CN102957205A - 一种建立配电网模型的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于配电网模型技术领域，提供了一种建立配电网模型的方法及系统，该方法包括：获取预先设置的配电网模型的维护权限；在维护权限指定的范围内建立一次设备模型和二次设备模型，并绘制图形，所述二次设备模型和图形分别与所述一次设备模型相关联；根据相关联的一次设备模型和二次设备模型以及图形，生成网络拓扑模型；利用在线建模消息通知其它模型维护模块根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型。本发明通过获取预先设置配的电网模型的维护权限，可保证多人维护模型的正确性，从而方便维护，利用在线建模消息通知其它模型维护模块根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型，可使电网模型与电网实际运行模型始终一致。

Description

一种建立配电网模型的方法及系统

技术领域

本发明属于配电网模型技术领域，尤其涉及一种建立配电网模型的方法及系统。

背景技术

计算机和网络技术的飞速发展，推动了社会其它行业的自动化进程，新一代电网调度系统不断向信息集成化方向发展，国际电工委员会IEC TC57提出了电力系统公共信息模型(CIM，Common Information Model)推动了电力应用系统的标准化建设，使电力应用信息的交换与共享得到实现。

配电网分布广、设备多，维护单位多，在建立配电网模型时需要多人协同维护当前的电网模型。传统的单一维护模型技术已经不能满足电网企业的日常工作需求。配电网的网络模型大，是由各单线图模型组成全网模型，各单线图分别由不同的维护单位进行维护，各线路之间的边界维护存在很大的问题，往往不能很好的处理网络边界的问题。

配电网的网架结构随着城市的改建、道路的升级改造几乎每天都在发生变化，一次性为自动化系统建立完整模型的传统模式导致自动化系统中的电网模型与电网实际运行模型时常存在不一致的情况。

传统的自动化系统采用组态方式，没有模型的概念，只能简单的关联图形查看数据。

综上所述，现有的配电网模型不方便维护，电网模型与电网实际运行模型时常不一致。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种建立配电模型的方法，旨在解决现有的配电网模型不方便维护，电网模型与电网实际运行模型时常不一致的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种建立配电网模型的方法，包括：

获取预先设置的配电网模型的维护权限；

在维护权限指定的范围内建立一次设备模型和二次设备模型，并绘制图形，所述二次设备模型和图形分别与所述一次设备模型相关联；

根据相关联的一次设备模型和二次设备模型以及图形，生成网络拓扑模型；

利用在线建模消息通知其它模型维护模块根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型。

本发明实施例还提供了一种建立配电网模型的系统，包括：

获取单元，用于获取预先设置的配电网模型的维护权限；

模型单元，用于在维护权限指定的范围内建立一次设备模型和二次设备模型，并绘制图形，所述二次设备模型和图形分别与所述一次设备模型相关联；

拓扑单元，用于根据相关联的一次设备模型和二次设备模型以及图形，生成网络拓扑模型；

更新单元，用于利用在线建模消息通知其它模型维护模块根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型。

本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于：通过获取预先设置配的电网模型的维护权限，可保证多人维护模型的正确性，从而方便维护，利用在线建模消息通知其它模型维护模块根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型，可使电网模型与电网实际运行模型始终一致。

附图说明

图1是本发明实施例提供的建立配电网模型的方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的建立一次设备模型和二次设备模型的流程图；

图3是本发明实施例提供的生成网络拓扑模型的流程图；

图4是本发明实施例提供的利用在线建模消息通知其它模型维护模块根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型的流程图；

图5是本发明实施例提供的建立配电网模型的系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，通过获取预先设置配的电网模型的维护权限，可保证多人维护模型的正确性，从而方便维护，利用在线建模消息通知其它模型维护模块根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型，可使电网模型与电网实际运行模型始终一致。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种建立配电网模型的方法，包括：

步骤S101，获取预先设置的配电网模型的维护权限。

在本发明实施例中，本步骤S101之前还包括以下步骤：

(1)、建立责任区；

(2)、分配责任区的维护权限，被赋予维护权限后方可在相应的责任区内建模。其中，建好的模型可及时更新至服务器。

通过设置维护权限，可达到多人协同工作，且互不干扰的工作方式，从而方便维护，尤其在大面积建立配电网模型时，效果更加明显。

步骤S102，在维护权限指定的范围内建立一次设备模型和二次设备模型，并绘制图形，所述二次设备模型和图形分别与所述一次设备模型相关联。

请参阅图2，在本发明实施例中，步骤S102中的建立一次设备模型和二次设备模型包括：

步骤S201，利用面向对象的方法将一次设备抽象成多个层次，该多个层次包括最高层次纯虚的设备基类、设备类及一次设备类，形成一次设备模型；

在本步骤中，一次设备类又根据分类分为架空线类，电缆类，开关类，发电机类，变压器绕组类，变压器类，电抗器类，电容器类，母线类，CT类，PT类，避雷器类及负荷类；其中开关类派生出断路器类和隔离开关类，变压器类派生出两圈变压器类和三圈变压器类。

步骤S202，利用面向对象的方法将二次设备抽象成多个层次，该多个层次包括最高层次纯虚的设备基类、设备类及二次设备类，形成二次设备模型。

在本步骤中，二次设备类又根据分类分为IED装置类和保护设备类等。

由于单纯的无图形化的建模是枯燥无味的，通过提供与模型一致的图形抽象，在绘制图形的时候，提供图形与模型关联的功能，并且记录图形与模型的对应关系。在这个过程中，采用图形类型和模型类型匹配的原则，可以避免图形与模型关联错误的问题。由于记录图形与模型的对应关系，可以实现图模互查。在一幅图中控制不能有多个图元关联到同一个模型中，避免发生图模定位错误的问题。在图形绘制的过程中还提供了自动位置对齐、调整等功能以美化图形。

步骤S103，根据相关联的一次设备模型和二次设备模型以及图形，生成网络拓扑模型。

由于在绘制完图后，每一个图形仅仅在自己的位置上，相互之间的连接关系并没有能够记录下来，通过生成的网络拓扑模型，可以将电压等级连接错误、孤立设备、无模型的图形等都检查出来。生成每一幅图的图形连接关系。

在本发明实施例中，可通过不同图关联同一个模型，从而可将所有单个图的拓扑连接关系组成整个电网模型拓扑结构。

请参阅图3，在本发明的实施例中，所述生成网络拓扑模型包括：

步骤S301，获取当前画面中所有图形节点列表；

步骤S302，循环处理每一个图形节点；

步骤S303，判断该图形节点是否是一次设备节点，若否，则返回步骤S302，若是，则进入步骤S304；

步骤S304，检查当前一次设备节点是否关联了设备，若是则进入步骤S305，若否则进入步骤S306；

步骤S305，判断该一次设备节点是否是母线，若是，则进入步骤S107。

步骤S306，提示是否退出，若是，则结束。

步骤S307，获取当前一次设备节点的拓扑接口列表；

步骤S308，循环处理每一个拓扑接口A；

步骤S309，判断当前拓扑接口是否已有拓扑节点，若是，则进入步骤S310，若否，则返回步骤S308；

步骤S310，申请新的拓扑节点指针node，设置新增标志newNode为真，并将该指针插入到拓扑节点列表中；

步骤S311，查找当前拓扑接口的位置，获取其周围5像素范围内的图形节点列表；

步骤S312，循环处理每一个图形节点；

步骤S313，判断该图形节点是否一次设备节点，若是，则进入步骤S314，若否，则返回步骤S312；

步骤S314，查找该一次设备与拓扑接口A距离不超过10的拓扑接口B；

步骤S315，判断是否存在拓扑接口B不存在、拓扑接口A与拓扑接口B相等或node是拓扑接口B的拓扑节点中的一种情况，若是，则返回步骤S312，否则进入步骤S316；

步骤S316，判断拓扑接口B是否存在拓扑节点node2、且该拓扑节点不为node，若是，则进入步骤S318，否则进入步骤S317；

步骤S317，将拓扑接口B插入到node中，将node添加到拓扑节点列表中。

步骤S318，将node和node2合并，并将node删除，设置newnode为假。

通过图形网络拓扑转模型网络拓扑，可以将当前配电网电网静态连接模型生成，供其他模块结合实时信息生成网络实时拓扑模型使用。

步骤S104，利用在线建模消息通知其它模型维护模块根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型。

请参阅图4，在本发明的实施例中，步骤S104包括：

步骤S401，通过消息管道，向消息服务器发送在线建模消息；

步骤S402，当消息服务器收到在线建模消息之后，将在线建模消息转发给订阅了该在线建模消息的模型维护模块；

步骤S403，订阅了该在线建模消息的模型维护模块在收到在线建模消息后，根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型。

通过消息通知机制，保证配电网系统在线运行过程中，模型正确更新，达到准备运行的目的。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：

建立一次系统模型，该一次系统模型包括一次设备静态参数模型、一次设备运行参数模型和电网拓扑模型；

其中，一次设备静态参数模型包括：设备名称，设备编号，设备生产厂家，设备生产日期，设备安装日期，设备安装地点，设备实物图片等。

一次设备运行参数包括：设备电压等级，设备容量，以及各个具体设备的技术参数，例如变压器的变比、容量、实验参数等。

电网拓扑模型，用于描述电力一次设备之间的相互连接关系，在GH-PDS2000系统中，电网拓扑模型是图形建模系统根据用户所绘制的电网一次系统图自动生成的，大大简化了数据录入过程，减少了系统建设和维护的工作量和工作难度。

建立二次系统模型，该二次系统模型包括指智能测控设备模型、保护设备模型等；

二次设备是为一次设备服务的，它的功能从属于一次设备，二次设备的模型包括设备静态模型，设备数据模型和设备原理模型。

提供电力系统组件库，该电力系统组件库包括线路、母线、断路器、变压器、发电机、电抗器等电力系统组件并可根据需要添加新的图元。另外还提供了最常用的编辑功能，可以编辑电网地理接线图和各变电站注接线图、线路接线图等。

在本发明实施例中，所采用的建模工具基于IEC 61970-CIM，RDF，SVG等标准，支持一、二次一体化建模，并且融合了以往图形建模的优势，面向主站系统的一、二次CIM模型进行模型和图形的支持。不仅具有图模一体化的显示和编辑手段，而且充分应用了系统自持平台针对CIM模型的编辑组件，以可定制的树型、超文本、图形等方式从不同侧面展示和编辑模型对象及其关系。

一次模型采用IEC 61970-CIM的形式，二次信息模型采用IEC 61850与IEC61970融合的形式。定值树型、超文本、图形等方式从不同侧面展示和编辑模型对象及其关系，其主要内容包括：

a)、图形化的实时数据库管理，以图形界面的方式管理实时数据库。

b)、电网一次、二次系统全图形建模和组态。电力一次系统图形建模和组态，包括电网拓扑自动建模、电网参数图形化管理和组态画面制作，电力二次系统图形建模和组态，包括二次设备原理图形建模、二次设备参数图形化管理和组态画面制作。

c)、一、二次设备关联关系建模，以图形界面的方式建立一、二次设备之间的功能关联关系。

d)、对模型数据和模型体系的修改、导入、导出。

在本发明实施例中，主站系统使用全图形化一、二次建模技术是基于对配电自动化系统长远发展的计划，它认为配电自动化系统除针对目前现实需求实现基础系统外，将来还要去其他相关系统进行接口。为了不使将来的高级分析系统与现有的基础系统形成两套系统的尴尬局面，主站系统实现了完整的电力系统一次、二次模型。其中一次系统模型参照了IEC61970(CIM)规范，二次系统模型参照了IEC61850规范，而且全部以图形化的方式实现，用户在使用离线工具进行元件建立和工程数据组态时，完全隐藏了数据库的存在，做到所见即所得。

对与一次、二次之间的关联关系以逻辑PT、CT的概念建立二次的测量关系，以动作断路器和保护范围的概念建立控制关系。即主站系统具有一次、二次统一的拓扑关系描述。

在本发明的实施例中，对图形交换采用扩展的SVG(可伸缩矢量图形)格式，提供SVG图形交换、导入、导出功能。

在本发明的实施例中，通过下述的拓扑单元，系统可自动识别电力设备之间的拓扑连接关系，并将相关的图形信息、关联信息、拓扑连接关系及属性数据存储于系统数据库中。

在本发明的实施例中，系统具有非常灵活的建模策略，除可支持一、二次设备及其关联关系的建模外，还具有一定的扩展和集成能力。

在本发明的实施例中，系统还提供了一个显示单元，用于在一个画面中同时显示装置的属性数据和运行数据，通过查询的方式确定一次设备与二次设备之间的连接关系。

在本发明的实施例中，系统还提供了一个管理单元，用于对图形管理采用多窗口管理方式，其中主框架的菜单与工具条可自定义。具有以下基本功能：基本图元包括线路、母线、断路器、变压器、发电机、电抗器等一次、二次电力系统基本组件；图元操作包括缩放、对齐、拖动、漫游、跳转、属性编辑等；提供可变大小的导航图，使用户更容易掌握图形的全局；树状结构的对象浏览器和以信息的方式浏览的浏览器；图元、图形的打印。

请参阅图5，本发明实施例还提供了一种建立配电网模型的系统，包括：

获取单元501，用于获取预先设置的配电网模型的维护权限。

在本发明实施例中，所述系统还包括权限单元，所述权限单元包括：

建立子单元，用于建立责任区；

分配子单元，用于分配责任区的维护权限，被赋予维护权限后方可在相应的责任区内建模。

模型单元502，在维护权限指定的范围内建立一次设备模型和二次设备模型，并绘制图形，所述二次设备模型和图形分别与所述一次设备模型相关联。

在本发明实施例中，所述模型单元502包括：

一次设备抽象子单元，用于利用面向对象的方法将一次设备抽象成多个层次，该多个层次包括最高层次纯虚的设备基类、设备类及一次设备类，形成一次设备模型；

二次设备抽象子单元，用于利用面向对象的方法将二次设备抽象成多个层次，该多个层次包括最高层次纯虚的设备基类、设备类及二次设备类，形成二次设备模型；

图形子单元，用于绘制图形。

拓扑单元503，用于根据相关联的一次设备模型和二次设备模型以及图形，生成网络拓扑模型；

更新单元504，用于利用在线建模消息通知其它模型维护模块根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型。

在本发明实施例中，所述更新单元504包括：

发送子单元，用于通过消息管道，向消息服务器发送在线建模消息；

转发子单元，用于当消息服务器收到在线建模消息之后，将在线建模消息转发给订阅了该在线建模消息的模型维护模块；

更新模块，用于订阅了该在线建模消息的模型维护模块在收到在线建模消息后，根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型。

在本发明的一个实施例中，所述系统还包括：

一次系统模型建立单元，用于建立一次系统模型，该一次系统模型包括一次设备静态参数模型、一次设备运行参数模型和电网拓扑模型；

二次系统模型建立单元，用于建立二次系统模型，该二次系统模型包括指智能测控设备模型和保护设备模型；

组件库单元，用于提供电力系统组件库，该电力系统组件库包括线路、母线、断路器、变压器、发电机和电抗器。

当然，上述方法中的一些具体方案的描述均可以相应的应用到该系统中，在此不再赘述。

本发明建立配电网模型的方法及系统，通过获取预先设置配的电网模型的维护权限，可保证多人维护模型的正确性，从而方便维护，利用在线建模消息通知其它模型维护模块根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型，可使电网模型与电网实际运行模型始终一致。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种建立配电网模型的方法，其特征在于，包括：

获取预先设置的配电网模型的维护权限；

在维护权限指定的范围内建立一次设备模型和二次设备模型，并绘制图形，所述二次设备模型和图形分别与所述一次设备模型相关联；

根据相关联的一次设备模型和二次设备模型以及图形，生成网络拓扑模型；

利用在线建模消息通知其它模型维护模块根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取预先设置的配电网模型的维护权限之前还包括：

建立责任区；

分配责任区的维护权限，被赋予维护权限后方可在相应的责任区内建模。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立一次设备模型和二次设备模型包括：

利用面向对象的方法将一次设备抽象成多个层次，该多个层次包括最高层次纯虚的设备基类、设备类及一次设备类，形成一次设备模型；

利用面向对象的方法将二次设备抽象成多个层次，该多个层次包括最高层次纯虚的设备基类、设备类及二次设备类，形成二次设备模型。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用在线建模消息通知其它模型维护模块根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型包括：

通过消息管道，向消息服务器发送在线建模消息；

当消息服务器收到在线建模消息之后，将在线建模消息转发给订阅了该在线建模消息的模型维护模块；

订阅了该在线建模消息的模型维护模块在收到在线建模消息后，根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

建立一次系统模型，该一次系统模型包括一次设备静态参数模型、一次设备运行参数模型和电网拓扑模型；

建立二次系统模型，该二次系统模型包括指智能测控设备模型和保护设备模型；

提供电力系统组件库，该电力系统组件库包括线路、母线、断路器、变压器、发电机和电抗器。

6.一种建立配电网模型的系统，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取预先设置的配电网模型的维护权限；

模型单元，用于在维护权限指定的范围内建立一次设备模型和二次设备模型，并绘制图形，所述二次设备模型和图形分别与所述一次设备模型相关联；

拓扑单元，用于根据相关联的一次设备模型和二次设备模型以及图形，生成网络拓扑模型；

更新单元，用于利用在线建模消息通知其它模型维护模块根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括权限单元，所述权限单元包括：

建立子单元，用于建立责任区；

分配子单元，用于分配责任区的维护权限，被赋予维护权限后方可在相应的责任区内建模。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述模型单元包括：

一次设备抽象子单元，用于利用面向对象的方法将一次设备抽象成多个层次，该多个层次包括最高层次纯虚的设备基类、设备类及一次设备类，形成一次设备模型；

二次设备抽象子单元，用于利用面向对象的方法将二次设备抽象成多个层次，该多个层次包括最高层次纯虚的设备基类、设备类及二次设备类，形成二次设备模型；

图形子单元，用于绘制图形。

9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述更新单元包括：

发送子单元，用于通过消息管道，向消息服务器发送在线建模消息；

转发子单元，用于当消息服务器收到在线建模消息之后，将在线建模消息转发给订阅了该在线建模消息的模型维护模块；

更新模块，用于订阅了该在线建模消息的模型维护模块在收到在线建模消息后，根据所生成的网络拓扑模型更新各自维护的网络拓扑模型。

10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

一次系统模型建立单元，用于建立一次系统模型，该一次系统模型包括一次设备静态参数模型、一次设备运行参数模型和电网拓扑模型；

二次系统模型建立单元，用于建立二次系统模型，该二次系统模型包括指智能测控设备模型和保护设备模型；

组件库单元，用于提供电力系统组件库，该电力系统组件库包括线路、母线、断路器、变压器、发电机和电抗器。

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