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基于CIM的电网建模若干问题研究(3)

北极星电力网技术频道    作者:谢淑菁1,王浩2,张志伟2   2011/3/11 14:00:16   

本方案采用的电网建模范围划分原则为:省调EMS和地调EMS电网模型的边界设定为变电站220 kV/110 kV 主变,将其作为省调和地调分界关口设备,地调EMS电网模型边界设定为厂站与厂站之间的110 kV联络线,将其作为地调和地调分界关口设备。省调EMS负责维护220 kV侧的电网模型,地调EMS则维护110 kV侧电网模型,分界联络设备允许信息重叠,但必须保证重叠部分应遵循信息一致性原则[6]。建模原则上不仅应保证省调、地调各自独立建模,独立维护,独立使用,还应考虑省地调电网模型数据互操作时的方便性。

2.2 CIM模型文件解析

IEC61970为电力调度信息的标准化提供了技术规范,国内大多数调度数据平台都遵循该标准,基于CIM规范描述电网模型,并支持CIM文件的导入和导出。CIM文件是系统之间进行电网模型交互的重要方式,也是电网模型创建的基础。一个EMS电力系统模型能够被转换导出为一个CIM/XML文档,外部系统通过导入解析CIM/XML文档进行电网模型的交互[7-13]。电网模型的创建是一个复杂的过程,对CIM文件的解析是其中很重要的环节,是保证后续工作有效正确进行的基础,对CIM文件的解析主要包括下面2个方面。

1)将CIM文件转换为具有一定数据结构的内存映像。内存映像包括rdf:ID索引映像和对象描述映像。其中对象描述映像记录具体的模型信息,包括rdf:ID值、对象基本属性、关联属性、属性值等,rdf:ID索引映像记录每一个rdf:ID对应的模型对象指针,本系统采用基于树型的DOM解析技术,DOM解析方式的优点是将整个CIM/XML文件在内存中保存成树型结构,应用程序可以随机地访问CIM文件,操作非常方便。具体转换过程为:打开本机或服务器上的CIM/XML文件,然后采用DOM遍历CIM文件,先映射共享内存中的对象描述区,然后创建索引映像。

2)建立基于共享内存的索引机制,提供常用的查询接口,包括普通查询接口和拓扑查询接口。其中普通查询接口包括根据类名查询类的所有记录、查询某一电网设备的父节点对象或所有子节点对象、根据rdf:ID查询所对应记录的详细信息等。拓扑查询接口主要是指通过拓扑运算查找某个节点连接的所有设备或通过设备查找其所有的节点等。查询的结果以类实例方式返回,包括资源ID、名字、基本属性、关联信息等。

2.3 电网模型层次的确定

电网模型有多种展示方式,包括一次接线图展示、树型展示等,其中树型结构是最常用的展示方式。进行树型展示时首先要确定模型中电网资源的层次关系,要求必须有一个根节点,且每一个子节点的父节点是唯一的。电网中的电力系统资源有其自身特点,例如在物理特性上存在一定的包容性,如某一子控制区包含了多个变电站,一个变电站下包含多个电压等级,一个电压等级又包含了母线、开关、刀闸、负荷等电力设备。为满足包容性的要求,在设计程序时采用的方法是,为每一个具有父节点和子节点的类添加2个属性,一个属性设置为数据类型为其所从属的电网资源类的对象指针,另一个属性设置为数据类型为其所包含的电网设备类型的vector容器。以变电站为例:class Substation : public Equipment Container{ private:Sub Control Area* sub ControlArea;//所属子控制区std:vector voltage Levels;//所包含的电压等级}按照上述处理方式,可以确定大多数电网资源的层次关系,但是在设置变压器类(Power Transformer)的层次出现了困难:从包容层次上分析,Power Transformer的父节点为变电站(Substation),变压器绕组(Transformer Winding)的父节点为电压等级(Voltage Level),Voltage Level的父节点为Substation;从所属层次上分析,Transformer Winding类的父节点为Power Transformer。这样在设置变压器绕组的父节点属性时会有2个父节点对象,即变压器和电压等级,且这2个父节点对象在电力资源树中位于不同的层次,维护电网资源的树状结构产生了矛盾。

对此问题的解决方法如图3所示,Power Transformer与Substation的层次关系保持不变,TransformerWinding类的父节点设为Power Transformer类,与VoltageLevel类的关系通过添加一个数据类型为基准电压(BaseVoltage)的属性来设定,因为每一个BaseVoltage都和特定的BaseVoltage相对应,即他们之间是一一对应的,这样变压器绕组就和某一厂站下的某一电压等级也建立起了关联。

图3 变压器层次关系示意图

2.4 CIM模型合并

来源:山东大学信息工程学院
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