電網(wǎng)模型拼接系統(tǒng)的實現(xiàn)及應(yīng)用展望

姚諸香，萬 源，鄒根華，趙衛(wèi)平

（江西省電力調(diào)度控制中心，江西 南昌 330077）

0 引言

我國電網(wǎng)按“統(tǒng)一調(diào)度，分級管理”的原則運行，建設(shè)于各級調(diào)度機構(gòu)的自動化主系統(tǒng)（EMS）相對獨立，除了上、下級調(diào)度機構(gòu)之間少量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，電網(wǎng)模型、圖形和數(shù)據(jù)的共享很不充分。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復雜，電網(wǎng)調(diào)度開始了由“經(jīng)驗型”向“分析型”的轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變促進了電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件(PAS)的發(fā)展和應(yīng)用。由于管轄范圍的原因，各級調(diào)度機構(gòu)的電網(wǎng)模型特別是在線模型，大都對外部電網(wǎng)進行了簡單的等值處理，沒有足夠的外部電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運行方式數(shù)據(jù)，PAS的穩(wěn)態(tài)應(yīng)用計算精度不理想、暫態(tài)應(yīng)用計算結(jié)果可信度差。

為了解決外部電網(wǎng)建模、運行方式數(shù)據(jù)獲取的問題，我國電網(wǎng)運行方式部門采用了自上而下的解決方案：上級調(diào)度機構(gòu)把建好的模型和運行方式數(shù)據(jù)發(fā)送給下級調(diào)度機構(gòu)，下級調(diào)度機構(gòu)據(jù)此展開、增刪設(shè)備，建立符合自己實際的電網(wǎng)模型，這樣，通過相互的配合和交互滿足了各自的需求。仿照這種思路，我國的一些網(wǎng)、省調(diào)度機構(gòu)建立了自下而上的模型拼接系統(tǒng)[1-6]，通過對各區(qū)域符合IEC61970標準的電網(wǎng)模型和圖形的整合、重建，得到了所屬電網(wǎng)比較完整和詳細的模型、圖形和實時數(shù)據(jù)，不同的是各區(qū)域模型、圖形和數(shù)據(jù)的獲取、整合、重建是由自動化系統(tǒng)完成的。本文介紹一套具有江西特點的省、地一體化建模系統(tǒng)，并對其應(yīng)用前景進行展望。

1 模型拼接的原理

模型拼接，就是要把各個區(qū)域的模型連接起來，從而得到一個比較完整的模型，其實質(zhì)是將外部網(wǎng)絡(luò)的等值元件還原，使其和實際一致。文獻[1]給出了CIM模型拆分與合并的基本原則和方法。文獻[2]基于CIM模型和SVG圖形，通過上、下級調(diào)度機構(gòu)之間關(guān)口設(shè)備的定義，建立了一個分散維護、合并建模、統(tǒng)一監(jiān)視的模型拼接系統(tǒng)。文獻[3]將建立的模型拼接系統(tǒng)用于全網(wǎng)狀態(tài)估計和聯(lián)合反事故演習，解決了相鄰區(qū)域的模型重疊問題。文獻[4]給出了模型拼接過程T接聯(lián)絡(luò)線的處理方法。文獻[5]將運行方式部門離線計算所用的BPA電網(wǎng)模型與EMS在線電網(wǎng)模型拼接,生成全電網(wǎng)模型，以提高應(yīng)用軟件的計算精度。文獻[6]將建立的模型拼接系統(tǒng)用于網(wǎng)省協(xié)調(diào)自動電壓控制(AVC)、在線預決策、安全預警等應(yīng)用。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1為模型拼接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，本江西電網(wǎng)模型拼接系統(tǒng)由服務(wù)端和客戶端兩部分組成，服務(wù)端部署在省調(diào)EMS網(wǎng)段，客戶端分別部署在省調(diào)EMS網(wǎng)段和地調(diào)EMS網(wǎng)段，服務(wù)端和客戶端通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)相連，為了不影響省調(diào)EMS系統(tǒng)的運行，服務(wù)端采用了兩臺單獨的服務(wù)器，一臺用于接收各客戶端的模型、圖形、量測配置，并完成模型、圖形和量測的整合，另一臺用于接收各客戶端發(fā)送過來的實時數(shù)據(jù)。客戶端軟件可與各EMS系統(tǒng)共用設(shè)備。

圖1 模型拼接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 客戶端功能

圖2為模型拼接系統(tǒng)客戶端主畫面，客戶端主要功能為版本導出、獨立導出、版本管理、日志查詢、傳輸配置等。版本導出是將EMS系統(tǒng)的模型按CIM格式導出、圖形（廠站圖、潮流圖等）按SVG格式導出、量測配置（這里為TASE2變量名描述文件）按約定格式導出，每次成功的導出形成一個版本（以版本號命名的壓縮文件，版本號含區(qū)域代碼和時間信息，如jx_20091224_003_ems），導出過程中需要對模型進行校驗，并形成版本說明書；獨立導出是單獨導出經(jīng)過校驗的模型、圖形或量測配置文件；版本管理是實現(xiàn)導出版本的查詢、刪除、比較、傳輸?shù)裙δ埽蝗罩静樵冇脕聿樵兡硶r間所做的操作；傳輸配置用來配置導出版本接收方的地址、目錄和傳輸方式。

圖2 模型拼接系統(tǒng)客戶端主畫面

4 服務(wù)端功能

圖3為模型拼接系統(tǒng)服務(wù)端主畫面，服務(wù)端主要功能是：版本拼接、版本導出、版本管理、版本文件拼接、獨立導出、傳輸管理、TASE2配置文件拼接、邊界設(shè)備表導出/導入、日志管理、E格式配置、系統(tǒng)當前使用版本。版本拼接是將各個客戶端傳輸過來的導出版本，按照定義的邊界，生成全網(wǎng)比較完整的模型、圖形，并生成前置遙測/遙信定義表（用于獲取客戶端實時數(shù)據(jù)）。

圖3 模型拼接系統(tǒng)服務(wù)端主畫面

5 用戶化改進

圖4為服務(wù)端實用畫面。由于江西省調(diào)EMS系統(tǒng)和模型拼接子系統(tǒng)的平臺都是OPEN3000，從實用性、易用性、簡潔性等方面做了些用戶化的改進，通過大量的按鈕和遠程調(diào)用，盡量簡化用戶的操作，實現(xiàn)了TASE2傳輸集自動生成，轉(zhuǎn)發(fā)記錄自動生成，TASE2變量名自動生成；比如，用戶點擊“撫州版本導出”按鈕就可以導出撫州地區(qū)電網(wǎng)的模型、圖形和TASE2變量名文件，并傳送到服務(wù)端來，因此，服務(wù)端可以不依賴客戶端就能得到客戶端的模型、圖形等的最新版本。

圖4 模型拼接系統(tǒng)服務(wù)端實用畫面

為了能方便、全面地了解服務(wù)端和客戶端的通信情況，將各個通信通道集中到一個畫面來監(jiān)視，圖5模型拼接系統(tǒng)通道監(jiān)視畫面所示。

圖5 模型拼接系統(tǒng)通道監(jiān)視畫面

為了能夠方便地進入各客戶端的廠站畫面，將各客戶端的主畫面通過按鈕集中到一個畫面來，由客戶端的主畫面再到廠站畫面符合用戶的使用習慣，如圖6模型拼接系統(tǒng)客戶端主畫面所示。

圖6 模型拼接系統(tǒng)客戶端主畫面匯總

6 應(yīng)用展望

模型拼接系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域大致如下：

1）省、地一體化監(jiān)視。

在省調(diào)側(cè)有地調(diào)完整的圖形、模型和實時數(shù)據(jù)，省調(diào)值班調(diào)度員在有必要時可方便地看到和地調(diào)邊界廠站處更詳細的設(shè)備運行信息，從而實現(xiàn)一體化監(jiān)視；省調(diào)自動化人員也可通過邊界廠站處地調(diào)管轄設(shè)備的量測數(shù)據(jù)，核對本側(cè)數(shù)據(jù)，從而提高量測數(shù)據(jù)的準確性。

2）源端維護，信息共享。

上級調(diào)度機構(gòu)可以下級調(diào)度機構(gòu)的模型、圖形為基礎(chǔ)，通過整合得到自己所需要的全網(wǎng)模型和圖形，滿足監(jiān)視、控制和分析的需要，將下級調(diào)度機構(gòu)概念推廣到發(fā)電廠或變電站，通過對發(fā)電廠和變電站模型、圖形的整合，可以得到各級調(diào)度機構(gòu)所需的模型和圖形，這樣就可以大大減輕主站維護工作量，實現(xiàn)源端維護，信息共享。

3）聯(lián)合反事故演習。

一般來說調(diào)度機構(gòu)在對電網(wǎng)建模時會對下級調(diào)度機構(gòu)管轄的設(shè)備或線路進行等值，以滿足在線穩(wěn)態(tài)分析或暫態(tài)分析的需要，比如將管轄范圍外的線路等值成負荷，將聯(lián)絡(luò)線對測等值成發(fā)電機。沒有完整的電網(wǎng)設(shè)備或線路模型，在進行省、地聯(lián)合反事故演習時就不是很方便，比如模擬低頻/低壓減載裝置的動作行為顯得不是很真實，減負荷量可能只是一個總負荷的一部分，不能具體到設(shè)備，相反，有了模型拼接系統(tǒng)，聯(lián)合反事故演習可以做到更真實、更方便。

4）為下級調(diào)度機構(gòu)建立更精確的外網(wǎng)等值模型。

為了提高下級調(diào)度機構(gòu)PAS軟件的計算精度，我國有些調(diào)度機構(gòu)基于自身的電網(wǎng)模型，在邊界母線處計算出下級調(diào)度機構(gòu)管轄電網(wǎng)的等值阻抗，并實時地發(fā)送給下級調(diào)度機構(gòu)。由于這些調(diào)度機構(gòu)本身的電網(wǎng)模型中對下級調(diào)度機構(gòu)管轄電網(wǎng)就進行了等值，根據(jù)WARD等值原理，外網(wǎng)的注入是一個等值注入，是不精確的。有了模型拼接系統(tǒng)，外網(wǎng)模型，特別是電源模型更詳細，因而，外網(wǎng)的注入就更準確，以此為基礎(chǔ)計算出的等值阻抗精度應(yīng)該更高。

5）使同業(yè)對標指標計算更客觀。

遙測估計合格率作為同業(yè)對標的一個重要數(shù)據(jù)，其作用是督促用戶加強對電網(wǎng)模型和量測數(shù)據(jù)的維護，為調(diào)度員潮流、靜態(tài)安全分析等應(yīng)用軟件奠定一個好的基礎(chǔ)，為了追求指標和排名，各單位上報的數(shù)據(jù)都不真實、不可信，作為考核部門也不可能對各單位的上報數(shù)據(jù)逐一核對。客觀上廠家狀態(tài)估計算法實現(xiàn)不統(tǒng)一，考核標準不一致也是造成遙測估計合格率這個同業(yè)對標指標考核無法做到公平、公正的原因。有了模型拼接系統(tǒng)，就可以對各考核單位的狀態(tài)估計計算采用統(tǒng)一的算法，指標計算采用統(tǒng)一的標準，實現(xiàn)客觀上的公平、公正。

7 結(jié)語

本文簡要介紹了江西電網(wǎng)模型拼接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、模塊、功能，并從省、地一體化監(jiān)視；源端維護，信息共享；聯(lián)合反事故演習；為下級調(diào)度機構(gòu)建立更精確的外網(wǎng)等值模型；使同業(yè)對標指標計算更客觀等方面對模型拼接系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域進行了展望，通過這個展望，具有模型拼接系統(tǒng)的單位，可以進一步拓展該系統(tǒng)的應(yīng)用。

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[5]陳根軍，顧全.應(yīng)用模型拼接建立的全電網(wǎng)模型[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010，32(10)：33-37．

[6]孫宏斌，李鵬，李矛，等.中國南方電網(wǎng)在線分布式建模系統(tǒng)研究與設(shè)計[J].電力系統(tǒng)自動化，2007，31(10)：82-86．