摘 要： 事故追憶是配電自動化系統中一項非常重要的功能。通過此功能，可以將保存的事故數據進行重演，反映出事故前后一段時間電網的實際運行狀態，方便調度人員分析事故原因，調整電網的運行方式。隨著智能電網的全面建設，對配電自動化主站系統的要求越來越高，需求越來越復雜，傳統的事故追憶功能已經滿足不了客戶的實際需求。本文基于多態的思想，提出了軟件的架構設計，并介紹了主要模塊的功能。本成果已在多個工程現場得到實際應用，將傳統的事故追憶功能提升到一個新的高度。
關鍵詞： 配電自動化系統；多態；事故追憶
0 引言
事故追憶是配電自動化系統中一項非常重要的功能。系統檢測到預定義的事故時，會自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩態信息，包括開關位置、保護動作狀態、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。 這些預定義的觸發事件包括設備狀態變化、測量值越限、計算值越限、測量值突變、邏輯計算值為真、操作命令等。
通過事故追憶的反演功能，可以將保存的事故數據進行重演，反映出事故前后一段時間電網的實際運行狀態。調度人員和運維人員可以方便有效地分析事故的原因，調整電網的運行方式，避免誤操作引發大事故，保障電網安全經濟運行[1]。
隨著智能電網的全面建設，配電自動化主站系統的功能也發展得越來越強大，新形勢下對其提出的要求也越來越高。在很多項目的應用過程中，傳統的事故追憶功能已經很難滿足客戶的實際需求。主要存在如下問題：
(1) 電網在進行改造升級和二次建設時，網架結構通常是會發生改變的，這導致主站系統中對應的設備模型、線路圖也會相應發生變化，比如某條線路上增加了一個開關。而對以前發生的某個事故進行事故反演時，使用的是當前最新的電網模型及圖形，實際上已經無法與事故發生時刻的斷面數據相匹配。
(2) 調度人員在最初始使用主站系統的過程中，對常用和重要的事故追憶功能，肯定希望能進行多次練習，從而熟悉系統操作。這種情況下，如果想通過一個開關變位事件來觸發事故追憶，肯定不能真正對現場開關進行遙控操作，因為這種做法會導致停電事故的發生，并影響到電網的正常運行。因此，系統需要提供一個模擬仿真的場景來達到培訓、學習的目的。
基于以上需求，本文結合多態的思想，開發出基于多態的事故追憶模塊，并應用于實際工程現場，將傳統的事故追憶功能提升到一個新的高度。
1 架構設計
1.1 基于多態的設計思想
多態也稱為多場景，是針對配電網在不同應用階段和應用狀態下的操作控制需要建立的多場景配電網模型，一般可以分為實時態、歷史態、研究態等[2]。
(1) 實時態：當前系統實際運行的場景。系統中只能有一個這樣的態。
(2) 歷史態：系統在某個歷史時刻創建的場景。根據實際情況，系統中可以有多個這樣的態，每個態都有不同的開始時間和結束時間。
(3) 研究態：根據研究需要，系統隨時創建的場景。系統中可以有多個這樣的態。
系統中需要創建其他場景時，會以當前的實時態為基礎母版，類似于對它做一個鏡像，主要數據包括模型和圖形，以及系統參數等，如圖1所示。
場景創建好后，各場景的數據是私有的，以后相互不干擾。應用程序也可以在各個態下運行，相互不干擾。
1.2 軟件架構
基于多態的事故追憶功能建立在配電自動化系統的支撐平臺上，支撐平臺為應用的設計開發和運行提供一整套強大、通用的支持和服務，系統事故追憶的框架結構如圖2所示。
1.3 業務邏輯
事故追憶包含兩大功能：事故數據記錄和事故反演。當事故發生時，SCADA服務器上的事故數據采樣服務收到消息，開始存儲事故前后一段時間的電網運行數據。存儲以數據庫的方式實現。
當調度員在某個場景下，選擇某個特定事故進行反演時，系統可以自動判斷出此事故是否屬于該場景。如果不屬于，則進行提示；如果屬于，調度員可以通過觸發數據查詢模塊、畫面顯示和操作工具、實時計算模塊和網絡拓撲模塊協同工作，重現事故發生前后的真實狀態。
圖3描述了事故追憶功能中各模塊之間的業務邏輯關系。
2 主要功能模塊介紹
2.1 多態管理工具
此工具程序運行在工作站上，屬于用戶界面程序。為用戶提供以下功能項：
(1) 場景的創建。如前面所述，當系統中的電網模型或圖形馬上要發生改變時，用戶必須創建出一個歷史態，并設置其結束時間為當前時間。以后進行事故反演時，如果選擇的事故源介于此時間段，則系統會自動提示此事件屬于歷史態事件，需要在對應的歷史場景下進行演示，此種機制充分保證了事故數據能與當時真實的圖模數據相匹配。
(2) 場景的加載。場景創建成功后，需要加載才能開始使用。
(3) 場景的卸載。本次加載的場景使用完畢后，可以進行卸載，暫不使用。
(4) 場景的刪除。執行刪除操作后，所有屬于此場景的數據表、圖形、模型等信息都會被清除，以后也不可以再加載使用。
(5) 查看當前已有的場景信息、場景狀態。
(6) 在多態下運行某個應用程序。當應用程序在實時態以外的場景下運行時，它使用和操作的是本場景私有的數據，與實時態毫無關系。因此，可通過此機制實現系統仿真功能。用戶可以在多場景下靈活地試驗遙控、人工置數、人工封鎖等重要操作，并不會對當前的電網有任何影響。同樣道理，用戶可以方便地在多場景下模擬出各類事故，并進行事故追憶。
2.2 多態服務
此程序運行在SCADA服務器上，為后臺服務程序。多態管理工具會將用戶的操作請求以消息的形式發送給本服務，由本服務再去做實際的執行，并返回結果。支持以下功能：(1) 場景的創建；(2) 場景的加載；⑶ 場景的卸載；(4)場景的刪除。
2.3 事故觸發
事故反演可由預定義的觸發事件自動啟動，觸發事件包括設備狀態變化、測量值越限、計算值越限、測量值突變、邏輯計算值為真、操作命令等[1]。事故反演也應支持指定時間范圍內的人工啟動[1]。各應用程序在探測到事故源時，都可以發布事故追憶事件以觸發事故追憶功能。
2.4 事故數據采樣服務
本服務運行在SCADA服務器上，為后臺服務程序。服務收到應用程序發送的事件消息或人工啟動消息時，立即開始保存事故前后一段時間（事故前M min，事故后N min）的數據，如遙測數據、開關狀態、保護信息等，并將數據保存到數據庫。主要功能包括：
(1) 應具備多重事故記錄的功能，記錄多重事故時，事故追憶的記錄存儲時間相應順延。
(2) 應能指定事故前和事故后追憶的時間段。
(3) 支持多態，事故數據最終會保存到對應場景的歷史數據表里。
2.5 事故追憶演示
此工具程序運行在工作站上，屬于用戶界面程序。調度員通過此工具實現豐富的事故反演功能[3]。主要功能如下：
(1) 提供檢索事故的界面，可查詢某段時間內的事故變位、遙信變位、遙測越限、人工啟動等事件。
(2) 播放控制：用戶可以手動通過上一幀/下一幀按鈕單步播放，也可以選擇自動播放。自動播放模式下，能設定反演的速度（快放或慢放），并能暫停正在進行的事故反演。還可以按時間刻度直接定位演示點。
(3) 支持多態。當發現用戶選擇的事故不屬于當前場景時，會給出提示。保證用戶在合適的場景下反演其涵蓋的事故，使事故數據與當時的電網模型和圖形一致，真實地再現事故前后一段時間的電網運行狀態。
(4) 提供人工啟動采樣的功能。用戶在經過必要的權限校驗后，可以發布人工啟動采樣事件，作為以后反演的事故源。
3 關鍵技術
一個城市的配電自動化系統建設，逐步會涵蓋很多座變電站、大量饋線和廠站，相應的遙測點/遙信點數量可能會超過百萬。假定發生某個事故時，系統總是毫無選擇地將所有數據全部保存，可以想見，系統運行一段時間以后，這些數據將會是一個海量級別，會占用數據庫大量的物理空間。同時，過多的數據會大大影響到數據庫的性能。從另一方面來說，事故發生時，除了關聯廠站，其他大部分廠站的運行是與此事故無關的。因此，保存全網數據，實在是一個巨大的浪費。為此，在實際應用中采用了基于配電網模型的事故數據選擇方式。
根據IEC61968/IEC61970標準，配電網的設備模型層次如圖4所示。其中，饋線環并不是實際的設備模型。
參考上述模型，配電網發生事故時（暫不考慮變電站內事故），可根據下列機制來選擇保存事故數據：
(1) 根據事故設備找出其所屬廠站。如果事故設備為柱上設備，則直接找出其所屬饋線；
(2) 找出事故廠站所屬饋線；
(3) 找出饋線所屬的饋線環；
(4) 反向查找饋線環包括哪幾條饋線；
(5) 反向查找每條饋線下包括哪些廠站或柱上設備；
(6) 反向查找每個廠站下包括哪些設備。
這樣，最終找出的所有設備則是需要保存量測數據的設備，其他設備的事故數據則可以忽略。流程如圖5所示。
4 結論
基于多態的事故追憶功能充分利用了多態技術，依托配電自動化主站系統的支撐平臺，實現了較為強大的功能，圓滿解決了傳統事故追憶功能存在的弊端。目前，此功能已在湖北武漢配電自動化主站系統、吉林省吉林市配電自動化主站系統、新疆沙雅配電自動化主站系統等項目中應用。其先進的設計理念、良好的實現效果，得到了專家組的高度認可和一致好評。
本功能的實現，滿足了新形勢下配電自動化的建設要求，一定程度上提升了配電自動化水平和實用化程度。
參考文獻
[1] 姜彬,姜彩玉. 新一代全信息電力事故追憶系統的設計[C]. 第二十九屆中國電網調度運行會收錄論文全集. 北京:中國電力出版社, 2005．
[2] Q/GDW 513－2010. 配電自動化主站系統功能規范[S]. 北京:國家電網公司, 2010.
[3] Q/GDW 567－2010. 配電自動化系統驗收技術規范[S]. 北京:國家電網公司, 2010.