CN103955789A - 一种基于调配用一体化模型的供电路径分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于调配用一体化模型的供电路径分析方法，实现对电网各类运行设备全网多电压等级供电路径搜索分析，监视电网实时运行情况，为相关工作人员提供可观测的调配用一体化供电路径全景信息，路径自动成图展示手段更加直观。

Description

一种基于调配用一体化模型的供电路径分析方法

技术领域

本发明涉及一种基于调配用一体化模型的供电路径分析方法，属于配电自动化系统技术领域。

背景技术

我国长期缺电的国情导致电力系统形成了“重发、轻供、不管用”的局面，投资不平衡严重制约了配网建设水平的提升，同时引发了一系列问题，其中，较为突出的是调、配、用各系统之间独立性较高，规划初期没有考虑数据和功能上的有效整合。伴随着近几年配电网自动化水平的快速发展，配电自动化系统在配网调度工作中得到了广泛的应用，电力企业对全网调度监控提出了更高的要求，调配用系统数据共享与应用整合的需求越来越迫切，相关应用系统的研究也日益广泛。

在电网运行中，开关的变位引起网络拓扑的变化，需要及时地判别网络的拓扑状态，网络拓扑分析作为一个公用的基础模块，为运方制定、故障定位、隔离和恢复等应用软件提供网络结构数据，是实现这些功能的核心。供电路径分析应用即是依据电网模型、开关遥信状态等基础条件，应用相关算法，实现供电路径的搜索分析，为运方调整、调度监控提供辅助决策支撑，保证整个电网更加安全、经济、可靠的运行。

发明内容

发明的目的在于实现对电网各类运行设备全网多电压等级供电路径搜索分析，监视电网实时运行情况。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于调配用一体化模型的供电路径分析方法，包括以下步骤：

（1）进行调配用一体化建模

调配用一体化建模是指配网主站系统在接收能量管理系统EMS主网模型、配网地理信息系统配网模型、营销系统用户模型的基础上实现主网模型、配网模型、用户模型的拼接，主要包括主网模型、配网模型拼接以及配网模型、用户模型拼接两步，

所述主网模型、配网模型拼接包括以下步骤：

1-1）主网模型、配网模型导入调配用一体化供电路径分析应用系统，其中，主网模型采用分厂站的方式以CIM模型、SVG图形格式从EMS系统导入；配网模型采用分馈线的方式以CIM模型、SVG图形格式从配网地理信息系统导入；

1-2）对导入的CIM模型文件进行解析，构建各个模型对象；

1-3）对构建的模型对象进行约束性检查，即检查所有设备集合中模型对象的名称是否唯一、必填属性不能为空、所有模型对象连接关系完整，保证模型的有效性；

1-4）根据CIM模型文件描述设备连接关系属性信息，为所有模型设备分配节点号；

1-5）模型拼接，主网模型和配网模型中均包括出线开关模型，通过开关属性匹配主网模型和配网模型，以主网设备节点号为准，以10kV出线开关为模型拼接点，对匹配上的配网连接设备或馈线段节点号进行修改，即将配网连接设备与主网连接侧节点号由原来分配的节点号修改为主网模型中通过主网出线开关根据节点连接关系关联找到与配网模型连接处的节点号，实现主网模型和配网模型连接关系的拼接；

1-6）完成上述步骤后，将拼接好的主配网模型保存到数据库中；

所述配网模型、用户模型拼接包括以下步骤：

1-a）在营销系统/营配集成平台中完成营销用户档案和配变台账的GIS编码匹配；

1-b）在维护配网模型时，从配网GIS系统导入的配变台账具有GIS编码属性信息，在步骤1-a）的基础上，即可实现以配变台账GIS编码为中介，完成配网模型与用户模型的边界拼接；

（2）采用遍历法，根据拓扑连通性，对供电路径进行追溯，根据电压等级不同采取不同的方法追溯各电压等级供电电源，最高可追溯至500kV，针对特定的目标设备实现局部快速拓扑分析，

其中，10kV电压等级为辐射状网架结构，采用广度优先遍历法，即以目标设备为顶点V₀，根据拓扑连通性，辐射状地优先遍历与其相连的所有设备V₀₁，V₀₂，…, V_0n，并标记为已访问过，再按照V₀₁，V₀₂，…, V_0n次序，访问每一个顶点的所有未被访问过的邻接点，并标记为已访问过，依此类推逐层遍历，直至所有和目标设备顶点V₀有路径相通的顶点都被访问过为止，实现电源点的追溯；

110kV及以上电压等级由于存在环网结构，在遍历的过程中需要对边界条件进行判断，判断准则为： 

a)电压等级处理，对于跨电压等级成环的设备，需要判断遍历设备电压等级是否高于原设备电压等级，遵循向高电压等级方向遍历的原则；

b)潮流处理，对于跨厂站的交流线段，在遍历的过程中需要判断交流线段端点潮流流向，遵循向潮流流入方向遍历的原则，即交流线段端点功率流入为负则继续遍历；

（3）通过成图的方式进行展示，具体步骤为：

3-1）将所述步骤（2）的供电路径的分析结果按照指定格式输出至文件中，所述文件中包括设备属性信息及设备连接关系信息；

3-2）触发自动生成图工具，通过读取所述步骤3-1）生成的文件中的信息，使供电路径自动成图进行展示。

通过采用上述技术方案，本发明可实现对电网各类运行设备，如110kV/10kV站内母线、10kV出线开关、10kV配网母线、10kV配网开关、10kV配网变压器等，全网多电压等级，如110kV、220kV，最高可至500kV，供电路径搜索分析与展示，目标设备灵活多样，搜索电压等级更加全面。

附图说明

图1为本发明调配用一体化模型拼接示意图；

图2为本发明供电路径分析流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明的基于调配用一体化模型的供电路径分析方法，如图1和图2所示，包括以下几个部分：

1.  调配用一体化建模

建模是所有分析应用软件实现的基础，相关研究也比较成熟。本发明采用标准一体化建模技术，通过模型拆分、合并等模块实现主、配、用一体化建模。

模型拆分根据既定规则并利用模型拓扑关系及层次逻辑关系，从CIM/XML模型文件中抽取出符合规则的子模型，同时自动抽取与模型对应的SVG图形、E格式电网运行数据等，通常按照电压等级、模型边界设备定义等对模型进行拆分。基于CIM/XML文件的模型合并通过CIM/XML文件解析、模型调度边界拆分、模型拼接等手段，对各模型进行有效合成，形成一个完整的全网模型。

参见图1，调配用一体化建模是指调配用一体化供电路径分析应用系统在接收能量管理系统EMS主网模型、配网地理信息系统GIS配网模型、营销系统用户模型的基础上实现主网模型、配网模型、用户模型拼接，主要包括主网模型、配网模型拼接以及配网模型、用户模型拼接两部分。

主网模型、配网模型拼接包括以下步骤：

1-1）主网模型、配网模型导入调配用一体化供电路径分析应用系统，其中，主网模型采用分厂站的方式以CIM模型、SVG图形格式从EMS系统导入；配网模型采用分馈线的方式以CIM模型、SVG图形格式从配网地理信息系统导入。

1-2）对导入的CIM模型文件进行解析，构建各个模型对象。具体为根据CIM模型文件中描述的不同设备类型，分别读取各设备信息，包括设备属性信息、设备连接关系信息，将读取到的信息赋值给对应设备的结构体变量，生成厂站Substation，负荷开关LoadBreakSwitch，交流线段ACLineSegment，母线BusbarSection，配网变压器TransformerWinding等设备集合。

1-3）约束性检查，检查所有设备集合中模型对象的名称是否唯一、必填属性不能为空、所有模型对象连接关系完整，保证模型的有效性。

1-4）根据CIM模型文件描述设备连接关系属性信息，为所有模型设备分配节点号；节点是建模过程中对设备物理端子的抽象，建模时每个设备被分配一个或多个节点号，节点号数目由设备实际物理端子数决定，通过节点号的匹配，与其他设备确定连接关系。在CIM模型文件中具有端子cim:Terminal类别，每个端子具备ConductingEquipment及ConnectivityNode两个属性，ConductingEquipment记录设备ID号，与设备对应，ConnectivityNode记录模型文件中所有模型唯一连接编号，描述物理连接关系，如果多个设备通过各自的端子连接到一个ConnectivityNode，表示这些设备相连，故将唯一编码ConnectivityNode做为相连设备对应节点的节点号，即可实现通过节点号来匹配相连接的设备。

1-5）模型拼接，主网模型和配网模型中均包括出线开关模型，通过开关属性（一般为名称）匹配主网模型和配网模型，以主网设备节点号为准，以10kV出线开关为模型拼接点，对匹配上的配网连接设备或馈线段节点号进行修改，即将配网连接设备与主网连接侧节点号由原来分配的节点号修改为主网模型中通过主网出线开关根据节点连接关系关联找到与配网模型连接处的节点号（一般为主网负荷节点），实现主网模型和配网模型连接关系的拼接。

1-6）完成上述步骤后，将拼接好的主配网模型保存到数据库中。

配网模型、用户模型拼接包括以下步骤：

1-a）在营销系统/营配集成平台中完成营销用户档案和配变台账的GIS编码匹配。

1-b）在维护配网模型时，从配网GIS系统导入的配变台账具有GIS编码属性信息，在步骤1-a）的基础上，即可实现以配变台账GIS编码为中介，完成配网模型与用户模型的边界拼接工作。

2.  供电路径分析

目前配电网络拓扑分析一般方法有两种：全局拓扑分析和局部快速拓扑分析。如图2所示，本发明所采用的是遍历法，根据拓扑连通性，对供电路径进行追溯，根据电压等级不同采取不同的方法追溯各电压等级供电电源，最高可追溯至500kV，针对特定的目标设备实现局部快速拓扑分析，

10kV电压等级正常情况下一般为辐射状网络运行，应用基本的广度优先遍历法，即以目标设备为顶点V₀，根据拓扑连通性，辐射状地优先遍历与其相连的所有设备V₀₁，V₀₂，…, V_0n，并标记为已访问过，再按照V₀₁，V₀₂，…, V_0n次序，访问每一个顶点的所有未被访问过的邻接点，并标记为已访问过，依此类推逐层遍历，直至所有和目标设备顶点V₀有路径相通的顶点都被访问过为止，实现电源点的追溯；

110kV及以上电压等级由于存在环网结构，在遍历的过程中需要对边界条件进行判断，本发明针对以下两种情况设定了判断准则：

（1）电压等级处理，对于跨电压等级成环的设备，需要判断遍历设备电压等级是否高于原设备电压等级，遵循向高电压等级方向遍历的原则。

（2）潮流处理，对于跨厂站的交流线段，在遍历的过程中需要判断交流线段端点潮流流向，遵循向潮流流入方向遍历的原则，即，交流线段端点功率流入为负则继续遍历。

3.  路径自动成图展示

供电路径分析应用最终通过成图的方式进行展示。具体步骤为：

3-1）将第2部分的供电路径的分析结果按照指定格式输出至文件中，文件中包括设备属性信息及设备连接关系信息。

3-2）触发自动生成图工具，通过读取步骤3-1）生成的文件中的信息，使供电路径自动成图进行展示。

本发明进行供电路径分析的实现流程为：

（1）进行调配用一体化建模；

（2）目标设备选取，可通过图形操作对设备进行选取，打开一幅含有目标设备的图形，在目标设备上点击右键选择供电路径分析；

（3）追溯电压等级选取，在弹出的配置界面中，选择要追溯到的电压等级；

（4）根据拓扑连通性，采用遍历法分析供电路径，追溯供电电源点；

（5）供电路径输出，搜索分析出的供电路径按照指定格式输出到文件中，其中，包括设备属性信息及设备连接关系信息；

（6）自动成图展示，将结果输出到文件后触发自动成图工具，通过读取文件信息对路径进行生成并展示。

Claims (1)

1.一种基于调配用一体化模型的供电路径分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）进行调配用一体化建模

调配用一体化建模是指配网主站系统在接收能量管理系统EMS主网模型、配网地理信息系统配网模型、营销系统用户模型的基础上实现主网模型、配网模型、用户模型的拼接，主要包括主网模型、配网模型拼接以及配网模型、用户模型拼接两步，

所述主网模型、配网模型拼接包括以下步骤：

1-1）主网模型、配网模型导入调配用一体化供电路径分析应用系统，其中，主网模型采用分厂站的方式以CIM模型、SVG图形格式从EMS系统导入；配网模型采用分馈线的方式以CIM模型、SVG图形格式从配网地理信息系统导入；

1-2）对导入的CIM模型文件进行解析，构建各个模型对象；

1-3）对构建的模型对象进行约束性检查，即检查所有设备集合中模型对象的名称是否唯一、必填属性不能为空、所有模型对象连接关系完整，保证模型的有效性；

1-4）根据CIM模型文件描述设备连接关系属性信息，为所有模型设备分配节点号；

1-5）模型拼接，主网模型和配网模型中均包括出线开关模型，通过开关属性匹配主网模型和配网模型，以主网设备节点号为准，以10kV出线开关为模型拼接点，对匹配上的配网连接设备或馈线段节点号进行修改，即将配网连接设备与主网连接侧节点号由原来分配的节点号修改为主网模型中通过主网出线开关根据节点连接关系关联找到与配网模型连接处的节点号，实现主网模型和配网模型连接关系的拼接；

1-6）完成上述步骤后，将拼接好的主配网模型保存到数据库中；

所述配网模型、用户模型拼接包括以下步骤：

1-a）在营销系统/营配集成平台中完成营销用户档案和配变台账的GIS编码匹配；

1-b）在维护配网模型时，从配网GIS系统导入的配变台账具有GIS编码属性信息，在步骤1-a）的基础上，即可实现以配变台账GIS编码为中介，完成配网模型与用户模型的边界拼接；

（2）采用遍历法，根据拓扑连通性，对供电路径进行追溯，根据电压等级不同采取不同的方法追溯各电压等级供电电源，最高可追溯至500kV，针对特定的目标设备实现局部快速拓扑分析，

其中，10kV电压等级为辐射状网架结构，采用广度优先遍历法，即以目标设备为顶点V₀，根据拓扑连通性，辐射状地优先遍历与其相连的所有设备V₀₁，V₀₂，…, V_0n，并标记为已访问过，再按照V₀₁，V₀₂，…, V_0n次序，访问每一个顶点的所有未被访问过的邻接点，并标记为已访问过，依此类推逐层遍历，直至所有和目标设备顶点V₀有路径相通的顶点都被访问过为止，实现电源点的追溯；

110kV及以上电压等级由于存在环网结构，在遍历的过程中需要对边界条件进行判断，判断准则为： 

a)电压等级处理，对于跨电压等级成环的设备，需要判断遍历设备电压等级是否高于原设备电压等级，遵循向高电压等级方向遍历的原则；

b)潮流处理，对于跨厂站的交流线段，在遍历的过程中需要判断交流线段端点潮流流向，遵循向潮流流入方向遍历的原则，即交流线段端点功率流入为负则继续遍历；

（3）通过成图的方式进行展示，具体步骤为：

3-1）将所述步骤（2）的供电路径的分析结果按照指定格式输出至文件中，所述文件中包括设备属性信息及设备连接关系信息；

3-2）触发自动生成图工具，通过读取所述步骤3-1）生成的文件中的信息，使供电路径自动成图进行展示。