專利名稱：變電站－調(diào)度中心兩級分布式電網(wǎng)的建模方法
變電站一調(diào)度中心兩級分布式電網(wǎng)的建模方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運行和控制領(lǐng)域，特別涉及變電站-調(diào)度中心兩級分布式電網(wǎng)的建模方法。
背景技術(shù)：
能量管理系統(tǒng)(Energy management system, EMS)體系結(jié)構(gòu)中，是基于計算機的現(xiàn)代電力系統(tǒng)的調(diào)度自動化系統(tǒng)，其任務(wù)是對電力系統(tǒng)進行實時采集、監(jiān)視、分析、優(yōu)化和控制決策。電網(wǎng)模型和接線圖是EMS的基礎(chǔ)和核心環(huán)節(jié)，是監(jiān)視、分析、優(yōu)化、控制的基礎(chǔ)。 電網(wǎng)模型包括設(shè)備的拓撲結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)、量測信息。其中設(shè)備的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)包括變壓器、線路、發(fā)電機、負荷、開關(guān)、隔離刀閘、接地刀閘等設(shè)備的拓撲結(jié)構(gòu)和參數(shù)。量測信息包括量測對象以及相關(guān)聯(lián)的量測值對象，量測類型對象等模擬量量測信息和數(shù)字量量測信息。電網(wǎng)模型也可以分為兩部分，一部分是站內(nèi)模型，是各站內(nèi)的發(fā)電機、負荷、開關(guān)、隔離刀閘、接地刀閘等設(shè)備的拓撲結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)、量測信息構(gòu)成的模型；一部分是線路模型，是連接各廠站的所有線路構(gòu)成的模型，線路具有兩個端子對應(yīng)分別在該線路相連的兩個變電站。接線圖中包括設(shè)備(包含變壓器、線路、發(fā)電機、負荷、開關(guān)、隔離刀間、接地刀閘等)的圖形和動態(tài)數(shù)據(jù)。
在傳統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中，所有的設(shè)備建模工作在調(diào)度中心基于 IEC61970標準完成，模型為單相模型，接線圖為單線圖，電廠和變電站側(cè)不維護電網(wǎng)模型。 電廠和變電站內(nèi)基于IEC61850標準與智能電子裝置Gntelligent Electronic Devices, IED)通訊獲得該電廠和變電站內(nèi)設(shè)備的量測數(shù)據(jù)(模擬量信息和數(shù)字量信息的實時值)， 并通過遠方終端單元(remote terminal unit,RTU)基于IEC61870標準將部分數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度中心。在調(diào)度中心人工維護量測數(shù)據(jù)與設(shè)備的關(guān)聯(lián)關(guān)系，來建立量測信息。
這種集中式方法存在的主要問題如下(1)全網(wǎng)電網(wǎng)模型(含設(shè)備參數(shù)、靜態(tài)拓撲、一次接線圖)的建立都要在調(diào)度中心完成，工作量隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益增大而顯著增加。(2)調(diào)度中心的維護人員不可能對電網(wǎng)的每個細節(jié)都非常熟悉，潛在的出錯可能性非常大，這種參數(shù)錯誤或拓撲錯誤將湮沒在龐大的電網(wǎng)模型信息中，難以定位。( 目前的集中式建模方式下，如果調(diào)度中心一旦受到災難打擊，很容易導致全部功能的癱瘓，難以自愈。
國際電工技術(shù)委員會(IEC)制定了 IEC-61970標準，目的是使EMS的應(yīng)用軟件組件化和開放化，能即插即用和互連互通，從而降低系統(tǒng)集成成本和保護用戶資源。公共信息模型(CIM)是IEC-61970標準中提供的抽象模型，表示包含在能量管理系統(tǒng)(EMS)信息模型中的電力企業(yè)的所有主要對象。CIM方便地實現(xiàn)了不同賣方獨立開發(fā)的EMS應(yīng)用、多個獨立開發(fā)的完整EMS系統(tǒng)或EMS系統(tǒng)與其它涉及電力系統(tǒng)運行的不同方面的系統(tǒng)的集成，即能夠不依賴于電網(wǎng)模型信息的具體表示而存取公共數(shù)據(jù)和交換信息。
可擴展的矢量圖形(SVG)是由W3C組織發(fā)布的一種基于(XML)的開放的二維矢量圖形和矢量點陣混合圖形的置標語言，IEC已將SVG確定為圖形交換的標準格式。
專利《電力系統(tǒng)多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)模型拼接方法》(申請?zhí)?00610166302. 1)中提出了多區(qū)域進行模型拼接的方案定義模型拼接相關(guān)區(qū)域之間的模型邊界，計算增加一個區(qū)域模型時模型變化增量，根據(jù)增量結(jié)果修正原有模型。該方法存在以下不足(1)拼接的是不同調(diào)度中心管轄下的模型，邊界為各調(diào)度中心管轄區(qū)域之間的邊界設(shè)備；沒有考慮更基本的由變電站的模型拼接為調(diào)度中心的模型。( 該方法仍需要在調(diào)度中心建模。( 調(diào)度中心模型出現(xiàn)問題，該方法無法實現(xiàn)模型的自愈。(4)該方法沒有考慮圖形以及實時數(shù)據(jù)的拼接。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種變電站-調(diào)度中心兩級分布式電網(wǎng)的建模方法，該方法實現(xiàn)了一次建模、全網(wǎng)利用，為信息的分層分級處理以及電網(wǎng)自愈提供了模型基礎(chǔ)。
本發(fā)明提出的一種變電站-調(diào)度中心兩級分布式電網(wǎng)的建模方法，其特征在于， 該方法包括在每個變電站本地建立包含拓撲結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)、量測信息的網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖，用于變電站本地的監(jiān)視、分析和計算，并自動導出適合調(diào)度中心的變電站模型和接線圖，通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)(SPDnet)傳輸?shù)秸{(diào)度中心；在調(diào)度中心級，基于線路標識的全局一致性，將各變電站網(wǎng)絡(luò)模型對接，自動拼接成全局電網(wǎng)模型，用以實現(xiàn)全網(wǎng)的監(jiān)視、分析和控制。
該方法包括以下步驟
(1)在每個變電站建立變電站的網(wǎng)路模型和接線圖，其中網(wǎng)絡(luò)模型包括變電站設(shè)備的拓撲結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)、量測信息；接線圖包括設(shè)備圖形和動態(tài)數(shù)據(jù)。接線圖中的動態(tài)數(shù)據(jù)為三相數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)模型中的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)均為三相，量測信息為三相量測信息；同時基于IEC61850標準獲得變電站內(nèi)的實時量測數(shù)據(jù)。該變電站模型、圖形和實時量測數(shù)據(jù)用于變電站本地的監(jiān)視、分析和計算；
(2)對各變電站網(wǎng)絡(luò)模型進行裁剪對各變電站網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖進行裁剪以滿足調(diào)度中心的需要；網(wǎng)絡(luò)模型的裁剪主要包括(a)將三相的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)改為單相正序的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)；(b)用等值負荷替代低電壓等級的廠用變和所用變設(shè)備等；(c)將三相的模擬量量測信息改為正序模擬量量測信息，三相的數(shù)字量量測信息改為總數(shù)字量量測信息；(d)正序的模擬量量測信息中去掉開關(guān)的模擬量量測信息；
接線圖的裁剪主要包括(a)去掉接地刀閘圖形；(b)用負荷圖形代替廠用變壓器和所用變壓器的圖形；(c)將三相動態(tài)數(shù)據(jù)改為單相動態(tài)數(shù)據(jù)；
導出裁剪后的變電站模型將裁剪后的變電站模型導出為符合公共信息模型 (common information model，CIM)的XML文件，將裁剪后的接線圖導出為符合可縮放向量圖形Scalable Vector Graphics, SVG)的XML文件。并對CIM模型進行擴展，用于關(guān)聯(lián)IEC61870-104規(guī)約通訊的上傳的裁剪后的實時量測數(shù)據(jù)，對CIM模型中的部分類進行擴展即對CIM模型中原有的Substation (變電站)類增加Address (地址)屬性(變電站對應(yīng)的站地址)及該屬性的類型及描述；對CIM中原有的MeasureValue (量測值)類增加 ValueAddresss (地址值)屬性(實時數(shù)據(jù)對應(yīng)的量測信息體地址)及該屬性的類型及描述。
(3)對步驟(3)導出的網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖進行判斷，若該網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖與上次上傳的網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖相比發(fā)生變化，或者沒有上傳過網(wǎng)絡(luò)模型或接線圖，則進入步驟(5)；否則，等待時間T1OOmin)后，返回步驟1 ；
(4)將導出的變電站網(wǎng)絡(luò)模型(CIM文件)和接線圖(SVG文件)以文件格式通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳到調(diào)度中心；
(5)調(diào)度中心對收到的變電站網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖進行校驗解析各個變電站的 CIM文件，校驗是否滿足CIM文件的格式以及拓撲結(jié)構(gòu)是否合理(即校驗非接地設(shè)備是否接地，節(jié)點是否懸空等)；若任一項校驗不成功，則通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)將出錯信息返回相應(yīng)變電站，并返回步驟(1)；解析變電站的SVG文件，校驗是否滿足SVG的格式以及SVG與CIM之間映射是否匹配，若任一校驗不成功，則通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)將出錯信息返回對應(yīng)變電站，并返回步驟(1)；若校驗都成功，直接導入接線圖，進入步驟(7)；
(6)在調(diào)度中心側(cè)對校驗后的所有變電站的變電站模型進行拼接模型拼接以線路作為唯一邊界；拼接流程具體包括
7-1)先導入一個變電站網(wǎng)絡(luò)模型，生成層次結(jié)構(gòu)(變電站-電壓等級-設(shè)備)的站內(nèi)模型和線路模型；
7-2)然后導入下一個變電站模型，生成該變電站的站內(nèi)模型和線路模型，將新導入站的站內(nèi)模型添加至已生成的站內(nèi)模型中；
7-3)判斷新導入站的線路模型是否存在已生成的線路模型中，若存在則刪除新導入變電站中對應(yīng)的線路模型，并將刪除的線路模型關(guān)聯(lián)的端子和量測信息關(guān)聯(lián)到已生成的線路模型上，若不存在，則直接將新的線路模型以及關(guān)聯(lián)的端子和量測信息添加到到已生成的線路模型中；
7-4)遍歷所有的線路模型完成該站拼接；
7-5)遍歷所有變電站后，將最終的站內(nèi)模型和線路模型生成完整的網(wǎng)絡(luò)模型。
(1)調(diào)度中心采集實時量測數(shù)據(jù)調(diào)度中心通過IEC61850-104規(guī)約獲得包含模擬量量測和數(shù)字量量測的站地址、信息體地址、實時數(shù)據(jù)值的報文；若量測信息中某量測值對象本身的信息體地址和它所在的變電站的站地址均與報文中內(nèi)容一致，則該實時數(shù)據(jù)值即為該量測值對象的取值。
(2)判斷調(diào)度中心電網(wǎng)模型是否出錯(拓撲結(jié)構(gòu)不合理，基于模型的狀態(tài)估計計算不收斂，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)丟失等)，如果出錯下發(fā)召喚變電站模型和接線圖的命令，并返回步驟(5)，如果沒有出錯，延時T2 (—般取值1天)時間重新判斷；如果本調(diào)度中心功能癱瘓， 采用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的其他服務(wù)器出錯下發(fā)召喚變電站模型和接線圖的命令，并返回步驟(5)。
本發(fā)明提出的變電站——調(diào)度中心兩級分布式電網(wǎng)建模方法與傳統(tǒng)在調(diào)度中心集中式的電網(wǎng)建模方式相比優(yōu)點如下(1)在變電站內(nèi)，建模規(guī)模小，通常只需要在新建或改建變電站時建模一次，不再變化。對于電網(wǎng)模型出錯的變電站，可以方便在變電站本地進行診斷和定位。( 在變電站分布式建模中采用三相模型，更能反映電網(wǎng)中的不平衡運行等情況(3)在調(diào)度中心，無需維護站內(nèi)圖、模、庫，維護簡單，不易出錯，顯著降低維護工作量和出錯率，理想情況下甚至可實現(xiàn)免維護?？捎行Ы鉀Q調(diào)度中心模型維護的負擔問題。(4)由于實現(xiàn)了分布式建模，模型分布存儲于各廠站中，在調(diào)度中心遭受災難打擊癱瘓后，廠站側(cè)的模型不會丟失，一旦調(diào)度中心功能癱瘓，通過分布存儲在各廠站的模型的自動拼接，在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的任意一點都可快速恢復調(diào)度中心功能，為調(diào)度中心的容災和自愈提供可能。


圖1是本發(fā)明方法的流程圖。
圖2是本發(fā)明方法的模型拼接的流程圖。
圖3是本發(fā)明方法的一個實例中采用兩個變電站模型。
圖4是本發(fā)明方法的一個實例中采用兩個變電站裁剪后的模型。
圖5是本發(fā)明方法的一個實例中采用兩個變電站拼接后的模型。
具體實施方式
本發(fā)明提出的變電站-調(diào)度中心兩級分布式電網(wǎng)的建模方法結(jié)合附圖及實施例說明說明如下
本發(fā)明提出一種變電站-調(diào)度中心兩級分布式電網(wǎng)的建模方法，其特征在于，該方法包括在每個變電站本地建立包含拓撲結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)、量測信息的網(wǎng)絡(luò)模型0和接線圖，用于變電站本地的監(jiān)視、分析和計算，并自動導出適合調(diào)度中心的變電站模型和接線圖，通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)(SPDnet)傳輸?shù)秸{(diào)度中心；在調(diào)度中心級，基于線路標識的全局一致性，將各變電站網(wǎng)絡(luò)模型對接，自動拼接成全局電網(wǎng)模型，用以實現(xiàn)全網(wǎng)的監(jiān)視、分析和控制。
該方法具體流程如圖1所示，包括以下步驟
(1)在每個變電站建立變電站的網(wǎng)路模型和接線圖，其中網(wǎng)絡(luò)模型包括變電站設(shè)備的拓撲結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)、量測信息；接線圖包括設(shè)備圖形和動態(tài)數(shù)據(jù)。接線圖中的動態(tài)數(shù)據(jù)為三相數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)模型中的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)均為三相，量測信息為三相量測信息；同時基于IEC61850標準獲得變電站內(nèi)的實時量測數(shù)據(jù)。該變電站模型、圖形和實時量測數(shù)據(jù)用于變電站本地的監(jiān)視、分析和計算。
(2)對各變電站網(wǎng)絡(luò)模型進行裁剪根據(jù)調(diào)度中心的需要對各變電站網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖進行裁剪；網(wǎng)絡(luò)模型的裁剪主要包括(a)將三相的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)改為單相正序的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)；(b)用等值負荷替代低電壓等級的廠用變和所用變設(shè)備等； (c)將三相的模擬量量測信息改為正序模擬量量測信息，三相的數(shù)字量量測信息改為總數(shù)字量量測信息；(d)正序的模擬量量測信息中去掉開關(guān)的模擬量量測信息。
接線圖的裁剪主要包括(a)去掉接地刀閘圖形；(b)用負荷圖形代替廠用變壓器和所用變壓器的圖形；(C)將三相動態(tài)數(shù)據(jù)改為單相動態(tài)數(shù)據(jù)。
(3)導出裁剪后的變電站模型將裁剪后的變電站模型導出為符合公共信息模型 (common information model,CIM)的XML文件，將裁剪后的接線圖導出為符合可縮放向量圖形Scalable Vector Graphics, SVG)的XML文件。并對CIM模型進行擴展，用于關(guān)聯(lián) IEC61870-104規(guī)約通訊的上傳的裁剪后的實時量測數(shù)據(jù)，對CIM模型中的部分類進行擴展的內(nèi)容如表1所示。
表 1
類屬性屬性的類型屬性描述Substation (變電站)Address (地址)長整型變電站對應(yīng)的站地址MeasureValue (量測值)ValueAddress (地址值)長整型量測值對應(yīng)的信息體地址
表中CIM中原有的Substation類增加Address屬性(變電站對應(yīng)的站地址)，CIM 中原有的MeasureValue類增加ValueAddresss屬性(實時數(shù)據(jù)對應(yīng)的量測信息體地址)。
(4)對步驟(3)導出的網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖進行判斷，若該網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖與上次上傳的網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖相比發(fā)生變化，或者沒有上傳過網(wǎng)絡(luò)模型或接線圖，則進入步驟(5)；否則，等待時間T1OOmin)后，返回步驟1 ；
(5)將導出的變電站網(wǎng)絡(luò)模型(CIM文件)和接線圖(SVG文件)以文件格式通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳到調(diào)度中心；
(6)調(diào)度中心對收到的變電站網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖進行校驗解析各個變電站的 CIM文件，校驗是否滿足CIM文件的格式以及拓撲結(jié)構(gòu)是否合理(非接地設(shè)備是否接地，節(jié)點是否懸空等)。若任一項校驗不成功，則通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)將出錯信息返回相應(yīng)變電站，并返回步驟(1)；解析變電站的SVG文件，校驗是否滿足SVG的格式以及SVG與CIM之間映射是否匹配，若任一校驗不成功，則通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)將出錯信息返回對應(yīng)變電站，并返回步驟 (1)；若校驗都成功，直接導入接線圖，進入步驟(7)；
(1)在調(diào)度中心側(cè)對校驗后的所有變電站的變電站模型進行拼接模型拼接以線路作為唯一邊界；拼接流程如圖2所示，具體包括
7-1)先導入一個變電站網(wǎng)絡(luò)模型，生成層次結(jié)構(gòu)(變電站-電壓等級-設(shè)備)的站內(nèi)模型和線路模型；
7-2)然后導入下一個變電站模型，生成該變電站的站內(nèi)模型和線路模型，將新導入站的站內(nèi)模型添加至已生成的站內(nèi)模型中；
7-3)判斷新導入站的線路模型是否存在已生成的線路模型中，若存在則刪除新導入變電站中對應(yīng)的線路模型，并將刪除的線路模型關(guān)聯(lián)的端子和量測信息關(guān)聯(lián)到已生成的線路模型上，若不存在，則直接將新的線路模型以及關(guān)聯(lián)的端子和量測信息添加到到已生成的線路模型中；
7-4)遍歷所有的線路模型完成該站拼接；
7-5)遍歷所有變電站后，將最終的站內(nèi)模型和線路模型生成完整的網(wǎng)絡(luò)模型。
(2)調(diào)度中心采集實時量測數(shù)據(jù)調(diào)度中心通過IEC61850-104規(guī)約獲得包含模擬量量測和數(shù)字量量測的站地址、信息體地址、實時數(shù)據(jù)值的報文；若量測信息中某量測值對象本身的信息體地址和它所在的變電站的站地址均與報文中內(nèi)容一致，則該實時數(shù)據(jù)值即為該量測值對象的取值。
(3)判斷調(diào)度中心電網(wǎng)模型是否出錯(拓撲結(jié)構(gòu)不合理，基于模型的狀態(tài)估計計算不收斂，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)丟失等)，如果出錯下發(fā)召喚變電站模型和接線圖的命令，并返回步驟(5)，如果沒有出錯，延時T2 (—般取值1天)時間重新判斷；如果本調(diào)度中心功能癱瘓， 采用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的其他服務(wù)器出錯下發(fā)召喚變電站模型和接線圖的命令，并返回步驟(5)。
本發(fā)明提出的變電站——調(diào)度中心兩級分布式電網(wǎng)建模方法與傳統(tǒng)在調(diào)度中心集中式的電網(wǎng)建模方式相比優(yōu)點如下(1)在變電站內(nèi)，建模規(guī)模小，通常只需要在新建或改建變電站時建模一次，不再變化。對于電網(wǎng)模型出錯的變電站，可以方便在變電站本地進行診斷和定位。(2)在變電站分布式建模中采用三相模型，更能反映電網(wǎng)中的不平衡運行等情況(3)在調(diào)度中心，無需維護站內(nèi)圖、模、庫，維護簡單，不易出錯，顯著降低維護工作量和出錯率，理想情況下甚至可實現(xiàn)免維護?？捎行Ы鉀Q調(diào)度中心模型維護的負擔問題。(4) 由于實現(xiàn)了分布式建模，模型分布存儲于各廠站中，在調(diào)度中心遭受災難打擊癱瘓后，廠站側(cè)的模型不會丟失，一旦調(diào)度中心功能癱瘓，通過分布存儲在各廠站的模型的自動拼接，在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的任意一點都可快速恢復調(diào)度中心功能，為調(diào)度中心的容災和自愈提供可能。
以下結(jié)合圖3，利用變電站A和變電站B介紹本發(fā)明的一個實施例。
(1)在每個變電站建立變電站的網(wǎng)路模型和接線圖，其中網(wǎng)絡(luò)模型包括變電站設(shè)備的拓撲結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)、量測信息；接線圖包括設(shè)備圖形和動態(tài)數(shù)據(jù)。接線圖中的動態(tài)數(shù)據(jù)為三相數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)模型中的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)均為三相，量測信息為三相量測信息；同時基于IEC61850標準獲得變電站內(nèi)的實時量測數(shù)據(jù)。該變電站模型、圖形和實時量測數(shù)據(jù)用于變電站本地的監(jiān)視、分析和計算。
變電站A和變電站B通過線路Ll相連，每個站具體建模情況如下變電站A包含一單母線結(jié)構(gòu)的電壓等級，線路Ll通過一個隔離刀閘D1、一個開關(guān)Bl與母線Busl相連。 線路Ll在變電站A側(cè)具有端子Tl，其中Tl與接地刀閘的端子T3，隔離刀閘的端子T2通過連結(jié)點Cm相連。開關(guān)和線路上存在三相的電流量測(Ia，Ib，Ic)，母線上存在三相的電壓量測(Ua，Ub, Uc)，這些量測在接線圖上以動態(tài)數(shù)據(jù)顯示。
變電站B包含一雙母線結(jié)構(gòu)的電壓等級，同樣存在線路Li，線路Ll經(jīng)過一個隔離刀閘Bi、一個開關(guān)D3后再分別經(jīng)過隔離刀閘Dl和隔離刀閘D2與不同的母線Busl和母線 Bus2相連。線路Ll在變電站B側(cè)具有端子T2，其中T2與接地刀閘的端子T3，隔離刀閘的端子Tl通過連結(jié)點cm相連。開關(guān)和線路上存在三相的電流量測(Ia，lb, Ic)，母線上存在三相的電壓量測(Ua，Ub, Uc)，這些量測在接線圖上以動態(tài)數(shù)據(jù)顯示。
具體接線圖如圖3所示。
(2)對各變電站網(wǎng)絡(luò)模型進行裁剪根據(jù)調(diào)度中心的需要對各變電站網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖進行裁剪；網(wǎng)絡(luò)模型的裁剪主要包括(a)將三相的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)改為單相正序的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)；(b)用等值負荷替代低電壓等級的廠用變和所用變設(shè)備等； (c)將三相的模擬量量測信息改為正序模擬量量測信息，三相的數(shù)字量量測信息改為總數(shù)字量量測信息；(d)正序的模擬量量測信息中去掉開關(guān)的模擬量量測信息。
接線圖的裁剪主要包括(a)去掉接地刀閘圖形；(b)用負荷圖形代替廠用變壓器和所用變壓器的圖形；(c)將三相動態(tài)數(shù)據(jù)改為單相動態(tài)數(shù)據(jù)。
裁剪后的變電站A和變電站B的電網(wǎng)模型裁剪后結(jié)果如圖4所示，三相的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)改為正序的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)，開關(guān)的模擬量量測刪除，三相的電流量測 (la, lb, Ic)轉(zhuǎn)換為正序的電流量測(I)，同樣三相的電壓量測(Ua, Ub, Uc)轉(zhuǎn)換為正序的電壓量測(U)。接線圖中，刪除了接地刀閘圖形，并將三相的電流電壓動態(tài)數(shù)據(jù)(Ia，lb, Ic 或Ua，Ub, Uc)改為正序的動態(tài)數(shù)據(jù)(I或U)。
(3)導出裁剪后的變電站模型將裁剪后的變電站模型導出為符合公共信息模型(common information model,CIM)的XML文件，將裁剪后的接線圖導出為符合可縮放向量圖形Scalable Vector Graphics, SVG)的XML文件。并對CIM模型進行擴展，用于關(guān)聯(lián) IEC61870-104規(guī)約通訊的上傳的裁剪后的實時量測數(shù)據(jù)，對CIM模型中的部分類進行擴展的內(nèi)容如表1所示。
表 權(quán)利要求
1.一種變電站-調(diào)度中心兩級分布式電網(wǎng)的建模方法，其特征在于，該方法包括在每個變電站本地建立包含拓撲結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)、量測信息的網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖，用于變電站本地的監(jiān)視、分析和計算，并自動導出適合調(diào)度中心的變電站模型和接線圖，通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸?shù)秸{(diào)度中心；在調(diào)度中心級，基于線路標識的全局一致性，將各變電站網(wǎng)絡(luò)模型對接，自動拼接成全局電網(wǎng)模型，用以實現(xiàn)全網(wǎng)的監(jiān)視、分析和控制。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)在每個變電站建立變電站的網(wǎng)路模型和接線圖，其中網(wǎng)絡(luò)模型包括變電站設(shè)備的拓撲結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)、量測信息；接線圖包括設(shè)備圖形和動態(tài)數(shù)據(jù)。接線圖中的動態(tài)數(shù)據(jù)為三相數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)模型中的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)均為三相，量測信息為三相量測信息；同時基于IEC61850標準獲得變電站內(nèi)的實時量測數(shù)據(jù)。該變電站模型、圖形和實時量測數(shù)據(jù)用于變電站本地的監(jiān)視、分析和計算；(2)對各變電站網(wǎng)絡(luò)模型進行裁剪根據(jù)調(diào)度中心的需要對各變電站網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖進行裁剪；網(wǎng)絡(luò)模型的裁剪主要包括(a)將三相的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)改為單相正序的拓撲結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)；(b)用等值負荷替代低電壓等級的廠用變和所用變設(shè)備等；(c)將三相的模擬量量測信息改為正序模擬量量測信息，三相的數(shù)字量量測信息改為總數(shù)字量量測信息；(d)正序的模擬量量測信息中去掉開關(guān)的模擬量量測信息；接線圖的裁剪主要包括(a)去掉接地刀閘圖形；(b)用負荷圖形代替廠用變壓器和所用變壓器的圖形；(c)將三相動態(tài)數(shù)據(jù)改為單相動態(tài)數(shù)據(jù)；(3)導出裁剪后的變電站模型將裁剪后的變電站模型導出為符合公共信息模型的 XML文件，將裁剪后的接線圖導出為符合可縮放向量圖形的XML文件。并對公共信息模型模型進行擴展，用于關(guān)聯(lián)IEC61870-104規(guī)約通訊的上傳的裁剪后的實時量測數(shù)據(jù)，對公共信息模型模型中的部分類進行擴展，對公共信息模型的變電站類增加地址屬性及該屬性的類型及描述；對量測值類增加地址值屬性及該屬性的類型及描述；(4)對步驟(3)導出的網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖進行判斷，若該網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖與上次上傳的網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖相比發(fā)生變化，或者沒有上傳過網(wǎng)絡(luò)模型或接線圖，則進入步驟 (5)；否則，等待時間T1后，返回步驟(1)；(5)將導出的變電站網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖以文件格式通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳到調(diào)度中心；(6)調(diào)度中心對收到的變電站網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖進行校驗解析各個變電站的公共信息模型文件，校驗是否滿足公共信息模型文件的格式以及拓撲結(jié)構(gòu)是否合理；若任一項校驗不成功，則通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)將出錯信息返回相應(yīng)變電站，并返回步驟(1)；解析變電站的 SVG文件，校驗是否滿足SVG的格式以及SVG與公共信息模型之間映射是否匹配，若任一校驗不成功，則通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)將出錯信息返回對應(yīng)變電站，并返回步驟(1)；若校驗都成功，直接導入接線圖，進入步驟(7)；(7)在調(diào)度中心側(cè)對校驗后的所有變電站的變電站模型進行拼接模型拼接以線路作為唯一邊界；(8)調(diào)度中心采集實時量測數(shù)據(jù)調(diào)度中心通過IEC61850-104規(guī)約獲得包含模擬量量測和數(shù)字量量測的站地址、信息體地址、實時數(shù)據(jù)值的報文；若量測信息中某量測值對象本身的信息體地址和它所在的變電站的站地址均與報文中內(nèi)容一致，則該實時數(shù)據(jù)值即為該量測值對象的取值。(9)判斷調(diào)度中心電網(wǎng)模型是否出錯，如果出錯下發(fā)召喚變電站模型和接線圖的命令， 并返回步驟(5)，如果沒有出錯，延時T2時間重新判斷；如果本調(diào)度中心功能癱瘓，采用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的其他服務(wù)器出錯下發(fā)召喚變電站模型和接線圖的命令，并返回步驟(5)。
3.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟(7)對校驗后的所有變電站的變電站模型進行拼接，具體包括7-1)先導入一個變電站網(wǎng)絡(luò)模型，生成層次結(jié)構(gòu)的站內(nèi)模型和線路模型； 7-2)然后導入下一個變電站模型，生成該變電站的站內(nèi)模型和線路模型，將新導入站的站內(nèi)模型添加至已生成的站內(nèi)模型中；7-3)判斷新導入站的線路模型是否存在已生成的線路模型中，若存在則刪除新導入變電站中對應(yīng)的線路模型，并將刪除的線路模型關(guān)聯(lián)的端子和量測信息關(guān)聯(lián)到已生成的線路模型上，若不存在，則直接將新的線路模型以及關(guān)聯(lián)的端子和量測信息添加到到已生成的線路模型中；7-4)遍歷所有的線路模型完成該站拼接；7-5)遍歷所有變電站后，將最終的站內(nèi)模型和線路模型生成完整的網(wǎng)絡(luò)模型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變電站-調(diào)度中心兩級分布式電網(wǎng)的建模方法，屬于電力系統(tǒng)運行和控制技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括在每個變電站本地建立包含拓撲結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)、量測信息的網(wǎng)絡(luò)模型和接線圖，用于變電站本地的監(jiān)視、分析和計算，并自動導出適合調(diào)度中心的變電站模型和接線圖，通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸?shù)秸{(diào)度中心；在調(diào)度中心級，基于線路標識的全局一致性，將各變電站網(wǎng)絡(luò)模型對接，自動拼接成全局電網(wǎng)模型，用以實現(xiàn)全網(wǎng)的監(jiān)視、分析和控制。該方法實現(xiàn)了一次建模、全網(wǎng)利用，為信息的分層分級處理以及電網(wǎng)自愈提供了模型基礎(chǔ)。
文檔編號G06F17/30GK102521398SQ201110439009
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者吳文傳, 孫宏斌, 張伯明, 汪德星, 王晶, 葛敏輝, 郭慶來 申請人:華東電網(wǎng)有限公司, 清華大學