電網(wǎng)模型拼接系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用展望

姚諸香，萬(wàn) 源，鄒根華，趙衛(wèi)平

（江西省電力調(diào)度控制中心，江西 南昌 330077）

0 引言

我國(guó)電網(wǎng)按“統(tǒng)一調(diào)度，分級(jí)管理”的原則運(yùn)行，建設(shè)于各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化主系統(tǒng)（EMS）相對(duì)獨(dú)立，除了上、下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)之間少量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，電網(wǎng)模型、圖形和數(shù)據(jù)的共享很不充分。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，電網(wǎng)調(diào)度開(kāi)始了由“經(jīng)驗(yàn)型”向“分析型”的轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變促進(jìn)了電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件(PAS)的發(fā)展和應(yīng)用。由于管轄范圍的原因，各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)的電網(wǎng)模型特別是在線模型，大都對(duì)外部電網(wǎng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的等值處理，沒(méi)有足夠的外部電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，PAS的穩(wěn)態(tài)應(yīng)用計(jì)算精度不理想、暫態(tài)應(yīng)用計(jì)算結(jié)果可信度差。

為了解決外部電網(wǎng)建模、運(yùn)行方式數(shù)據(jù)獲取的問(wèn)題，我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行方式部門(mén)采用了自上而下的解決方案：上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)把建好的模型和運(yùn)行方式數(shù)據(jù)發(fā)送給下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)，下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)據(jù)此展開(kāi)、增刪設(shè)備，建立符合自己實(shí)際的電網(wǎng)模型，這樣，通過(guò)相互的配合和交互滿足了各自的需求。仿照這種思路，我國(guó)的一些網(wǎng)、省調(diào)度機(jī)構(gòu)建立了自下而上的模型拼接系統(tǒng)[1-6]，通過(guò)對(duì)各區(qū)域符合IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)模型和圖形的整合、重建，得到了所屬電網(wǎng)比較完整和詳細(xì)的模型、圖形和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，不同的是各區(qū)域模型、圖形和數(shù)據(jù)的獲取、整合、重建是由自動(dòng)化系統(tǒng)完成的。本文介紹一套具有江西特點(diǎn)的省、地一體化建模系統(tǒng)，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

1 模型拼接的原理

模型拼接，就是要把各個(gè)區(qū)域的模型連接起來(lái)，從而得到一個(gè)比較完整的模型，其實(shí)質(zhì)是將外部網(wǎng)絡(luò)的等值元件還原，使其和實(shí)際一致。文獻(xiàn)[1]給出了CIM模型拆分與合并的基本原則和方法。文獻(xiàn)[2]基于CIM模型和SVG圖形，通過(guò)上、下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)之間關(guān)口設(shè)備的定義，建立了一個(gè)分散維護(hù)、合并建模、統(tǒng)一監(jiān)視的模型拼接系統(tǒng)。文獻(xiàn)[3]將建立的模型拼接系統(tǒng)用于全網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)和聯(lián)合反事故演習(xí)，解決了相鄰區(qū)域的模型重疊問(wèn)題。文獻(xiàn)[4]給出了模型拼接過(guò)程T接聯(lián)絡(luò)線的處理方法。文獻(xiàn)[5]將運(yùn)行方式部門(mén)離線計(jì)算所用的BPA電網(wǎng)模型與EMS在線電網(wǎng)模型拼接,生成全電網(wǎng)模型，以提高應(yīng)用軟件的計(jì)算精度。文獻(xiàn)[6]將建立的模型拼接系統(tǒng)用于網(wǎng)省協(xié)調(diào)自動(dòng)電壓控制(AVC)、在線預(yù)決策、安全預(yù)警等應(yīng)用。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1為模型拼接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，本江西電網(wǎng)模型拼接系統(tǒng)由服務(wù)端和客戶端兩部分組成，服務(wù)端部署在省調(diào)EMS網(wǎng)段，客戶端分別部署在省調(diào)EMS網(wǎng)段和地調(diào)EMS網(wǎng)段，服務(wù)端和客戶端通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)相連，為了不影響省調(diào)EMS系統(tǒng)的運(yùn)行，服務(wù)端采用了兩臺(tái)單獨(dú)的服務(wù)器，一臺(tái)用于接收各客戶端的模型、圖形、量測(cè)配置，并完成模型、圖形和量測(cè)的整合，另一臺(tái)用于接收各客戶端發(fā)送過(guò)來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。客戶端軟件可與各EMS系統(tǒng)共用設(shè)備。

圖1 模型拼接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 客戶端功能

圖2為模型拼接系統(tǒng)客戶端主畫(huà)面，客戶端主要功能為版本導(dǎo)出、獨(dú)立導(dǎo)出、版本管理、日志查詢、傳輸配置等。版本導(dǎo)出是將EMS系統(tǒng)的模型按CIM格式導(dǎo)出、圖形（廠站圖、潮流圖等）按SVG格式導(dǎo)出、量測(cè)配置（這里為T(mén)ASE2變量名描述文件）按約定格式導(dǎo)出，每次成功的導(dǎo)出形成一個(gè)版本（以版本號(hào)命名的壓縮文件，版本號(hào)含區(qū)域代碼和時(shí)間信息，如jx_20091224_003_ems），導(dǎo)出過(guò)程中需要對(duì)模型進(jìn)行校驗(yàn)，并形成版本說(shuō)明書(shū)；獨(dú)立導(dǎo)出是單獨(dú)導(dǎo)出經(jīng)過(guò)校驗(yàn)的模型、圖形或量測(cè)配置文件；版本管理是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)出版本的查詢、刪除、比較、傳輸?shù)裙δ?；日志查詢用?lái)查詢某時(shí)間所做的操作；傳輸配置用來(lái)配置導(dǎo)出版本接收方的地址、目錄和傳輸方式。

圖2 模型拼接系統(tǒng)客戶端主畫(huà)面

4 服務(wù)端功能

圖3為模型拼接系統(tǒng)服務(wù)端主畫(huà)面，服務(wù)端主要功能是：版本拼接、版本導(dǎo)出、版本管理、版本文件拼接、獨(dú)立導(dǎo)出、傳輸管理、TASE2配置文件拼接、邊界設(shè)備表導(dǎo)出/導(dǎo)入、日志管理、E格式配置、系統(tǒng)當(dāng)前使用版本。版本拼接是將各個(gè)客戶端傳輸過(guò)來(lái)的導(dǎo)出版本，按照定義的邊界，生成全網(wǎng)比較完整的模型、圖形，并生成前置遙測(cè)/遙信定義表（用于獲取客戶端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）。

圖3 模型拼接系統(tǒng)服務(wù)端主畫(huà)面

5 用戶化改進(jìn)

圖4為服務(wù)端實(shí)用畫(huà)面。由于江西省調(diào)EMS系統(tǒng)和模型拼接子系統(tǒng)的平臺(tái)都是OPEN3000，從實(shí)用性、易用性、簡(jiǎn)潔性等方面做了些用戶化的改進(jìn)，通過(guò)大量的按鈕和遠(yuǎn)程調(diào)用，盡量簡(jiǎn)化用戶的操作，實(shí)現(xiàn)了TASE2傳輸集自動(dòng)生成，轉(zhuǎn)發(fā)記錄自動(dòng)生成，TASE2變量名自動(dòng)生成；比如，用戶點(diǎn)擊“撫州版本導(dǎo)出”按鈕就可以導(dǎo)出撫州地區(qū)電網(wǎng)的模型、圖形和TASE2變量名文件，并傳送到服務(wù)端來(lái)，因此，服務(wù)端可以不依賴客戶端就能得到客戶端的模型、圖形等的最新版本。

圖4 模型拼接系統(tǒng)服務(wù)端實(shí)用畫(huà)面

為了能方便、全面地了解服務(wù)端和客戶端的通信情況，將各個(gè)通信通道集中到一個(gè)畫(huà)面來(lái)監(jiān)視，圖5模型拼接系統(tǒng)通道監(jiān)視畫(huà)面所示。

圖5 模型拼接系統(tǒng)通道監(jiān)視畫(huà)面

為了能夠方便地進(jìn)入各客戶端的廠站畫(huà)面，將各客戶端的主畫(huà)面通過(guò)按鈕集中到一個(gè)畫(huà)面來(lái)，由客戶端的主畫(huà)面再到廠站畫(huà)面符合用戶的使用習(xí)慣，如圖6模型拼接系統(tǒng)客戶端主畫(huà)面所示。

圖6 模型拼接系統(tǒng)客戶端主畫(huà)面匯總

6 應(yīng)用展望

模型拼接系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域大致如下：

1）省、地一體化監(jiān)視。

在省調(diào)側(cè)有地調(diào)完整的圖形、模型和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，省調(diào)值班調(diào)度員在有必要時(shí)可方便地看到和地調(diào)邊界廠站處更詳細(xì)的設(shè)備運(yùn)行信息，從而實(shí)現(xiàn)一體化監(jiān)視；省調(diào)自動(dòng)化人員也可通過(guò)邊界廠站處地調(diào)管轄設(shè)備的量測(cè)數(shù)據(jù)，核對(duì)本側(cè)數(shù)據(jù)，從而提高量測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2）源端維護(hù)，信息共享。

上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)可以下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)的模型、圖形為基礎(chǔ)，通過(guò)整合得到自己所需要的全網(wǎng)模型和圖形，滿足監(jiān)視、控制和分析的需要，將下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)概念推廣到發(fā)電廠或變電站，通過(guò)對(duì)發(fā)電廠和變電站模型、圖形的整合，可以得到各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)所需的模型和圖形，這樣就可以大大減輕主站維護(hù)工作量，實(shí)現(xiàn)源端維護(hù)，信息共享。

3）聯(lián)合反事故演習(xí)。

一般來(lái)說(shuō)調(diào)度機(jī)構(gòu)在對(duì)電網(wǎng)建模時(shí)會(huì)對(duì)下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)管轄的設(shè)備或線路進(jìn)行等值，以滿足在線穩(wěn)態(tài)分析或暫態(tài)分析的需要，比如將管轄范圍外的線路等值成負(fù)荷，將聯(lián)絡(luò)線對(duì)測(cè)等值成發(fā)電機(jī)。沒(méi)有完整的電網(wǎng)設(shè)備或線路模型，在進(jìn)行省、地聯(lián)合反事故演習(xí)時(shí)就不是很方便，比如模擬低頻/低壓減載裝置的動(dòng)作行為顯得不是很真實(shí)，減負(fù)荷量可能只是一個(gè)總負(fù)荷的一部分，不能具體到設(shè)備，相反，有了模型拼接系統(tǒng)，聯(lián)合反事故演習(xí)可以做到更真實(shí)、更方便。

4）為下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)建立更精確的外網(wǎng)等值模型。

為了提高下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)PAS軟件的計(jì)算精度，我國(guó)有些調(diào)度機(jī)構(gòu)基于自身的電網(wǎng)模型，在邊界母線處計(jì)算出下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)管轄電網(wǎng)的等值阻抗，并實(shí)時(shí)地發(fā)送給下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)。由于這些調(diào)度機(jī)構(gòu)本身的電網(wǎng)模型中對(duì)下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)管轄電網(wǎng)就進(jìn)行了等值，根據(jù)WARD等值原理，外網(wǎng)的注入是一個(gè)等值注入，是不精確的。有了模型拼接系統(tǒng)，外網(wǎng)模型，特別是電源模型更詳細(xì)，因而，外網(wǎng)的注入就更準(zhǔn)確，以此為基礎(chǔ)計(jì)算出的等值阻抗精度應(yīng)該更高。

5）使同業(yè)對(duì)標(biāo)指標(biāo)計(jì)算更客觀。

遙測(cè)估計(jì)合格率作為同業(yè)對(duì)標(biāo)的一個(gè)重要數(shù)據(jù)，其作用是督促用戶加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)模型和量測(cè)數(shù)據(jù)的維護(hù)，為調(diào)度員潮流、靜態(tài)安全分析等應(yīng)用軟件奠定一個(gè)好的基礎(chǔ)，為了追求指標(biāo)和排名，各單位上報(bào)的數(shù)據(jù)都不真實(shí)、不可信，作為考核部門(mén)也不可能對(duì)各單位的上報(bào)數(shù)據(jù)逐一核對(duì)?？陀^上廠家狀態(tài)估計(jì)算法實(shí)現(xiàn)不統(tǒng)一，考核標(biāo)準(zhǔn)不一致也是造成遙測(cè)估計(jì)合格率這個(gè)同業(yè)對(duì)標(biāo)指標(biāo)考核無(wú)法做到公平、公正的原因。有了模型拼接系統(tǒng)，就可以對(duì)各考核單位的狀態(tài)估計(jì)計(jì)算采用統(tǒng)一的算法，指標(biāo)計(jì)算采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)客觀上的公平、公正。

7 結(jié)語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了江西電網(wǎng)模型拼接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、模塊、功能，并從省、地一體化監(jiān)視；源端維護(hù)，信息共享；聯(lián)合反事故演習(xí)；為下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)建立更精確的外網(wǎng)等值模型；使同業(yè)對(duì)標(biāo)指標(biāo)計(jì)算更客觀等方面對(duì)模型拼接系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了展望，通過(guò)這個(gè)展望，具有模型拼接系統(tǒng)的單位，可以進(jìn)一步拓展該系統(tǒng)的應(yīng)用。

[1]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．

[2]錢(qián)鋒，唐慶國(guó)，顧全.基于CIM標(biāo)準(zhǔn)和SVG的分散式圖模合并[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31(5)：84-89．

[3]米為民，韋凌霄，錢(qián)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.電網(wǎng)技術(shù)，2008，32(10)：33-37．

[4]李曉露，黃明輝，韋凌霄，等.多區(qū)域電網(wǎng)模型在線拼接與合并[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33(22)：84-89．

[5]陳根軍，顧全.應(yīng)用模型拼接建立的全電網(wǎng)模型[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010，32(10)：33-37．

[6]孫宏斌，李鵬，李矛，等.中國(guó)南方電網(wǎng)在線分布式建模系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31(10)：82-86．