EMS中模型數(shù)據(jù)糾錯(cuò)系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)

（1．廣東電網(wǎng)公司中山供電局，廣東 中山 528400；2． 南京我的電氣科技有限公司，江蘇 南京 210003）

EMS中模型數(shù)據(jù)糾錯(cuò)系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)

李國(guó)號(hào)1許先鋒2

（1．廣東電網(wǎng)公司中山供電局，廣東 中山 528400；2． 南京我的電氣科技有限公司，江蘇 南京 210003）

目前在能量管理系統(tǒng)（EMS）中，模型數(shù)據(jù)量爆發(fā)式增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)正確性與否越發(fā)重要。本文研究和開(kāi)發(fā)了一套EMS模型數(shù)據(jù)糾錯(cuò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口從EMS系統(tǒng)獲取完整的模型信息，對(duì)模型數(shù)據(jù)中的設(shè)備名稱、設(shè)備類型、設(shè)備關(guān)聯(lián)關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接關(guān)系、圖形拓?fù)溥B接關(guān)系、公式定義等多方面對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行全面檢查和糾錯(cuò)。針對(duì)某地級(jí)電網(wǎng)模型進(jìn)行了測(cè)試，取得良好的實(shí)用效果。

能量管理系統(tǒng);模型數(shù)據(jù);檢查糾錯(cuò)

引言

目前在能量管理系統(tǒng)中，模型數(shù)據(jù)量爆炸式增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)正確與否越發(fā)重要，直接關(guān)系到各種電力應(yīng)用軟件的運(yùn)行結(jié)果。模型數(shù)據(jù)維護(hù)不到位，不僅會(huì)影響新的高級(jí)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)，也會(huì)導(dǎo)致已經(jīng)投運(yùn)的應(yīng)用軟件運(yùn)行不正常，實(shí)用化程度低，甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果，導(dǎo)致調(diào)度員做出錯(cuò)誤的決策，嚴(yán)重的會(huì)造成誤調(diào)度、誤操作，直接影響到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

模型糾錯(cuò)是個(gè)繁重而細(xì)致的工作，目前EMS系統(tǒng)自身的模型糾錯(cuò)功能薄弱，糾錯(cuò)能力差，而單純依靠自動(dòng)化人員進(jìn)行人工糾錯(cuò)難以適應(yīng)模型不斷增長(zhǎng)的需要。隨著智能調(diào)度的發(fā)展，模型數(shù)據(jù)作為各種高級(jí)應(yīng)用功能的基礎(chǔ)，對(duì)其正確性提出了更高的要求。

目前專門(mén)針對(duì)EMS模型糾錯(cuò)進(jìn)行研究的文章和開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)尚未見(jiàn)發(fā)布。本文研究和開(kāi)發(fā)了一套EMS模型數(shù)據(jù)糾錯(cuò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口從EMS系統(tǒng)獲取完整的模型信息，對(duì)模型數(shù)據(jù)中的設(shè)備名稱、設(shè)備類型、設(shè)備關(guān)聯(lián)關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系、圖形拓?fù)?、公式定義等多方面對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和糾錯(cuò)，避免由于模型維護(hù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不正確造成的調(diào)度、監(jiān)控人員誤判斷和誤操作。同時(shí)完整正確的電網(wǎng)模型可以為后續(xù)高級(jí)功能的開(kāi)發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。保證調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，為調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)功能的擴(kuò)展打下良好的基礎(chǔ)，適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展的要求。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和功能

1.1 總體結(jié)構(gòu)

EMS模型數(shù)據(jù)糾錯(cuò)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要由數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)糾錯(cuò)、人機(jī)界面展現(xiàn)三個(gè)主模塊組成。其中數(shù)據(jù)糾錯(cuò)模塊又包括設(shè)備名稱糾錯(cuò)、設(shè)備類型糾錯(cuò)、設(shè)備關(guān)聯(lián)關(guān)系糾錯(cuò)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接關(guān)系糾錯(cuò)、圖形連接關(guān)系糾錯(cuò)、公式定義糾錯(cuò)等模塊組成。如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)功能

（1）數(shù)據(jù)接口

數(shù)據(jù)接口遵循IEC61970標(biāo) 準(zhǔn)， 支 持EMS提供的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口、xml格式模型文件導(dǎo)入等多種方式，從EMS系統(tǒng)中獲取電網(wǎng)模型信息。包括廠站、母線、變壓器、線路、負(fù)荷、容抗器、斷路器、刀閘、接地刀閘、公式等數(shù)據(jù)。

（2）設(shè)備名稱糾錯(cuò)本功能主要根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)溥B接關(guān)系檢查斷路器、刀閘、線路、接地刀閘、主變等名稱是否正確。根據(jù)電網(wǎng)設(shè)備命名規(guī)范，線路名稱中應(yīng)包含所屬?gòu)S站名稱。斷路器雙重編號(hào)應(yīng)包含所連的線路、主變、負(fù)荷、容抗器等設(shè)備名稱。 刀閘名稱中應(yīng)包含所連的斷路器名稱。斷路器間隔的接地刀閘名稱中應(yīng)包含所在間隔的斷路器名稱。母線間隔的接地刀閘名稱應(yīng)符合當(dāng)?shù)孛?guī)范。

（3）設(shè)備類型糾錯(cuò)

本功能主要根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系檢查斷路器類型、變壓器類型、容抗器類型是否正確。根據(jù)EMS模型規(guī)范，斷路器類型包括普通開(kāi)關(guān)、母聯(lián)開(kāi)關(guān)旁路開(kāi)關(guān)、變壓器分支開(kāi)關(guān)、小車開(kāi)關(guān)等。變壓器類型包括主變、所用變等。容抗器類型包括串聯(lián)、并聯(lián)和分裂等。如果數(shù)據(jù)庫(kù)中維護(hù)的設(shè)備類型和系統(tǒng)判斷的設(shè)備類型不一致， 則說(shuō)明設(shè)備類型維護(hù)錯(cuò)誤。

（4）設(shè)備關(guān)聯(lián)關(guān)系糾錯(cuò)

本功能主要檢查線路－線段－交流線段端點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及變壓器和繞組之間對(duì)應(yīng)關(guān)系，尤其是T接線配置檢查。

圖1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

根據(jù)EMS模型定義規(guī)則，線路－線段－交流線段端點(diǎn)數(shù)目應(yīng)該是1:n:2*n的倍數(shù)關(guān)系。雙繞組變壓器的變壓器-繞組數(shù)目是1:2的倍數(shù)關(guān)系，三繞組變壓器的變壓器：繞組數(shù)目是1:3的倍數(shù)關(guān)系。

設(shè)備關(guān)聯(lián)關(guān)系的正確性直接影響到電網(wǎng)拓?fù)涞恼_性，直接影響智能操作票、狀態(tài)估計(jì)、潮流分析、avc等高級(jí)應(yīng)用的正確性。

（5）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼m錯(cuò)

該功能主要檢查系統(tǒng)中是否有未做節(jié)點(diǎn)入庫(kù)的設(shè)備、是否有孤立的電氣島。分析每個(gè)設(shè)備所連接的設(shè)備，分析每個(gè)節(jié)點(diǎn)所連接的設(shè)備。

（6）圖形拓?fù)浼m錯(cuò)

本功能根據(jù)用戶定義的標(biāo)準(zhǔn)間隔接線方式和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，檢查系統(tǒng)中用戶繪制的間隔接線是否正確。系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)接線定義功能。不同電壓等級(jí)、不同間隔類型可以定義多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接線方式，如果用戶繪制的間隔接線無(wú)法匹配任何標(biāo)準(zhǔn)接線方式，則提示用戶該間隔接線錯(cuò)誤或可疑。用戶也可以取消標(biāo)準(zhǔn)間隔定義。

（7）公式定義糾錯(cuò)

公式是EMS系統(tǒng)中重要的工具之一，用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)量的自動(dòng)組合和計(jì)算。一個(gè)公式由計(jì)算結(jié)果和計(jì)算分量組成。而計(jì)算結(jié)果又可以成為其他公式的計(jì)算

分量。在公式數(shù)量非常多的情況下，容易出現(xiàn)公式嵌套的情況，使公式計(jì)算陷入死循環(huán)。

圖2 開(kāi)關(guān)間隔示例

圖3 a 正確接線方式 圖3b錯(cuò)誤接線 圖3c 錯(cuò)誤接線

圖4 系統(tǒng)人機(jī)界面圖

公式定義糾錯(cuò)提供公式嵌套檢查功能，提示用戶哪些公式存在嵌套。

此外公式定義糾錯(cuò)既可以查看一個(gè)公式由哪些計(jì)算分量組成，也可以查看一個(gè)計(jì)算分量被哪些公式引用。

（8）人機(jī)界面

本功能將模型糾錯(cuò)的結(jié)果通過(guò)人機(jī)界面展現(xiàn)給用戶。系統(tǒng)可以按錯(cuò)誤類型進(jìn)行分類展現(xiàn)，也可以按廠站進(jìn)行展現(xiàn)。并可以提示模型錯(cuò)誤的原因，便于用戶進(jìn)行模型糾錯(cuò)。

2 關(guān)鍵技術(shù)和算法

2.1 設(shè)備名稱糾錯(cuò)算法

在電力系統(tǒng)中，電力設(shè)備的命名一般遵循一定的規(guī)范。但由于設(shè)備數(shù)目眾多，設(shè)備名稱的維護(hù)和糾錯(cuò)是個(gè)復(fù)雜而繁重的工作。本文根據(jù)設(shè)備拓?fù)溥B接關(guān)系和設(shè)備命名規(guī)范自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器、刀閘、線路、接地刀閘、主變等名稱的糾錯(cuò)。

以圖2為例，在該間隔中，開(kāi)關(guān)編號(hào)為101，根據(jù)命名規(guī)范，其所連刀閘的名稱中應(yīng)該包含”101”，從開(kāi)關(guān)101兩端出發(fā)進(jìn)行搜索，得到其母線側(cè)刀閘和負(fù)荷側(cè)刀閘。從圖中可以看出，母線側(cè)刀閘名稱中包含”101”，負(fù)荷側(cè)刀閘名稱中不包含”101”,因此負(fù)荷側(cè)刀閘名稱錯(cuò)誤。

2.2 設(shè)備類型糾錯(cuò)算法

（1）斷路器類型糾錯(cuò)算法。如果斷路器兩端直接連接母線，則斷路器類型應(yīng)該為旁路/母聯(lián)開(kāi)關(guān)；如果兩個(gè)斷路器一端直接連接，且連接變壓器，另外一端均連接母線，則這兩個(gè)斷路器類型應(yīng)該為變壓器分支開(kāi)關(guān)；如果10kV斷路器兩端沒(méi)有刀閘，則斷路器類型可能是小車開(kāi)關(guān)。

（2）變壓器類型糾錯(cuò)算法。如果變壓器有三個(gè)繞組，則變壓器類型應(yīng)該是三圈變；如果變壓器有兩個(gè)繞組，且繞組均有節(jié)點(diǎn)號(hào)，則變壓器類型應(yīng)該為雙圈變；如果變壓器有兩個(gè)繞組，只有一個(gè)繞組有節(jié)點(diǎn)號(hào)，則變壓器類型應(yīng)該為所用變。

（3）容抗器類型糾錯(cuò)算法。如果容抗器三個(gè)節(jié)點(diǎn)號(hào)均大于0，則容抗器類型應(yīng)該為分裂電抗；如果容抗器只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)號(hào)大于0，則容抗器類型應(yīng)該為串聯(lián)容抗器；如果容抗器只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)號(hào)大于0，則容抗器類型應(yīng)該為并聯(lián)容抗器。

2.3 圖形拓?fù)浼m錯(cuò)算法

一個(gè)變電站的接線圖可以由多個(gè)間隔組成，而一個(gè)間隔又主要由若干個(gè)開(kāi)關(guān)、刀閘、接地刀閘、線路端點(diǎn)、變壓器繞組、負(fù)荷等組成。因此檢查變電站的接線圖繪制的是否正確，主要是檢查每個(gè)間隔的接線是否正確。本文采用基于廣度優(yōu)先搜索的圖形拓?fù)渌惴?，從線端、繞組、負(fù)荷等端點(diǎn)對(duì)間隔進(jìn)行搜索，以母線和變壓器為搜索邊界，記錄下搜索路徑上的斷路器、刀閘和接地刀閘。將正確間隔搜索到的設(shè)備列表定義為標(biāo)準(zhǔn)間隔。將待糾錯(cuò)間隔搜索到的設(shè)備列表和標(biāo)準(zhǔn)間隔的設(shè)備列表進(jìn)行比較，如果兩個(gè)設(shè)備列表里的設(shè)備數(shù)目一致，并且設(shè)備類型一致，則說(shuō)明其他間隔的圖形繪制正確。下面以圖3為例介紹介紹。

圖3分別表示了正確接線方式和兩種可能的錯(cuò)誤接線方式。在圖3b中開(kāi)關(guān)和刀閘一端空掛，在圖3c中線路直接連接到母線上。

以圖3a為例，從交流線路端點(diǎn)開(kāi)始搜索，搜索路徑上的設(shè)備類型依搜索順序分別是：刀閘、刀閘、接地刀閘、斷路器、刀閘、接地刀閘。

圖3b的搜索路徑上的設(shè)備類型是：刀閘、刀閘、接地刀閘、接地刀閘。

圖3c的搜索路徑上的設(shè)備類型是：無(wú)

用戶將圖3a間隔定義為標(biāo)準(zhǔn)間隔，將圖3b和圖3c搜索路徑上的設(shè)備列表和圖3a搜索路徑上的設(shè)備列表通過(guò)比較，可以判斷圖3b和圖3c接線方式錯(cuò)誤。

3 應(yīng)用情況

本系統(tǒng)采用c++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)后臺(tái)糾錯(cuò)服務(wù)進(jìn)程，采用qt開(kāi)發(fā)跨平臺(tái)人機(jī)交互界面。針對(duì)某地級(jí)電網(wǎng)模型進(jìn)行了測(cè)試。系統(tǒng)可以正確的檢查出目前EMS模型中存在的錯(cuò)誤，大大方便用戶的糾錯(cuò)，取得良好的效果。如圖4所示。

結(jié)語(yǔ)

本文研究并開(kāi)發(fā)了一套EMS模型數(shù)據(jù)糾錯(cuò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)EMS電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)的全方位檢查和糾錯(cuò)，便于自動(dòng)化人員快速定位錯(cuò)誤和修正錯(cuò)誤。正確的模型數(shù)據(jù)為調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)功能的擴(kuò)展打下良好的基礎(chǔ)，適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展的要求，具有很好的應(yīng)用前景。

[1] 賈文峰．基于軟件構(gòu)件的MIS開(kāi)發(fā)研究[J]．洛陽(yáng)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007．

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