CN108388704A - 基于cim的智能配电台区扩展建模及集成平台构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CIM的智能配电台区扩展建模及集成平台构建方法，首先对智能配电台区模型进行需求分析，确定建模对象，对建模对象进行实体抽象分析，若既有的智能配电台区模型库满足要求则直接进行模型映射；若相关属性不完善时可通过添加属性来实现，对于新对象可扩展新的类来实现。通过与既有模型库建立关联关系，完成了对智能配电台区新增设备、拓扑和资产的建模。结合配电台区具有三相不平衡的特性，在拓扑模型中新增相端点的定义。本发明还公开了一种智能配电台区信息集成平台的构建方法，使得台区各应用系统之间具有统一的数据模型和访问接口，为实现智能配电台区综合治理、信息集成及台区可视化管理提供了技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于CIM模型标准的智能配电台区信息模型的建模方法及一种智能配电台区信息集成平台构建方法，属于智能配电网技术。
背景技术
由于电力系统各个应用系统之间存在着大量的数据信息交互，且存在不同的计算机平台、通讯平台、数据库管理平台等，为电力系统之间的集成和一体化造成了极大的不便，因此亟须采用一种标准的电网公共信息模型(Common Information Model,CIM)和体系架构来解决各应用之间的模型和数据交换问题，为将来智能电网高级应用的开发提供标准、开放的平台，实现各类系统和应用之间的“即插即用”。
随着智能电网的发展，我国在发电和输电方面基本实现了数字化、信息化和智能化，但在配电和用电方面还存在较大缺陷。智能配电台区兼顾了配电和用电两大环节，是智能电网建设的基础，是实现电网智能化和可视化的关键环节。由于配电台区普遍存在的三相负荷不平衡治理困难、自动化程度较低、无法实时进行状态监控等问题，因此亟需对智能配电台区进行统一建模，通过统一的模型维护和管理机制实现智能配电台区的信息集成与数据共享，而实现对配电台区的智能化、可视化管理。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于CIM的智能配电台区的信息扩展建模方法，基于IEC61970/968的统一交互规范，采用面向对象的建模技术，完成对智能配电台区新增设备、拓扑和资产的建模；同时，本发明还提供一种智能配电台区信息集成平台的构建方法，为实现智能配电台区综合治理、信息集成及电网可视化管理提供技术支撑。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于CIM的智能配电台区的信息扩展建模方法，包括如下步骤：
(1)基于CIM最新标准，对智能配电台区模型进行需求分析，确定建模对象，采用面向对象的方法对建模对象进行实体抽象分析，确认CIM域(IEC61970/968)中是否存在相应的包：若存在，则判断该既有包是否满足建模要求，进入步骤(2)；否则，需要建立新包，进入步骤(4)；
(2)若该既有包满足建模要求，则通过模型映射进行模型扩展；否则进入步骤(3)；
(3)对于不满足建模要求的既有包：若相关类的属性不完善，则采用添加属性的方式实现；若需要增加新对象，则采用扩展子类的方式实现相关类的添加；进入步骤(5)；
(4)对于新建包则需要增加新对象，采用扩展子类的方式实现相关类的添加；进入步骤(5)；
(5)将更新后的既有包或新建包与既有智能配电台区模型库建立关联关系，进行模型扩展。
具体来说，所述步骤(3)、步骤(4)中，属性的数据类型要依据既有CIM域的包中已定义数据类型，对新扩展的子类需定义新的数据类型。
具体来说，所述步骤(1)中，智能配电台区模型在CIM域中包括智能配电台区线路扩展包(SDisAreaWiresExt)、智能配电台区设备资产包(SDisAreaAssetExt)和智能配电台区拓扑包(SDisAreaTopology)，以满足台区综合治理的需要。
具体来说，所述智能配电台区线路扩展包(SDisAreaWiresExt)，包括低压永磁换相开关(LVPerMagnetPh-changeSwtich)类、用于延长剩余电流动作保护器供电时间的超级电容(SuperCapacitor)类、用于描述智能配电台区设备的智能配电箱(SmartDisBox)类。
具体来说，针对智能配电台区三相不平衡问题的存在，在智能配电台区拓扑包中定义相端点(PhTerminal)，用以描述A、B、C三相负荷。
一种智能配电台区信息集成平台的构建方法，包括如下步骤：
(1)采用基于权利要求1所述方法建立的智能配电台区模型以及企业集成总线(Enterprise Service Bus,ESB)架构设计智能配电台区信息集成平台，使得电力系统各应用系统之间具有统一的数据模型和访问接口；
(2)以光纤专网、GPRS/CDMA无线公网、230MHz无线专网等通信链路作为纽带，提供可用的有线和无线的通道，实现信息双向互动；
(3)利用PMS单线图、GIS图形界面和/或GML空间坐标信息实现电网可视化，为智能配电台区管理提供技术支撑。
有益效果：本发明提供的基于CIM的智能配电台区扩展建模及集成平台构建方法，基于IEC61970/968的统一交互规范，采用面向对象的建模技术，完成了对智能配电台区新增设备、拓扑和资产的建模；同时，本发明还为实现智能配电台区综合治理、信息集成及电网可视化管理提供技术支撑。
附图说明
图1为本发明的基于CIM的智能配电台区的信息扩展建模方法实施流程图；
图2(a)为实施例中低压永磁换相开关CIM模型框图；白色框表示已有类，灰度框表示扩展类；
图2(b)为实施例中剩余电流动作保护器CIM模型框图；白色框表示已有类，灰度框表示扩展类；
图3为智能配电台区的CIM拓扑框图；白色框表示已有类，灰度框表示扩展类；
图4为智能配电台区的CIM资产框图；白色框表示已有类，灰度框表示扩展类；
图5为智能配电台区信息集成平台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
基于CIM的智能配电台区扩展建模方法，根据IEC61970/968最新标准，采用面向对象的建模技术来定义，使用UML建模语言来组织。首先对智能配电台区模型进行需求分析，确定建模对象，对建模对象进行实体抽象分析，若既有的智能配电台区模型库满足要求则直接进行模型映射；若相关属性不完善时可通过添加属性来实现，对于新对象可扩展新的类来实现。通过与既有模型库建立关联关系，完成了对智能配电台区新增设备、拓扑和资产的建模。结合配电台区具有三相不平衡的特性，在拓扑模型中新增相端点(PhTerminal)的定义。
对智能配电台区进行CIM扩展时主要从三个方面进行考虑：是否需要扩展新的包；扩展哪些新的类；扩展哪些已有类的属性。具体来讲有以下四个扩展原则：
①首要原则是对原有的智能配电台区相关CIM模型进行尽少的改动，尽量保持模型原有结构不变，使既有CIM模型得到最大程度的利用和兼容；
②既有的智能配电台区相关属性不完善时可通过添加属性来实现，对于新对象可扩展新的类来实现，与既有模型库的关系可通过继承、关联和聚合来实现；
③新建类属性的数据类型要依据CIM域包中的已定义类型，如新建数据类型复杂，则可建复合数据类型；
④扩展的类和属性的命名必须遵循统一的命名规则，所命名尽量采用能表达其作用的英文单词，且必须有注释。
本发明根据上述原则将智能配电台区系统中的新类抽象出来，并建立具体属性。对于已存在的传统电力系统设备，这部分从已有的CIM类中建立映射关系。具体CIM模型扩展流程图如附图1所示，具体实施步骤包括：
(1)基于CIM最新标准，对智能配电台区模型进行需求分析，确定建模对象，采用面向对象的方法对建模对象进行实体抽象分析，确认CIM域中是否存在相应的包：若存在，则判断该既有包是否满足建模要求，进入步骤(2)；否则，需要建立新包，进入步骤(4)；
(2)若该既有包满足建模要求，则通过模型映射进行模型扩展；否则进入步骤(3)；
(3)对于不满足建模要求的既有包：若相关类的属性不完善，则采用添加属性的方式实现；若需要增加新对象，则采用扩展子类的方式实现相关类的添加；进入步骤(5)；
(4)对于新建包则需要增加新对象，采用扩展子类的方式实现相关类的添加；进入步骤(5)；
(5)将更新后的既有包或新建包与既有智能配电台区模型库建立关联关系，进行模型扩展。
本实施例中，基于CIM最新标准，对智能配电台区进行CIM建模可分为3个包进行：在WiresExt包中扩展一个智能配电台区线路扩展包(SDisAreaWiresExt)来描述智能配电台区新增设备相关信息类；在AssetExt包中扩展一个智能配电台区设备资产包(SDisAreaAssetExt)来描述智能配电台区设备的资产属性；在Topology包中扩展一个智能配电台区拓扑包(SDisAreaTopology)来对智能配电台区拓扑进行建模。下面分成新增设备模型、拓扑模型和资产模型三部分进行具体说明。
一、新增设备模型——智能配电台区线路扩展包(SDisAreaWiresExt)
(1)低压永磁换相开关模型
通过在配电台区低压线路上配置适量的低压负荷自动换相开关，实时在线实现用电负荷相序在A、B、C三相间自由切换，从而实现了低压线路三相负荷平衡分配的目标。在开关(Switch)类中派生出低压永磁换相开关(LVPerMagnetPh-changeSwtich)类，用于描述低压永磁换相开关模型。由于电路中低压永磁换相开关和避雷器、限流电抗器并联，因此限流电抗器(Current-limittingReater)类、避雷器(SurgeArrester)类和LVPerMagnetPh-changeSwtich类之间是关联关系。SurgeArrester类本身继承于设备(Equipment)类。低压永磁换相开关CIM框图如附图2(a)所示。
(2)断路器型智能剩余电流动作保护器(智能漏保)模型
高精度高可靠断路器型智能剩余电流动作保护器(智能漏保)，是一种新型剩余电流动作保护装置，具有自感剩余电流、支持远程操作、跳闸告警等新功能，突破了传统的剩余电流动作保护器在测量精度、动作可靠性、运行环境等方面的技术局限。新新增超级电容(SuperCapacitor)类延长供电时间，用于存储实时通讯数据。从保护开关(ProtectedSwitch)类中也派生出跳闸开关(TripBreaker)类，通过ProtectedSwitch类与ProtectionEquipment类之间的关联关系将TripBreaker类与剩余电流动作保护器(RCProtectiveDevice)类关联起来。智能剩余电流动作保护器CIM框图如附图2(b)所示。
二、拓扑模型——智能配电台区拓扑包(SDisAreaTopology)
配电台区的拓扑连接与电网拓扑连接相似，都是通过合并连接点，形成拓扑节点，划分子系统，形成拓扑岛的方法进行分析。但由于台区三相不平衡问题的存在，利用故障分析中的对称分量法来表示智能配电台区拓扑，根据序阻抗的定义新增相端点(PhTerminal)的定义，用以描述A、B、C三相负荷。智能配电台区的CIM拓扑框图如附图3所示。
三、资产模型——智能配电台区设备资产包(SDisAreaAssetExt)
配电台区设备资产有非导电设备资产和导电设备资产之分。非导电设备如避雷器(SurgeArrester)类继承于设备(Equipment)类，Equipment类又继承于电力系统资源(PowerSystemResource)类，PSR类与资产(Asset)类相互关联，Asset类与资产信息(AssetInfo)类之间是关联关系，这样非导电设备就可以映射到相应的资产信息如SurgeArresterInfo类。智能配电台区导电设备如TripBreaker类和LVPerMagnetPh-changeSwtich类继承于导电设备(ConductingEquipment)类，而ConductingEquipment类又继承于Equipment类，因此导电设备也可以像上述非导电设备类一样映射到相应的资产信息如RCProtectiveDeviceInfo类，同时扩充智能配变终端资产(SDEndDeviceAsset)类和表计资产(MeterAsset)类，使得模型覆盖智能配电台区全过程。智能配电台区的CIM资产框图如附图4所示。
智能配电台区信息集成平台的构建方法，使得台区各应用系统之间具有统一的数据模型和访问接口；首先基于智能配电台区公共信息模型和企业集成总线(EnterpriseService Bus,ESB)架构设计了智能配电台区信息集成平台。智能配电台区信息集成平台的建立，使得台区各应用系统之间具有统一的数据模型和访问接口，通过光纤专网、GPRS/CDMA无线公网及230MHz无线专网等通信链路作为纽带，提供可用的有线和无线的通道，实现信息双向互动。有助于实现异构系统间的数据共享和信息集成，消除了不同系统中的信息孤岛，使得用户与电网企业间进行双向互动，利用PMS单线图、GIS图形界面及GML空间坐标信息实现电网可视化，为智能配电台区管理提供技术支撑。智能配电台区信息集成平台如附图5所示。
以上所述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 (6)
1.一种基于CIM的智能配电台区的信息扩展建模方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)基于CIM最新标准，对智能配电台区模型进行需求分析，确定建模对象，采用面向对象的方法对建模对象进行实体抽象分析，确认CIM域中是否存在相应的包：若存在，则判断该既有包是否满足建模要求，进入步骤(2)；否则，需要建立新包，进入步骤(4)；
(2)若该既有包满足建模要求，则通过模型映射进行模型扩展；否则进入步骤(3)；
(3)对于不满足建模要求的既有包：若相关类的属性不完善，则采用添加属性的方式实现；若需要增加新对象，则采用扩展子类的方式实现相关类的添加；进入步骤(5)；
(4)对于新建包则需要增加新对象，采用扩展子类的方式实现相关类的添加；进入步骤(5)；
(5)将更新后的既有包或新建包与既有智能配电台区模型库建立关联关系，进行模型扩展。
2.根据权利要求1所述的基于CIM的智能配电台区的信息扩展建模方法，其特征在于：所述步骤(3)、步骤(4)中，属性的数据类型要依据既有CIM域的包中已定义数据类型，对新扩展的子类需定义新的数据类型。
3.根据权利要求1所述的基于CIM的智能配电台区的信息扩展建模方法，其特征在于：所述步骤(1)中，智能配电台区模型在CIM域中包括智能配电台区线路扩展包、智能配电台区设备资产包和智能配电台区拓扑包。
4.根据权利要求3所述的基于CIM的智能配电台区的信息扩展建模方法，其特征在于：所述智能配电台区线路扩展包，包括低压永磁换相开关类、用于延长剩余电流动作保护器供电时间的超级电容类、用于描述智能配电台区设备的智能配电箱类。
5.根据权利要求3所述的基于CIM的智能配电台区的信息扩展建模方法，其特征在于：针对智能配电台区三相不平衡问题的存在，在智能配电台区拓扑包中定义相端点，用以描述A、B、C三相负荷。
6.一种智能配电台区信息集成平台的构建方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)采用基于权利要求1所述方法建立的智能配电台区模型以及企业集成总线架构设计智能配电台区信息集成平台，使得电力系统各应用系统之间具有统一的数据模型和访问接口；
(2)以光纤专网、GPRS/CDMA无线公网、230MHz无线专网作为纽带，提供可用的有线和无线的通道，实现信息双向互动；
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