基于GIS平台的10 kV数字配电网可视化研究.pdf

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1、第3期总第225期农业科技与装备No．3TotalNo．2252013年3月AgriculturalScience&TechnologyandEquipmentMar．2013基于GlS平台的10kV数字配电网可视化研究马冲，朴在林4(沈阳农业大学信息与电气工程学院，沈阳110866)摘要：融合GIS技术，结合10kV配电网的特点，通过下位机系统对配电线路上采集到的信息进行实时监测并上传到上位机系统．建立配电网的基本数据模型和拓扑关系模型，在Maflab环境下设计潮流计算模块，从而实现10kV数字配电网

2、的可视化。关键词：数字配电网；GIS；可视化：实时监测中图分类号：TM727．1文献标识码：A文章编号：1674—1161(2013)03—0051—0310kV农村配电网有地域广、线路长、设备分散、负荷不集中等特点，单纯靠人工作业已达不到农村用电需求强劲增长的要求。随着GIS技术的成熟及其在电力系统中的广泛应用，提出10kV数字配电网的概念，即融合GIS技术将实际物理配电网上分散的信息和数据集中到电脑网络上进行共享与展示，使物理配电网实现数字化表述，方便工作人员的实时监察和分析操作。1数字配电网可视化

3、构架1．1基本思想通过与GIS技术融合，建立配电网的基本数据模型和拓扑关系模型；通过安装数字式CT与胛设备，将采集到的设备参数和实时运行数据通过GPRS通讯技术手段上传到上位机系统；通过GIS平台插入的相关潮流计算组件，使主干线、分支线和各个节点的实时潮流数据和无功补偿设备、开关设备投切状态直观地显现出来。1．2逻辑结构数字配电网的逻辑结构分为展现层、应用层、数据层、设备层4个层次(见图1)。2数字配电网可视化关键问题和解决方案利用配电网GIS技术可获得GIS平台下的配电线路图。但最初形成的GIS平台下

4、的配电网线路图并没有达到数字配电网要求的潮流数据显示。要想真正实现配电网数字化．显示各个节点实时电压和功率分布情况．还需在GIS平台上插入相关潮流计算模块。收稿日期：2013—01—24作者简介：马冲(1988一)，女，硕士，从事地方电力系统及其自动化研究。通信作者：朴在林(1955一)，男，教授，从事地方电力系统及其自动化方面的理论与技术研究。l●●●ll●●●lI地理数据规划数据牙史数据JI设备数据罐型参数远{=亍售患数据l设一数字配电同基础差匣亘D囤圆巳巫D图1数字配电网的逻辑结构Figure1L

5、ogicstructureofdigitaldistdbufionnetwork2．1解决方案目前最适合配电网潮流计算的方法是前推回代法，以此为基础，本研究拟利用全球唯一标识符GUID在GIS平台上描述配电网网络拓扑模型。基于GUID编码的前推回代法与传统前推回代法的不同之处在于：利用全球唯一标识符GUID在GIS平台上描述配电网网络拓扑模型。所确定的节点编码使用节点所在杆塔GUID描述，支路编码使用支路两端杆塔GUID描述，这样可大大地避免重新编码。212基于GOlD编码的前推回代潮流计算步骤1)根据

6、由GIS平台构建的网络拓扑模型，通过开关、无功补偿装置的开闭获得线路全部节点信息。2)对得到的信息进行简化并生成节点结构图，将配电网线路中既不是分支也不连接配电变压器的杆塔去除。剩余杆塔即为潮流计算需要的节点。通过支路两端杆塔GUID记录分支，以如．只表示。通过杆塔的GUID记录节点，以只表示；父节点以只一。表示。3)令各节点电压初值均为1。展现层应用层．数据层52农业科技与装备2013年3月4)根据已知的各节点功率和节点电压计算末梢支路电流。末梢负荷节点即不存在下一根杆塔且连接变压器的杆塔。其电流计算

7、公式为：Ip／_,pi(J})=k湍=酱(1)式中：．

8、}为迭代次数，为整数；咆一。B(

9、i})表示吃一。只支路电流；靶+(k)=PE+jQP,，为节点只的功率。5)根据基尔霍夫电流定律，采用递归方法前推计算各支路电流：‰㈤=湍+黑慨㈤(2)式中：17,为节点只的子节点个数。6)根据已知根节点电压回代各节点电压：ut(．

10、}+1)=u0。(I

11、})一厶_，o(后)2硅。t(3)式中：啦。Pz为￡0。只的支路阻抗。7)计算各个节点电压修正值，并取最大值Max(A啦(忌))。△￡／砖(后)=lUPi(后+1

12、)一uP,(．

13、})I(4)8)判断是否收敛。验证Max(AUP,(．j}))Q。9)如果满足收敛的条件则跳出循环，计算节点潮流并在地图上显示计算结果；否则重复步骤4)一8)。2．3潮流计算结果显示方法采用在Matlab环境下设计潮流计算程序，将．m文件生成com组件，并在GIS平台插入该组件，调用程序可将通过上述算法计算出的潮流结果及时地显示在GIS平台上。310kV数字配电网可视化实例某变电所日负荷曲线如图2所示。对上午7时的配电线路实