EMS中模型數據糾錯系統的研究和開發

（1．廣東電網公司中山供電局，廣東 中山 528400；2． 南京我的電氣科技有限公司，江蘇 南京 210003）

EMS中模型數據糾錯系統的研究和開發

李國號1許先鋒2

（1．廣東電網公司中山供電局，廣東 中山 528400；2． 南京我的電氣科技有限公司，江蘇 南京 210003）

目前在能量管理系統（EMS）中，模型數據量爆發式增長，數據正確性與否越發重要。本文研究和開發了一套EMS模型數據糾錯系統。該系統通過標準的數據接口從EMS系統獲取完整的模型信息，對模型數據中的設備名稱、設備類型、設備關聯關系、網絡拓撲連接關系、圖形拓撲連接關系、公式定義等多方面對模型數據進行全面檢查和糾錯。針對某地級電網模型進行了測試，取得良好的實用效果。

能量管理系統;模型數據;檢查糾錯

引言

目前在能量管理系統中，模型數據量爆炸式增長，數據正確與否越發重要，直接關系到各種電力應用軟件的運行結果。模型數據維護不到位，不僅會影響新的高級應用軟件的開發，也會導致已經投運的應用軟件運行不正常，實用化程度低，甚至出現錯誤的計算結果，導致調度員做出錯誤的決策，嚴重的會造成誤調度、誤操作，直接影響到電網的安全穩定運行。

模型糾錯是個繁重而細致的工作，目前EMS系統自身的模型糾錯功能薄弱，糾錯能力差，而單純依靠自動化人員進行人工糾錯難以適應模型不斷增長的需要。隨著智能調度的發展，模型數據作為各種高級應用功能的基礎，對其正確性提出了更高的要求。

目前專門針對EMS模型糾錯進行研究的文章和開發的系統尚未見發布。本文研究和開發了一套EMS模型數據糾錯系統。該系統通過標準的數據接口從EMS系統獲取完整的模型信息，對模型數據中的設備名稱、設備類型、設備關聯關系、網絡拓撲關系、圖形拓撲、公式定義等多方面對模型數據進行檢查和糾錯，避免由于模型維護和實時數據不正確造成的調度、監控人員誤判斷和誤操作。同時完整正確的電網模型可以為后續高級功能的開發打下良好的基礎。保證調度自動化系統安全穩定運行，為調度自動化系統功能的擴展打下良好的基礎，適應智能電網發展的要求。

1 系統總體結構和功能

1.1 總體結構

EMS模型數據糾錯系統在設計的過程中采用模塊化結構設計，主要由數據接口、數據糾錯、人機界面展現三個主模塊組成。其中數據糾錯模塊又包括設備名稱糾錯、設備類型糾錯、設備關聯關系糾錯、網絡拓撲連接關系糾錯、圖形連接關系糾錯、公式定義糾錯等模塊組成。如圖1所示。

1.2 系統功能

（1）數據接口

數據接口遵循IEC61970標 準， 支 持EMS提供的數據訪問接口、xml格式模型文件導入等多種方式，從EMS系統中獲取電網模型信息。包括廠站、母線、變壓器、線路、負荷、容抗器、斷路器、刀閘、接地刀閘、公式等數據。

（2）設備名稱糾錯本功能主要根據電網拓撲連接關系檢查斷路器、刀閘、線路、接地刀閘、主變等名稱是否正確。根據電網設備命名規范，線路名稱中應包含所屬廠站名稱。斷路器雙重編號應包含所連的線路、主變、負荷、容抗器等設備名稱。 刀閘名稱中應包含所連的斷路器名稱。斷路器間隔的接地刀閘名稱中應包含所在間隔的斷路器名稱。母線間隔的接地刀閘名稱應符合當地命名規范。

（3）設備類型糾錯

本功能主要根據電網拓撲關系檢查斷路器類型、變壓器類型、容抗器類型是否正確。根據EMS模型規范，斷路器類型包括普通開關、母聯開關旁路開關、變壓器分支開關、小車開關等。變壓器類型包括主變、所用變等。容抗器類型包括串聯、并聯和分裂等。如果數據庫中維護的設備類型和系統判斷的設備類型不一致， 則說明設備類型維護錯誤。

（4）設備關聯關系糾錯

本功能主要檢查線路－線段－交流線段端點之間的對應關系以及變壓器和繞組之間對應關系，尤其是T接線配置檢查。

圖1 系統軟件結構

根據EMS模型定義規則，線路－線段－交流線段端點數目應該是1:n:2*n的倍數關系。雙繞組變壓器的變壓器-繞組數目是1:2的倍數關系，三繞組變壓器的變壓器：繞組數目是1:3的倍數關系。

設備關聯關系的正確性直接影響到電網拓撲的正確性，直接影響智能操作票、狀態估計、潮流分析、avc等高級應用的正確性。

（5）網絡拓撲糾錯

該功能主要檢查系統中是否有未做節點入庫的設備、是否有孤立的電氣島。分析每個設備所連接的設備，分析每個節點所連接的設備。

（6）圖形拓撲糾錯

本功能根據用戶定義的標準間隔接線方式和網絡拓撲分析，檢查系統中用戶繪制的間隔接線是否正確。系統提供標準接線定義功能。不同電壓等級、不同間隔類型可以定義多個標準接線方式，如果用戶繪制的間隔接線無法匹配任何標準接線方式，則提示用戶該間隔接線錯誤或可疑。用戶也可以取消標準間隔定義。

（7）公式定義糾錯

公式是EMS系統中重要的工具之一，用來實現各種數據量的自動組合和計算。一個公式由計算結果和計算分量組成。而計算結果又可以成為其他公式的計算

分量。在公式數量非常多的情況下，容易出現公式嵌套的情況，使公式計算陷入死循環。

圖2 開關間隔示例

圖3 a 正確接線方式 圖3b錯誤接線 圖3c 錯誤接線

圖4 系統人機界面圖

公式定義糾錯提供公式嵌套檢查功能，提示用戶哪些公式存在嵌套。

此外公式定義糾錯既可以查看一個公式由哪些計算分量組成，也可以查看一個計算分量被哪些公式引用。

（8）人機界面

本功能將模型糾錯的結果通過人機界面展現給用戶。系統可以按錯誤類型進行分類展現，也可以按廠站進行展現。并可以提示模型錯誤的原因，便于用戶進行模型糾錯。

2 關鍵技術和算法

2.1 設備名稱糾錯算法

在電力系統中，電力設備的命名一般遵循一定的規范。但由于設備數目眾多，設備名稱的維護和糾錯是個復雜而繁重的工作。本文根據設備拓撲連接關系和設備命名規范自動實現對斷路器、刀閘、線路、接地刀閘、主變等名稱的糾錯。

以圖2為例，在該間隔中，開關編號為101，根據命名規范，其所連刀閘的名稱中應該包含”101”，從開關101兩端出發進行搜索，得到其母線側刀閘和負荷側刀閘。從圖中可以看出，母線側刀閘名稱中包含”101”，負荷側刀閘名稱中不包含”101”,因此負荷側刀閘名稱錯誤。

2.2 設備類型糾錯算法

（1）斷路器類型糾錯算法。如果斷路器兩端直接連接母線，則斷路器類型應該為旁路/母聯開關；如果兩個斷路器一端直接連接，且連接變壓器，另外一端均連接母線，則這兩個斷路器類型應該為變壓器分支開關；如果10kV斷路器兩端沒有刀閘，則斷路器類型可能是小車開關。

（2）變壓器類型糾錯算法。如果變壓器有三個繞組，則變壓器類型應該是三圈變；如果變壓器有兩個繞組，且繞組均有節點號，則變壓器類型應該為雙圈變；如果變壓器有兩個繞組，只有一個繞組有節點號，則變壓器類型應該為所用變。

（3）容抗器類型糾錯算法。如果容抗器三個節點號均大于0，則容抗器類型應該為分裂電抗；如果容抗器只有兩個節點號大于0，則容抗器類型應該為串聯容抗器；如果容抗器只有一個節點號大于0，則容抗器類型應該為并聯容抗器。

2.3 圖形拓撲糾錯算法

一個變電站的接線圖可以由多個間隔組成，而一個間隔又主要由若干個開關、刀閘、接地刀閘、線路端點、變壓器繞組、負荷等組成。因此檢查變電站的接線圖繪制的是否正確，主要是檢查每個間隔的接線是否正確。本文采用基于廣度優先搜索的圖形拓撲算法，從線端、繞組、負荷等端點對間隔進行搜索，以母線和變壓器為搜索邊界，記錄下搜索路徑上的斷路器、刀閘和接地刀閘。將正確間隔搜索到的設備列表定義為標準間隔。將待糾錯間隔搜索到的設備列表和標準間隔的設備列表進行比較，如果兩個設備列表里的設備數目一致，并且設備類型一致，則說明其他間隔的圖形繪制正確。下面以圖3為例介紹介紹。

圖3分別表示了正確接線方式和兩種可能的錯誤接線方式。在圖3b中開關和刀閘一端空掛，在圖3c中線路直接連接到母線上。

以圖3a為例，從交流線路端點開始搜索，搜索路徑上的設備類型依搜索順序分別是：刀閘、刀閘、接地刀閘、斷路器、刀閘、接地刀閘。

圖3b的搜索路徑上的設備類型是：刀閘、刀閘、接地刀閘、接地刀閘。

圖3c的搜索路徑上的設備類型是：無

用戶將圖3a間隔定義為標準間隔，將圖3b和圖3c搜索路徑上的設備列表和圖3a搜索路徑上的設備列表通過比較，可以判斷圖3b和圖3c接線方式錯誤。

3 應用情況

本系統采用c++語言開發后臺糾錯服務進程，采用qt開發跨平臺人機交互界面。針對某地級電網模型進行了測試。系統可以正確的檢查出目前EMS模型中存在的錯誤，大大方便用戶的糾錯，取得良好的效果。如圖4所示。

結語

本文研究并開發了一套EMS模型數據糾錯系統，實現對EMS電網模型數據的全方位檢查和糾錯，便于自動化人員快速定位錯誤和修正錯誤。正確的模型數據為調度自動化系統功能的擴展打下良好的基礎，適應智能電網發展的要求，具有很好的應用前景。

[1] 賈文峰．基于軟件構件的MIS開發研究[J]．洛陽大學學報，2007．

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