CN104217373B - 一种基于电网拓扑的电能统计动态建模和优化控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电网拓扑的电能统计动态建模和优化控制方法，依赖于电网GIS地理信息服务平台和电能量计量系统两个大的平台，以统计主体为对象（例如发电企业、省辖市），通过电网拓扑结构和数据信息，围绕该统计主体为中心，寻找统计主体与电网系统相连的n个开关设备信息及每个开关设备上设有的关口计量装置，实现对该统计主体电能的动态建模；进一步提高电能统计的自动化水平，大幅度降低省级电网甚至更大规模电网的电能统计建模工作量；同时，获取关口实时测量数据，实现针对统计主体的电能量实时计算，为购售电业务数据指标的统计提供可靠的方法。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统电网电量统计及自动化技术领域，尤其涉及一种基于电网拓扑的电能统计动态建模和优化控制方法。
背景技术
电能量不仅作为电网公司购售电业务的核心数据指标，同时也是决策层最为关心的核心统计数据；通过电能量的统计能够直接反应公司的经营效益和管理效益。各级电能量的实时计算和统计，能够直接呈现购售电业务的开展情况，及时掌握公司购售电市场变化情况，同时为公司的经营决策调整提供更好、更快、更准确的供宏观决策的依据。
电能统计建模是一个非常复杂的问题，原因有主要以下几个方面：一是，关口计量装置数量多、分布广、信息收集困难。在电网建设和运营的过程中，针对一个统计主体（省、省辖市或发电企业）的电能量统计，通常需要涉及众多关口计量装置；二是，建模工作量大，精准程度低。针对电能量的统计已经很普遍，但大多数业务系统是通过手动梳理结合静态编程的方式实现的，当面对省级电网（或更大规模电网）数千台甚至数万台电能计量装置，以及后期当计量装置发生新增和变动时，统计模型的梳理、扩展和维护将是一项非常巨大的工作，工作量的巨大使得模型的精准度很难得到保证。虽然这些因素的影响使电能统计建模十分困难，电能统计建模仍然是电力系统中一项重要的研究工作。
目前，随着智能电网建设工作的快速推进，电网GIS地理信息服务平台也逐步推广实施和应用，它实现了电网资源信息的统一汇集，为电网“发、输、变、配、用、调”等环节提供地理空间信息共享及业务应用集成融合，提供了电网设备的空间地理信息和网络拓扑信息，这为电网信息化和自动化水平的提高奠定了重要基础。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于电网拓扑的电能统计动态建模和优化控制方法，建立电能统计动态模型，进一步提高电能统计的自动化水平，大幅度降低省级电网甚至更大规模电网的电能统计建模工作量；同时，获取关口实时测量数据，实现针对统计主体的电能量实时计算，为购售电业务数据指标的统计提供可靠的方法。
本发明采用的技术方案为：
一种基于电网拓扑的电能统计动态建模和优化控制方法，包括以下步骤：
A：依据电网GIS地理信息服务平台，获取指定地理区域内的统计主体信息，统计主体信息包括统计主体的编号和名称；
B：首先根据步骤A中获取的统计主体信息建立一个静态电能统计模型；
C：以静态电能统计模型中的统计主体为中心，进行电网拓扑分析；
拓扑分析包含以下步骤：
C1：依据电网GIS地理信息服务平台，寻找统计主体与电网系统相连的n个开关设备信息，开关设备信息包括开关编号b、开关名称m；
C2：依据电能量计量系统，寻找每个开关设备上设有的N个关口计量装置，关口计量装置包括关口编号p、关口名称q；
D：以每一个开关设备信息及关口计量装置为基础，分别建立开关设备信息与关口计量装置之间相互对应的映射关系，再将多组映射关系排列组成开关-关口映射表；上述的开关设备信息包括开关编号b、开关名称m，关口计量装置包括关口编号p、关口名称q；
E：对开关设备信息中的开关名称m与关口计量装置中的关口名称q进行筛选、判断，如果开关名称m与关口名称q一致，则将开关编号b，开关名称m，关口编号p，关口名称q写入开关-关口映射表；如果开关名称m与关口名称q不一致，则将开关编号b，开关名称m，无，无，写入开关-关口映射表；此时，电能统计动态模型建立成功；
F：当需要输出针对统计主体的电能统计动态建模的统计数据指标时，若开关设备信息或关口计量装置信息无变化，则输出步骤E中建立的电能统计动态模型结果；若开关设备信息或关口计量装置信息发生变化时，即开关设备或关口计量装置增加或者减少时，电能统计模型通过步骤C自动进行电网拓扑分析；
G：再将步骤F中变化的开关设备信息或关口计量装置信息与开关-关口映射表比照，进行判定；若变化的开关设备信息或关口计量装置信息已经存在于开关-关口映射表中，则将判定结果暂存；若变化的开关设备信息或关口计量装置信息没有存在于开关-关口映射表中，则将变化的开关设备信息或关口计量装置信息纳入电能统计动态模型中；此时，电能统计动态模型的优化完成；
H：再输出针对统计主体的电能统计动态建模的统计数据指标。
步骤C所述的电网拓扑分析采用深度拓扑方式。
本发明依赖于电网GIS地理信息服务平台和电能量计量系统两个大的平台，以统计主体为对象（例如发电企业、省辖市），通过电网拓扑结构和数据信息，围绕该统计主体为中心，寻找统计主体与电网系统相连的n个开关设备信息及每个开关设备上设有的关口计量装置，实现对该统计主体电能的动态建模；进一步提高电能统计的自动化水平，大幅度降低省级电网甚至更大规模电网的电能统计建模工作量；同时，获取关口实时测量数据，实现针对统计主体的电能量实时计算，为购售电业务数据指标的统计提供可靠的方法。
附图说明
图1为本发明的原理流程框图；
图2为本发明的建立开关-关口映射表流程框图。
具体实施方式
如图1、和2 所示，本发明包括包括以下步骤：
A：依据电网GIS地理信息服务平台，获取指定地理区域内的统计主体信息，统计主体代表指定区域的名称，统计主体信息包括统计主体的编号和名称；
B：首先根据步骤A中获取的统计主体信息建立一个静态电能统计模型；
C：以静态电能统计模型中的统计主体为中心，进行电网拓扑分析；
拓扑分析包含以下步骤：
C1：依据电网GIS地理信息服务平台，寻找统计主体与电网系统相连的n个开关设备信息，开关设备信息包括开关编号b、开关名称m；
C2：依据电能量计量系统，寻找每个开关设备上设有的N个关口计量装置，相应的，关口计量装置设有N个，关口计量装置清单包括关口编号p、关口名称q；
D：以每一个开关设备信息{开关编号b，开关名称m}及关口计量装置{关口编号p，关口名称q}为基础，分别建立开关设备信息与关口计量装置之间相互对应的映射关系，再将多组映射关系排列组成开关-关口映射表；
E：由于电网GIS地理信息服务平台与电能量计量系统对开关设备信息与关口计量装置的名称不一致性，使得步骤D中所建立的开关-关口映射表存在误差；所以，对开关设备信息中的开关名称m与关口计量装置中的关口名称q进行筛选、判断，如果开关名称m与关口名称q一致，则将{开关编号b，开关名称m，关口编号p，关口名称q }写入开关-关口映射表；如果开关名称m与关口名称q不一致，则将{开关编号b，开关名称m，无，无}写入开关-关口映射表；此时，电能统计动态模型建立成功；
F：当需要输出针对统计主体的电能统计动态建模的统计数据指标时，若开关设备信息或关口计量装置信息无变化，则输出步骤E中建立的电能统计动态模型结果；若开关设备信息或关口计量装置信息发生变化时，即开关设备或关口计量装置增加或者减少时，电能统计模型通过步骤C自动进行电网拓扑分析；
G：再将步骤F中变化的开关设备信息或关口计量装置信息与开关-关口映射表比照，进行判定；若变化的开关设备信息或关口计量装置信息已经存在于开关-关口映射表中，则将判定结果暂存；若变化的开关设备信息或关口计量装置信息没有存在于开关-关口映射表中，则将变化的开关设备信息或关口计量装置信息纳入电能动态统计模型中；此时，电能统计动态模型的优化完成；
H：再次输出针对统计主体的电能统计动态建模的统计数据指标。
下面，结合实际情况详细说明本发明的实施例。
电网GIS地理信息服务平台主要是利用地理信息技术来对输变电主干网及子干网的输配电网设备设施空间分布数据、生产运行数据、电网运行状态等信息进行集中化管理，对电网的网络关系进行分析，并能集成已有的信息管理系统，形成以地理信息为支撑的综合电网管理信息系统。以将电网GIS地理信息服务平台作为基础平台，还可集成访问其他已有电力业务系统的数据，并能通过各种数据接口方便后续集成，确保信息的完整性、准确性和及时性。该系统能够满足本发明所需的地理信息，保证本发明的有效实施。
首先，依据电网GIS地理信息服务平台，获取X省辖市的统计主体信息，包括城市编号、城市名称，具体如：{ZZ，某市}；再根据X省辖市的统计主体信息建立一个静态的电能统计模型，此时，并不存在动态因素，所以，建立的是静态的电能统计模型；在建立的过程中，可以在存储设备上选择一定的存储空间，用来存放建模过程中产生的信息，称为建模缓冲区。
之后，以静态统计模型中的统计主体为中心，进行电网拓扑分析。电网拓扑分析就是实时处理电网开关的状态变化，更新网络的拓扑结构，形成设备元件间新的连接关系，是网络分析各种应用软件的基础，网络拓扑分析方法处理能快速形成原始网络拓扑结构，还能实时跟踪电网拓扑结构的变化。电网拓扑分析包括深度拓扑分析和广度拓扑分析，本发明采用深度拓扑的方式开展拓扑分析。
电网拓扑分析依据两个现有的大系统展开，一个是电网GIS地理信息服务平台，另一个是电能量计量系统。其中，电能量计量系统TMR是Tele Meter Reading System，应用计算机及各种通信和控制技术，实现对电网电能量的远程自动采集、电能量数据处理及电能量统计分析为一体的综合自动化平台，并通过支持系统实现与其他系统的互联的数据模型和接口规范，为电力企业的商业化运营提供科学的决策依据的综合自动化平台。
首先从电网GIS地理信息服务平台中，寻找X省辖市与电网系统相连的n个开关设备信息，开关设备信息包括开关编号、开关名称，具体如表1所示：
表1
| 开关编号 | 开关名称 |
| 679C99F03A3848B08DAA1DE13652013D81040102672 | 徐221 |
| 679C99F03A3848B08DAA1DE13652013D81040102673 | 徐222 |
| 679C99F03A3848B08DAA1DE13652013D81040106830 | 环221 |
| 679C99F03A3848B08DAA1DE13652013D81040106831 | 环222 |
| …… | …… |
再依据电能量计量系统，寻找与上述获得的n个开关设备相互对应的关口计量装置清单，包括关口编号、关口名称，具体如表2所示：
表2
| 关口编号 | 关口名称 |
| 126001713 | 徐221 |
| 126001716 | 徐222 |
| 126003304 | 环221 |
| 126006144 | 环222 |
| …… | …… |
以上述获得的表1和表2的结果为基础，将开关名称与关口名称进行匹配，建立开关-关口映射表，具体如表3所示为：
| 开关编号 | 开关名称 | 关口编号 | 关口名称 |
| 679C99F03A3848B08DAA1DE13652013D81040102672 | 徐221 | 126001713 | 徐221 |
| 679C99F03A3848B08DAA1DE13652013D81040102673 | 徐222 | 126001716 | 徐222 |
| 679C99F03A3848B08DAA1DE13652013D81040106830 | 环221 | 126003304 | 环221 |
| 679C99F03A3848B08DAA1DE13652013D81040106831 | 环222 | 126006144 | 环222 |
由于电网GIS地理信息服务平台与电能量计量系统对开关设备信息与关口计量装置的名称存在不一致性，需要对开关-关口映射表进行重复性检查，保证一个开关设备信息只对应一条关口计量装置信息，如果开关名称m与关口名称q一致，则将{开关编号b，开关名称m，关口编号p，关口名称q}写入开关-关口映射表；如果开关名称m与关口名称q不一致，存在重复，例如两个开关设备名称为徐221、环222同时对应一个关口名称为环222的关口计量装置，则在开关-关口映射表中删除其中一个，再将另一个{开关编号b，开关名称m，无，无}写入开关-关口映射表。到此，以电网拓扑为基础，动态建立电能统计模型的工作完成。
结合现场实际情况，随着时间的推移，一段时间后，将会有新设备的投入或者老旧设备的转移或拆除，X省辖市与电网相互连接的开关设备会发生变化，需要对原电能统计模型进行维护和完善。维护和完善的数据依据电网GIS地理信息服务平台与电能量计量系统提供的信息，获得与X省辖市相关的最新的开关-关口映射表，并将该最新的开关-关口映射表与原模型进行比照，若最新的开关-关口映射表中的关口信息已经在原模型中存在，则忽略；否则将新的关口计量装置信息纳入到原电能统计模型中。此时，针对电能统计模型的优化工作完成。将开关-关口映射表中的关口信息，拼装为最终的电能统计动态模型并输出，具体为：
126001713（徐221）+126001716（徐222）+126003304（环221）+126006144（环222）
实时对各级电能量进行计算和统计，以输出结果作为电网公司购售电业务的核心数据指标，为公司的经营决策调整提供更好、更快、更准确的供宏观决策的依据。
Claims (2)
1.一种基于电网拓扑的电能统计动态建模和优化控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
A：依据电网GIS地理信息服务平台，获取指定地理区域内的统计主体信息，统计主体信息包括统计主体的编号和名称；
B：首先根据步骤A中获取的统计主体信息建立一个静态电能统计模型；
C：以静态电能统计模型中的统计主体为中心，进行电网拓扑分析；
拓扑分析包含以下步骤：
C1：依据电网GIS地理信息服务平台，寻找统计主体与电网系统相连的n个开关设备信息，开关设备信息包括开关编号b、开关名称m；
C2：依据电能量计量系统，寻找每个开关设备上设有的N个关口计量装置，关口计量装置包括关口编号p、关口名称q；
D：以每一个开关设备信息及关口计量装置为基础，分别建立开关设备信息与关口计量装置之间相互对应的映射关系，再将多组映射关系排列组成开关-关口映射表；上述的开关设备信息包括开关编号b、开关名称m，关口计量装置包括关口编号p、关口名称q；
E：对开关设备信息中的开关名称m与关口计量装置中的关口名称q进行筛选、判断，如果开关名称m与关口名称q一致，则将开关编号b，开关名称m，关口编号p，关口名称q 写入开关-关口映射表；如果开关名称m与关口名称q不一致，则将开关编号b，开关名称m，无，无，写入开关-关口映射表；此时，电能统计动态模型建立成功；
F：当需要输出针对统计主体的电能统计动态建模的统计数据指标时，若开关设备信息或关口计量装置信息无变化，则输出步骤E中建立的电能统计动态模型结果；若开关设备信息或关口计量装置信息发生变化时，即开关设备或关口计量装置增加或者减少时，电能统计模型通过步骤C自动进行电网拓扑分析；
G：再将步骤F中变化的开关设备信息或关口计量装置信息与开关-关口映射表比照，进行判定；若变化的开关设备信息或关口计量装置信息已经存在于开关-关口映射表中，则将判定结果暂存；若变化的开关设备信息或关口计量装置信息没有存在于开关-关口映射表中，则将变化的开关设备信息或关口计量装置信息纳入电能统计动态模型中；此时，电能统计动态模型的优化完成；
H：再输出针对统计主体的电能统计动态建模的统计数据指标。
2.根据权利要求1所述的基于电网拓扑的电能统计动态建模和优化控制方法，其特征在于：步骤C所述的电网拓扑分析采用深度拓扑方式。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170809 Address after: 450052 Songshan, Zhengzhou, Henan District No. 27 South Road, No. 85 Applicant after: Electric Power Research Institute, State Grid Henan Electric Power Company Applicant after: State Grid Henan Electric Power Company Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 100031 Xicheng District West Chang'an Avenue, No. 86, Beijing Applicant before: State Grid Corporation of China Applicant before: Electric Power Research Institute, State Grid Henan Electric Power Company Applicant before: State Grid Henan Electric Power Company |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Xiaofei Inventor after: Li Xiaolei Inventor after: Yang Lei Inventor after: Li Haixing Inventor after: Zhang Hongshan Inventor after: Guo Zhimin Inventor after: Geng Juncheng Inventor after: Yuan Shaoguang Inventor after: Wan Diming Inventor before: Zhang Xiaofei Inventor before: Li Haixing Inventor before: Zhang Hongshan Inventor before: Li Xiaolei Inventor before: Yang Lei Inventor before: Guo Zhimin |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |