CN109101685B - 一种适用于综合能源管控系统的多介质能源设备建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于综合能源管控系统的多介质能源设备建模方法，以综合能源管控系统应用需求为基础，采用“测点‑实体设备‑抽象设备”三层建模体系，实现实体设备、设备测点和非设备测点的统一建模，并对实体设备模型按照“源、荷、储、变、换”五大类型进行抽象，通过抽象关系定义表配置实体设备与抽象设备的关联关系，将实体设备的关键属性抽取到抽象设备表中，解决了综合能源管控与服务系统的统一设备建模的技术问题，满足各层次应用对设备、测点和数据的需求，为多介质能源系统跨介质综合分析奠定了基础。

Description

一种适用于综合能源管控系统的多介质能源设备建模方法

技术领域

本发明涉及智能配电自动化技术领域，具体涉及一种适用于综合能源管控系统的多介质能源设备建模方法。

背景技术

我国能源转型面临着需求放缓、传统产能过剩、环境问题突出、整体效率较低等问题。建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系，进行能源革命迫在眉睫。传统能源系统中电、水、气、热、冷等多能源因存在行业壁垒，分属不同公司管理运营，不同能源系统相对独立，造成能源供应多头管理，重复投资，使用效率总体不高。随着能源和环境问题的日益严峻，综合能源系统应运而生，其突破了传统能源系统的技术，是电、水、气、热、冷等多介质能源统一规划和调度的综合性能源管控系统，提高了能源的总体效率，适应信息管理扁平化、集约化的发展趋势，提高了可再生能源消纳水平。

2017年10月国家电网公司发布《国家电网营销〔2017〕885号》正式将综合能源服务新增为国网公司的主营业务。对多介质能源设备统一建模，是开展综合能源服务业务的基础，如何满足各层次应用(例如SCADA、AGC、调度计划等等各大类应用)对设备、测点和数据的需求，并兼顾适应性、高效性、通用性，不仅是实现综合能源软件平台的重要环节，也是理论研究和工程实践中急需解决的重要问题之一，因此，需要研究一种适用于综合能源管控系统的多介质能源设备建模方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种适用于综合能源管控系统的多介质能源设备建模方法，一方面对于无法穷举的多介质能源设备类型提供了可无限扩展的建模途径，另一方面为多能分析应用建立统一的抽象建模方案，解决了多介质能源设备类型复杂多样、难以对其进行维护扩展、数据采集、统一分析的技术难题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于综合能源管控系统的多介质能源设备建模方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤S1，对各应用都要用到的实体设备建立对应的公有实体设备表，对各应用特有的实体设备建立对应的私有实体设备表，此公有实体设备表和私有实体设备表中至少包含对应实体设备量测属性的字段；量测属性包括遥测和遥信类型；

步骤S2，对于应用特有且没有深度应用需求的实体设备，建立包括公共遥测表和公共遥信表的公共静态测点表，其中公共遥测表用来记录对应遥测的测点，公共遥信表用来记录对应遥信的测点，将这些设备测点根据量测属性添加到对应的公共静态测点表中；

步骤S3，对于无法关联具体设备的测点，直接在公共静态测点表中添加测点；

步骤S4，实体设备表添加记录时，其量测属性域会根据量测类型自动触发添加到遥测/遥信表中，同时从遥测/遥信表自动触发到前置遥测/遥信定义表中；

在公共静态测点表中添加的测点，根据量测类型自动触发到遥测/遥信表中，同时从遥测/遥信表自动触发到前置遥测/遥信定义表中，

综合能源管控系统根据前置遥测/遥信定义表中记录进行各类设备量测数据采集；

步骤S5，将多介质能源设备抽象成“源、荷、储、变、换”五大类抽象设备，对各类实体设备表进行抽象建立相应的抽象表，便于实现多介质能源设备的跨介质综合分析。

优选的，公有实体设备表在综合能源管控系统中建立，系统中所有应用均可共享此类表；私有实体设备表由系统内各应用按需建立，此类表只有创建该表的应用可访问。

优选的，采用反向建模方法将设备测点根据量测属性添加到对应的公共静态测点表中。

优选的，采用反向建模方法将设备测点根据量测属性添加到对应的公共静态测点表中的具体过程为：

A1)建立面向测点的采集模型，将采集的测点与采集模型中量测点号相关联；

A2)对具体设备进行抽象建立设备模板，一个设备模板表示一种设备类型，通过向设备模板中添加设备属性，描述该类型设备所具备的属性，此设备属性中包括名称、设备类型和量测属性；

A3)利用设备模板实例化具体设备，并将具体设备的设备属性与采集模型中的测点建立映射关系。

优选的，抽象设备表是对各类设备共有属性的抽取和归并。

优选的，建立抽象设备表的步骤为：

A1)按抽象设备类型建立五张抽象设备表，即按照“源、荷、储、变、换”五大类型建立五张表：抽象能源表、抽象负荷表、抽象储能表、抽象能源转换表、抽象能源转变表；

A2)建立抽象设备关系表，通过抽象设备关系表配置实体设备和抽象设备表的关联关系；

A3)将实体设备的关键属性同步抽取到抽象设备表中。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明以综合能源管控系统应用需求为基础，采用“测点-实体设备-抽象设备”三层建模体系，实现实体设备、设备测点和非设备测点的统一建模，并对实体设备模型按照“源、荷、储、变、换”五大类型进行抽象，通过抽象关系定义表配置实体设备与抽象设备的关联关系，将实体设备的关键属性抽取到抽象设备表中，解决了综合能源管控与服务系统的统一设备建模的技术问题，满足各层次应用对设备、测点和数据的需求，为多介质能源系统跨介质综合分析奠定了基础。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明的设备/测点的量测触发关系示意图；

图3是本发明的反向建模方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的一种适用于综合能源管控系统的多介质能源设备建模方法，所述的设备建模，就是在数据库中根据统一的规则建立对应各实体设备的表，表包括对应各实体设备属性、量测属性的字段，为综合能源管控系统进行各类设备量测数据采集及后续支撑实时监测、拓扑分析、指标统计等多介质能源分析所用。如图1所示，具体包括以下实现过程：

步骤S1，对各应用都要用到的实体设备建立对应的公有实体设备表，对各应用特有的实体设备建立对应的私有实体设备表，此公有实体设备表和私有实体设备表中至少包含对应实体设备量测属性的字段；量测属性包括遥测和遥信类型。

能源系统中还包括各种应用平台，应用根据所属业务不同，会分为很多种应用，例如：现有的SCADA(数据采集与监视控制系统)、AGC(自动发电控制系统)这些都属于应用平台。公有实体设备的意思是所有应用包括SCADA、AGC、调度计划等等各大类应用都需要用到的实体设备，例如电力中的发电机组、母线、变压器等等。公有实体设备表在综合能源管控系统中建立，系统中所有应用均可共享此类表。私有实体设备是指各个应用有而其他应用所没有的实体设备。私有实体设备表由系统内各应用按需建立，此类表只有创建该表的应用可访问。本发明中公有、私有类似于面向对象中的概念。

本发明描述中将公有实体设备表和私有实体设备表统称为实体设备表。本发明中建立的实体设备表以对应的实体设备名称命名，如发电机组表、变压器表。此实体设备表中至少包含对应实体设备量测属性的字段，量测属性包括遥测或遥信；每一个测点(遥测或遥信测点)对应表中一条记录，以实现根据此实体设备表进行各类设备量测数据采集。

步骤S2，对于应用特有且没有深度应用需求的实体设备，建立包括公共遥测表和公共遥信表的公共静态测点表，其中公共遥测表用来记录对应遥测的测点，公共遥信表用来记录对应遥信的测点，将这些设备测点根据量测属性添加到对应的公共静态测点表中。

每个应用都有自己特殊的实体设备，例如新能源监测应用的集电线如果不建立集电线表，那么该表需要采集的域例如集电线电压、电流等就需要建立到公共静态测点表中，否则没有对应的域是无法采集数据的。

公共遥测/遥信表的库表结构如表1所示(粗体为非空字段)，包含的字段有标识、名称、描述、英文标识、上级英文标识、下级英文标识、所属组织、介质类型、值、质量码、刷新时间和变化时间，其中名称、描述、英文标识、上下级英文标识属于测点的名称域，值属于量测属性域，是量测属性，这里的值代表一个遥测/遥信量。

表1公共遥测/遥信表

将这些设备测点根据量测属性添加到对应的公共静态测点表中，如图3所示，本发明采用反向建模方法将设备测点根据量测属性添加到对应的公共静态测点表中，即将遥测类型添加到公共遥测表中，遥信类型添加到公共遥信表中，具体分为如下三个步骤：

A1)建立面向测点的采集模型，将采集的测点与采集模型中量测点号相关联；

测点的采集模型在现有的能源管理系统EMS中已有，采集模型的作用是将数据通信的采集点号与系统中设备模型的量测点号相关联，从而实现设备量测采集，此处不多赘述。

A2)建立设备模板，设备模板是对具体设备的抽象，类似面向对象编程语言中的类或结构体。一个设备模板表示一种设备类型，通过向设备模板中添加设备属性，描述该类型设备所具备的属性。此设备属性中包括名称、设备类型和量测属性。

例如，建立名称为“高炉”的设备模板(高炉的设备模板见表2)，并向此模板中添加“高炉温度”和“高炉煤气发生量”两个属性，就建立了一种具备参数的设备参数模板表(见表3，此表中包括“高炉温度”和“高炉煤气发生量”两条记录，此两个记录的设备类型均是高炉)。

表2设备模板

标识	名称	标签
			1	高炉	GL

表3设备参数模板表

A3)利用设备模板实例化具体设备，并将具体设备的设备属性与采集模型中的测点建立映射关系。

例如：新增设备“1#高炉”，指定该设备的模板为“高炉”，设备模板对应的设备实例表见表4，其中有一条记录，标识为1，名称为“1#高炉”，所属的设备类型为“高炉”。“1#高炉”具有“高炉温度”以及“高炉煤气发生量”两个属性，与设备参数表对应的设备参数实例表见表5，包括名称、设备ID、属性ID、关联测点ID及量测类型，属性ID是指设备参数模板表中的记录ID，关联测点ID是公共遥测/遥信表中的记录ID，“1#高炉温度”以及“1#高炉煤气发生量”属于遥测类型。关联测点ID将“1#高炉”的“高炉温度”以及“高炉煤气发生量”两个属性与公共遥测表中的相应测点建立映射。在公共遥测表中，“1#高炉温度”以及“1#高炉煤气发生量”两个测点的记录如表6所示，采集到的温度值是26.5，采集到的煤气发生量值是100.0。

表4设备实例表

标识	名称	设备类型	标签
				1	1#高炉	高炉	1#GL

表5设备参数实例表(注：带括号名称代表相对应的ID)

表6公共遥测表实例

标识	名称	所属组织	厂站ID	值	质量码
						1	1#高炉温度	滨海新区	厂站1	26.5	1
2	1#高炉煤气发生量	滨海新区	厂站1	100.0	1

步骤S3，对于无法关联具体设备的测点，直接在公共静态测点表中添加测点。就是直接将测点根据量测属性添加到对应的公共静态测点表中。

步骤S4，实体设备表添加记录时，其量测属性域会根据量测类型自动触发添加到遥测/遥信表中，同时从遥测/遥信表自动触发到前置遥测/遥信定义表中；

在公共静态测点表中添加的测点，根据量测类型自动触发到遥测/遥信表中，同时从遥测/遥信表自动触发到前置遥测/遥信定义表中。

此处遥测/遥信表与智能电网调度控制系统中的遥测表和遥信表是一样的，公知的。此处前置遥测定义表和前置遥信定义表也是和智能电网调度控制系统中是一样的，公知的，存储于数据库中。

如图2所示，实体设备表添加记录时，其量测属性域会根据量测类型自动触发添加到遥测/遥信表中，一个量测字段一条记录。遥测/遥信表中增加一条记录都会触发增加一条记录到前置遥测/遥信定义表中，一一对应。

自动触发的含义：实体设备表的量测属性通过keyid与遥测/遥信表相关联。所有表中的每个字段都有一个独一无二的keyid，这是EMS系统的概念。实体设备表建表后，在其中增加记录时，系统会将相关记录的量测属性域按“应用号-表号-域号-记录号”组织成一个唯一的keyid，触发到遥测/遥信表中，同时遥测/遥信表又会将这个keyid触发到前置遥测/遥信定义表中，从而将前置采集测点与实体设备表记录的量测属性相关联。

步骤S5，将多介质能源设备抽象成“源、荷、储、变、换”五大类抽象设备，对实体设备模型(即实体设备表)进行抽象，建立相应的抽象表，便于实现多介质能源设备的跨介质综合分析。

“源、荷、储、变、换”五中抽象设备类型是指根据能源能量流向分为源端、荷端、储能端、能源转变、能源转换五大类型。

跨介质综合分析是现有综合能源管控系统的高级需求，例如全网多介质能效分析。综合分析有很多种类，根据需求不同进行不同的高级分析。

抽象设备模型的步骤为：

A1)按抽象设备类型建立五张抽象设备表，即按照按“源、荷、储、变、换”五大类型建立五张表：抽象能源表、抽象负荷表、抽象储能表、抽象能源转换表、抽象能源转变表。

A2)建立抽象设备关系表，通过抽象设备关系表配置实体设备和抽象设备表的关联关系；

A3)将实体设备的关键属性同步抽取到抽象设备表中。

抽象设备表建模是对大类设备共有属性的抽取和归并。即抽取和归并抽象设备的共有属性，如下表7所示，抽象能源表的共有属性有输出功率，抽象负荷表的共有属性有输入功率，其他类型抽象表的共有属性可参见下表，此处不一一举例。

表7各抽象表的属性

以抽象设备类型为能源举例，抽象能源表结构如下表8所示(粗体为非空字段，斜体部分字段为所有抽象设备表的固有字段)，抽象能源表包括标识、名称、描述、应为标识、上级英文标识、下级英文标识、所属阻值、介质类型、输出功率和输出功率质量码字段，其中标识、名称和介质类型属于非空字段，也就是必须包含的字段。

表8抽象能源表

为了不影响已有的实体设备表，当需要将某类实体设备抽象到抽象设备表时，采用抽象设备关系表来配置两者的对应关系，这样可以灵活选择需要抽象的实体设备类型，也解决了不同实体设备的同类量测字段(如输出功率)采用了不同字段名(如发电机组表中为有功功率(英文域名为p)，锅炉表中英文域名为heat_power)的问题。

采用抽象设备关系表来配置实体设备和抽象设备的关联关系，抽象设备关系表结构如下(粗体为非空字段)，包含标识、名称、实体设备表名、抽象设备类型、输入功率字段、输入功率介质等。

表9抽象设备关系表

当需要将发电机组设备(电)和锅炉设备(热)抽取到抽象能源表做跨介质综合分析，则抽象设备关系表中应做如下配置：

表10发电机组和锅炉抽象设备关系表

配置完成后，会自动将发电机组表和锅炉表中的设备记录以及关键属性“输出功率”同步抽取到抽象能源表。

本发明以综合能源管控系统应用需求为基础，采用“测点-实体设备-抽象设备”三层建模体系，实现实体设备、设备测点和非设备测点的统一建模，并对实体设备模型按照“源、荷、储、变、换”五大类型进行抽象，通过抽象关系定义表配置实体设备与抽象设备的关联关系，将实体设备的关键属性抽取到抽象设备表中，解决了综合能源管控与服务系统的统一设备建模的技术问题，满足各层次应用对设备、测点和数据的需求，为多介质能源系统跨介质综合分析奠定了基础。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种适用于综合能源管控系统的多介质能源设备建模方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤S1，对各应用都要用到的实体设备建立对应的公有实体设备表，对各应用特有的实体设备建立对应的私有实体设备表，此公有实体设备表和私有实体设备表中至少包含对应实体设备量测属性的字段；量测属性包括遥测和遥信类型；

步骤S2，对于应用特有且没有深度应用需求的实体设备，建立包括公共遥测表和公共遥信表的公共静态测点表，其中公共遥测表用来记录对应遥测的测点，公共遥信表用来记录对应遥信的测点，将这些设备测点根据量测属性添加到对应的公共静态测点表中；

步骤S3，对于无法关联具体设备的测点，直接将测点根据量测属性添加到公共静态测点表中；

步骤S4，实体设备表添加记录时，其量测属性域会根据量测类型自动触发添加到遥测/遥信表中，同时从遥测/遥信表自动触发到前置遥测/遥信定义表中；

在公共静态测点表中添加的测点，根据量测类型自动触发到遥测/遥信表中，同时从遥测/遥信表自动触发到前置遥测/遥信定义表中，

综合能源管控系统根据前置遥测/遥信定义表中记录进行各类设备量测数据采集；

步骤S5，将多介质能源设备抽象成“源、荷、储、变、换”五大类抽象设备，对各类实体设备表进行抽象建立相应的抽象表，以实现多介质能源设备的跨介质综合分析。

2.根据权利要求1所述的一种适用于综合能源管控系统的多介质能源设备建模方法，其特征是，公有实体设备表在综合能源管控系统中建立，系统中所有应用均可共享此类表；私有实体设备表由系统内各应用按需建立，此类表只有创建该表的应用可访问。

3.根据权利要求1所述的一种适用于综合能源管控系统的多介质能源设备建模方法，其特征是，采用反向建模方法将设备测点根据量测属性添加到对应的公共静态测点表中。

4.根据权利要求1所述的一种适用于综合能源管控系统的多介质能源设备建模方法，其特征是，采用反向建模方法将设备测点根据量测属性添加到对应的公共静态测点表中的具体过程为：

A1)建立面向测点的采集模型，将采集的测点与采集模型中量测点号相关联；

A2)对具体设备进行抽象建立设备模板，一个设备模板表示一种设备类型，通过向设备模板中添加设备属性，描述该类型设备所具备的属性，此设备属性中包括名称、设备类型和量测属性；

A3)利用设备模板实例化具体设备，并将具体设备的设备属性与采集模型中的测点建立映射关系。

5.根据权利要求1所述的一种适用于综合能源管控系统的多介质能源设备建模方法，其特征是，抽象设备表是对各类设备共有属性的抽取和归并。

6.根据权利要求1所述的一种适用于综合能源管控系统的多介质能源设备建模方法，其特征是，建立抽象设备表的步骤为：

A1)按抽象设备类型建立五张抽象设备表，即按照“源、荷、储、变、换”五大类型建立五张表：抽象能源表、抽象负荷表、抽象储能表、抽象能源转换表、抽象能源转变表；

A2)建立抽象设备关系表，通过抽象设备关系表配置实体设备和抽象设备表的关联关系；

A3)将实体设备的关键属性同步抽取到抽象设备表中。

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