一种建立基于IEC61970/61968的配电网线损CIM模型的方法

摘要

本发明公开了一种基于IEC61970/61968的配电网线损CIM模型的建模方法。对配电网线损进行CIM建模，首先分析出线损计算所需要的信息包括拓扑信息、电网模型信息、量测信息，最终要完成的功能是数据的输入和输出。线损CIM建模主要包括以下几个步骤：解析CIM拓扑模型；建立数据输入输出接口模型；建立配电网线损CIM模型，并能表示出理论计算线损与量测计算线损；为前两步扩展的新类添加属性；通过继承、简单关联、聚合关系将新添加的类与原CIM类关联起来。本发明很好的解决了线损计算的模型问题及数据来源问题，提高了系统的互操作性，节约了大量的人力和物力。

权利要求

1.一种建立基于IEC61970/61968的配电网线损CIM模型的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：第一步，解析配电网CIM拓扑模型；

配电网CIM拓扑模型包括母线/支路模型，是将闭合开关两端的连接节点合并后形成的；根据CIM定义，拓扑分析需要建立连接节点与拓扑节点、拓扑节点与拓扑岛之间的聚集关系；CIM模型在拓扑包中很完整的定义了拓扑模型以及涉及的类；

第二步，建立数据输入输出接口模型；

其接口类包括：输入实时数据的实时输入数据接口InRealTimeDataInterface类、输入非实时数据的非实时输入数据接口InNonRealTimeDateInterface、输出实时数据的实时输出数据接口OutRealTimeDataInterface、输出非实时数据的非实时输出数据接口OutNonRealTimeDateInterface类；

第三步，配电网线损的CIM扩展模型；

其建立的类包括：表征配电网线损的特征类配电网线损DistributionLineLoss类、描述配电网线损计算方法的配电网线损算法DistributionLineLossAlgorithm类、描述配电网各节点信息的拓扑信息TopologicalInfo类、描述配电网量测值的量测信息MeaInfo类、描述配电网线路信息的线路信息LineInfo类、描述配电网线损率的配电网线损率DistributionLineLossRate类；

第四步，为新增类添加属性；

对第二步和第三步中所有类都添加属性，包括添加的属性名，属性代码、属性的数据类型；

第五步，建立线损模型各类之间的关联关系；

建立各模型之间的关系；用继承、简单关联、聚合关系把各类关联起来；量测信息MeaInfo类、线路信息LineInfo类、拓扑信息TopologicalInfo类简单关联于配电网线损DistributionLineLoss类；配电网线损DistributionLineLoss类继承于电力系统资源PowerSystemResource类；配电网线损算法DistributionLineLossAlgorithm类与配电网线损DistributionLineLoss类相关联；配电网线损率DistributionLineLossRate类与配电网线损DistributionLineLoss类相关联。

2.根据权利要求1所述的建立基于IEC61970/61968的配电网线损CIM模型的方法，其特征在于：第一步中，涉及拓扑包和核心包；包括5个重要的类：拓扑节点类、拓扑岛类、导电设备类、端点类和连接节点类；其中：端点类代表导电设备连接到电力系统中的电气接口，每一个端点都属于一个具体的导电设备；同时，原则上每一个端点必然连接到一个连接节点上，而每一个连接节点又一定属于一个拓扑节点。

3.根据权利要求1所述的建立基于IEC61970/61968的配电网线损CIM模型的方法，其特征在于：第三步中关于配电网线损率，其属性既能表示配电网的线损理论计算值，又有属性来表示配电网线损的量测计算值。

说明书

一种建立基于IEC61970/61968的配电网线损CIM模型的方法

技术领域

[0001] 本发明属于配电自动化技术领域，涉及一种基于IEC61970/IEC61968标准，建立数据交互接口的CIM模型，实现对配电网线损进行计算的方法，具体地说是一种建立基于IEC61970/61968的配电网线损CIM模型的方法。

背景技术

[0002] 在国内，一流配电网的概念是随着国家电网公司提出坚强智能电网发展战略而出现的。当前，一流配电网中一般都会部署多套自动化系统，所以在电力系统中实现信息和功能共享越来越重要。但受制于客观现状，这些系统大多依然按各自专业独自建设，无法满足智能一流配电网业务逐步向交叉整合方面发展的要求，亟须采用一种标准、开放的集成体系架构来解决各业务应用之间的模型和数据交换问题，为将来高级应用功能的开发提供标准、开放的平台，实现各类系统和应用的“即插即用”。

[0003] 公共信息模型（Common Information Model,CIM）旨在解决系统这间的数据交互问题而产生。它描述了电力企业的所有主要对象，特别是那些与电力运行有关的对象，通过提供一种用对象和属性及他们之间的关系来表示电力系统资源的标准方法。CIM是一种面向对象的语言，具有广泛的通用性和灵活性，可以根据不同系统的应用进行裁剪或扩展。

[0004] 线损率是表征电力企业经济效益和管理水平的重要指标。虽然目前系统中线损系统很多，但相互之间交互困难或很难投放实际运行，造成了大量的人力物力资源的浪费，其主要问题一是对象模型不统一，二是数据来源问题没有得到解决。建立基于CIM电量数据整合平台，能很好的解决在线损计算过程中的对象模型和数据来源问题。

发明内容

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种建立基于IEC61970/61968的配电网线损CIM模型的方法，该方法通过建立关于线损计算和管理的公共对象模型和公共的数据接口，使其能更好的进行数据交互，节省了大量的人力和物力。

[0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

[0007] 一种建立基于IEC61970/61968的配电网线损CIM模型的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

[0008] 第一步，解析配电网CIM拓扑模型；

[0009] 配电网CIM拓扑模型包括母线/支路模型，是将闭合开关两端的连接节点合并后形成的；根据CIM定义，拓扑分析需要建立连接节点与拓扑节点、拓扑节点与拓扑岛之间的聚集关系；CIM模型在拓扑包中很完整的定义了拓扑模型以及涉及的类；

[0010] 第二步，建立数据输入输出接口模型；

[0011] 其接口类包括：输入实时数据的实时输入数据接口InRealTimeDataInterface类 、输入非实时数据非实时输入数据接口InNonRealTimeDateInterface类、输出实时数据的实时输入数据接口OutRealTimeDataInterface、输出非实时数的非实时输入数据接口OutNonRealTimeDateInterface类；

[0012] 第三步，配电网线损的CIM扩展模型；

[0013] 其建立的类包括：表征配电网线损的特征类配电网线损DistributionLineLoss类、描述配电网线损计算方法的配电网线损算法DistributionLineLossAlgorithm类、描述配电网各节点信息的拓扑信息TopologicalInfo类、描述配电网量测值的量测信息MeaInfo类、描述配电网线路信息的线路信息LineInfo类、描述配电网线损率的配电网线损率DistributionLineLossRate类；

[0014] 第四步，为新增类添加属性；

[0015] 对第二步和第三步中所有类都添加属性，包括添加的属性名，属性代码、属性的数据类型；

[0016] 第五步，建立线损模型各类之间的关联关系；

[0017] 建立各模型之间的关系；用继承、简单关联、聚合关系把各类关联起来；量测信息MeaInfo类、线路信息LineInfo类、拓扑信息TopologicalInfo类简单关联于配电网线损DistributionLineLoss类；配电网线损DistributionLineLoss类继承于电力系统资源PowerSystemResource类；配电网线损算法DistributionLineLossAlgorithm类与配电网线损DistributionLineLoss类相关联；配电网线损率DistributionLineLossRate类与配电网线损DistributionLineLoss类相关联。

[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是随着对配电网自动化程度要求的提高，信息的集成与交互成为必不可少的一环。公共信息模型的应用在我国处在刚起步阶段，尤其是在配电网方面的CIM模型还很少，本发明很好的填补了公共信息模型在配电网线损计算中的空白，具有很大的现实意义。

[0019] 本发明解决了线损计算的模型问题及数据来源问题，提高了系统的互操作性，节约了大量的人力和物力。其优点还有以下几个方面：

[0020] 1）操作简单，互操作性好。

[0021] 公共信息模型CIM是一种面向对象的建模语言，使用基于IEC61970/61968的配电网线损模型，使得不同厂家开发的配电网线损软件可以很好的实现互操作。同时也可降低与原有系统的连接难度，从而降低了成本。

[0022] 2）可实现配电网线损系统的“即插即用”。

[0023] 基于配电网线损CIM模型开发的软件，可以在以IEC61970/61968为标准的系统中实现“即插即用”，减少了由于模型不匹配而出现的开发点对点模型转换的投资。

[0024] 3）可扩展性强；

[0025] CIM模型具有很强的扩展，可以根据不同的业务应用需要进行功能扩展，也可以根据业务进行裁剪。

[0026] 4）增强了配电网线损分析的能力，提高了配电网的综合管理水平。

[0027] 线损率作为电力企业的经济效益和管理的重要标志，配电网线损CIM模型很好的解决了线损计算中的对象模型和数据来源问题，大大提高了配电系统的线损计算精度和分析能力，对降低线损具有很大的指导作用。

附图说明

[0028] 图1是本发明建立的配电网线损CIM流程图。

[0029] 图2为本发明中的配电网拓扑模型图。

[0030] 图3为本发明中的输入输出数据接口图。

[0031] 图4为本发明中的配电网线损CIM模型图。

具体实施方式

[0032] 一种建立基于IEC61970/61968的配电网线损CIM模型的方法，其步骤如下：

[0033] 第一步，解析配电网CIM拓扑模型，获取配电网的拓扑结构。

[0034] 对配电网进行潮流计算和线损计算，必须首先知道其拓扑结构。配电网络的拓扑模型是网络分析应用的基础,一般指的是母线/支路(Bus/Branch)模型,是将闭合开关两端的连接节点合并后形成的。根据CIM定义,拓扑分析需要建立连接节点与拓扑节点、拓扑节点与拓扑岛之间的聚集关系。CIM模型在Topology包中已经很完整的定义了拓扑模型以及涉及的类，如图1所示。

[0035] 其中主要涉及了拓扑包(Topology)和核心包(Core)。包括了 5个比较重要的类:拓扑节点类(TopologicalNode)、拓扑岛类(Topologicallsland)、导电设备类(ConductingEquipment)、端点类(Terminal)和连接节点类(ConnectivityNode)。其中,端点类(Terminal)代表导电设备连接到电力系统中的电气接口,每一个端点都属于一个具体的导电设备。同时,原则上每一个端点必然连接到一个连接节点上,而每一个连接节点又一定属于一个拓扑节点。

[0036] 如图2所示为电力系统CIM拓扑模型。

[0037] 配电网拓扑模型包括静态模型和动态模型。

[0038] 连接结点ConnectivityNode表示在这些点上导电设备通过零阻抗连接在一起，表示的是节点-开关的静态模型。

[0039] 拓扑节点TopologicalNode是指在当前网络状态下通过闭合开关连接在一起的一组连结节点，它能够随着当前的网络状态的变化而变化，表示的是母线-支路的动态模型。

[0040] 第二步，建立数据接口，输入输出数据信息。

[0041] 配电网的信息接口包括非实时数据接口、实时数据接口。

[0042] 电网模型数据主要包括电力线路、变压器等的电气信息属于非实时数据信息，其完善的电网模型数据可以由EMS提供。采用RDF Schema格式文档输入到线损系统中。

[0043] 实时数据信息主要包括线路电压、电流、有功功率、无功功率等测量量，主要来自量测系统。

[0044] 建立实时输入数据接口InRealTimeDataInterface输入实时数据。

[0045] 建立非实时输入数据接口InNonRealTimeDateInterface输入非实时数据。

[0046] 建立实时输出数据接口InRealTimeDataInterface输出实时数据。

[0047] 建立非实时输出数据接口InNonRealTimeDateInterface输出非实时数据。

[0048] 上述的数据接口类在ENTERPRISE ARCHTECT中建立，建立输入数据接口DataInput及DataOutput，实时数据接口类和非实时数据接口类从DataInput和DataOutput继承属性。

[0049] 如图3所示建立数据输入输出接口。

[0050] 1）建立数据输入DataInput类，数据输出DataOutput类，分别表示数据输入和数据输出的公共类，它们都继承于电力系统资源PowerSystemResource类。

[0051] 2）数据接口分为实时数据接口和非实时数据接口，对数据输入接口、输出数据接口分别建立实时和非实时数据接口，实时输入数据接口InRealTimeDataInterface类、非实时输入数据接口InNonRealTimeDateInterface类。 输入数据接口继承DataInput类，输出数据接口继承DataOutput类。

[0052] 第三步，配电网线损的CIM扩展模型。

[0053] 配电网线损计算的过程是接收从量测系统采集到的数据，根据拓扑模型解析拓扑结构，通过算法进行配电网的网损计算。

[0054] 配电网的线损计算算法包括：均方根电流法、平均电流法、最大电流法、等值电阻法、电压损失法等。

[0055] 1）建立配电网线损DistributionLineLoss类，包括其属性，数据类型。其公共属性包括计算算法、量测信息、线路信息、拓扑信息等。

[0056] 2）建立线损算法LineLossAlgorithm类，各种算法定为属性，其数据类型为boolean型。

[0057] 3）建立拓扑信息TopologicalInfo类、量测信息MeaInfo类、线路信息LineInfo类分别描述系统的量测信息和电网模型信息，与DistributionLineLoss是关联关系。

[0058] 4）建立配电网线损率DistributionLineLossRate，用于表示理论计算线损率及量测线损率。

[0059] 对各种类通过继承、关联、聚合关系关联起来。量测信息MeaInfo类、线路信息LineInfo类、拓扑信息TopologicalInfo类简单关联于配电网线损DistributionLineLoss类；配电网线损DistributionLineLoss类继承于电力系统资源PowerSystemResource类；线损算法DistributionLineLossAlgorithm类与配电网线损DistributionLineLoss类相关联；配电网线损率DistributionLineLossRate类与配电网线损DistributionLineLoss类相关联。

[0060] 上述用到的类之间的关系确定了各类之间的从属关系及各类之间的信息流动。

[0061] 继承关系：一个类继承另一个类的所有属性及关系，并为子类增加新的属性[0062] 简单关联关系：一个类与另一个类的固定关系，是非偶然性的强依赖，两个类之间存在着信息流动。

[0063] 聚合关系：一个类是另一类的组成部分。

[0064] 第四步，对新增的类添加属性，使其满足线损计算各方面功能的要求。

[0065] 按照第三步的要求的具体功能，为每个类增加其固有属性。

[0066] 本发明建立新的类的步骤如下：

[0067] 1）分析应用的要求及其需要的功能及数据；

[0068] 2）根据分析建立相关的类，先一一列举出来；

[0069] 3）根据类所携带的信息或需要的完成的功能为其添加属性；

[0070] 4）最后，为各类添加关联关系；

[0071] 如图4所示建立配电网线损模型。

[0072] 1）建立配电网线损DistributionLineLoss类，表征配电网线损计算的主要信息。是配电网线损CIM模型的核心类，其属性继承于电力系统资源PowerSystemResource。

[0073] 2）配电线损计算所需要的数据主要包括三个方面，一是配电网的拓扑信息，来自配电网的拓扑；二是配电网的测量信息，来自量测系统（如SCADA）；三是配电网模型参数数据即配电网设备模型（如配电线路模型，变压器模型），来自EMS等。

[0074] 在配电网线损DistributionLineLoss类基础上，继续扩展拓扑信息TopologicalInfo类、量测信息MeaInfo类、线路信息LineInfo类三个类。

[0075] 3）配电网线损计算包括理论线损和量测计算线损，两种线损对于配电网线损的计算都是重要的参数量，建立配电网线损率DistributionLineLossRate类，来表示两种不同的方法得到的线损率。

[0076] 4）根据各类所完成的功能，为各类添加属性。

[0077] 配电网线损算法DistributionLineLossAlgorithm类属性表，见表1。

[0078] 表1

[0079]

[0080] 配电网线损率DistributionLineLossRate类属性表，见表2。

[0081] 表2

[0082]名称 代码 属性
理论计算线损率/TheoryLineRate TheoryLineRate float
量测计算线损率/MeaLineLossRate MeaLineLossRate float

[0083] 配电网线损DistributionLineLoss类属性表，见表3。

[0084] 表3

[0085]

[0086] 拓扑信息TopologicalInfo类属性表，见表4。

[0087] 表4

[0088]名称 代码 属性
节点类型/NodeType NodeType NodeType
节点数/NumberOfNode NumberOfNode int
上游支路/UpBranch UpBranch Number
下游支路/DownBranch DownBranch Number

[0089] 量测信息MeaInfo类属性表，见表5。

[0090] 表5

[0091]名称 代码 属性
量测点编号/MeaNumber MeaNumber Number
量测值/MeaValue MeaValue Matrix
量测信息类型/MeaType MeaType MeaType

[0092] 线路信息LineInfo类属性表，见表6。

[0093] 表6

[0094]名称 代码 属性
末端节点编号/EndNodeNumber EndNodeNumber Number
首端节点编号/HeadNodeNumber HeadNodeNumber Number
线路编号/LineNumber LineNumber Number
线路类型/LineType LineType LineType

[0095] 第五步，各类通过继承、简单关联、聚合建立起关系。

[0096] 对各种类通过继承、关联、聚合关系关联起来。量测信息MeaInfo类、线路信息LineInfo类、拓扑信息TopologicalInfo类简单关联于配电网线损DistributionLineLoss类；配电网线损DistributionLineLoss类继承于电力系统资源PowerSystemResource类；线损算法DistributionLineLossAlgorithm类与配电网线损DistributionLineLoss类相关联；配电网线损率DistributionLineLossRate类与配电网线损DistributionLineLoss类相关联。