CN113468708A - 一种基于cim模型的配电网辅助规划方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于CIM模型的配电网辅助规划方法及系统，本方法将运行态和规划态配电网设备参数和拓扑信息以CIM/XML文件形式存储，从而可以通过CIM/XML文件与其他系统进行交互；基于CIM模型对配电网拓扑进行建模，实现潮流计算、配电网可靠性指标计算和地理接线图的空间映射，并渲染馈线典型日潮流计算结果及展示配电网可靠性指标值，从而实现数据可视化展示，提升了工作效率，提高了配电网规划同步性。

Description

一种基于CIM模型的配电网辅助规划方法及系统

技术领域

本申请涉及配电网规划技术领域，尤其涉及一种基于CIM模型的配电网辅助规划方法及系统。

背景技术

目前，对于配电网的大量投入，需要合理有效的进行配电网规划才能充分发挥投资的效益。同时，科学合理的配电网规划不仅可以提高电力系统运行的经济性和可靠性，保证电网的供电质量，还可以为运营商节省大量的投资、运行和维护费用。

配电网规划流程主要分为原始资料的收集、确定可能的配电规划方案、经济性评价和确定最佳的配电规划方案，其中耗时最长、重要性最高的是确定可能的配电网规划方案，目前配电网规划人员确定可能的配电网规划方案需要凭借经验初步规划位置后多次到现场勘查进行方案的调整，费时费力，效率低下，规划方案的绘制依赖CAD制图，CAD图元本身没有电气连接关系，需要借助其他电气计算工具进行规划方案的建模和电气校验，过程繁琐，同步性差，无法实现与其他电力系统的交互，同时，地理信息和规划工具的匮乏全面制约着规划人员的工作效率。

发明内容

本申请提供了一种基于CIM模型的配电网辅助规划方法及系统，用于解决上述配电网规划同步性和交互性差，且工作效率较低的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于CIM模型的配电网辅助规划方法，包括以下步骤：

S1、将配电网设备参数和拓扑信息以CIM/XML文件形式存储于配电网系统的CIM模型中的节点的文本和属性中，所述配电网设备参数包括设备类型、设备坐标和对应的设备参数；

S2、基于配电网系统的CIM模型，遍历搜索所有节点及其对应的文本和属性；

S3、基于深度优先搜索算法在所述CIM模型中遍历所有节点及其拓扑连接关系得到馈线拓扑路径，从而构建配电网原始拓扑结构；

S4、基于前推回代的潮流计算方法，以所述配电网原始拓扑结构作为拓扑输入，以馈线现状年的典型日负荷作为负荷输入进行潮流计算，得到馈线典型日潮流计算结果；

S5、基于故障扩散法，以所述配电网原始拓扑结构作为拓扑输入，调用营销系统中台区用户的低压用户数量作为用户输入进行计算，得到配电网可靠性指标值；

S6、基于地图数据库获取地图瓦片信息，加载目标配电网区域地图，将所述配电网原始拓扑结构映射至所述目标配电网区域地图中，以得到馈线地理接线图；

S7、调用渲染接口在所述馈线地理接线图中加载所述馈线典型日潮流计算结果，将所述配电网可靠性指标值加载至所述馈线地理接线图的预定区域；

S8、基于所述馈线地理接线图对馈线进行线路走廊规划，从而完成线路规划。

优选地，步骤S2具体包括：

S201、解析CIM/XML文件，得到CIM/XML文件中节点存储的文本和属性，在解析过程中引入各属性的命名空间，以区分同份CIM/XML文件中多个同名属性；

S202、读取CIM/XML文件获取所有Document对象，通过节点遍历器在所述CIM模型中搜索所有节点，将节点对应的文本和属性以json格式进行存储，所述节点包括表示设备类型的设备节点以及表示设备连接关系的端子节点。

优选地，步骤S3具体包括：

S301、基于深度优先搜索算法，遍历CIM模型得到所有导电设备；

S302、根据CIM模型的模型连接关系将所述导电设备的连接节点归并为拓扑节点，将所述拓扑节点加载至栈空间；

S303、以馈线拓扑路径的起始设备作为搜索起点，将所述起始设备导入所述栈空间；

S304、根据所述拓扑节点判断所述栈空间是否为空，若判断所述栈空间不为空，则执行步骤S305，若判断所述栈空间为空，则程序结束；

S305、通过所述栈空间输出所述起始设备相连接的出栈设备，直至最后一个关联的出栈设备出栈；

S306、根据所述出栈设备加入至所述馈线拓扑路径中，并将所述出栈设备标记为已访问；

S307、判断最后一个出栈设备是否有未在所述馈线拓扑路径中的相连接的导电设备，若上述判断为是，则执行步骤S308，若上述判断为否，则执行步骤S304；

S308、将最后一个出栈设备的非单端子相连的导电设备导入所述栈空间，再将最后一个出栈设备的单端子相连的导电设备导入所述栈空间，重复执行步骤S304~S308，直至所有导电设备均标记为已访问，从而得到完整的馈线拓扑路径，以构建配电网原始拓扑结构。

优选地，所述馈线典型日潮流计算结果包括馈线分段和馈线下所有变压器的运行电压、运行电流、视在功率、线路损耗和负载率。

优选地，所述配电网可靠性指标值包括系统平均停电频率指标、用户平均停电频率指标和电量不足指标。

优选地，步骤S6具体包括：

S601、基于地图数据库获取地图瓦片信息，加载目标配电网区域地图，将所述配电网原始拓扑结构的拓扑信息以数组形式传输至所述目标配电网区域地图的前端，所述拓扑信息包括设备坐标、设备类型和设备参数；

S602、根据所述设备坐标在所述目标配电网区域地图中定位设备位置，并根据所述设备类型匹配设备图元，将所述设备图元加载至对应的所述设备位置上，从而将所述配电网原始拓扑结构映射至所述目标配电网区域地图中，以得到馈线地理接线图。

优选地，步骤S7具体包括：

S701、将所述馈线典型日潮流计算结果划分为多个连续数值区间，将多个所述连续数值区间以不同的渲染形式加载至所述馈线地理接线图中；

S702、将所述配电网可靠性指标值加载至所述馈线地理接线图的预定区域。

优选地，步骤S8具体包括：

S801、根据预设的规划方案在所述馈线地理接线图中定位线路规划的起点设备，以所述起点设备引出规划线路；

S802、选取规划线路类型，根据所述规划线路类型选择相应的线路型号，并确定线路走廊规划，所述规划线路类型包括电缆线路和架空线路；

若所述规划线路类型为所述电缆线路，则根据所述预设的规划方案设定线路终点的电缆终端头，根据所述配电网原始拓扑结构将所述起点设备与所述线路终点进行连线，从而确定线路走廊规划；

若所述规划线路类型为所述架空线路，通过获取地理图瓦片信息确定线路走廊的途径点和线路终点，根据所述配电网原始拓扑结构沿所述起点设备、所述途径点和所述线路终点进行排杆并连线，从而确定线路走廊规划；

S803、根据所述预设的规划方案在所述线路走廊规划中添加设备图元，并设定所述设备图元对应设备的设备参数，从而完成线路规划。

优选地，步骤S8之后包括：

S9、基于所述馈线地理接线图，对所述线路规划中的设备或线路进行参数修改或替换，从而得到模拟线路规划；

S10、将所述模拟线路规划映射至所述CIM模型中，执行步骤S1~S5，从而得到所述模拟线路规划对应的新增馈线典型日潮流计算结果和新增配电网可靠性指标值；

S11、将所述新增馈线典型日潮流计算结果与所述馈线典型日潮流计算结果进行比较，根据比较结果判断所述新增馈线典型日潮流计算结果是否满足第一比较阈值，并将所述新增配电网可靠性指标值与所述配电网可靠性指标值进行比较，根据比较结果判断所述新增配电网可靠性指标值是否满足第二比较阈值，若上述两个比较结果均满足，则执行步骤S12，若上述任一比较结果不满足，则重新执行步骤S9以重新进行制定模拟线路规划；

S12、将所述模拟线路规划保存至电网数据库，并将所述模拟线路规划中的已修改的设备和导线的ID前缀添加特定标识。

第二方面，本发明还提供了一种基于CIM模型的配电网辅助规划系统，包括：

存储模块，用于将配电网设备参数和拓扑信息以CIM/XML文件形式存储于配电网系统的CIM模型中的节点的文本和属性中，所述配电网设备参数包括设备类型、设备坐标和对应的设备参数；

遍历模块，用于基于配电网系统的CIM模型，遍历搜索所有节点及其对应的文本和属性；

拓扑模块，用于基于深度优先搜索算法在所述CIM模型中遍历所有节点及其拓扑连接关系得到馈线拓扑路径，从而构建配电网原始拓扑结构；

潮流计算模块，用于基于前推回代的潮流计算方法，以所述配电网原始拓扑结构作为拓扑输入，以馈线现状年的典型日负荷作为负荷输入进行潮流计算，得到馈线典型日潮流计算结果；

可靠性计算模块，用于基于故障扩散法，以所述配电网原始拓扑结构作为拓扑输入，调用营销系统中台区用户的低压用户数量作为用户输入进行计算，得到配电网可靠性指标值；

接线图映射模块，用于基于地图数据库获取地图瓦片信息，加载目标配电网区域地图，将所述配电网原始拓扑结构映射至所述目标配电网区域地图中，以得到馈线地理接线图；

渲染模块，用于调用渲染接口在所述馈线地理接线图中加载所述馈线典型日潮流计算结果，将所述配电网可靠性指标值加载至所述馈线地理接线图的预定区域；

线路规划模块，用于基于所述馈线地理接线图对馈线进行线路走廊规划，从而完成线路规划。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明将运行态和规划态配电网设备参数和拓扑信息以CIM/XML文件形式存储，从而可以通过CIM/XML文件与其他系统进行交互；基于CIM模型对配电网拓扑进行建模，实现潮流计算、配电网可靠性指标计算和地理接线图的空间映射，并渲染馈线典型日潮流计算结果及展示配电网可靠性指标值，从而实现数据可视化展示，提升了工作效率，提高了配电网规划同步性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种基于CIM模型的配电网辅助规划方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种基于CIM模型的配电网辅助规划系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

目前，配电网规划流程主要分为原始资料的收集、确定可能的配电规划方案、经济性评价和确定最佳的配电规划方案，其中耗时最长、重要性最高的是确定可能的配电网规划方案，目前配电网规划人员确定可能的配电网规划方案需要凭借经验初步规划位置后多次到现场勘查进行方案的调整，费时费力，效率低下，规划方案的绘制依赖CAD制图，CAD图元本身没有电气连接关系，需要借助其他电气计算工具进行规划方案的建模和电气校验，过程繁琐，同步性差，无法实现与其他电力系统的交互，同时，地理信息和规划工具的匮乏全面制约着规划人员的工作效率。

为此，请参阅图1，本发明提供的一种基于CIM模型的配电网辅助规划方法，包括以下步骤：

S1、将配电网设备参数和拓扑信息以CIM/XML文件形式存储于配电网系统的CIM模型中的节点的文本和属性中，配电网设备参数包括设备类型、设备坐标和对应的设备参数；

S2、基于配电网系统的CIM模型，遍历搜索所有节点及其对应的文本和属性；

S3、基于深度优先搜索算法在CIM模型中遍历所有节点及其拓扑连接关系得到馈线拓扑路径，从而构建配电网原始拓扑结构；

S4、基于前推回代的潮流计算方法，以配电网原始拓扑结构作为拓扑输入，以馈线现状年的典型日负荷作为负荷输入进行潮流计算，得到馈线典型日潮流计算结果；

S5、基于故障扩散法，以配电网原始拓扑结构作为拓扑输入，调用营销系统中台区用户的低压用户数量作为用户输入进行计算，得到配电网可靠性指标值；

S6、基于地图数据库获取地图瓦片信息，加载目标配电网区域地图，将配电网原始拓扑结构映射至目标配电网区域地图中，以得到馈线地理接线图；

S7、调用渲染接口在馈线地理接线图中加载馈线典型日潮流计算结果，将配电网可靠性指标值加载至馈线地理接线图的预定区域；

S8、基于馈线地理接线图对馈线进行线路走廊规划，从而完成线路规划。

需要说明的是，本发明将运行态和规划态配电网设备参数和拓扑信息以CIM/XML文件形式存储，从而可以通过CIM/XML文件与其他系统进行交互；基于CIM模型对配电网拓扑进行建模，实现潮流计算、配电网可靠性指标计算和地理接线图的空间映射，并渲染馈线典型日潮流计算结果及展示配电网可靠性指标值，从而实现数据可视化展示，提升了工作效率，提高了配电网规划同步性。

以下为本发明提供的一种基于CIM模型的配电网辅助规划方法的实施例的详细描述。

本发明提供的一种基于CIM模型的配电网辅助规划方法，包括以下步骤：

S100、将配电网设备参数和拓扑信息以CIM/XML文件形式存储于配电网系统的CIM模型中的节点的文本和属性中，配电网设备参数包括设备类型、设备坐标和对应的设备参数；

需要说明的是，设备参数为设备的基本参数，可以从设备铭牌中获取到，如线路长度、线路阻抗、变压器参数等。

在一般示例中，节点的属性存储设备类型，不同的设备类型在文本中存储的设备参数不一样，例如线路线段下的文本存储线路线段的长度、型号、截面积等，变压器下的文本存储变压器的型号、容量等。

S200、基于配电网系统的CIM模型，遍历搜索所有节点及其对应的文本和属性；

在本实施例中，步骤S200具体包括：

S201、解析CIM/XML文件，得到CIM/XML文件中节点存储的文本和属性，在解析过程中引入各属性的命名空间，以区分同份CIM/XML文件中多个同名属性；

在本实施例中，通过基于Java语言的DOM4J包解析CIM/XML文件。

在引入各属性的命名空间过程中，命名空间处于CIM/XML文件的首段，可以有多个命名空间，以第一个命名空间为例，通过map函数可在解析过程中引入命名空间， 从而可以区分同一份XML文档中可能出现多个同名的标签和属性。

S202、读取CIM/XML文件获取所有Document对象，通过节点遍历器在CIM模型中搜索所有节点，将节点对应的文本和属性以json格式进行存储，节点包括表示设备类型的设备节点以及表示设备连接关系的端子节点。

其中，Document对象为Java语言中DOM4J包的一个函数，用于创建解析工厂，开辟内存空间。

在本实施例中，通过节点遍历器elementIterator()函数搜索所有节点。

S300、基于深度优先搜索算法在CIM模型中遍历所有节点及其拓扑连接关系得到馈线拓扑路径，从而构建配电网原始拓扑结构。

需要说明的是，在CIM模型中，不同设备具有不同数量的端子数，例如：配电-架空线段、配电-电缆、配电-柱上隔离开关等设备具有两个端子，而配电-运行杆塔、配电-电缆终端头等设备则只有一个端子。

考虑到深度优先搜索算法“先入栈的先出栈”的算法逻辑，单端子设备在搜索过程中的后入栈会导致单端子设备在拓扑中T接于线路，这不符合实际电气连接关系。

为了避免上述情况，本实施例在深度优先搜索算法的基础上加入单端子设备优先入栈的约束，以馈线为单元根据CIM模型“配电设备1-设备端子1-连接节点1-设备端子2-配电设备2”的模型连接关系，搭建配电网原始拓扑结果。

具体地，步骤S300具体包括：

S301、基于深度优先搜索算法，遍历CIM模型得到所有导电设备；

S302、根据CIM模型的模型连接关系将导电设备的连接节点归并为拓扑节点，将拓扑节点加载至栈空间；

S303、以馈线拓扑路径的起始设备作为搜索起点，将起始设备导入栈空间；

S304、根据拓扑节点判断栈空间是否为空，若判断栈空间不为空，则执行步骤S305，若判断栈空间为空，则程序结束；

可以理解的是，由于将拓扑节点加载至栈空间，利用节点进出栈空间，确定拓扑的正确连接关系。

S305、通过栈空间输出起始设备相连接的出栈设备，直至最后一个关联的出栈设备出栈；

S306、根据出栈设备加入至馈线拓扑路径中，并将出栈设备标记为已访问；

S307、判断最后一个出栈设备是否有未在馈线拓扑路径中的相连接的导电设备，若上述判断为是，则执行步骤S308，若上述判断为否，则执行步骤S304；

S308、将最后一个出栈设备的非单端子相连的导电设备导入栈空间，再将最后一个出栈设备的单端子相连的导电设备导入栈空间，重复执行步骤S304~S308，直至所有导电设备均标记为已访问，从而得到完整的馈线拓扑路径，以构建配电网原始拓扑结构。

S400、基于前推回代的潮流计算方法，以配电网原始拓扑结构作为拓扑输入，以馈线现状年的典型日负荷作为负荷输入进行潮流计算，得到馈线典型日潮流计算结果。

在本实施例中，馈线典型日潮流计算结果包括馈线分段和馈线下所有变压器的运行电压、运行电流、视在功率、线路损耗和负载率。

其中，线段的负载率的公式为：

。

S500、基于故障扩散法，以配电网原始拓扑结构作为拓扑输入，调用营销系统中台区用户的低压用户数量作为用户输入进行计算，得到配电网可靠性指标值。

在本实施例中，配电网可靠性指标值包括系统平均停电频率指标、用户平均停电频率指标和电量不足指标。

其中，系统平均停电频率指标的计算公式为：

式中，

为系统平均停电频率指标，单位为次/（用户·年）；

为故障率；

为负荷点i用户数。

用户平均停电频率指标的计算公式为：

式中，

为用户平均停电频率指标，次/（停电用户·年）；受停电影响的总用户数的统计方法是受停电影响的用户一年内不管其被停电的次数有多少，用户均按一次计算。

电量不足指标的计算公式为：

式中，

为电量不足指标；

负荷点的平均负荷；

为年停电时间。

需要说明的是，配电网系统可以与计量自动化系统进行数据交互，从而可以从从计量自动化系统中获取相关数据。

S600、基于地图数据库获取地图瓦片信息，加载目标配电网区域地图，将配电网原始拓扑结构映射至目标配电网区域地图中，以得到馈线地理接线图。

具体地，步骤S600具体包括：

S601、基于地图数据库获取地图瓦片信息，加载目标配电网区域地图，将配电网原始拓扑结构的拓扑信息以数组形式传输至目标配电网区域地图的前端，拓扑信息包括设备坐标、设备类型和设备参数；

S602、根据设备坐标在目标配电网区域地图中定位设备位置，并根据设备类型匹配设备图元，将设备图元加载至对应的设备位置上，从而将配电网原始拓扑结构映射至目标配电网区域地图中，以得到馈线地理接线图。

S700、调用渲染接口在馈线地理接线图中加载馈线典型日潮流计算结果，将配电网可靠性指标值加载至馈线地理接线图的预定区域。

具体地，步骤S700具体包括：

S701、将馈线典型日潮流计算结果划分为多个连续数值区间，将多个连续数值区间以不同的渲染形式加载至馈线地理接线图中；

在本实施例中，将馈线潮流结果中线段的负载率结果渲染在馈线地理接线图上，并将线段的负载率分为四个连续数值区间并进行不同形式的渲染，具体为，如果线段的负载率≤20%，线段渲染为白色，如果线段的负载率在20%和80%之间，线段渲染为绿色，如果线段负载率超过80%但是小于等于100%，线段渲染为红色，如果线段的负载率＞100%，线段渲染为深红色。

需要说明的是，渲染形式不限于上述颜色形式，还可以包括但不限于形状、饼状、柱形。

S702、将配电网可靠性指标值加载至馈线地理接线图的预定区域。

在一个具体实施例中，预定区域可以自行设置，将配电网可靠性指标值以文本列表形式定位至指定位置。

同时，用户可根据自身需求将目标配电网区域地图切换2D地图或卫星地图。

S800、基于馈线地理接线图对馈线进行线路走廊规划，从而完成线路规划。

具体地，步骤S800具体包括：

S801、根据预设的规划方案在馈线地理接线图中定位线路规划的起点设备，以起点设备引出规划线路；

在本实施例中，用户可以自行规划好规划方案，而该规划方案可以为草图形式，用户需先定位线路规划的起点设备，如杆塔、站房，并从该设备开始引出线路。

S802、选取规划线路类型，根据规划线路类型选择相应的线路型号，并确定线路走廊规划，规划线路类型包括电缆线路和架空线路；

若规划线路类型为电缆线路，则根据预设的规划方案设定线路终点的电缆终端头，根据配电网原始拓扑结构将起点设备与线路终点进行连线，从而确定线路走廊规划；

若规划线路类型为架空线路，通过获取地理图瓦片信息确定线路走廊的途径点和线路终点，根据配电网原始拓扑结构沿起点设备、途径点和线路终点进行排杆并连线，从而确定线路走廊规划；

需要说明的是，电缆线路为地下管网通道，可以通往电缆终端头所在位置，不需要考虑杆塔架设问题，而若选择规划架空线路，鉴于架空线路的规划需要考虑地理背景，进行架空线路规划时，用户需要根据实际地理背景确定线路走廊的途径点和终点，以更贴近实际情况。

架空线路走廊规划可以沿着地理道路走向，每隔80-100米一个杆塔，尽量避免跨过道路、河流和分区等，同时，考虑周围的地形，避免杆塔架设出现问题。

S803、根据预设的规划方案在线路走廊规划中添加设备图元，并设定设备图元对应设备的设备参数，从而完成线路规划。

在本实施例中，用户可根据规划方案在规划线路的终点处点击添加站房/变压器图元，并设定站房/变压器的设备型号、参数信息。

S9、基于馈线地理接线图，对线路规划中的设备或线路进行参数修改或替换，从而得到模拟线路规划；

需要说明的是，在完成线路规划后，若用户需要对馈线设备进行升级改造，用户需选定需要进行替换的设备，将替换的设备对应的设备参数进行修改。馈线设备升级改造也可以为线路导线，可以根据需求选定待替换的导线。对导线的型号进行修改，用户选定替换的导线类型后，将同步替换该线路的线径、长度等导线参数。

S10、将模拟线路规划映射至CIM模型中，执行步骤S100~S500，从而得到模拟线路规划对应的新增馈线典型日潮流计算结果和新增配电网可靠性指标值；

需要说明的是，用户在制定模拟线路规划完毕后，可以了解配电网运行指标的变化，从而了解模拟线路规划的效果。则可以将模拟线路规划回传至拓扑数据库保存，通过步骤S100~S500重新对模拟线路规划进行电气验算，得到模拟线路规划对应的新增馈线典型日潮流计算结果和新增配电网可靠性指标值。

S11、将新增馈线典型日潮流计算结果与馈线典型日潮流计算结果进行比较，根据比较结果判断新增馈线典型日潮流计算结果是否满足第一比较阈值，并将新增配电网可靠性指标值与配电网可靠性指标值进行比较，根据比较结果判断新增配电网可靠性指标值是否满足第二比较阈值，若上述两个比较结果均满足，则执行步骤S12，若上述任一比较结果不满足，则重新执行步骤S9以重新进行制定模拟线路规划；

需要说明的是，在获得模拟线路规划对应的新增馈线典型日潮流计算结果和新增配电网可靠性指标值后，为了验证模拟线路规划是否可行，则可以将新增馈线典型日潮流计算结果和新增配电网可靠性指标值与之前的线路规划对应的馈线典型日潮流计算结果和配电网可靠性指标值进行比较，并判断两者差距，若差距不大满足设计要求，则说明模拟线路规划可行，若差距不满足设计要求，则说明模拟线路规划不可行，需要进行重新进行制定模拟线路规划。

S12、将模拟线路规划保存至电网数据库，并将模拟线路规划中的已修改的设备和导线的ID前缀添加特定标识。

需要说明的是，若模拟线路规划可行，则将模拟线路规划保存至电网数据库，以便后续使用。

同时，将模拟线路规划映射至CIM模型的过程中，相同的设备类型在CIM模型保持属性结构和属性项一致，可以在模拟线路规划中的已修改的设备的原有ID前缀“SEG_”上加入“Test”标识，并在“Naming.name”属性中以“新导线”标签进行区分。以规划态标签区分已投运设备和规划态新增设备，有利于系统交互时区分现状电网与规划态电网。

同时，保持属性结构与属性项的一致遵循了IEC61970标准和IEC61968标准，保证规划态CIM模型能够与其他系统进行交互。

以上为本发明提供的一种基于CIM模型的配电网辅助规划方法的实施例的详细描述，本发明还提供了一种基于CIM模型的配电网辅助规划系统，如图2所示，本系统包括：

存储模块100，用于将配电网设备参数和拓扑信息以CIM/XML文件形式存储于配电网系统的CIM模型中的节点的文本和属性中，配电网设备参数包括设备类型、设备坐标和对应的设备参数；

遍历模块200，用于基于配电网系统的CIM模型，遍历搜索所有节点及其对应的文本和属性；

拓扑模块300，用于基于深度优先搜索算法在CIM模型中遍历所有节点及其拓扑连接关系得到馈线拓扑路径，从而构建配电网原始拓扑结构；

潮流计算模块400，用于基于前推回代的潮流计算方法，以配电网原始拓扑结构作为拓扑输入，以馈线现状年的典型日负荷作为负荷输入进行潮流计算，得到馈线典型日潮流计算结果；

可靠性计算模块500，用于基于故障扩散法，以配电网原始拓扑结构作为拓扑输入，调用营销系统中台区用户的低压用户数量作为用户输入进行计算，得到配电网可靠性指标值；

接线图映射模块600，用于基于地图数据库获取地图瓦片信息，加载目标配电网区域地图，将配电网原始拓扑结构映射至目标配电网区域地图中，以得到馈线地理接线图；

渲染模块700，用于调用渲染接口在馈线地理接线图中加载馈线典型日潮流计算结果，将配电网可靠性指标值加载至馈线地理接线图的预定区域；

线路规划模块800，用于基于馈线地理接线图对馈线进行线路走廊规划，从而完成线路规划。

进一步地，遍历模块包括：

解析模块，用于解析CIM/XML文件，得到CIM/XML文件中节点存储的文本和属性，在解析过程中引入各属性的命名空间，以区分同份CIM/XML文件中多个同名属性；

读取模块，用于读取CIM/XML文件获取所有Document对象，通过节点遍历器在所述CIM模型中搜索所有节点，将节点对应的文本和属性以json格式进行存储，所述节点包括表示设备类型的设备节点以及表示设备连接关系的端子节点。

进一步地，拓扑模块具体包括：

优先搜索模块，用于基于深度优先搜索算法，遍历CIM模型得到所有导电设备；

拓扑节点模块，用于根据CIM模型的模型连接关系将所述导电设备的连接节点归并为拓扑节点，将所述拓扑节点加载至栈空间；

第一导入模块，用于以馈线拓扑路径的起始设备作为搜索起点，将所述起始设备导入所述栈空间；

栈空间判断模块，用于根据所述拓扑节点判断所述栈空间是否为空，若判断所述栈空间不为空，则向栈输出模块发送工作信号，若判断所述栈空间为空，则程序结束；

栈输出模块，用于通过所述栈空间输出所述起始设备相连接的出栈设备，直至最后一个关联的出栈设备出栈；

标记模块，用于根据所述出栈设备加入至所述馈线拓扑路径中，并将所述出栈设备标记为已访问；

连接判断模块，用于判断最后一个出栈设备是否有未在所述馈线拓扑路径中的相连接的导电设备，若上述判断为是，则向第二导入模块发送工作信号，若上述判断为否，则向栈空间判断模块发送工作信号；

第二导入模块，用于将最后一个出栈设备的非单端子相连的导电设备导入所述栈空间，再将最后一个出栈设备的单端子相连的导电设备导入所述栈空间，从而根据所述拓扑节点判断所述栈空间是否为空，直至所有导电设备均标记为已访问，从而得到完整的馈线拓扑路径，以构建配电网原始拓扑结构。

进一步地，所述馈线典型日潮流计算结果包括馈线分段和馈线下所有变压器的运行电压、运行电流、视在功率、线路损耗和负载率。

进一步地，所述配电网可靠性指标值包括系统平均停电频率指标、用户平均停电频率指标和电量不足指标。

进一步地，接线图映射模块具体包括：

地图加载模块，用于基于地图数据库获取地图瓦片信息，加载目标配电网区域地图，将所述配电网原始拓扑结构的拓扑信息以数组形式传输至所述目标配电网区域地图的前端，所述拓扑信息包括设备坐标、设备类型和设备参数；

接线图获取模块，用于根据所述设备坐标在所述目标配电网区域地图中定位设备位置，并根据所述设备类型匹配设备图元，将所述设备图元加载至对应的所述设备位置上，从而将所述配电网原始拓扑结构映射至所述目标配电网区域地图中，以得到馈线地理接线图。

进一步地，渲染模块具体包括：

渲染子模块，用于将所述馈线典型日潮流计算结果划分为多个连续数值区间，将多个所述连续数值区间以不同的渲染形式加载至所述馈线地理接线图中；

显示模块，用于将所述配电网可靠性指标值加载至所述馈线地理接线图的预定区域。

进一步地，线路规划模块具体包括：

起点定位模块，用于根据预设的规划方案在所述馈线地理接线图中定位线路规划的起点设备，以所述起点设备引出规划线路；

选取路线类型模块，用于选取规划线路类型，根据所述规划线路类型选择相应的线路型号，并确定线路走廊规划，所述规划线路类型包括电缆线路和架空线路；

还用于若所述规划线路类型为所述电缆线路，则根据所述预设的规划方案设定线路终点的电缆终端头，根据所述配电网原始拓扑结构将所述起点设备与所述线路终点进行连线，从而确定线路走廊规划；

还用于若所述规划线路类型为所述架空线路，通过获取地理图瓦片信息确定线路走廊的途径点和线路终点，根据所述配电网原始拓扑结构沿所述起点设备、所述途径点和所述线路终点进行排杆并连线，从而确定线路走廊规划；

图元添加模块，用于根据所述预设的规划方案在所述线路走廊规划中添加设备图元，并设定所述设备图元对应设备的设备参数，从而完成线路规划。

进一步地，本系统包括：

线路规划模拟模块，用于基于所述馈线地理接线图，对所述线路规划中的设备或线路进行参数修改或替换，从而得到模拟线路规划；

映射模块，用于将所述模拟线路规划映射至所述CIM模型中，计算所述模拟线路规划对应的新增馈线典型日潮流计算结果和新增配电网可靠性指标值；

比较模块，用于将所述新增馈线典型日潮流计算结果与所述馈线典型日潮流计算结果进行比较，根据比较结果判断所述新增馈线典型日潮流计算结果是否满足第一比较阈值，并将所述新增配电网可靠性指标值与所述配电网可靠性指标值进行比较，根据比较结果判断所述新增配电网可靠性指标值是否满足第二比较阈值，若上述两个比较结果均满足，则向保存模块发送工作信号，若上述任一比较结果不满足，则向线路规划模拟模块发送工作信号，从而重新进行制定模拟线路规划；

保存模块，用于将所述模拟线路规划保存至电网数据库，并将所述模拟线路规划中的已修改的设备和导线的ID前缀添加特定标识。

需要说明的是，本发明提供的一种基于CIM模型的配电网辅助规划系统的工作过程与上述的一种基于CIM模型的配电网辅助规划方法的流程一致，在此不再赘述。

本系统将运行态和规划态配电网设备参数和拓扑信息以CIM/XML文件形式存储，从而可以通过CIM/XML文件与其他系统进行交互；基于CIM模型对配电网拓扑进行建模，实现潮流计算、配电网可靠性指标计算和地理接线图的空间映射，并渲染馈线典型日潮流计算结果及展示配电网可靠性指标值，从而实现数据可视化展示，提升了工作效率，提高了配电网规划同步性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于CIM模型的配电网辅助规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将配电网设备参数和拓扑信息以CIM/XML文件形式存储于配电网系统的CIM模型中的节点的文本和属性中，所述配电网设备参数包括设备类型、设备坐标和对应的设备参数；

S2、基于配电网系统的CIM模型，遍历搜索所有节点及其对应的文本和属性；

S3、基于深度优先搜索算法在所述CIM模型中遍历所有节点及其拓扑连接关系得到馈线拓扑路径，从而构建配电网原始拓扑结构；

S4、基于前推回代的潮流计算方法，以所述配电网原始拓扑结构作为拓扑输入，以馈线现状年的典型日负荷作为负荷输入进行潮流计算，得到馈线典型日潮流计算结果；

S5、基于故障扩散法，以所述配电网原始拓扑结构作为拓扑输入，调用营销系统中台区用户的低压用户数量作为用户输入进行计算，得到配电网可靠性指标值；

S6、基于地图数据库获取地图瓦片信息，加载目标配电网区域地图，将所述配电网原始拓扑结构映射至所述目标配电网区域地图中，以得到馈线地理接线图；

S7、调用渲染接口在所述馈线地理接线图中加载所述馈线典型日潮流计算结果，将所述配电网可靠性指标值加载至所述馈线地理接线图的预定区域；

S8、基于所述馈线地理接线图对馈线进行线路走廊规划，从而完成线路规划。

2.根据权利要求1所述的基于CIM模型的配电网辅助规划方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

S201、解析CIM/XML文件，得到CIM/XML文件中节点存储的文本和属性，在解析过程中引入各属性的命名空间，以区分同份CIM/XML文件中多个同名属性；

S202、读取CIM/XML文件获取所有Document对象，通过节点遍历器在所述CIM模型中搜索所有节点，将节点对应的文本和属性以json格式进行存储，所述节点包括表示设备类型的设备节点以及表示设备连接关系的端子节点。

3.根据权利要求1所述的基于CIM模型的配电网辅助规划方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

S301、基于深度优先搜索算法，遍历CIM模型得到所有导电设备；

S302、根据CIM模型的模型连接关系将所述导电设备的连接节点归并为拓扑节点，将所述拓扑节点加载至栈空间；

S303、以馈线拓扑路径的起始设备作为搜索起点，将所述起始设备导入所述栈空间；

S304、根据所述拓扑节点判断所述栈空间是否为空，若判断所述栈空间不为空，则执行步骤S305，若判断所述栈空间为空，则程序结束；

S305、通过所述栈空间输出所述起始设备相连接的出栈设备，直至最后一个关联的出栈设备出栈；

S306、根据所述出栈设备加入至所述馈线拓扑路径中，并将所述出栈设备标记为已访问；

S307、判断最后一个出栈设备是否有未在所述馈线拓扑路径中的相连接的导电设备，若上述判断为是，则执行步骤S308，若上述判断为否，则执行步骤S304；

S308、将最后一个出栈设备的非单端子相连的导电设备导入所述栈空间，再将最后一个出栈设备的单端子相连的导电设备导入所述栈空间，重复执行步骤S304~S308，直至所有导电设备均标记为已访问，从而得到完整的馈线拓扑路径，以构建配电网原始拓扑结构。

4.根据权利要求1所述的基于CIM模型的配电网辅助规划方法，其特征在于，所述馈线典型日潮流计算结果包括馈线分段和馈线下所有变压器的运行电压、运行电流、视在功率、线路损耗和负载率。

5.根据权利要求1所述的基于CIM模型的配电网辅助规划方法，其特征在于，所述配电网可靠性指标值包括系统平均停电频率指标、用户平均停电频率指标和电量不足指标。

6.根据权利要求1所述的基于CIM模型的配电网辅助规划方法，其特征在于，步骤S6具体包括：

S601、基于地图数据库获取地图瓦片信息，加载目标配电网区域地图，将所述配电网原始拓扑结构的拓扑信息以数组形式传输至所述目标配电网区域地图的前端，所述拓扑信息包括设备坐标、设备类型和设备参数；

S602、根据所述设备坐标在所述目标配电网区域地图中定位设备位置，并根据所述设备类型匹配设备图元，将所述设备图元加载至对应的所述设备位置上，从而将所述配电网原始拓扑结构映射至所述目标配电网区域地图中，以得到馈线地理接线图。

7.根据权利要求1所述的基于CIM模型的配电网辅助规划方法，其特征在于，步骤S7具体包括：

S701、将所述馈线典型日潮流计算结果划分为多个连续数值区间，将多个所述连续数值区间以不同的渲染形式加载至所述馈线地理接线图中；

S702、将所述配电网可靠性指标值加载至所述馈线地理接线图的预定区域。

8.根据权利要求1所述的基于CIM模型的配电网辅助规划方法，其特征在于，步骤S8具体包括：

S801、根据预设的规划方案在所述馈线地理接线图中定位线路规划的起点设备，以所述起点设备引出规划线路；

S802、选取规划线路类型，根据所述规划线路类型选择相应的线路型号，并确定线路走廊规划，所述规划线路类型包括电缆线路和架空线路；

若所述规划线路类型为所述电缆线路，则根据所述预设的规划方案设定线路终点的电缆终端头，根据所述配电网原始拓扑结构将所述起点设备与所述线路终点进行连线，从而确定线路走廊规划；

若所述规划线路类型为所述架空线路，通过获取地理图瓦片信息确定线路走廊的途径点和线路终点，根据所述配电网原始拓扑结构沿所述起点设备、所述途径点和所述线路终点进行排杆并连线，从而确定线路走廊规划；

S803、根据所述预设的规划方案在所述线路走廊规划中添加设备图元，并设定所述设备图元对应设备的设备参数，从而完成线路规划。

9.根据权利要求1所述的基于CIM模型的配电网辅助规划方法，其特征在于，步骤S8之后包括：

S9、基于所述馈线地理接线图，对所述线路规划中的设备或线路进行参数修改或替换，从而得到模拟线路规划；

S10、将所述模拟线路规划映射至所述CIM模型中，执行步骤S1~S5，从而得到所述模拟线路规划对应的新增馈线典型日潮流计算结果和新增配电网可靠性指标值；

S11、将所述新增馈线典型日潮流计算结果与所述馈线典型日潮流计算结果进行比较，根据比较结果判断所述新增馈线典型日潮流计算结果是否满足第一比较阈值，并将所述新增配电网可靠性指标值与所述配电网可靠性指标值进行比较，根据比较结果判断所述新增配电网可靠性指标值是否满足第二比较阈值，若上述两个比较结果均满足，则执行步骤S12，若上述任一比较结果不满足，则重新执行步骤S9以重新进行制定模拟线路规划；

S12、将所述模拟线路规划保存至电网数据库，并将所述模拟线路规划中的已修改的设备和导线的ID前缀添加特定标识。

10.一种基于CIM模型的配电网辅助规划系统，其特征在于，包括：

存储模块，用于将配电网设备参数和拓扑信息以CIM/XML文件形式存储于配电网系统的CIM模型中的节点的文本和属性中，所述配电网设备参数包括设备类型、设备坐标和对应的设备参数；

遍历模块，用于基于配电网系统的CIM模型，遍历搜索所有节点及其对应的文本和属性；

拓扑模块，用于基于深度优先搜索算法在所述CIM模型中遍历所有节点及其拓扑连接关系得到馈线拓扑路径，从而构建配电网原始拓扑结构；

潮流计算模块，用于基于前推回代的潮流计算方法，以所述配电网原始拓扑结构作为拓扑输入，以馈线现状年的典型日负荷作为负荷输入进行潮流计算，得到馈线典型日潮流计算结果；

可靠性计算模块，用于基于故障扩散法，以所述配电网原始拓扑结构作为拓扑输入，调用营销系统中台区用户的低压用户数量作为用户输入进行计算，得到配电网可靠性指标值；

接线图映射模块，用于基于地图数据库获取地图瓦片信息，加载目标配电网区域地图，将所述配电网原始拓扑结构映射至所述目标配电网区域地图中，以得到馈线地理接线图；

渲染模块，用于调用渲染接口在所述馈线地理接线图中加载所述馈线典型日潮流计算结果，将所述配电网可靠性指标值加载至所述馈线地理接线图的预定区域；

线路规划模块，用于基于所述馈线地理接线图对馈线进行线路走廊规划，从而完成线路规划。

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