CN103366051B - 一次设备和二次设备建模的方法与系统 - Google Patents

一次设备和二次设备建模的方法与系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种一次设备和二次设备建模的方法与系统,提取二次设备的必要参数,将二次设备的必要参数作为设备类固有属性,建立二次设备模型,分析二次设备采集信号的来源,提取二次设备的量测信息,建立二次设备的量测模型,根据所述二次设备的量测模型,通过公共信息系统中的设备容器类,将二次设备模型的对象与一次设备关联,获得一次设备和二次设备完整的对象模型。本发明提供一种一次设备和二次设备建模的方法与系统,结合电力系统二次一体化的发展对一二次模型的需求,对二次设备相别于一次设备的独有特点,采用设备模型、量测模型进行描述,构建了满足电网实际需求的CIM模型。

Description

一次设备和二次设备建模的方法与系统
技术领域
[0001] 本发明涉及电力系统技术领域,特别是涉及一次设备和二次设备建模的方法与系 统。
背景技术
[0002] 目前,智能电网是我国电网技术的研究热点和发展趋势,已经上升到国家战略的 高度,智能调度和智能变电站是这一战略的重要一环。实现智能化的关键是实现数据统一 建模,实现站内二次装置和一次设备属性、能力及行为的统一描述,这样才能使不同智能电 气设备之间的信息共享和互操作成为可能,实现真正意义上的智能化。国际电工委员会IEC 组织在一次设备模型等方面开展了大量工作。IEC的不同工作组定义不同的应用集之间的 信息交换标准,定义了不同类型电力应用之间的不同的接口标准,如IEC 61970系列标准适 用于主站端EMS系统,IEC 61968适用于配电网自动化系统的应用程序,而IEC 61850提出了 一种公共的通信标准,通过对设备的一系列规范化,使其形成一个规范的输出,实现变电站 内系统的无缝连接。
[0003] 这些IEC标准的每一个都单独定义自己的信息模型,如IEC 61970/61968公共信息 模型(CIM,Common Information Model)模型和IEC 61850SCL模型。它们主要定义电网一次 设备的模型,如变压器、开关、道闸、母线等。除了这些一次设备的模型外,还定义了一次设 备上关联的量测,如电流、电压、开关状态等。但无论是IEC 61970/61968CIM模型还是IEC 61850SCL模型,其主要定义电网一次设备的模型,除保护模型外很少涉及二次设备的模型, 如测控装置、计量装置、精密量测单元(Precision Measurement Unit,PMU)等。而且,国内 的电力行业标准DL/890系列标准为对暂态模型进行描述。
[0004] 随着电力系统二次一体化的快速发展,二次设备的规模越来越大。二次设备与电 网各业务系统之间的信息交换的需求不断增加,业务系统的运行对一二次设备模型和暂态 模型的要求也越来越高。现有的电力行标DL/890系列标准、国际标准IEC61970/IEC61968系 列标准已不能完全满足电力系统业务发展对模型的要求。
发明内容
[0005] 基于此,有必要针对一、二次设备建模方法无法满足当前电力系统业务发展需求 的问题,提供一种能够满足当前电力系统业务发展需求的一次设备和二次设备建模的方法 与系统。
[0006] -种一次设备和二次设备建模的方法,包括步骤:
[0007] 提取二次设备的必要参数,将所述二次设备的必要参数作为设备类固有属性,建 立所述二次设备模型;
[0008] 检测所述二次设备的采集信号的来源,提取所述二次设备的量测信息,建立所述 二次设备的量测模型;
[0009] 根据所述二次设备的量测模型,通过公共信息系统中的设备容器类,将所述二次 设备模型的对象与一次设备关联,建立所述一次设备和所述二次设备完整的对象模型。
[0010] -种一次设备和二次设备建模的系统,包括:
[0011] 模型建立模块,用于提取二次设备的必要参数,将所述二次设备的必要参数作为 设备类固有属性,建立所述二次设备模型;
[0012] 量测模型建立模块,用于检测所述二次设备的采集信号的来源,提取所述二次设 备的量测信息,建立所述二次设备的量测模型;
[0013] 对象模型建立模块,用于根据所述二次设备的量测模型,通过公共信息系统中的 设备容器类,将所述二次设备模型的对象与一次设备关联,获得一次设备和二次设备完整 的对象模型。
[0014] 本发明一次设备和二次设备建模的方法与系统,基于对电力系统CIM建模和应用 的研究,对一次设备和二次设备的CIM建模做了进一步研究,提取二次设备的必要参数作为 设备类的固有属性,建立二次设备模型,分析二次设备采集信号的来源,建立二次设备的量 测模型,结合电力系统二次一体化的发展对一二次模型的需求,对二次设备相别于一次设 备的独有特点,采用设备模型、量测模型进行描述,构建了满足电网实际需求的CIM模型。
附图说明
[0015] 图1为本发明一次设备和二次设备建模的方法第一个实施例的流程示意图;
[0016] 图2为本发明一次设备和二次设备建模的方法第二个实施例的流程示意图;
[0017] 图3为本发明一次设备和二次设备建模的系统第一个实施例的结构示意图;
[0018] 图4为本发明一次设备和二次设备建模的系统第二个实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0019] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下根据附图及实施例,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仅仅用以解释本发明,并不 限定本发明。
[0020] 如图1所示,一种一次设备和二次设备建模的方法,包括步骤:
[0021] S100:提取二次设备的必要参数,将所述二次设备的必要参数作为设备类固有属 性,建立所述二次设备模型。
[0022] 直接用于生产和使用电能,比控制回路电压高的电气设备称为一次设备,常见的 一次设备有发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、 电力电缆、电抗器等。对一次设备进行监察,测量,控制,保护,调节的补助设备,称为二次设 备,即不直接和电能产生联系的设备。
[0023] 下面将用测控装置这类二次设备详细说明步骤SlOO的内容,应当理解下述内容仅 为本步骤的一种具体实施例。
[0024] 提取测控装置的必要参数建立测控装置类MeasControlEquipment。测控装置采集 的数据,按照实际数据所挂接的设备,将量测挂到相应的设备之上。譬如测控装置采集开关 的P、Q、I,则将P、Q、I量测挂接到相应的开关设备下。可以根据测控装置扩展设备生产厂家、 铭牌、投运日期、控制序号、控制对象、错误信息等属性。MeasControlEquipment类扩展的固 有的属性通过XML文件进行描述,描述如下: <cim: MeasControlEquipment rdf:ID:=,'MeasControlEquipmentId"> 施mifeetoer >生产两</cim: mamifeetiirer > <cim: nameplate >铭另皁</cim: nameplate > <cim: operDate >xxxx-xx-xx</cim: operDate >
[0025] <cim: cntrlNum >1233i31</cim: cntrlNum > cntrlObj >控制对象</cim: cntrl(-)bj > <cim: 昔误信息<,cim: enoi > </cim: MeasControlEquipment >
[0026] 对于其他二次设备均可采用上述方式建立二次设备模型。
[0027] S200:检测所述二次设备的采集信号的来源,提取所述二次设备的量测信息,建立 所述二次设备的量测模型。
[0028]继续选取测控装置这类二次设备详细说明步骤S200的内容,应当理解下述内容仅 为本步骤的一种具体实施例。
[0029] 提取测控装置的必要量测参数建立测控装置数据类MeasControlData。对于每个 测控装置,都对应若干个测控装置数据描述信息(可能是〇个或者是多个)。此数据类描述了 测控装置采集的哪些数据。此类不创建具体的量测数据.一个测控装置关联一个或多个测 控采集点,因此对应一个或多个测控装置数据。测控装置数据与量测数据是多对多的关联 关系。MeasControlData类扩展的固有关联通过XML文件进行描述,描述如下:
[0030] <dm: MeasControlData rdf:丨D="MeasControlDataId"> <cim: K4easCoiitrolEquipment. ContainDatas rdfiresource="# Contain I "/> <cim: Meas. MemberOf-Data !,df:resource="#eg7> </c i m: MeasControlData>
[0031 ]对于其他二次设备均可采用上述方式建立二次设备量测模型。
[0032] S300:根据所述二次设备的量测模型,通过公共信息系统中的设备容器类,将所述 二次设备模型的对象与一次设备关联,建立所述一次设备和所述二次设备完整的对象模 型。
[0033]下面继续选取测控装置这类二次设备详细说明步骤S300的内容,应当理解下述内 容仅为本步骤的一种具体实施例。
[0034] 测控装置与设备容器建立关联,确保其与一次设备的关联,一个设备容器保护一 个或多个测控装置关联。
[0035] MeasControlEquipment类扩展的固有关联通过XML文件进行描述,描述如下:
[0036] <cim:MeasControIEquipment rdf:ID=〃MeasControlEquipment Id〃>
[0037] <cim:EquipmentContainer.MeasControlEquipment rdf:resource=〃#xx〃/>
[0038] </cim:MeasControlEquipment>
[0039]对于二次设备均可采用上述实现二次设备模型的对象与一次设备关联,最后获得 一次设备和二次设备完整的对象模型。
[0040] 本发明一次设备和二次设备建模的方法,基于对电力系统CIM建模和应用的研究, 对一次设备和二次设备的CIM建模做了进一步研究,提取二次设备的必要参数作为设备类 的固有属性,建立二次设备模型,分析二次设备采集信号的来源,建立二次设备的量测模 型,结合电力系统二次一体化的发展对一二次模型的需求,对二次设备相别于一次设备的 独有特点,采用设备模型、量测模型进行描述,构建了满足电网实际需求的CIM模型。
[0041] 如图2所示,在其中一个实施例中,所述步骤SlOO之后还有步骤:
[0042] S400:对暂态模型进行扩展,将扩展后的所述暂态模型与所述暂态模型相对应的 一次设备进行关联。
[0043] 在本实施例中,增加对暂态模型的扩展。结合电力系统对暂态模型的实际需求,暂 态模型中增加发电机暂态模型、励磁系统暂态模型、电力系统稳定器暂态模型、原动机暂态 模型、调速器暂态模型、负荷暂态模型。
[0044] 下面为 SynchronousMachineDynamic 模型的扩展方式 <cim: MeasCorjtroIEquipmerit rdf:ID="SynchronousMachiTieId"> <cim: efdBaseRatio >基本速率</eim: efdBaseRatio > <cirn: ifdBaseType >基本类型</cim: ifdBaseType > <ciin: ifdBase\'a!ue>基本电流</c.im: ifdBaseValue〉
[0045] <cim: ks > 因子</cim: ks > <cim: modelType >模型类别 </cim: modelType > <cim:saturat:ionFactor120QAxis> 1.2</cim:saturationFactor 120QAxis > <cim: saturationFactorQAxis >l</cim: saturationFactorQAxis > </cim: MeasControlEquipment >
[0046]扩展暂态模型后,所述暂态模型与所述暂态模型相对应的一次设备进行关联。 [0047]在本实施例中,增加对电力系统中暂态模型的处理,构建电力系统中一次设备和 二次设备的CHM模型,能够更进一步满足电网实际对CHM模型的需求。
[0048] 如图2所示,在其中一个实施例中,所述步骤SlOO具体包括:
[0049] S120:提取二次设备的必要参数建立二次设备类;
[0050] S140:根据所述二次设备的必要参数对各类二次设备类进行固有属性的扩展,建 立所述二次设备模型。
[0051] 在其中一个实施例中,所述二次设备包括保护装置、测控装置、安全稳定自动控制 装置、精密量测装置和计量装置。
[0052]如图3所不,一种一次设备和二次设备建模的系统,包括:
[0053]模型建立模块100,用于提取二次设备的必要参数,将所述二次设备的必要参数作 为设备类固有属性,建立所述二次设备模型;
[0054]量测模型建立模块200,用于检测所述二次设备的采集信号的来源,提取所述二次 设备的量测信息,建立所述二次设备的量测模型;
[0055]对象模型建立模块300,用于根据所述二次设备的量测模型,通过公共信息系统中 的设备容器类,将所述二次设备模型的对象与一次设备关联,获得一次设备和二次设备完 整的对象模型。
[0056]本发明一次设备和二次设备建模的系统,基于对电力系统CIM建模和应用的研究, 对一次设备和二次设备的CIM建模做了进一步研究,提取二次设备的必要参数作为设备类 的固有属性,建立二次设备模型,分析二次设备采集信号的来源,建立二次设备的量测模 型,结合电力系统二次一体化的发展对一二次模型的需求,对二次设备相别于一次设备的 独有特点,采用设备模型、量测模型进行描述,构建了满足电网实际需求的CIM模型。
[0057]如图4所示,在其中一个实施例中,所述一次设备和二次设备建模的系统还包括: [0058]暂态模型关联模块400,用于对暂态模型进行扩展,将扩展后的所述暂态模型与所 述暂态模型相对应的一次设备进行关联。
[0059] 如图4所示,在其中一个实施例中,所述模型建立模块100具体包括:
[0060] 提取单元120,用于提取二次设备的必要参数建立二次设备类;
[0061]扩展单元140,用于根据所述二次设备的必要参数对各类二次设备类进行固有属 性的扩展,建立所述二次设备模型。
[0062] 在其中一个实施例中,所述二次设备包括保护装置、测控装置、安全稳定自动控制 装置、精密量测装置和计量装置。
[0063] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员 来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保 护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1. 一种一次设备和二次设备建模的方法,其特征在于,包括步骤: 提取二次设备的必要参数,将所述二次设备的必要参数作为设备类固有属性,建立二 次设备模型,所述必要参数包括设备生产厂家、铭牌、投运日期、控制序号、控制对象以及错 误信息; 对暂态模型进行扩展,将扩展后的所述暂态模型与所述暂态模型相对应的一次设备进 tx关联; 检测所述二次设备的采集信号的来源,提取所述二次设备的量测信息,建立所述二次 设备的量测模型; 根据所述二次设备的量测模型,通过公共信息系统中的设备容器类,将所述二次设备 模型的对象与一次设备关联,建立所述一次设备和所述二次设备完整的对象模型; 所述提取二次设备的必要参数,将所述二次设备的必要参数作为设备类固有属性,建 立所述二次设备模型具体包括: 提取二次设备的必要参数建立二次设备类; 根据所述二次设备的必要参数对各类二次设备类进行固有属性的扩展,建立所述二次 设备模型。
2. 根据权利要求1所述的一次设备和二次设备建模的方法,其特征在于,所述二次设备 包括保护装置、测控装置、安全稳定自动控制装置、精密量测装置和计量装置。
3. -种一次设备和二次设备建模的系统,其特征在于,包括: 模型建立模块,用于提取二次设备的必要参数,将所述二次设备的必要参数作为设备 类固有属性,建立二次设备模型,所述必要参数包括设备生产厂家、铭牌、投运日期、控制序 号、控制对象以及错误信息; 暂态模型关联模块,用于对暂态模型进行扩展,将扩展后的所述暂态模型与所述暂态 模型相对应的一次设备进行关联; 量测模型建立模块,用于检测所述二次设备的采集信号的来源,提取所述二次设备的 量测信息,建立所述二次设备的量测模型; 对象模型建立模块,用于根据所述二次设备的量测模型,通过公共信息系统中的设备 容器类,将所述二次设备模型的对象与一次设备关联,获得一次设备和二次设备完整的对 象模型; 所述模型建立模块具体包括: 提取单元,用于提取二次设备的必要参数建立二次设备类; 扩展单元,用于根据所述二次设备的必要参数对各类二次设备类进行固有属性的扩 展,建立所述二次设备模型。
4. 根据权利要求3所述的一次设备和二次设备建模的系统,其特征在于,所述二次设备 包括保护装置、测控装置、安全稳定自动控制装置、精密量测装置和计量装置。
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