的正確性，保證主接線圖與實(shí)際主接線圖實(shí)相符，是生產(chǎn)運(yùn)行單位必須要面對(duì)的生產(chǎn)管理問題。針對(duì)電網(wǎng)主接線圖的自動(dòng)生成與校核，發(fā)布與查詢，更新與管理等問題，提出一種C/S（客戶機(jī)/服務(wù)器）與B/S（瀏覽器/服務(wù)器）相結(jié)合的圖紙綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

電網(wǎng)主接線圖是用電網(wǎng)描述電能的發(fā)、輸、變、配電關(guān)系以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系的圖形化表示，已經(jīng)廣泛用于電力系統(tǒng)的管理、分析和計(jì)算之中，成為電力系統(tǒng)運(yùn)行管理中的重要輔助工具。當(dāng)前在電網(wǎng)調(diào)度管理中存在著紙質(zhì)圖紙和電子版圖紙并存，傳統(tǒng)檔案管理方式的缺點(diǎn)是信息傳遞速度慢，圖紙共享困難，圖紙版本不統(tǒng)一，信息發(fā)布、獲取、復(fù)制、存儲(chǔ)成本高，圖紙更新不及時(shí)，易產(chǎn)生圖紙與實(shí)物不符的問題等，構(gòu)成安全隱患。因此，對(duì)圖紙實(shí)行電子化管理具有現(xiàn)實(shí)意義。

廣東電網(wǎng)是目前國內(nèi)規(guī)模最大的省級(jí)電網(wǎng)，也是南方電網(wǎng)“八交五直”西電通道的受端電網(wǎng)，電壓等級(jí)繁多、母線出線數(shù)量不一，隔直裝置、小電抗等裝置也日益增多。由于網(wǎng)絡(luò)新建、舊線改造、方式變更、檢修、消缺等原因?qū)е聦?shí)際主接線元件、方式變化繁多，要做到及時(shí)更新主接線圖，需要付出高昂的人工成本和管理成本，而日常調(diào)度運(yùn)行必須使用實(shí)時(shí)的主接線圖。電網(wǎng)主接線圖的正確與否直接影響到電網(wǎng)的安全運(yùn)行與生產(chǎn)，如何保證電網(wǎng)主接線圖的正確性，保證主接線圖與實(shí)際主接線圖實(shí)相符，是生產(chǎn)運(yùn)行單位必須要面對(duì)的生產(chǎn)管理問題。針對(duì)電網(wǎng)主接線圖的自動(dòng)生成與校核，發(fā)布與查詢，更新與管理等問題，提出一種C/S（客戶機(jī)/服務(wù)器）與B/S（瀏覽器/服務(wù)器）相結(jié)合的圖紙綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電網(wǎng)主接線圖自動(dòng)生成與校核系統(tǒng)是集主接線圖繪制、自動(dòng)校核、維護(hù)管理和使用于一體的主接線圖管理系統(tǒng)。它為日常調(diào)度運(yùn)行提供一種基于主接線圖的信息共享處理平臺(tái)，以便與設(shè)備臺(tái)帳信息、運(yùn)行信息等屬性數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合、統(tǒng)一管理。該系統(tǒng)產(chǎn)生的主接線圖在電網(wǎng)內(nèi)應(yīng)用面廣、應(yīng)用層級(jí)多、使用人群多，采用電網(wǎng)主接線圖自動(dòng)生成與校核系統(tǒng)可以方便多人多層級(jí)編輯、查詢、統(tǒng)計(jì)、審核，使絕大部分異動(dòng)改圖僅僅需要很短時(shí)間就能完成，符合智能電網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展方向和使用需求，從而大大提高管理效率。針對(duì)一次設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化編號(hào)需求，對(duì)A u t o C A D軟件在功能上進(jìn)行了擴(kuò)展，支持一次圖紙部件直接調(diào)用；圖庫管理上采用統(tǒng)一制作存儲(chǔ)，圖元共享，使調(diào)度的圖紙繪制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和統(tǒng)一。

傳統(tǒng)的圖紙繪制和管理工作主要依靠電網(wǎng)運(yùn)行方式人員對(duì)電網(wǎng)歷史及當(dāng)前廠站設(shè)備的熟悉程度和工作經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)和可校核的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參考，由于沒有可靠的輔助手段使得因繪制錯(cuò)誤或者流轉(zhuǎn)疏漏可能造成的圖紙潛在安全風(fēng)險(xiǎn)無法預(yù)先識(shí)別和控制，另一方面電網(wǎng)主接線圖僅由調(diào)度部門全職負(fù)責(zé)的模式也已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)前電網(wǎng)的發(fā)展和全社會(huì)對(duì)圖紙可靠性、精確性的要求，急需建立以系統(tǒng)運(yùn)行為中心，包括規(guī)劃設(shè)計(jì)、基建施工、變電運(yùn)行、生技、安監(jiān)、市場(chǎng)、基建、各基層供電局、輸變電等多部門共同參與的整體圖紙管理體系，以適應(yīng)現(xiàn)代大電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)防控工作的需要。

從建立電網(wǎng)主接線圖生成機(jī)制和閉環(huán)管理機(jī)制，完善廣東電網(wǎng)主接線圖的繪制、命名編號(hào)、校核、批準(zhǔn)全過程體系，提升廣東電網(wǎng)整體的圖紙管理工作水平出發(fā)，有必要搭建一個(gè)統(tǒng)一的廣東電網(wǎng)主接線圖管理系統(tǒng)，并與目前運(yùn)行的公司生產(chǎn)MI S系統(tǒng)、發(fā)電策劃管理系統(tǒng)、調(diào)度檢修管理信息系統(tǒng)，整合成一個(gè)無縫連接的統(tǒng)一管理平臺(tái)，發(fā)揮多方聯(lián)動(dòng)機(jī)制，完善并實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)主接線圖一體化管理、標(biāo)準(zhǔn)化繪制、全過程審核的模式，確保圖紙準(zhǔn)確無誤，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.1主要功能

一次設(shè)備主接線圖是指發(fā)電站、變電站采用的電壓等級(jí)、各電壓的進(jìn)出線狀況，必需反映出廠站的電壓等級(jí)、各電壓的進(jìn)出線狀況。因此，在常規(guī)制圖軟件中（如A u t o C A D）增加相關(guān)圖元，以提供標(biāo)準(zhǔn)元件圖形對(duì)象，提高制圖效率。另外，設(shè)備主接線圖中的各種圖元和線路的編號(hào)必需滿足行業(yè)規(guī)范和命名規(guī)則，能夠伴隨制圖的過程自動(dòng)生成并填寫。生成的圖紙需經(jīng)過嚴(yán)格的審核才能歸檔，并以一定的格式提交到相應(yīng)的圖庫中供以后查閱、使用。系統(tǒng)包含以下主要功能模塊。

（1）圖元編輯：在A u t o C A D中嵌入可繪制母線、開關(guān)、進(jìn)出線、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等的程序，可自行擴(kuò)展所需圖元。

（2）圖形快速繪制：繪制好的圖元保存在圖元庫中，自動(dòng)添加到A u t o C A D圖形對(duì)象中，繪制主接線路圖時(shí)可直接拖動(dòng)“元件”的圖形到相應(yīng)位置[1]。

（3）圖紙模板：將廠站主接線類型、出線支路、變壓器支路、編號(hào)等規(guī)律表達(dá)成可程序?qū)崿F(xiàn)的規(guī)則，遵循規(guī)則可大體上確定廠站的接線圖的基本結(jié)構(gòu)，其余元件的定位可在此基礎(chǔ)上依據(jù)出線支路及變壓器支路等較強(qiáng)的規(guī)律性進(jìn)行。梳理各種規(guī)則，根據(jù)一次主接線圖的結(jié)構(gòu)主要是由母線和斷路器的數(shù)量決定的本質(zhì)特點(diǎn)，給出主要圖紙模板，并自動(dòng)匹配后續(xù)人工編輯部分的編號(hào)。

（4）工作流控制：實(shí)現(xiàn)電氣圖紙從錄入、制圖到審核、批準(zhǔn)、歸檔一體化和流程化管理。

（5）上報(bào)和發(fā)布：歸檔的圖紙上傳到服務(wù)器，以We b的方式統(tǒng)一管理和發(fā)布，并且形成設(shè)備管理同步接口。

（6）圖紙查詢：以We b方式提供全局圖紙搜索、查詢服務(wù)，并具有格式轉(zhuǎn)換、本地保存和打印等功能。

1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用分層的設(shè)計(jì)模式，依據(jù)各子功能所處的地位和調(diào)用情況及通用程度，進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，具有共享功能和抽象的可通用的功能，各使用該功能的系統(tǒng)復(fù)用功能模塊，保證行為的一致性和投資的效率。當(dāng)功能發(fā)生變化時(shí)，分別進(jìn)行修改升級(jí)，保證整個(gè)平臺(tái)的可擴(kuò)展性、易維護(hù)性。

系統(tǒng)由繪圖客戶端，圖紙代理服務(wù)器，WE B服務(wù)器構(gòu)成。繪圖客戶端完成圖紙繪制工作，采用傳統(tǒng)的C/S架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)與A u t o C A D的無縫結(jié)合，通過代理服務(wù)器接入到圖紙管理We b服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；代理服務(wù)器主要負(fù)責(zé)提供客戶端的代理服務(wù)，并處理圖紙相關(guān)的任務(wù)；WE B服務(wù)器，負(fù)責(zé)圖紙的管理任務(wù)，采用純B/S架構(gòu)的系統(tǒng)模型，用戶通過瀏覽器訪問。系統(tǒng)各部分之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)采用分層次、模塊化的設(shè)計(jì)理念，提供數(shù)十個(gè)功能模塊，為電網(wǎng)公司的圖紙生成、圖紙管理業(yè)務(wù)提供了有效的信息化處理手段。系統(tǒng)部署如圖2所示。

2系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

圖紙繪制工具根據(jù)用戶的一般使用習(xí)慣，提供方便的繪制工具，為用戶提供圖紙的快速繪制和設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化編號(hào)，以及圖元的制作、圖紙信息的抽取等功能。圖紙管理工具提供對(duì)d w g圖紙進(jìn)行導(dǎo)入、導(dǎo)出、查詢、維護(hù)等功能，同時(shí)還提供面向任務(wù)的可視化流程管理，使得圖紙的管理流程與實(shí)際業(yè)務(wù)流程一致統(tǒng)一。為了達(dá)成上述目標(biāo)，必須選擇合適的開發(fā)工具和運(yùn)行平臺(tái)，按照總體最優(yōu)，局部可繼承的原則確定第三方軟件工具。

2.1基礎(chǔ)平臺(tái)與工具

圖紙一般由專人獨(dú)立負(fù)責(zé)完成繪制，原來的圖紙大多支持d w g格式，是基于A u t o C A D軟件的，系統(tǒng)若想滿足繼承性，選擇依托A u t o C A D進(jìn)行擴(kuò)展是最有效的解決辦法，既能滿足用戶使用習(xí)慣，又能保持老圖紙?jiān)谛孪到y(tǒng)中生命力。因此快速制圖工具系統(tǒng)擴(kuò)展了原來A u t o C A D只能繪制簡(jiǎn)單點(diǎn)、線的功能，提供圖樣作圖、交互作圖、向?qū)ё鲌D3個(gè)快速功能模塊，不僅建立了常用電氣一次圖紙的圖元，還具有模版創(chuàng)建和使用的功能，能夠向用戶提供典型的電氣一次圖紙樣式，經(jīng)過簡(jiǎn)單修改就能快速生成新圖[2]。而圖紙管理部分提供網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)，是基于J 2 E E平臺(tái)的服務(wù)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用服務(wù)器提供了一系列健壯的、可靠的、企業(yè)級(jí)服務(wù)，平臺(tái)支持簡(jiǎn)化的、基于組件開發(fā)模型，使得系統(tǒng)核心代碼具有編寫一次、隨處運(yùn)行的可移植性。

考慮到圖紙審核工作流程，相對(duì)于通用工作流工具軟件來說還是簡(jiǎn)單的，且具有較大的自定義需求，采用自行開發(fā)方式，將業(yè)務(wù)專業(yè)化與使用靈活相結(jié)合，根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)抽取出幾種主要的節(jié)點(diǎn)類型和操作，通過可配置的流程，經(jīng)過一定修改適應(yīng)業(yè)務(wù)要求，將各類型節(jié)點(diǎn)連接為一個(gè)完整的流程。同時(shí)考慮到可靠的多重安全控制機(jī)制，設(shè)置了普通用戶、繪圖員、審核員和系統(tǒng)管理員4種角色，每種角色具有不同的操作權(quán)限，為每個(gè)用戶分配了用戶組，使得某一角色的用戶可以根據(jù)所在的用戶組完成相關(guān)圖紙的授權(quán)訪問與操作。

2.2技術(shù)特點(diǎn)

通過向?qū)ЮL制圖紙，規(guī)范化圖紙繪制過程，加速圖紙的繪制，解決電網(wǎng)公司以往圖紙繪制方式繁多、效率低、容易出錯(cuò)的問題。自動(dòng)繪圖向?qū)е饕峁┳冸娬?、開關(guān)站和發(fā)電廠幾種常見類型的圖紙繪制向?qū)?，立即顯示相關(guān)模板，然后選擇圖元進(jìn)行必要的修改。

（1）設(shè)備編號(hào)自動(dòng)化及校核[3]。系統(tǒng)提供了編號(hào)視窗，在生成的圖紙上對(duì)設(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化編號(hào)，既可以手工編號(hào)，也可以自動(dòng)編號(hào)，解決了電網(wǎng)公司圖紙中設(shè)備編號(hào)不統(tǒng)一、編號(hào)不方便等難題。

首先需要標(biāo)注母線的電壓等級(jí)，設(shè)置母線編號(hào)的起始編號(hào)，選擇需要編號(hào)的母線，如果是雙母，可以對(duì)第二條母線繼續(xù)編號(hào)，母線編號(hào)自動(dòng)加一；對(duì)母線編完號(hào)之后，選擇其中一條作為主母線。然后對(duì)斷路器進(jìn)行編號(hào)，包括旁路斷路器，母聯(lián)斷路器。斷路器編號(hào)是根據(jù)母線電壓等編號(hào)規(guī)則設(shè)定默認(rèn)起始編號(hào)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改。在將母線、斷路器編完號(hào)之后，將自動(dòng)為隔離開關(guān)自動(dòng)編號(hào)。

編號(hào)完成后，可進(jìn)行圖紙校核功能，系統(tǒng)自動(dòng)檢查有無重復(fù)的編號(hào)，以亮色提示重復(fù)的編號(hào)位置。自動(dòng)編號(hào)功能如圖3所示。

（2）圖紙管理集中化。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了圖紙管理業(yè)務(wù)流程的電子化、業(yè)務(wù)流程流轉(zhuǎn)的自動(dòng)化，可實(shí)現(xiàn)省地縣三級(jí)一體化管理，提高了圖紙管理的效率，保證了圖紙管理的可靠。圖紙工作流管理采用業(yè)務(wù)專業(yè)化與使用靈活相結(jié)合的方式，根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)抽取出幾種主要的節(jié)點(diǎn)類型和操作，通過可配置的流程，經(jīng)過一定修改適應(yīng)業(yè)務(wù)要求，將各類型節(jié)點(diǎn)連接為一個(gè)完整的流程。

（3）流程管理可視化。提供面向任務(wù)的可視化流程管理手段，使得圖紙的管理流程與實(shí)際業(yè)務(wù)流程完全一致，解決了圖紙流程管理的不規(guī)范以及流程繁中出錯(cuò)等問題，定義了如圖4所示的審批流程。

（4）資源共享多級(jí)化。根據(jù)用戶業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系，將系統(tǒng)級(jí)別抽象為兩級(jí)系統(tǒng)。單級(jí)使用時(shí)，由系統(tǒng)本級(jí)管理服務(wù)器完成各類規(guī)則、圖元的初始化 （自身即為上級(jí)）；多級(jí)使用時(shí)，可以控制由上一級(jí)發(fā)布規(guī)則、圖元規(guī)范等全局統(tǒng)一的資源，實(shí)現(xiàn)了資源管理的一致性。

多級(jí)網(wǎng)絡(luò)化的圖紙管理平臺(tái)使不同地區(qū)的企業(yè)、部門之間可以相互協(xié)作，互聯(lián)互通，共享圖元庫、圖紙庫等信息資源，促進(jìn)了廣域網(wǎng)環(huán)境下的信息化建設(shè)。各級(jí)單位的圖紙繪制人員客戶端安裝圖紙繪制客戶端，通過網(wǎng)絡(luò)連接到圖紙數(shù)據(jù)中心，使用系統(tǒng)提供的圖元、規(guī)則和模塊快速制圖。

（5）圖紙使用多樣化。根據(jù)廠站主接線圖自動(dòng)生成電網(wǎng)接線圖，包括電網(wǎng)接線圖中廠站主變?nèi)萘亢蛿?shù)量；線路的長度、型號(hào)和限流值；線路運(yùn)行的方式。還能自動(dòng)生成廠站正常方式圖，即去掉刀閘、P T、接地刀等圖形和編號(hào)，僅留下母線、線路、開關(guān)的圖形和編號(hào)。對(duì)圖紙的格式、線型、線距等進(jìn)行多元化管理，可輸出多種格式的圖形文件（d w g、j p g、s v g等），以滿足不同場(chǎng)合需要。

（6）與設(shè)備管理一體化。按照設(shè)備臺(tái)帳信息生成圖形數(shù)據(jù)庫，對(duì)廠站主接線圖按所屬地區(qū)、電壓等級(jí)進(jìn)行分類管理；根據(jù)圖形及信息在各變電站名下生成全部的母線、開關(guān)、刀閘、主變、線路等設(shè)備臺(tái)賬，對(duì)廠站的信息（廠站數(shù)量、主變臺(tái)數(shù)、線路條數(shù)等信息）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、查詢，并能導(dǎo)出到e x c e l文件；能將e x c e l格式的線路限流表和電網(wǎng)接線圖中的線路信息雙向關(guān)聯(lián) （根據(jù)電網(wǎng)接線圖導(dǎo)出線路限流值表，根據(jù)線路限流值表導(dǎo)入到電網(wǎng)接線圖中）。

3結(jié)束語

電網(wǎng)主接線圖自動(dòng)生成與校核系統(tǒng)在廣東電網(wǎng)投入運(yùn)行后，有效提高了圖紙繪制速度、準(zhǔn)確度和標(biāo)準(zhǔn)化程度，嚴(yán)格了圖紙審核的流程化管理的實(shí)施，改善了全系統(tǒng)圖紙信息的存儲(chǔ)、查詢和共享，為進(jìn)一步深化電網(wǎng)行業(yè)的管理信息化創(chuàng)造了條件，奠定了基礎(chǔ)。該系統(tǒng)不僅能應(yīng)用于廣東電網(wǎng)日常的生產(chǎn)應(yīng)用、規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)用，而且可應(yīng)用于其他省級(jí)電網(wǎng)、大型地市級(jí)電網(wǎng)的生產(chǎn)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等工作中，具有良好的推廣前景。

[1]馮 威，馮林橋.供配電C A D中矢量繪圖與數(shù)據(jù)處理一體化的實(shí)現(xiàn)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2 0 0 2，2 6（1）：5 9-6 1.

[2]喬 毅，孫 巖，焦連偉，等.可視化輸配電網(wǎng)狀態(tài)分析軟件包的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2 0 0 l，2 5（2）：l-5.

[3]Q/G D 0 0 1 1 1 3 6.3—2 0 0 6，廣東電力系統(tǒng)調(diào)度規(guī)程[S].