CN104933631A - 一种配电网运行在线分析评价系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网运行在线分析评价系统，包括在线收集单元、综合评估单元和数据应用单元；其中，在线收集单元包括评价数据预处理模块和多个数据采集接口；评价数据预处理模块的数据处理结果送入综合评估单元，在综合评估单元中结合评价体系库和评价规则库所提供的评价规则，经过计算后向数据应用单元输出综合评估结果；数据应用单元中包括评估报告模块和综合展示模块，用于对外输出配电网运行的综合评估结果。应用该配电网运行在线分析评价系统，能够发现配电网使用和维护过程中的缺陷和偏差，及时采取必要的技术措施予以解决，从而有效提高配电自动化系统的运维水平。

Description

一种配电网运行在线分析评价系统

技术领域

本发明涉及一种配电网运行在线分析评价系统，属于配电自动化技术领域。

背景技术

配电自动化是提高配电网生产运行管理水平和提升供电可靠性的重要手段。为落实国家电网公司关于提升配电自动化建设应用专项工作的要求，国内外配电自动化系统厂家对配电网综合评价技术进行了长期深入的研究，取得了阶段性的成果。然而，中压配电网是整个电网的关键环节，其具有结构复杂、数据量庞大等特点，如何实现各地区、各配电自动化系统的统一考核、集中监管、运行状态监测，达到经济适用、安全可靠、信息共享、功能实用的要求，相关的技术问题始终没有得到很好的解决。

在中压配电网综合评估方面，基于局部电网供电可靠性的定量评估工作已有多年，主要的分析计算方法有状态空间法、网络法、蒙特卡罗模拟法等。这些方法为电网运行和规划设计提供决策依据，但是未能从整个配电网角度进行综合评价。另一方面，基于层次分析法构建评价指标体系，近年来成为评估配电网实用化水平的主要技术手段。它能够从电网规划、优化运行等多个方面对配电网进行评估，但其构建的指标体系大多不适合配电网实用化的要求。例如，仅从单一系统中抽取数据以评估独立系统的运行状况，未能实现定量评估完整系统，缺少实用化的分析计算手段，不能满足省公司对下辖各地区配电网业务的统一监管要求等。

近年来，某省电力公司主持开发了一套配电网运行水平与供电能力评估系统。该系统嵌入PMS(生产管理系统)进行二次开发，通过整合PMS设备信息，实现了省直供配电网现状的评估，但其和配电主站没有数据交互，只能在设备台账和非实时数据方面进行分析，不能对其他配电相关系统进行综合评价。后来，该省电力公司以此系统为基础，开发了一套智能配电网运行监控平台，收集各地DMS(配电自动化系统)的统计数据，汇集到该运行监控平台进行综合展示，能够做到一定程度上的统一监管，但是由于数据颗粒度较大，无法做到严格的数据检查和问题设备跟踪，监管力度稍差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种配电网运行在线分析评价系统。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种配电网运行在线分析评价系统，包括在线收集单元、综合评估单元和数据应用单元；其中，

所述在线收集单元包括评价数据预处理模块和多个数据采集接口，各所述数据采集接口分别采集位于电力系统Ⅰ/Ⅱ区的配电自动化系统，位于电力系统Ⅲ/Ⅳ区的生产管理系统、地理信息系统、用电信息采集系统、95598系统所输出的基础数据，然后输入所述评价数据预处理模块进行处理；

所述评价数据预处理模块的数据处理结果送入所述综合评估单元，在所述综合评估单元中结合评价体系库和评价规则库所提供的评价规则，经过计算后向所述数据应用单元输出综合评估结果；

所述数据应用单元中包括评估报告模块和综合展示模块，用于对外输出配电网运行的综合评估结果。

其中较优地，所述在线收集单元与配电自动化系统之间采用基于IEC61970标准的CIM/XML格式进行信息交互。

其中较优地，所述在线收集单元采用E格式文件实现实时断面数据的交互。

其中较优地，所述综合评估单元中包括馈线模型校验模块，所述馈线模型校验模块内置CIM文件解析器，利用共享内存技术避免文件I/O,采用哈希表检索方式加快海量数据的检索效率。

其中较优地，所述综合评估单元中包括馈线模型校验模块；所述馈线模型校验模块进行语法语义校验，包括：模型文件中有且只有一个根元素，其他都是子元素；起始标签、结束标签必须存在；元素之间嵌套关系正确，子元素包括在父元素中；元素中属性不能重复。

其中较优地，所述综合评估单元中包括馈线模型校验模块；所述馈线模型校验模块进行完整性校验，包括：模型文件的层次结构是否完整；模型文件中设备实例对象的关联对象和属性是否存在；特殊设备的必须属性是否完整。

其中较优地，所述综合评估单元中包括馈线模型校验模块；所述馈线模型校验模块进行孤立岛检查，所述孤立岛是指模型文件中能搜索到相互关联的一组设备，这组设备中任意一个设备的端点都不是孤立节点，但是此设备组由于缺少电源不具备生成电气岛的基本条件，即认为此设备组构成一个孤立岛。

其中较优地，所述综合评估单元中包括不良参数辨识模块；所述不良参数辨识模块通过如下步骤进行例行不良数据辨识：

首先进行拓扑分析，判断配电网是否形成闭环？如果是，进一步判断是否满足预定条件：流过某个处于合位置的开关的负荷为0，且流过与该开关相邻的开关的负荷均不为0；如果满足所述预定条件，则设置满足所述预定条件的开关为分，然后返回重新进行拓扑分析。

其中较优地，在例行不良数据辨识过程中，如果配电网没有形成闭环，则对外输出分析结果。

其中较优地，在例行不良数据辨识过程中，如果配电网形成闭环后没有满足所述预定条件，则输出无法判断的结论。

本发明所提供的配电网运行在线分析评价系统通过稳定、快速的通信接口，从各地区配电业务系统获取基础数据，实现数据的在线、常态化自动采集。应用该分析评价系统，能够发现配电网使用和维护过程中的缺陷和偏差，及时采取必要的技术措施予以解决，从而有效提高配电自动化系统的运维水平。

附图说明

图1为本发明所提供的配电网运行在线分析评价系统的总体架构示意图；

图2为本发明中，不良参数辨识模块进行例行不良数据辨识的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。

针对配电网的综合评价所需信息量大、交互系统多、频度高的技术特点，相应的配电网运行在线分析评价系统需要进行统一设计，根据配电网现状与特点，提炼重点指标并支持统计指标及其计算方法的灵活纳入和修正，形成覆盖配电自动化基础数据、系统运维、调度应用等各个方面的评价体系。

为此，本发明所提供的配电网运行在线分析评价系统以信息化、自动化、互动化为特征，综合利用现有配电自动化系统、生产管理系统、地理信息系统、用电信息采集系统、95598系统(全国电力行业公用的客服电话系统，主要负责当地电力政策和电力结构变化的解释)输出的基础数据，从配电网运行水平和供电能力两个方面对配电网的静态网架结构、实时运行状态、技术支持系统运行情况进行评估。通过电网模型、实时断面数据、历史数据、过程数据，可以对配电网进行静态特性和动态特性分析，运用层次分析法来计算各项指标及彼此的相互关系，制定运行状态综合评价标准，实现配电网运行状态综合评价，提高配电自动化系统的运维水平。下面对此展开详细具体的说明。

如图1所示，本配电网运行在线分析评价系统基于D5000(国家电网智能调度技术支持系统)平台，并采用分层式设计思想。该分析评价系统主要包括在线收集单元、综合评估单元和数据应用单元。其中，在线收集单元包括评价数据预处理模块和多个数据采集接口。这些数据采集接口分别采集位于电力系统Ⅰ/Ⅱ区的配电自动化系统，位于电力系统Ⅲ/Ⅳ区的生产管理系统、地理信息系统、用电信息采集系统、95598系统所输出的实时基础数据，然后统一输入评价数据预处理模块进行处理。评价数据预处理模块的数据处理结果送入综合评估单元。在综合评估单元中，包括馈线模型校验模块、不良参数辨识模块等功能模块。这些功能模块从评价数据预处理模块接收数据后，结合综合评估单元中的评价体系库和评价规则库等提供的评价规则，经过计算后向数据应用单元输出综合评估结果。另外，综合评估单元所提供的相关统计结果也输入营配调集成系统中。在数据应用单元中，包括评估报告模块和综合展示模块，用于对外输出配电网运行的综合评估结果。该数据应用单元可以提供友好的人机界面实现各地指标与应用数据的调阅，通过多层级穿透发现指标劣化的原因，通过综合评估及在线考核，与各地区形成闭环管控的机制。各地区每日根据本配电网运行在线分析评价系统公布的指标数据及缺陷明细表，跟踪督促、整改落实。

本配电网运行在线分析评价系统的指标计算依赖于配电系统的日常运行信息，需要与各地区配电自动化系统、生产管理系统以及用电信息采集系统进行实时数据交互，收集和整理配电网的电网模型、断面数据以及操作记录等信息，以此对配电网静态特性和动态特性进行分析。由于所涉及的数据类型多、内容范围广，在线收集单元采用规范化的模型数据格式和统一的数据采集接口完成信息交互。具体说明如下：

1.配电网中压模型信息交互统一采用基于IEC61970标准的CIM/XML格式。CIM(公共信息模型)标准通过对象类、属性及它们间的关系来表述电力系统资源，CIM/XML语言是基于电力系统模型的RDF(ResourceDescription Framework，资源描述框架)应用，遵循CIM标准的电力系统模型可被导出成XML文档，这个文档称为CIM/XML文档。从满足本配电网运行在线分析评价系统应用需求的角度对其进行适当裁剪和部分扩充，明确配电网模型中包含的设备类型及其属性，为模型的导入、导出提供完整性校验依据。各个配电自动化系统生产厂家为了满足应用需求，应按照规范整理图模，上传CIM/XML格式的配电网模型数据文件，由配电网运行在线分析评价系统接收后进行解析入库，从而保证基础模型交互的准确性和通用性。

2.基于E格式实现实时断面数据的交互。在线收集单元采用国家电力调度通信中心下发的E格式文件，生成标记化的纯文本实例数据，具体的数据内容可通过配置文件选配。E格式文件包括注释、系统声明、根标签、数据块起始标记、数据块头定义、数据块、数据块结束标记等部分。

3.配电自动化主站运行过程中产生大量的过程数据和操作记录，例如馈线自动化动作记录、终端投退记录、遥控记录、遥信变位告警、SOE事件记录、停电事件及其研判信息、异动单信息等。鉴于XML格式具有可扩展性、高度结构化、便于网络传输等优点，配电自动化主站按照约定的数据采集接口参数，以XML文档形式定期向配电网运行在线分析评价系统提供配电网运维数据。

在本发明中，基础数据全部来自于其它配电相关系统，因此数据接口通信方案非常关键。考虑到本分析评价系统需要面向网省公司提供决策支持功能，数据实时性要求不高，综合对比目前常用的系统间数据接口方案，本分析评价系统采用安全性和通信效率都比较高的信息交互总线方式实现系统间模型、实时/准实时信息和历史信息的交互。

下面，进一步说明综合评估单元中的馈线模型校验模块、不良参数辨识模块等功能模块的工作原理。

模型是支持各应用功能的基础，模型的好坏直接影响各应用功能的正常使用。本发明中的馈线模型校验模块以符合CIM标准的模型文件(简称CIM文件)作为数据基础，分析当前模型中存在的影响基础拓扑生成的因素，对各地的模型质量做出一致性评价，从而对各地的模型现状进行全面的了解。

由于配电网模型的数据量大、变更频繁，高效、通用的CIM文件解析是提高模型管理效率的关键。本馈线模型校验模块内置CIM文件解析器，利用共享内存技术避免大量的文件I/O,采用哈希表检索方式加快海量数据的检索效率，使得本配电网运行在线分析评价系统能够快速对多个配电自动化系统的全量模型进行快速计算。由于不同源端文件格式常有细微差异，rdf:i d可能重复，相同设备类编码可能不同，应事先定义对象类型标识，为保证同类设备唯一性给设备生成随机对象编码，对象编码一旦生成则永久生效。本馈线模型校验模块针对配电网中馈线的特点，进行语法语义、完整性、拓扑关系方面的校验，同时还验证模型文件对各类应用如馈线自动化等的支持是否足够，对于不合格的模型文件要生成分类校验错误日志，并纳入数据存储。具体说明如下：

1.语法语义校验

语法语义校验即检查CIM文件是否符合XML语法，具体包括：模型文件中有且只有一个根元素，其他都是子元素；起始标签、结束标签都必须要存在；元素之间嵌套关系正确，子元素应该包括在父元素中；元素中属性不能重复。

2.完整性校验

完整性校验主要包括：模型文件的层次结构是否完整；模型文件中设备实例对象的关联对象和属性是否存在；一些特殊设备的必须属性是否完整，如变压器线圈个数。

3.拓扑校验

拓扑校验顾名思义是检查馈线拓扑关系是否存在明显问题，它是模型检验技术的重点和难点。常规的拓扑校验内容包括：设备有无端点；设备端点是否为孤立节点；馈线拓扑是否出现合环；馈线有无边界设备。除此之外，本配电网运行在线分析评价系统为了更真实更深层次地评估模型文件的状态，对拓扑校验内容进行扩充，增加了孤立岛检查。孤立岛检查的含义是模型文件中能搜索到相互关联的一组设备，可能这组设备中任意一个设备的端点都不是孤立节点，但是此设备组由于缺少电源不具备生成电气岛的基本条件，即认为此设备组构成一个孤立岛。

经过以上校验，模型文件已经能够支持配电网设备的系列应用。为确保模型能够支持馈线自动化、负荷转供、拓扑着色等配电网重要应用，馈线模型校验模块还可以对模型文件做进线开关、联络开关等拓扑方面的校验，以评价模型对配电网主站实用化的影响。

接下来，介绍不良参数辨识模块的工作原理。

在实践中，由配电自动化系统直接上传的实时断面数据存在一定量的数据错误或数据缺失现象，由于数据时效性和维护质量的原因，这样的问题总是难免的。此类问题数据不但不能满足配电网在线综合评价工作的需要，也可能会对配电网工作人员产生误导。为此，不良参数辨识模块需要对采集到的原始数据进行深度加工处理，对数据的有效性进行校验。具体说明如下：

1.例行不良数据辨识

通常配电网是开环运行的，例行不良数据辨识就是反复循环地进行闭环检测和不良数据修正。其辨识过程如图2所示。在开始例行辨识过程之后，首先进行拓扑分析，判断配电网是否形成闭环？如果是的话，则进一步判断是否满足图2中的条件(1)：流过某个处于合位置的开关的负荷为0，且流过与该开关相邻的开关的负荷均不为0。如果满足条件(1)的话，则设置满足条件(1)的开关为分，然后返回重新进行拓扑分析。在上述例行不良数据辨识过程中，如果配电网没有形成闭环，则对外输出分析结果。如果配电网形成闭环后没有满足图2中的条件(1)，则对外输出无法判断的结论。

2.突变量启动的不良数据辨识

突变量启动的不良数据辨识是当发生开关变位或流过开关的负荷发生异常突变时启动，一般可分为4类。具体如表1所示：

表1 突变量启动的不良数据辨识

3.遥测不良数据辨识

在实践中，主要的遥测错误信息包括单个遥测错误信息的检查和复合遥测错误信息的检查。因此，不良参数辨识模块针对单个遥测错误信息的检查，主要包括如下内容：

1)各设备有功、无功和电流的有效性检查，对数值大小进行判断；

2)有功、无功、电流之间的数学约束关系校验，同一位置测点P、Q、I不匹配告警；

3)支路两端的有功、无功和电流之间的相互检验；

4)母线有功、无功、电流平衡性校验；

5)电压值与电压等级上、下限值校验。

与现有技术相比较，本发明所提供的配电网运行在线分析评价系统通过稳定、快速的通信接口，从各地区配电业务系统获取基础数据，实现数据的在线、常态化自动采集。应用该分析评价系统，能够发现配电网使用和维护过程中的缺陷和偏差，及时采取必要的技术措施予以解决，从而有效提高配电自动化系统的运维水平。

上面对本发明所提供的配电网运行在线分析评价系统进行了详细的说明，但显然本发明的具体实现形式并不局限于此。对于本领域的一般技术人员来说，在不背离本发明的精神和权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电网运行在线分析评价系统，其特征在于包括在线收集单元、综合评估单元和数据应用单元；其中，

所述在线收集单元包括评价数据预处理模块和多个数据采集接口，各所述数据采集接口分别采集位于电力系统Ⅰ/Ⅱ区的配电自动化系统，位于电力系统Ⅲ/Ⅳ区的生产管理系统、地理信息系统、用电信息采集系统、95598系统所输出的基础数据，然后输入所述评价数据预处理模块进行处理；

所述评价数据预处理模块的数据处理结果送入所述综合评估单元，在所述综合评估单元中结合评价体系库和评价规则库所提供的评价规则，经过计算后向所述数据应用单元输出综合评估结果；

所述数据应用单元中包括评估报告模块和综合展示模块，用于对外输出配电网运行的综合评估结果。

2.如权利要求1所述的配电网运行在线分析评价系统，其特征在于：

所述在线收集单元与配电自动化系统之间采用基于IEC61970标准的CIM/XML格式进行信息交互。

3.如权利要求1所述的配电网运行在线分析评价系统，其特征在于：

所述在线收集单元采用E格式文件实现实时断面数据的交互。

4.如权利要求1所述的配电网运行在线分析评价系统，其特征在于：

所述综合评估单元中包括馈线模型校验模块，所述馈线模型校验模块内置CIM文件解析器，利用共享内存技术避免文件I/O,采用哈希表检索方式加快海量数据的检索效率。

5.如权利要求1所述的配电网运行在线分析评价系统，其特征在于：

所述综合评估单元中包括馈线模型校验模块；所述馈线模型校验模块进行语法语义校验，包括：模型文件中有且只有一个根元素，其他都是子元素；起始标签、结束标签必须存在；元素之间嵌套关系正确，子元素包括在父元素中；元素中属性不能重复。

6.如权利要求1所述的配电网运行在线分析评价系统，其特征在于：

所述综合评估单元中包括馈线模型校验模块；所述馈线模型校验模块进行完整性校验，包括：模型文件的层次结构是否完整；模型文件中设备实例对象的关联对象和属性是否存在；特殊设备的必须属性是否完整。

7.如权利要求1所述的配电网运行在线分析评价系统，其特征在于：

所述综合评估单元中包括馈线模型校验模块；所述馈线模型校验模块进行孤立岛检查，所述孤立岛是指模型文件中能搜索到相互关联的一组设备，这组设备中任意一个设备的端点都不是孤立节点，但是此设备组由于缺少电源不具备生成电气岛的基本条件，即认为此设备组构成一个孤立岛。

8.如权利要求1所述的配电网运行在线分析评价系统，其特征在于所述综合评估单元中包括不良参数辨识模块；所述不良参数辨识模块通过如下步骤进行例行不良数据辨识：

首先进行拓扑分析，判断配电网是否形成闭环？如果是，进一步判断是否满足预定条件：流过某个处于合位置的开关的负荷为0，且流过与该开关相邻的开关的负荷均不为0；如果满足所述预定条件，则设置满足所述预定条件的开关为分，然后返回重新进行拓扑分析。

9.如权利要求8所述的配电网运行在线分析评价系统，其特征在于在例行不良数据辨识过程中，如果配电网没有形成闭环，则对外输出分析结果。

10.如权利要求8所述的配电网运行在线分析评价系统，其特征在于在例行不良数据辨识过程中，如果配电网形成闭环后没有满足所述预定条件，则输出无法判断的结论。