基于CIME模型的遼寧電網(wǎng)智能調(diào)度一體化建模方案

羅衛(wèi)華，馮松起，高 凱，施毅斌，葛延峰，李青春，張 偉

(1．遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006;2．遼寧省電力有限公司實(shí)業(yè)有限公司，遼寧 沈陽 110006)

目前，遼寧電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)采用分級(jí)監(jiān)控的模式，地區(qū)調(diào)度系統(tǒng)之間缺乏規(guī)范的信息共享機(jī)制，只對(duì)本地區(qū)調(diào)度管轄范圍內(nèi)的電網(wǎng)精確建模，遼寧省調(diào)監(jiān)控全省范圍內(nèi)220 kV及以上主干網(wǎng)，地區(qū)調(diào)度主要監(jiān)控本地區(qū)范圍內(nèi)220 kV及以下電網(wǎng)。各地區(qū)的外部電網(wǎng)則采用非精確建?；蚝唵蔚戎堤幚?，這種建模方式不能滿足智能電網(wǎng)的發(fā)展要求。如果各調(diào)度中心之間能共享信息，可高效整合電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的全局控制。以模型拆分與合并技術(shù)為核心的分布式一體化建模技術(shù)是實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域、不同層次之間一體化建模的主要方法。文獻(xiàn)［1］通過分析上下級(jí)調(diào)度系統(tǒng)模型之間的關(guān)口電網(wǎng)對(duì)各級(jí)電網(wǎng)模型進(jìn)行合并，文獻(xiàn) ［2］研究了基于電力系統(tǒng)公共信息模型的互操作試驗(yàn)，文獻(xiàn)［3］研究了外網(wǎng)動(dòng)態(tài)等值技術(shù)，提出了動(dòng)態(tài)等值方案，文獻(xiàn)［4］提出切實(shí)可行的智能調(diào)度分布式一體化建模方案，該方案已經(jīng)逐漸應(yīng)用于智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。

遼寧省調(diào)D5000系統(tǒng)于2012年8月中旬通過SAT驗(yàn)收，其模型是以原有CC2000A系統(tǒng)模型為基礎(chǔ)，為滿足“調(diào)度一體、調(diào)控一體”建設(shè)要求，經(jīng)后期完善補(bǔ)充而形成。大連、盤錦、鐵嶺、營口等地調(diào)D5000建設(shè)相繼開展，在統(tǒng)籌考慮國、網(wǎng)、省、地各級(jí)調(diào)度模型管理及維護(hù)方法，以“源端維護(hù)、全局共享”為原則，制定了該實(shí)施方案。

1 CIME模型文件簡述

CIME是在電力系統(tǒng)公用數(shù)據(jù)模型 (CIM)的面向?qū)ο蟪橄蠡A(chǔ)上，針對(duì)CIM在以可擴(kuò)展標(biāo)記語言 (XML)方式進(jìn)行描述時(shí)的效率缺陷所發(fā)展起來的一種新型高效的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)標(biāo)記語言。由于CIME語言與CIMXML均一致地遵循CIM基礎(chǔ)對(duì)象類，因此，以XML語言描述的電力系統(tǒng)模型，可以完全與以CIME語言描述的電力系統(tǒng)模型進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換。

CIME模型文件以《電網(wǎng)設(shè)備通用模型命名規(guī)范 (試行)》和《CIME電網(wǎng)物理模型描述與交換規(guī)范 (試行)》為基礎(chǔ)，把電網(wǎng)模型導(dǎo)出成CIME文本。其中第一個(gè)規(guī)范是對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)命名，全局唯一;第二個(gè)規(guī)范是CIME的模式定義 (schema)。

模型合并:基于CIME文件的模型合并是通過CIME文件解析、模型調(diào)度邊界拆分、模型拼接等一系列技術(shù)手段，對(duì)各模型進(jìn)行有效合成，形成一個(gè)完整的全網(wǎng)模型。

時(shí)空協(xié)調(diào)建模:各級(jí)調(diào)度系統(tǒng)在空間時(shí)態(tài)上協(xié)調(diào)統(tǒng)一建模，其中“時(shí)”是電網(wǎng)模型的時(shí)態(tài)，時(shí)態(tài)包括歷史態(tài)、實(shí)時(shí)態(tài)和未來態(tài) (又稱規(guī)劃態(tài))，“空”指各級(jí)電網(wǎng)通過空間互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)不同調(diào)度的信息共享。

2 基于CIME模型的模型管理方法

模型管理以CIME模型文件為基礎(chǔ)，通過模型校驗(yàn)、模型合并/拆分、模型生成圖形、模型生成通信點(diǎn)表、版本管理、外網(wǎng)等值等手段，實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心之間及調(diào)度系統(tǒng)各應(yīng)用之間的模型整合與共享［5］。

2.1 模型管理主要功能

a． CIME模型文件導(dǎo)出工具。實(shí)現(xiàn)D5000系統(tǒng)模型文件的導(dǎo)入和導(dǎo)出，同時(shí)實(shí)現(xiàn)本地名稱規(guī)范化。

b． 基于CIME的模型合并。模型拆分/合并是實(shí)現(xiàn)模型信息“源端維護(hù)和全局共享”的主要手段，是圖形和通信點(diǎn)表共享的基礎(chǔ)。模型合并包括模型的交換、模型校驗(yàn)、邊界定義、全模型生成、模型增量生成，模型入庫等功能，是離線模型管理模塊的核心技術(shù)。

c． 模型生成圖形?；贑IMXML或CIME模型文件，生成中間格式的文件，最后生成G格式的圖形文件。該功能也是模型校驗(yàn)的手段之一。

d． 模型生成通信點(diǎn)表。根據(jù)CIME模型文件，提取出通信點(diǎn)表，為調(diào)度系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信提供測點(diǎn)信息。

2.2 模型管理流程

a． CIME模型導(dǎo)出

模型文件的導(dǎo)出，基于配置文件，文件中定義關(guān)鍵幾類信息:類與表的對(duì)應(yīng)關(guān)系;CIME類屬性與表屬性對(duì)應(yīng)關(guān)系;拓?fù)潢P(guān)系查找方式;關(guān)聯(lián)類屬性的查找方式;設(shè)備與量測對(duì)應(yīng)關(guān)系;枚舉類型的轉(zhuǎn)換關(guān)系;設(shè)備命名標(biāo)準(zhǔn)化的處理方式等［6］。

CIME模型文件導(dǎo)出時(shí)同時(shí)實(shí)現(xiàn)本地名稱規(guī)范化，規(guī)范化的基本原則是導(dǎo)出程序根據(jù)本地區(qū)的命名特點(diǎn)解決規(guī)范命名。

b． 模型校驗(yàn)

初始校驗(yàn)是基于CIME文件、校驗(yàn)拓?fù)?、?biāo)準(zhǔn)命名、模式、典型參數(shù)等進(jìn)行的校驗(yàn)過程。深度校驗(yàn)是在CIME模型導(dǎo)入離線系統(tǒng)，利用狀態(tài)估計(jì)校驗(yàn)完成后再導(dǎo)出計(jì)算模型和潮流等應(yīng)用的校驗(yàn)過程。

c． 模型生成圖形

模型解析器提供接口，完成由“CIME”→“中間文件”→“G文件”。

d． 模型生成通信點(diǎn)表

模型解析器提供接口，在此基礎(chǔ)上完成新的通信點(diǎn)表文件和通信點(diǎn)表增量文件。

e． 模型合并

規(guī)范的模型合并方法主要包含模型 (CIME)交換、模型校驗(yàn)、模型文件解析、拆分、拼接、結(jié)果導(dǎo)出等。模型合并結(jié)果包括全網(wǎng)的CIME文件和SQL文件 (結(jié)構(gòu)化查詢語言)。

f． 模型增量

導(dǎo)出在線系統(tǒng)中的電網(wǎng)模型 (本地模型)，利用模型合并生成全的電網(wǎng)模型 (新模型)。利用新模型和本地模型比較差異，形成模型的增量文件。增量的結(jié)果是一個(gè)SQL文件，可以直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫。

g． 模型入庫

模型入庫分為全模型入庫、單模型入庫、增量模型入庫。全模型入庫指合并后的模型直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，即CIME模型→SQL文件→入庫。

3 遼寧電網(wǎng)智能調(diào)度一體化建模方案

3.1 模型

遼寧省調(diào)將直屬電廠及500 kV廠站由省調(diào)自己負(fù)責(zé)維護(hù)，并下發(fā)模型至地調(diào)，由地調(diào)負(fù)責(zé)模型拼接，地調(diào)上報(bào)模型時(shí)將電廠及500 kV部分模型切掉，只上報(bào)220 kV部分模型［7］。

需要注意的幾個(gè)問題:省調(diào)自身維護(hù)電廠及500 kV模型，并下發(fā)地調(diào)，由地調(diào)進(jìn)行模型拼接，地調(diào)只上送220 kV部分模型;地調(diào)建模過程中，220 kV電壓等級(jí)模型命名需要采用“遼寧.XXX”以保證省調(diào)與網(wǎng)調(diào)模型統(tǒng)一;地調(diào)上報(bào)模型切割點(diǎn)需要確認(rèn)，可以在變壓器高壓側(cè)或低壓側(cè)進(jìn)行切割(目前網(wǎng)調(diào)對(duì)三省模型基本采用從變壓器高壓側(cè)進(jìn)行切割方式)。

地調(diào)可采用新建或延用省調(diào)模型兩種方式。地調(diào)直接采用省調(diào)模型中的地調(diào)模型，并在此基礎(chǔ)上補(bǔ)充完善，形成地調(diào)模型。省調(diào)需要規(guī)范本省地調(diào)區(qū)域ID(國調(diào)目前只規(guī)范到省級(jí)以上電網(wǎng)模型區(qū)域ID)，原則上從128開始，不重復(fù)即可，但220 kV以上模型需要采用遼寧區(qū)域號(hào) (21)建模。

3.2 圖形

圖元:各地調(diào)統(tǒng)一采用省調(diào)圖元，對(duì)各地調(diào)特有圖元可補(bǔ)充完善，方便圖形轉(zhuǎn)換。

廠站圖:各地調(diào)與省調(diào)對(duì)廠站圖 (ID)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，省調(diào)將轉(zhuǎn)換后的廠站圖低壓側(cè)部分刪除掉并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，該項(xiàng)工作在第一次模型合并時(shí)需要對(duì)廠站圖進(jìn)行大規(guī)模調(diào)整，正常合并只需對(duì)新建廠站或修改廠站進(jìn)行調(diào)整。

3.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

模型合并后，由省調(diào)側(cè)生成最新點(diǎn)表并下發(fā)各地調(diào)，完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

3.4 方案的主要特點(diǎn)

首次在遼寧電網(wǎng)采用基于CIME的模型合并技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了模型信息的“源端維護(hù)和全局共享”。采用模型生成圖形技術(shù)實(shí)現(xiàn)了圖形信息的“源端維護(hù)和全局共享”;采用模型自動(dòng)生成通信點(diǎn)表的方式，實(shí)現(xiàn)了上下級(jí)調(diào)度系統(tǒng)通信點(diǎn)表的自動(dòng)維護(hù);以模型為基礎(chǔ)，自動(dòng)生成圖形和通信點(diǎn)表的機(jī)制，解決了模型、圖形、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)一致性的問題;采用CIME作為電網(wǎng)模型交換格式，解決了模型冗余問題 (較CIMXML)，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源;增加了模型的可讀性。

3.5 與CC2000A模型管理的差異

共同點(diǎn):基于CIM文件的模型合并技術(shù)，實(shí)現(xiàn)模型、圖形的整合與共享模型合并原理相同。

不同點(diǎn):CIME與CIMXML文件格式的差異，CIME可讀性強(qiáng)，文件模式簡練;效率差異 (如表2所示);D5000的離線模型管理功能更加完善，模型、圖形、數(shù)據(jù)統(tǒng)一考慮，實(shí)現(xiàn)了基于模型直接生成G圖形和通信點(diǎn)表的功能。

表1 CIME與CIMXM L的效率差異

4 存在的問題與解決方法

目前，遼寧省調(diào)在導(dǎo)出CIM模型中存在設(shè)備電壓類型錯(cuò)誤的問題 (變壓器低壓側(cè)電壓類型與其額定電壓不匹配問題)。通過分析遼寧省調(diào)EMS系統(tǒng)情況，提出以下解決方法。

a． 梳理不匹配變壓器，確認(rèn)模型問題還是額定電壓參數(shù)問題。

b． 逐個(gè)修改模型中的電壓類型錯(cuò)誤，同時(shí)修改與變壓器低壓側(cè)相關(guān)聯(lián)設(shè)備的電壓類型，并將設(shè)備重新入庫 (主要是發(fā)電機(jī)設(shè)備)。

以上工作將導(dǎo)致變壓器遙測 (有功、無功)和發(fā)電機(jī)遙測 (有功、無功)的ID(關(guān)鍵字)發(fā)生變化 (如原 ID為 dlw010GEN#2P，修改后為dlw022GEN#2P)，需要維護(hù)前置庫、直傳省調(diào)通信庫、轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)調(diào)通信庫、AGC庫、AVC庫，并修改特殊計(jì)算點(diǎn)、機(jī)組發(fā)電計(jì)劃、單機(jī)出力監(jiān)視畫面和發(fā)電控制等畫面。

［1］ 錢 鋒，唐慶國，顧 全．基于CIM標(biāo)準(zhǔn)的多級(jí)電網(wǎng)模型集成分析［J］．電網(wǎng)技術(shù)，2007，31(12):69－73．

［2］ 潘 毅，周京陽，吳杏平，等．基于電力系統(tǒng)公共信息模型的互操作試驗(yàn) ［J］．電網(wǎng)技術(shù)，2003，27(10):25－28．

［3］ 張海波，張伯明，王俏文，等．不同外網(wǎng)等值模型對(duì)EMS應(yīng)用效果影響的試驗(yàn)研究［J］．電網(wǎng)技術(shù)，2006，30(3):1－6．

［4］ 米為民，韋凌霄，錢 靜，等．基于CIM XML的電網(wǎng)模型合并方法在北京電力公司調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］．電網(wǎng)技術(shù)，2008，32(10):33－37．

［5］ 潘 毅，周京陽，李 強(qiáng)，等．基于公共信息模型的電力系統(tǒng)模型的拆分與合并 ［J］．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003，27(15):45－48．

［6］ 劉崇茹，孫宏斌，張伯明，等．公共信息模型拆分與合并應(yīng)用研究 ［J］．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2004，28(12):51－55．

［7］ 米為民，荊 銘，尚學(xué)偉，等．智能調(diào)度分布式一體化建模方案 ［J］．電網(wǎng)技術(shù)，2010，34(10):6－9．