CN104134162B - 一种集成分布式电源的营配调全电网建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成分布式电源的营配调全电网建模方法，包括：（1）建立高压配网CIM模型，220kV/110kV/35kV站内设备、10kV出线开关及负荷；（2）建立中压配网CIM模型，10kV/20kV/6kV馈线；（3）建立低压配网CIM模型（380/220V低压用户）；（4）建立分布式电源CIM扩展模型；（5）分布式电源CIM扩展模型接入配电自动化系统。本发明的集成分布式电源的营配调全电网建模方法，是以IEC61970/61968、IEC61850系列标准为依据，运用面向对象技术分析思想和统一UML建模语言，实现了含分布式电源的配用电一体化建模和应用，为实施智能配电网应用技术奠定基础。
Description
技术领域
本发明属于配电自动化系统技术领域，具体涉及一种集成分布式电源的营配调全电网建模方法。
背景技术
配电网是城镇化建设的重要基础设施，随着城镇化进程的加速，现代配电网的发展已经迎来机遇与挑战并存的关键期。与此同时，在国家节能减排政策的激励下，大规模分布式电源纷纷接入配电网，未来的配电网不仅信息量大，而且结构复杂，特别是原来单向潮流供电网络发展为含分布式电源的双向潮流供电网络，势必对配电网造成较大影响，对配电网安全稳定运行带来一定难度。面对上述新形势下出现的大量问题和需求，亟需建立具有高度统一的含分布式电源的配用电一体化信息模型，实现输电、配电、电源和用户各环节的纵向贯通和横向整合，全面掌握整个配电网运行状况，以此提高配网供电安全性、可靠性以及精益化管理水平。
配电网建设涉及到运检、营销、调度等不同部门，基础数据分散在不同应用系统中，目前普遍存在各系统间数据标准、模型不一致，缺乏统一的接口规范、共享机制等问题，主要体现在各系统单独建设，基础数据录入工作重复繁琐，数据、图形和信息不一致，甚至存在某种意义上的“盲”；另一方面，虽然分布式电源技术本身在国内外研究取得了一定的成果，且在IEC61850-7-420标准中，建立了其信息模型，但是在IEC61970/61968标准中尚没有描述，缺少建立分布式电源CIM模型（公共信息模型），不能够与传统的配电网信息模型进行融合。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种集成分布式电源的营配调全电网建模方法，该方法完全遵循IEC61970/61968、IEC61850系列标准要求，运用面向对象技术的统一建模语言（Unified Modeling Language，UML），实现含分布式电源的配用电一体化建模和应用，解决配网各应用系统数据格式不统一、无法实现分布式电源有效监控等问题，为满足配电网安全可靠、优质高效、灵活互动业务需求提供重要保障。
本发明技术方案如下：
一种集成分布式电源的营配调全电网建模方法，包括以下步骤：
S01，建立高压配网CIM模型：电压等级为35kV/110kV/220kV的变电站内设备和线路建模；建立高压配网CIM模型，以IEC 61970/61968标准为依据，运用面向对象分析对变电站内设备及线路结构和特点进行归类和综合，提取和抽象出公共的对象和属性，确定对象间的关系，采用UML语言建立统一的高压配网模型。
运用面向对象分析对变电站内设备及线路结构和特点进行归类和综合的结果：将变电站内设备及线路分为厂站、间隔、断路器、刀闸、母线段、同步发电机、交流线段、变压器、负荷、变压器绕组等多类对象。
公共的对象和属性包括断路器类对象的属性包含标识、名称、断路器类型、状态、物理连接节点号、所属电压等级、所属厂站等属性。
S02，建立中压配网CIM模型：电压等级为6kV/10kV/20kV的变电站外配网馈线及配电网中压设备模型，中压配网与高压配网模型边界为变电站10kV/20kV/6kV出线开关；
配电网中压设备模型包括配网设备容器、配网设备、配网杆塔、配网母线和馈线段（馈线段用于连接业务节点和局端设备之间的部分）；
配网设备容器包括馈线及开关站，馈线与35kV/110kV/220kV变电站的10kV出线断路器一一对应；开关站包括开闭所、配电室、环网柜、分支箱，其中开闭所、配电室作为10kV母线的延伸；馈线连接变电站的电力设备，开关站连接电力设备的控制装置，控制装置也同时与变电站的电力设备相连接；
配网设备从属馈线或开关站，配网设备包括配网开关、配网刀闸、配网地刀、配网负荷、配网母线、配网变压器、配网容抗器；配网设备还可以包括容抗器等设备。
配网杆塔属于非电气类设备，配网杆塔与电气设备为从属关系；配网杆塔与馈线或者开关站相连接，馈线段与馈线相连接。
配电网中压设备模型还包括配网特有设备类型图形组件，配网特有设备类型图形组件包括三位置断路器、四位置断路器、配网小车开关。
配网设备容器、配网设备、配网杆塔、配网母线和馈线段之间的接线方式为固定的间隔时，间隔设置有间隔建模模板，方便建模。
S03，建立低压配网CIM模型：低压配网CIM模型为电压等级为380V/220V的低压配网设备模型层次关系；低压配网与中压配网模型边界为配变；
低压配网主要应用需求为低压监测、故障研判等，并不需要精确的低压分析计算。因此，建模时通常可以忽略低压线路，重点考虑低压配变与低压开关，低压开关与低压分支箱，低压分支箱与表箱、表箱与用户之间的层次关系，低压配网设备模型层次关系包括低压配变、低压馈线、低压分支箱、低压开关、低压表箱、低压用户之间的层次关系，低压配变、低压馈线、低压分支箱、低压开关、低压表箱、低压用户依次顺序相连接；
为了将整个低压部分的组件管理起来，低压配变的低压侧开关为一条低压馈线，低压分支箱分属于低压配变的A、B、C相别。
S04，建立分布式电源CIM扩展模型：用于建立分布式电源设备模型层次关系；
分布式电源设备模型层次包括群体类、单体类和特殊类；
群体类包括光储型微网、风储型微网、风光储型微网、风机场、光伏电站和储能电站（充放电站）；
单体类包括分布式光伏（含相应的逆变器和控制器）、分布式风机（含相应的逆变器和控制器）、分布式储能（含相应的逆变器和控制器）；
特殊类包括公共连接点、并网点、气象站。
S05，分布式电源CIM扩展模型接入配电自动化系统，将分布式电源CIM扩展模型抽象成一个电源点，分布式电源CIM扩展模型按照高压或者中压或者低压的标准接入到相应的高压配网CIM模型或者中压配网CIM模型或者低压配网CIM模型。
分布式电源CIM扩展模型单独建模，基于IEC61850规范，为380V低电压建模，分布式电源CIM扩展建模后与高压配网CIM模型、中压配网CIM模型、低压配网CIM模型进行模型拼接，拼接方式为电网连接点号对接，构成完整的电网模型及网络拓扑。
由于目前各分布式电源技术水平参差不齐，所提供的基础数据也未能统一，在具体建模时可根据设备资产属性划分，在将分布式电源接入配电自动化系统时，将分布式电源抽象成一个电源点，分布式电源按照高压、中压或者低压的标准接入到本发明的集成分布式电源的营配调全电网建模的模型中，即接入到高压配网CIM模型、中压配网CIM模型、低压配网CIM模型，仅对分布式电源抽象成的电源点的公共连接点、并网点进行建模。与此同时，同步更新配网系统的图形组件，包括建立全新的分布式电源图元，分布式电源的容器等。
本发明的技术方案有益效果包括：
本发明提供的高压配网CIM模型、中压配网CIM模型、低压配网CIM模型能够接入高压、中压和低压分布式电源，实现集成分布式电源的营销、配电、调试的全电网建模，有效解决目前配网各应用系统信息孤岛的问题，实现各系统之间的信息共享和业务贯通，减轻运行和维护人员日常工作量，提高配电网智能分析能力，满足配电网高可靠、高效率、高质量运行需求。
本发明提供的分布式电源CIM扩展模型有效解决分布式电源信息模型与传统配电网信息模型无缝连接的问题，满足分布式电源带来的多电源、双向潮流分布的配电网监控需求，保障配电网安全、稳定、可靠运行。
附图说明
图1为本发明集成分布式电源的营配调全电网建模示意图；
图2为配电网中压设备模型层次关系图；
图3为本发明提供的典型低压配电网结构图；
图4为本发明提供的配电网低压设备模型层次图；
图5为本发明提供的分布式电源模型层次图；
图6为典型220kV变电站模型示意图。
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。
如图1所示，集成分布式电源的营配调全电网建模包括建立高压配网CIM模型、建立中压配网CIM模型、建立低压配网CIM模型和建立分布式电源CIM扩展模型。
一种集成分布式电源的营配调全电网建模方法，包括以下步骤：
S01，建立高压配网CIM模型：电压等级为35kV/110kV/220kV的变电站内设备和线路建模；建立高压配网CIM模型，以IEC 61970/61968标准为依据，运用面向对象分析对变电站内设备及线路结构和特点进行归类和综合，提取和抽象出公共的对象和属性，确定对象间的关系，采用UML语言建立统一的高压配网模型。
运用面向对象分析对变电站内设备及线路结构和特点进行归类和综合的结果：将变电站内设备及线路分为厂站、间隔、断路器、刀闸、母线段、同步发电机、交流线段、变压器、负荷、变压器绕组等多类对象。
公共的对象和属性包括断路器类对象的属性包含标识、名称、断路器类型、状态、物理连接节点号、所属电压等级、所属厂站等属性。
如图6所示，典型220kV变电站模型，运用面向对象分析对变电站内设备及线路结构和特点进行归类和综合。
S02，建立中压配网CIM模型：电压等级为6kV/10kV/20kV的变电站外配网馈线及配电网中压设备模型，中压配网CIM模型与高压配网CIM模型边界为变电站10kV/20kV/6kV出线开关；
如图2所示，配电网中压设备模型包括配网设备容器、配网设备、配网杆塔、配网母线和馈线段（馈线段用于连接业务节点和局端设备之间的部分）；
配网设备容器包括馈线及开关站，馈线与35kV/110kV/220kV变电站的10kV出线断路器一一对应；开关站包括开闭所、配电室、环网柜、分支箱，其中开闭所、配电室作为10kV母线的延伸；馈线连接变电站的电力设备，开关站连接电力设备的控制装置，控制装置也同时与变电站的电力设备相连接；
配网设备从属馈线或开关站，配网设备包括配网开关、配网刀闸、配网地刀、配网负荷、配网母线、配网变压器、配网容抗器；配网设备还可以包括容抗器等设备。
配网杆塔属于非电气类设备，配网杆塔与电气设备为从属关系；配网杆塔与馈线或者开关站相连接，馈线段与馈线相连接。
配电网中压设备模型还包括配网特有设备类型图形组件，配网特有设备类型图形组件包括三位置断路器、四位置断路器、配网小车开关。
配网设备容器、配网设备、配网杆塔、配网母线和馈线段之间的接线方式为固定的间隔时，间隔设置有间隔建模模板，方便建模。
S03，建立低压配网CIM模型：低压配网CIM模型为电压等级为380V/220V的低压配网设备模型层次关系；低压配网CIM模型与中压配网CIM模型边界为配变；
如图3所示，低压配网主要应用需求为低压监测、故障研判等，并不需要精确的低压分析计算。因此，建模时通常可以忽略低压线路，重点考虑低压配变与低压开关，低压开关与低压分支箱，低压分支箱与表箱、表箱与用户之间的层次关系；如图4所示，低压配网设备模型层次关系包括低压配变、低压馈线、低压分支箱、低压开关、低压表箱、低压用户之间的层次关系，低压配变、低压馈线、低压分支箱、低压开关、低压表箱、低压用户依次顺序相连接；
为了将整个低压部分的组件管理起来，低压配变的低压侧开关为一条低压馈线，低压分支箱分属于低压配变的A、B、C相别，即若干个低压分支箱通过低压馈线分别连接低压配变的A、B、C相，多个低压表箱通过相应的低压开关与低压分支箱相连接。
S04，建立分布式电源CIM扩展模型：用于建立分布式电源设备模型层次关系；
如图5所示，分布式电源设备模型层次包括群体类、单体类和特殊类；
群体类包括光储型微网、风储型微网、风光储型微网、风机场、光伏电站和储能电站（充放电站）；附图5中风电场包括了风储型微网、风光储型微网、风机场；
单体类包括分布式光伏（含相应的逆变器和控制器）、分布式风机（含相应的逆变器和控制器）、分布式储能（含相应的逆变器和控制器）；
特殊类包括公共连接点、并网点、气象站。群体类连接相应的单体类，即分布式风机连接风电场，分布式光伏连接光伏电站，分布式储能连接储能电站。
S05，分布式电源CIM扩展模型接入配电自动化系统，将分布式电源CIM扩展模型抽象成一个电源点，分布式电源CIM扩展模型按照高压、中压或者低压的标准接入到相应的高压配网CIM模型、中压配网CIM模型、低压配网CIM模型。
分布式电源CIM扩展模型单独建模，基于IEC61850规范，为380V低电压建模，分布式电源CIM扩展建模后与高压配网CIM模型、中压配网CIM模型、低压配网CIM模型进行模型拼接，拼接方式为电网连接点号对接，构成完整的电网模型及网络拓扑。
由于目前各分布式电源技术水平参差不齐，所提供的基础数据也未能统一，在具体建模时可根据设备资产属性划分，将分布式电源抽象成一个电源点，分布式电源按照高压、中压或者低压的标准接入到本发明的集成分布式电源的营配调全电网建模的模型中，仅对分布式电源抽象成的电源点的公共连接点、并网点进行建模。与此同时，同步更新配网系统的图形组件，包括建立全新的分布式电源图元，分布式电源的容器等。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种集成分布式电源的营配调全电网建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01，建立高压配网CIM模型：电压等级为35kV/110kV/220kV的变电站内设备和线路建模；
S02，建立中压配网CIM模型：电压等级为6kV/10kV/20kV的变电站外配网馈线及配电网中压设备模型，中压配网CIM模型与高压配网CIM模型边界为变电站10kV/20kV/6kV出线开关；
S03，建立低压配网CIM模型：电压等级为380V/220V的低压配网设备模型层次关系；低压配网CIM模型与中压配网CIM模型边界为配变；
S04，建立分布式电源CIM扩展模型：用于建立分布式电源设备模型层次关系；
S05，分布式电源CIM扩展模型接入配电自动化系统，将分布式电源CIM扩展模型抽象成一个电源点，分布式电源CIM扩展模型按照高压或者中压或者低压的标准接入到相应的高压配网CIM模型或者中压配网CIM模型或者低压配网CIM模型；
所述步骤S01建立高压配网CIM模型，以IEC 61970/61968标准为依据，运用面向对象分析对变电站内设备及线路结构和特点进行归类和综合，提取和抽象出公共的对象和属性，确定对象间的关系，采用UML语言建立统一的高压配网模型；
所述步骤S02配电网中压设备模型包括配网设备容器、配网设备、配网杆塔、配网母线和馈线段；
所述配网设备容器包括馈线及开关站，所述馈线与35kV/110kV/220kV变电站的10kV出线断路器一一对应；开关站包括开闭所、配电室、环网柜、分支箱，其中所述开闭所、配电室作为10kV母线的延伸；
所述配网设备从属所述馈线或开关站，配网设备包括配网开关、配网刀闸、配网地刀、配网负荷、配网母线、配网变压器、配网容抗器；
所述配网杆塔属于非电气类设备，所述配网杆塔与电气设备为从属关系；所述配网杆塔与馈线或者开关站相连接，所述馈线段与所述馈线相连接；
所述配电网中压设备模型还包括配网特有设备类型图形组件，所述配网特有设备类型图形组件包括三位置断路器、四位置断路器、配网小车开关；
所述配网设备容器、配网设备、配网杆塔、配网母线和馈线段之间的接线方式为固定的间隔时，所述间隔设置有间隔建模模板。
2.根据权利要求1所述的一种集成分布式电源的营配调全电网建模方法，其特征在于，低压配网设备模型层次关系包括低压配变、低压馈线、低压分支箱、低压开关、低压表箱、低压用户之间的层次关系，所述低压配变、低压馈线、低压分支箱、低压开关、低压表箱、低压用户依次顺序相连接；
所述低压配变的低压侧开关为一条低压馈线，所述低压分支箱分属于低压配变的A、B、C相别。
3.根据权利要求1所述的一种集成分布式电源的营配调全电网建模方法，其特征在于，所述分布式电源设备模型层次包括群体类、单体类和特殊类；
群体类包括光储型微网、风储型微网、风光储型微网、风机场、光伏电站和储能电站；
单体类包括分布式光伏、分布式风机、分布式储能；
特殊类包括公共连接点、并网点、气象站。
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- 2014-07-09 CN CN201410324036.5A patent/CN104134162B/zh active Active
Patent Citations (4)
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