CN105373635A - 变电站与调控中心图模一体化全信息模型 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统技术领域，具体属于一种变电站与调控中心图模一体化全信息模型。本发明提出了一种新的变电站全信息模型组织方案，新模型中包含SCD模型和CIM模型信息，可以通过信息提取和格式变更来生成SCD文件和CIM/E文件，将变电站图形文件与模型信息有机结合，实现变电站配置矢量图的图模一体化，增强变电站模型的可维护性，减少调控中心的工作量，促进了智能电网的建设。

Description

变电站与调控中心图模一体化全信息模型

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体属于一种变电站与调控中心图模一体化全信息模型。

背景技术

电力系统中描述变电站模型时，主要有IEC61850标准和IEC61970标准，调度中心的主站能量管理系统遵循IEC61970标准，并利用公共信息模型(CIM)来描述变电站配置，而变电站侧则遵循IEC61850标准，利用变电站配置语言(SCL)模型来描述。由于主站IEC61970标准、变电站IEC61850标准只考虑自身的需要，对相关电力系统信息进行了模型的定义，从而导致了在智能变电站建设及智能调度管理过程中存在许多问题，这些问题极大地限制了调度中心能量管理系统的自动化程度的提升，当前由于两标准的差异而引起的主要问题有：

(1)量测信息中存在垃圾数据

由于系统内部设备删除后对应的量测没有删除，或者在外部模型拼接导入过程中对重复设备的量测处理不当造成了非设备量测信息中存在较多的垃圾数据；

(2)厂站命名重复

物理上不同的厂站(或设备)使用同样的中文名称，导致中文名称在电网内不唯一；

(3)模型更新滞后

模型更新不及时，新投运厂站和个别运行厂站只有量测模型，没有建立对应的网络模型；

(4)建模工作重复

新建变电站时，在变电站侧需要依据IEC61850标准进行变电站自动化系统建模，到调度中心侧则需要根据IEC61970标准进行重复建模工作，相同对象的模型信息无法共享；

(5)通信复杂，信息完整度差

目前，IEC61850标准只应用于变电站内的智能电子设备，变电站与调度中心之间的通讯仍然需要远动工作站进行协议转换，必须将IEC61850的对象转换为若干个信息点，导致需要极其复杂的转发信息配置工作，极大的增加了组态和调试的工作量，而且容易出错，对于无法转换的信息，只能简单丢弃。

上述问题限制了电力系统的自动化程度提升，变电站建设与调度人员工作重复，极大地增加了工作量。对此当前主要有两种解决办法，一是扩展IEC61970中的公共信息模型(CIM)，包含IEC61850中定义的相关模型；二是对IEC61970和IEC61850的统一建模语言(UML)进行轻微修改，并建立两者之间的映射。由于当前IEC61970已经相当成熟并且在全球范围内广泛应用，如果对CIM模型进行修改，将会面临全球性的调控中心能量管理系统升级，方案实施耗资巨大。第二种方案为建立两者之间的映射，由于两个模型在描述方法、侧重点、描述对象方面差异较大，因此模型信息并不能完全的对应，一对一映射实现困难。

遵循IEC61850标准的变电站侧主要模型描述文件为SCD文件，遵循IEC61970标准的调度中心侧的主要模型描述文件为CIM/E文件，两个标准的差异，集中反映到应用角度就是两个模型文件的差异。通过解析模型文件，综合了解分析两种模型的异同，提出在两个模型中间建立全信息模型实现模型协调。通过建立一种新的图模一体化的完整信息模型有机整合两个模型的所有信息，变电站基于此公用信息平台进行建模，通过信息提取和格式转化生成SCD模型文件和CIM/E模型文件，实现SCD和CIM/E两模型文件的差异协调和融合，可以实现变电站侧模型与调控中心侧模型的统一，避免重复建模工作。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提出了一种新的变电站全信息模型组织方案，新模型中包含SCD模型和CIM模型信息，可以通过信息提取和格式变更来生成SCD文件和CIM/E文件，将变电站图形文件与模型信息有机结合，实现变电站配置矢量图的图模一体化，增强变电站模型的可维护性，减少调控中心的工作量，促进智能电网建设和源端维护的实现。

变电站与调控中心图模一体化全信息模型

步骤一，全信息模型的构建包括：

a、在变电站SVG图形文件中依据XML语言格式在def之前添加相应的变电站基本信息；

b、在变电站SVG图形文件中依据XML语言格式添加描述电气元件所需的性质分类项；

c、在变电站SVG图形文件中依据XML语言格式加入变电站模型参数信息；

d、在变电站SVG图形文件中依据XML语言格式加入变电站模型通信参数信息；

e、在变电站SVG图形文件中依据XML语言格式加入变电站运行参数信息；

步骤二，用变电站全信息模型配置工具打开改进的SVG模型文件，基于软件实现信息查看和编辑

a、查看和编辑文本格式的变电站模型XML语言描述信息；

b、查看变电站配置的图形信息和电气元件的模型参数信息，并实现模型参数的修改和编辑。

步骤三，通过信息提取和格式转换可以生成IEC61850标准下的变电站SCD模型文件和IEC61970标准下的CIM/E模型文件

a、信息提取：从全信息模型中提取生成特定模型文件(CIM/E或者SCD)所需的变电站相关信息；

b、格式转换：将提取的信息按照特定(CIM/E或者SCD)模型的信息组织方式整合，生成相应模型配置文件。

优选的，所述的步骤一中，在变电站SVG图形文件中加入变电站基本信息类，以实现变电站全信息模型建模。

优选的，所述的步骤一中，在变电站SVG图形文件中加入变电站电气元件性质分类项名称信息类，以实现变电站全信息模型建模。

优选的，所述的步骤一中，在变电站SVG图形文件中加入变电站电气元件参数信息类，以实现变电站全信息模型建模。

优选的，所述的步骤一中，在变电站SVG图形文件中加入变电站通信信息类，以实现变电站全信息模型建模。

优选的，所述的步骤一中，在变电站SVG图形文件中加入变电站运行参数信息类，以实现变电站全信息模型建模。

优选的，所述的步骤二中，软件图形模型同步显示的界面组织方式，变电站图形文件和XML语言描述同步展示，在软件图形界面上实现变电站模型参数的查看和修改。

优选的，所述的步骤三中，变电站SCD文件和CIM/E文件的生成方法，通过从全信息模型中提取相应信息，并经过格式转换来实现特定(SCD、CIM/E)模型文件生成。

本发明提供了一种基于XML语言的变电站全信息模型图模一体协同建模方法，发明一种包含CIM和SCD模型必要信息的基于XML语言的新变电站图模一体化模型，新模型包含变电站的SVG图形信息和变电站各种元器件参数等模型信息，通过开发专用软件工具，可以查看变电站配置SVG图形，并在图形上进行参数编辑和修改，实现真正意义的图模一体化，图模一体化的建模方案可以极大促进我国智能电网的建设和变电站建模源端维护的实现，可以在变电站侧对变电站模型进行维护，并且实现变电站与调控中心的模型一致性共享，减少不必要的重复性建模工作，节省了人力、物力、财力。

附图说明

图1是图模一体模型构成示意图；

图2是协同建模方案流程图；

图3是变电站图模一体模型配置工具界面图；

图4是软件运行后界面图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和特点更加清楚，下面结合实施例，对本发明做进一步的详细说明。在此，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

首先对IEC61850标准下的SCD变电站模型描述文件和IEC61970标准下的CIM/E模型文件进行解析，明确两个模型文件的异同，之后基于XML语法，整合模型参数结构，定义SCD模型文件信息和CIM/E模型文件信息，生成包含变电站与调控中心所有信息在内的全信息模型，此全信息模型同时包含有变电站SVG图形信息和变电站具体电气元件的模型参数信息，通过图形和模型的有机结合来实现变电站图模一体协同建模。

SVG文件中对图形绘制的文本描述基于XML语言，但是仅仅是变电站模型的图形展示，没有涉及相关电气元件的参数和变量，查看变电站SVG图形时无法查看变压器、母线等相关电气元件的参数信息，也无法对图形和电气元件参数进行修改，这种图模分离的现状，极不利于变电站模型的维护。

普通SVG包含定义<defs>和绘图<g>两部分内容，定义中主要是对电气元件的绘制方法的约定，例如下面对三绕组变压器的定义：

<usex＝"-9.3"y＝"-33.9"xlink:href＝"#terminal"terminal_seq＝"0"/>是对之前定义好的绘图方法的引用，例中引用的是terminal(端点)。

<ellipsecx＝"-9.5"cy＝"-15.0"rx＝"19.0"ry＝"19.0"fill＝"none"stroke＝"rgb(255,0,0)"stroke-width＝"3"transform＝"rotate(-0.0-9.5-15.0)"/>是基于XML语言的椭圆描述，symbol中有三个椭圆定义，也即用三个相互相交的椭圆来代表变压器。

<pathd＝"M-35.4-6.9L24.5-27.0"lineStyle＝"0"stroke＝"rgb(255,0,0)"stroke-width＝"1"visiable＝"true"/>是对变压器相关引出线连接点的符号定义。通过这种定义方式，变压器的绘制方法就被唯一确定了，绘图<g>部分会对定义好的符号进行引用。

绘图部分SVG文件如下，其中<usex＝"569.5"y＝"362.9"width＝"72.8"height＝"70.0"xlink:href＝"#Transformer:三卷变压器110-000-035-010"id＝"bjj1T"class＝"kv0"/>，x、y是图形坐标信息，width、height是图形大小信息，xlink:href是对定义好的变压器符号的引用。

上例为当前变电站的SVG文件中针对变压器的所有描述，文件中只是对变压器的图形进行描述，并没有电气参数等模型信息。

为了实现全信息模型的建设，提出一种新的建模方法，将生成SCD文件和CIM/E文件所需要的变电站信息综合整理到一个新的模型当中。新模型基于XML语言，在电站图形信息基础上，通过研究实现SCD和CIM的相关模型信息的新模型描述方法，实现图模一体全信息模型的建设，同时在全信息模型内实现图形与模型的有机结合，并开发软件工具，实现对全信息模型的功能实现和应用。

如图1、图2所示，协同建模方案流程

(1)全信息模型的构建

1.1添加变电站基本信息类

SVG是单变电站信息描述文件，传统的SVG内部信息没有明确的变电站名称信息，而SCD文件和CIM/E文件信息中都包含有变电站名称信息，为了实现信息提取和整合，在SVG文件中def之前添加相应的变电站基本信息类，以利于SCD和CIM/E文件生成。

1.2添加性质分类项名称信息类

由于CIM文件对变电站的描述采用分类集中描述的方法，其中对变电站的描述是分性质描述。例如对变电站中变压器元件的描述时，所有场站的变压器都在此进行集中描述，具体通过对其区域名、区域标识、场站标识、场站类型、来确定变压器所在场站，并通过变压器电压等级、额定功率、额定电压、短路损耗等具体参数来描述其性质。因此，需要对这些描述电气元件所需的性质分类项进行归类整理，并在显示输出时调用。

此处添加的变电站信息格式不是SCD和CIM/E文件中任意一种，还需要对相应信息提取，并进行格式转换输出，才能成为标准的SCD或者CIM/E文件格式。

1.3添加电气元件参数信息类

由于变电站SVG图形文件不包含有模型参数信息，为了实现图模一体化，在变电站SVG图形文件中依照XML语言格式加入变电站模型参数信息，通过开发软件功能实现图形模型的有机结合，从真正意义上实现变电站图模一体化。

上例为一个变压器的参数信息，以电压等级为区分，进行信息记录格式整理，以固定的格式进行电气元件参数信息添加，通过开发软件工具对相应参数值进行对应提取，生成变电站配置文件。

每个变电站采用改进SVG格式，组织本变电站的SVG图形文件，由开发工具对改进SVG文件进行处理，提取信息并进行格式转换，从而得到单变电站的SCD格式的文件和CIM/E格式的文件，而SCD文件可以直接作为该变电站的模型描述文件，CIM/E文件则在调度中心处实现简单模型拼接过程，从而得到整个区域电网的CIM/E文件。

1.4添加变电站通信信息类

变电站SCD文件中通信部分建模时需要用到子网、网关、应用层等相关信息，在全信息模型建模时需要添加这些信息，由于通信部分只在SCD中有明确要求，CIM/E中并无通信相关信息，因此可以直接采用SCD文件中的通信部分描述格式。

1.5添加运行参数信息类

CIM/E模型文件中包含有变电站运行参数信息，因此需要在全信息模型中添加本部分信息。

(2)用变电站全信息模型配置工具打开加入全信息模型的改进变电站SVG模型文件，基于软件实现信息查看和编辑；

2.1查看和编辑XML格式的变电站的模型描述文本信息；

2.2查看变电站配置的图形信息和图形显示的电气元件的模型参数信息，并实现模型参数的修改和编辑；

(3)通过信息提取和格式转换可以生成IEC61850标准下的变电站SCD模型文件和IEC61970标准下的CIM/E模型文件。

3.1信息提取：从全信息模型中提取生成特定模型文件(CIM/E或者SCD)所需的变电站相关信息；

3.2格式转换：将提取的信息按照特定(CIM/E或者SCD)模型的信息组织方式整合，生成相应模型配置文件。

注：由于SCD模型文件描述的是单变电站，生成SCD模型文件的信息在单个变电站的全信息模型中可以全部包含，因此生成的SCD模型文件可以直接应用，而CIM/E模型文件描述的是整个区域电网，包含有多个变电站信息，因此单变电站全信息模型只能依照CIM/E文件格式生成单变电站的CIM/E模型文件，需要在调度中心侧进行简单的归类整合，形成全电网的CIM/E模型文件。

本发明用软件工具开发实现对变电站统一信息模型的建模和应用具体实施方案，

变电站图模一体模型配置工具如图2.3.1，中上部为文本显示区域，用于读取和显示变电站SVG文件的XML文本，并可以实现文本编辑和保存。中下部为图形显示区域，是对变电站SVG文件的图形展示，右下部分则为变电站参数显示区域，用于显示选中的变电站元器件的参数。

用配置工具读取全信息模型的变电站SVG模型文件，如图2.3.2，文本格式在中间上部显示，下部为变电站配置可伸缩适量图形，右侧为变电站中某元器件的具体参数，可以对参数值进行修改和编辑，修改结果会自动保存到全信息模型描述文件中，在同一模型文件中同时包含变电站的图形信息和模型信息，并可以在可视化界面上进行实时的修改和编辑，从而实现变电站图形和模型的一体化建模。

软件读取包含全信息模型的改进变电站SVG模型文件，并自动生成单变电站CIM/E模型文件和变电站SCD模型文件。图2.3.3为部分变电站CIM/E模型文件，其中对变电站模型信息进行分类描述。

图2.3.3单变电站CIM/E描述示例

图2.3.4为部分变电站SCD模型文件，重点描述的是一个变压器及其高中低压绕组的一次侧拓扑信息，具有明显的层次结构。

图2.3.4变电站SCD描述示例

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.变电站与调控中心图模一体化全信息模型，其特征在于，步骤一，全信息模型的构建包括：

a、在变电站SVG图形文件中依据XML语言格式在def之前添加相应的变电站基本信息；

b、在变电站SVG图形文件中依据XML语言格式添加描述电气元件所需的性质分类项；

c、在变电站SVG图形文件中依据XML语言格式加入变电站模型参数信息；

d、在变电站SVG图形文件中依据XML语言格式加入变电站模型通信参数信息；

e、在变电站SVG图形文件中依据XML语言格式加入变电站运行参数信息；

步骤二，用变电站全信息模型配置工具打开改进的SVG模型文件，基于软件实现信息查看和编辑

a、查看和编辑文本格式的变电站模型XML语言描述信息；

b、查看变电站配置的图形信息和电气元件的模型参数信息，并实现模型参数的修改和编辑。

步骤三，通过信息提取和格式转换可以生成IEC61850标准下的变电站SCD模型文件和IEC61970标准下的CIM/E模型文件

a、信息提取：从全信息模型中提取生成特定模型文件(CIM/E或者SCD)所需的变电站相关信息；

b、格式转换：将提取的信息按照特定(CIM/E或者SCD)模型的信息组织方式整合，生成相应模型配置文件。

2.根据权利要求1所述的变电站与调控中心图模一体化全信息模型，其特征在于：所述的步骤一中，在变电站SVG图形文件中加入变电站基本信息类，以实现变电站全信息模型建模。

3.根据权利要求1所述的变电站与调控中心图模一体化全信息模型，其特征在于：所述的步骤一中，在变电站SVG图形文件中加入变电站电气元件性质分类项名称信息类，以实现变电站全信息模型建模。

4.根据权利要求1所述的变电站与调控中心图模一体化全信息模型，其特征在于：所述的步骤一中，在变电站SVG图形文件中加入变电站电气元件参数信息类，以实现变电站全信息模型建模。

5.根据权利要求1所述的变电站与调控中心图模一体化全信息模型，其特征在于：所述的步骤一中，在变电站SVG图形文件中加入变电站通信信息类，以实现变电站全信息模型建模。

6.根据权利要求1所述的变电站与调控中心图模一体化全信息模型，其特征在于：所述的步骤一中，在变电站SVG图形文件中加入变电站运行参数信息类，以实现变电站全信息模型建模。

7.根据权利要求1所述的变电站与调控中心图模一体化全信息模型，其特征在于：所述的步骤二中，软件图形模型同步显示的界面组织方式，变电站图形文件和XML语言描述同步展示，在软件图形界面上实现变电站模型参数的查看和修改。

8.根据权利要求1所述的变电站与调控中心图模一体化全信息模型，其特征在于：所述的步骤三中，变电站SCD文件和CIM/E文件的生成方法，通过从全信息模型中提取相应信息，并经过格式转换来实现特定(SCD、CIM/E)模型文件生成。