CN105718656B - 一种智能变电站一二次系统信息关联方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能变电站一二次系统信息关联方法，整合变电站内描述一次系统信息的CIM模型内容与描述二次系统信息的SCD模型内容，建立基于CIM的智能变电站二次系统拓扑模型和关联模型，对智能变电站一二次系统信息关联关系进行描述，在变电站站端和调度自动化系统主站共享一二次系统信息关联模型，进一步通过数据类内容和属性信息的传输共享和定向存储，实现一二次系统信息的关联，运行人员或计算机能够通过从模型任意节点出发，寻找任意一次设备与二次信息的关联，并能够展示与一次系统对应的二次信息的生产、传输与应用过程。本发明梳理了一次系统物理设备与二次系统传输信息的对应关系，并改善智能调度过程中对一二次系统信息割裂的现状。

Description

一种智能变电站一二次系统信息关联方法
技术领域
本发明涉及智能电网的技术领域，尤其是指一种智能变电站一二次系统信息关联方法。
背景技术
随着智能电网的进一步发展，电力二次系统按业务功能需求建立，逐渐形成了包括保护控制系统、SCADA系统、WAMS系统、保信系统等在内的数量众多、规模庞大的自动化系统，电力系统各类功能和命令的交互均依赖于二次自动化系统信息的传递。然而，二次系统模型局限于设备属性和逻辑关系的描述，二次信息与一次信息缺乏必要的耦合关联，都直接造成了其在调度层面不可视、不可控的现状，给智能电网的进一步发展形成障碍。
针对智能变电站一二次信息割裂问题，国内外还未出现统一的解决方法和相关技术，当前的解决思路主要集中于SCD模型与CIM模型的映射研究，将IEC 61850标准定义的变电站配置描述(substation configuration description,SCD)模型，映射为IEC 61970标准定义的公共信息模型(common information model,CIM)模型，从而将一次与二次信息进行关联。
这种采用SCD模型与CIM模型相互映射的方法存在效率低下、一致性差和应用范围有限的缺点，其在模型映射过程中无法做到一二次信息全生命周期中各个环节的详细描述与展现，依旧无法为智能变电站远方浏览和远程调度提供必要的一二次高耦合信息模型。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种智能变电站一二次系统信息关联方法，改善智能调度过程中二次系统信息不可视、不可控的现状，避免由于模型不统一带来的信息孤岛和信息共享程度低问题，为智能电网背景下的调度控制和运行维护提供新的技术支撑。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种智能变电站一二次系统信息关联方法，整合变电站内描述一次系统信息的CIM模型内容与描述二次系统信息的SCD模型内容，建立基于CIM的智能变电站二次系统拓扑模型和关联模型，对智能变电站一二次系统信息关联关系进行描述，在变电站站端和调度自动化系统主站共享一二次系统信息关联模型，进一步通过数据类内容和属性信息的传输共享和定向存储，实现一二次系统信息的关联，运行人员或计算机能够通过从模型任意节点出发，寻找任意一次设备与二次信息的关联，并能够展示与一次系统对应的二次信息的生产、传输与应用过程；其包括以下步骤：
1)方法初始化：初始化内容包括约定一二次系统信源与信宿端配置一二次系统信息关联方法；
2)构建二次系统拓扑模型与一二次系统信息关联模型：在信息共享两端构造并配置所述二次线同拓扑模型与一二次系统信息关联模型，包括模型中数据类名称、数据类属性以及数据类间关系；
3)在一二次系统结构不发生变化情况下在变电站端对数据类内容进行实时采集与图形化传输，如果一二次系统结构发生变化，则重新构造二次系统拓扑模型和一二次系统信息关联模型；
4)调度端对所得图形化一二次系统关联信息进行存储，对任意所得二次信息能够追朔其一次设备中映射对象及在二次系统中传输全生命周期过程。
所述一二次系统信息关联的对象包括与调度、保护与安稳相关的一次连接设备、开关设备以及与之对应的电气量信息、设备状体信息、设备动作信息。
所述变电站站端使用IEC 61850作为唯一通用标准，相对的能量管理系统使用IEC61970作为应用标准，为在调度层面建立一二次系统信息关联，在IEC 61970模型标准上通过一二次系统信息关联进行二次系统信息拓展；当前IEC 61970所用CIM模型的顶层包，其核心包包含所有应用共享的核心命名、电力系统资源这些实体；其拓扑包是核心包的拓展，能够与Terminal类一起建立连接性模型；其电线包则建立输电和配电电气特性的信息模型；其停运包建立当前及计划网络结构的信息模型；其保护包建立保护设备的信息模型；其量测包包含描述各应用间交换的动态量测数据；其符合模型包以曲线及相关的曲线数据的形式为能量用户及系统符合提供模型；其发电包包含用水电和火电机组的经济组合和经济调度、符合预测、自动发电控制以及用于动态培训仿真器的机组模型这些使用信息；其电力生产包提供各种类型发电机的模型；其发电动态包提供原动力，用于模拟和培训；其SCADA包用于能量管理系统信息模型；其域包是量与单位的数据字典，定义了可能被其他任何包中的任何类使用的属性的数据类型；在保证原有CIM顶层不变化情况下，在拓扑包和量测包中拓展相应数据类以完成智能变电站一二次系统信息的关联。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
本发明提出一种基于CIM的智能变电站一二次系统信息关联方法，通过建立基于CIM的智能变电站二次系统拓扑模型和关联模型，改善智能调度过程中二次系统信息不可视、不可控的现状，梳理一次系统物理设备与二次系统传输信息的对应关系，避免由于模型不统一带来的信息孤岛和信息共享程度低问题，为智能电网背景下的调度控制和运行维护提供新的技术支撑。
附图说明
图1为本发明的智能变电站一二次系统信息关联方法流程图。
图2为CIM顶层包图。
图3为拓扑包拓展模型图。
图4为一、二次信息关联模型图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本实施例所述的智能变电站一二次系统信息关联方法，整合变电站内描述一次系统信息的CIM模型内容与描述二次系统信息的SCD模型内容，建立基于CIM的智能变电站二次系统拓扑模型和关联模型，对智能变电站一二次系统信息关联关系进行描述，在变电站站端和调度自动化系统主站共享一二次系统信息关联模型，进一步通过数据类内容和属性信息的传输共享和定向存储，实现一二次系统信息的关联，运行人员或计算机能够通过从模型任意节点出发，寻找任意一次设备与二次信息的关联，并能够清晰展示与一次系统对应的二次信息的生产、传输与应用过程。如图1所示，该智能变电站一二次系统信息关联方法包括以下步骤：
1)方法初始化：初始化内容包括约定一二次系统信源与信宿端配置本发明中一二次系统信息关联方法；
2)构建二次系统拓扑模型与一二次系统信息关联模型：在信息共享两端构造并配置本发明中所述二次线同拓扑模型与一二次系统信息关联模型，包括模型中数据类名称、数据类属性以及数据类间关系；
3)在一二次系统结构不发生变化情况下在变电站端对数据类内容进行实时采集与图形化传输，如果一二次系统结构发生变化，则重新构造二次系统拓扑模型和一二次系统信息关联模型；
4)调度端对所得图形化一二次系统关联信息进行存储，对任意所得二次信息能够追朔其一次设备中映射对象及在二次系统中传输全生命周期过程，能够为电力系统远程调度、二次系统运维等多个领域提供基础技术方法。
随着智能变电站的发展，其在信息共享与传输方式上产生了巨大变化，变电站将一次系统设备状态和电气信息由光缆传至过程层设备，进一步经由过程层网络进入站端或外部网络，本发明涉及的信息关联对象包括与调度、保护与安稳相关的一次连接设备、开关设备以及与之对应的电气量信息、设备状体信息、设备动作信息等，具体一二次系统信息关联对象如下表1所示。
表1智能变电站一二次系统信息关联对象
当前，变电站站端使用IEC 61850作为唯一通用标准，其在二次系统对象及信息的建模上较为完善，相对的能量管理系统使用IEC 61970作为应用标准，其在一次系统对象及信息接口建模上较为完善。为在调度层面建立一二次系统信息关联，本发明在IEC 61970模型标准上通过一二次系统信息关联进行二次系统信息拓展。
如图2所示的当前IEC 61970所用CIM模型的顶层包图，其中核心包(Core)包含所有应用共享的核心命名、电力系统资源等实体；拓扑包(Topology)是Core包的拓展，能够与Terminal类一起建立连接性模型；电线包(Wires)则建立了输电和配电电气特性的信息模型；停运包(Outage)建立了当前及计划网络结构的信息模型；保护包(Protection)建立了保护设备的信息模型；量测包(Meas)包含描述各应用间交换的动态量测数据；符合模型包(LoadModel)以曲线及相关的曲线数据的形式为能量用户及系统符合提供模型；发电包(Generatrion)包含了用水电和火电机组的经济组合和经济调度、符合预测、自动发电控制以及用于动态培训仿真器的机组模型等使用信息；电力生产包(Production)提供了各种类型发电机的模型；发电动态包(Generation dynamics)提供原动力，用于模拟和培训；SCADA包用于能量管理系统信息模型；域包(Domain)是量与单位的数据字典，定义了可能被其他任何包中的任何类使用的属性的数据类型。本发明在保证原有CIM顶层不变化情况下，在拓扑包和量测包中拓展相应数据类以完成智能变电站一二次系统信息的关联。
如图3所示，在拓扑包中拓展部分类，灰色部分为已在IEC 61970定义类，白色部分为拓展类。其中，二次设备容器类(QuadraticEquipmentContainer)、二次终端类(QuadraticTerminal)从电力系统资源类(PowerSystemResource)继承，二次连接节点类(QuadraticConnectivityNode)、二次拓扑节点类(QuadraticTopologicalNode)以及二次拓扑岛类(QuadraticTopologicalIsland)均从命名类(Naming)继承，各新拓展类的连接与聚集关系如图3所示，新拓展类的属性如下表2所示。
表2拓扑包拓展类及属性说明
在建立二次系统拓扑模型的基础上，将二次信息内容与一次系统设备信息进行关联，其CIM模型如图4所示。与拓扑模型相似的，灰色部分是IEC 61970标准定义的已有类，白色部分为拓展类，其中，数据属性(DataAttribuite)类，描述数据属性，是数据的组成部分；数据(Data)类，是具有功能实体的数据属性集合；逻辑节点类(LogicalNode)、逻辑设备类(LogicalDevice)与服务器类(Server)则是与IEC 61850中定义的相同。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种智能变电站一二次系统信息关联方法，其特征在于：整合变电站内描述一次系统信息的CIM模型内容与描述二次系统信息的SCD模型内容，建立基于CIM的智能变电站二次系统拓扑模型和关联模型，对智能变电站一二次系统信息关联关系进行描述，在变电站站端和调度自动化系统主站共享一二次系统信息关联模型，进一步通过数据类内容和属性信息的传输共享和定向存储，实现一二次系统信息的关联，运行人员或计算机能够通过从模型任意节点出发，寻找任意一次设备与二次信息的关联，并能够展示与一次系统对应的二次信息的生产、传输与应用过程；其包括以下步骤：
1)方法初始化：初始化内容包括约定一二次系统信源与信宿端配置一二次系统信息关联方法；
2)构建二次系统拓扑模型与一二次系统信息关联模型：在信息共享两端构造并配置所述二次线同拓扑模型与一二次系统信息关联模型，包括模型中数据类名称、数据类属性以及数据类间关系；
3)在一二次系统结构不发生变化情况下在变电站端对数据类内容进行实时采集与图形化传输，如果一二次系统结构发生变化，则重新构造二次系统拓扑模型和一二次系统信息关联模型；
4)调度端对所得图形化一二次系统关联信息进行存储，对任意所得二次信息能够追朔其一次设备中映射对象及在二次系统中传输全生命周期过程。
2.根据权利要求1所述的一种智能变电站一二次系统信息关联方法，其特征在于：所述一二次系统信息关联的对象包括与调度、保护与安稳相关的一次连接设备、开关设备以及与之对应的电气量信息、设备状态信息、设备动作信息。
3.根据权利要求1所述的一种智能变电站一二次系统信息关联方法，其特征在于：所述变电站站端使用IEC61850作为唯一通用标准，相对的能量管理系统使用IEC61970作为应用标准，为在调度层面建立一二次系统信息关联，在IEC61970模型标准上通过一二次系统信息关联进行二次系统信息拓展；当前IEC61970所用CIM模型的顶层包，其核心包包含所有应用共享的核心命名、电力系统资源这些实体；其拓扑包是核心包的拓展，能够与Terminal类一起建立连接性模型；其电线包则建立输电和配电电气特性的信息模型；其停运包建立当前及计划网络结构的信息模型；其保护包建立保护设备的信息模型；其量测包包含描述各应用间交换的动态量测数据；其负荷模型包以曲线及相关的曲线数据的形式为能量用户及系统负荷提供模型；其发电包包含用水电和火电机组的经济组合和经济调度、负荷预测、自动发电控制以及用于动态培训仿真器的机组模型这些使用信息；其电力生产包提供各种类型发电机的模型；其发电动态包提供原动力，用于模拟和培训；其SCADA包用于能量管理系统信息模型；其域包是量与单位的数据字典，定义了可能被其他任何包中的任何类使用的属性的数据类型；在保证原有CIM顶层不变化情况下，在拓扑包和量测包中拓展相应数据类以完成智能变电站一二次系统信息的关联。
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