基于調(diào)控云平臺(tái)的全時(shí)態(tài)多源圖模融合規(guī)則研究

張 超，王立建，曹張潔，徐德偉

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司杭州供電公司，杭州 310000；2.杭州沃瑞電力科技有限公司，杭州 310027）

0 引言

隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)正朝著包含大量數(shù)據(jù)和信息計(jì)算的系統(tǒng)發(fā)展，而云計(jì)算技術(shù)作為一種新興的計(jì)算模式，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力相關(guān)行業(yè)[1-3]。因此，統(tǒng)一的云模型與應(yīng)用服務(wù)技術(shù)，如電網(wǎng)模型云平臺(tái)等應(yīng)運(yùn)而生，為智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)提供了有力的支撐。電網(wǎng)模型云平臺(tái)是浙江電網(wǎng)調(diào)控云平臺(tái)PaaS 層的主要平臺(tái)之一，其主要提供元數(shù)據(jù)管理、字典管理、主/配網(wǎng)多業(yè)務(wù)多時(shí)態(tài)圖形與模型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及源端維護(hù)和圖模訂閱發(fā)布等服務(wù)，并提供縱向同步服務(wù)，實(shí)現(xiàn)與上級(jí)調(diào)控云系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)交互；通過模型訂閱服務(wù)、跨反向隔離裝置傳輸服務(wù)實(shí)現(xiàn)向Ⅰ區(qū)EMS（能量管理系統(tǒng)，如D5000 和OPEN3000），Ⅱ區(qū)電能量系統(tǒng)或其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的圖模發(fā)布[4-5]。模型云平臺(tái)通過數(shù)據(jù)交換平臺(tái)在縱向和橫向都要與很多系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，因此需要對(duì)交互數(shù)據(jù)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。目前，主/配網(wǎng)圖模信息集成的標(biāo)準(zhǔn)主要為IEC 61970，IEC 61968 和IEC 62325 等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)中的301 部分各自描述了電網(wǎng)圖形和模型標(biāo)準(zhǔn)，并且在第四部分描述了全量、增量以及接口方式的交互過程。

通過電網(wǎng)模型云平臺(tái)，能夠快速有效地獲取電網(wǎng)的模型數(shù)據(jù)，并且基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的模型數(shù)據(jù)具有較高的兼容性，能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛地應(yīng)用[6-8]。但是，無論數(shù)據(jù)平臺(tái)采用集中式存儲(chǔ)還是分布式存儲(chǔ)（云存儲(chǔ)），獲取一次全部的圖模數(shù)據(jù)都是非常耗費(fèi)資源的操作，因此，研究圖模數(shù)據(jù)的融合與拆分是一種降低資源消耗、提高經(jīng)濟(jì)性的有效措施。目前，已有部分學(xué)者開展了對(duì)模型云平臺(tái)以及模型拆分融合方面的研究工作。如文獻(xiàn)[9-12]提出配電網(wǎng)異構(gòu)信息模型融合，將配電網(wǎng)各應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)及軟件進(jìn)行模型融合，搭建了虛擬化模型中心，解決了智能電網(wǎng)建設(shè)過程中配電網(wǎng)的信息交疊浪費(fèi)、數(shù)據(jù)孤島以及軟硬件平臺(tái)異構(gòu)導(dǎo)致的信息無法交互的問題。文獻(xiàn)[13]利用CIM 模型拆分合并技術(shù)建立整定計(jì)算的數(shù)據(jù)中心，集中全網(wǎng)整定計(jì)算模型和圖形數(shù)據(jù)，構(gòu)建了電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)整定計(jì)算數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。文獻(xiàn)[14]研究了基于CIM/E 的電網(wǎng)模型信息一體化管理，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用多模型一體化管理、離線與在線模型一體化管理和多級(jí)電網(wǎng)模型一體化管理，解決了調(diào)度中心之間及調(diào)度中心內(nèi)部各專業(yè)之間的模型信息實(shí)時(shí)共享問題。

圖模時(shí)態(tài)與圖模來源是影響圖模融合過程的重要影響因素，如果不考慮該因素，當(dāng)存在時(shí)態(tài)不一致或圖模不兼容時(shí)，將會(huì)影響圖模融合的準(zhǔn)確性。因此，開展了對(duì)基于模型云平臺(tái)的全時(shí)態(tài)多源圖模融合的研究工作，對(duì)全時(shí)態(tài)多源圖模融合過程中的概念、術(shù)語、數(shù)據(jù)等內(nèi)容進(jìn)行了定義，并提出了不同應(yīng)用場(chǎng)景下的模型融合、拆分和比較的標(biāo)準(zhǔn)，形成了全時(shí)態(tài)多源圖模融合規(guī)則。通過定義增量模型和拆分模型，在增量模型和拆分模型的基礎(chǔ)上，解決全量模型傳輸消耗資源大、效率低的弊端；同時(shí)也定義了增量模型和拆分模型的流轉(zhuǎn)過程，從而保證每一個(gè)環(huán)節(jié)正確、可驗(yàn)證，且能夠從增量模型和拆分模型還原出全模型；在IEC 61970 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了裁剪，增加了規(guī)劃態(tài)圖形和模型的定義及交互規(guī)則。

1 全時(shí)態(tài)多源圖模融合相關(guān)定義

1.1 圖模融合數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)要求

數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)主要分為應(yīng)用與數(shù)據(jù)平臺(tái)之間、應(yīng)用與應(yīng)用之間、應(yīng)用與外部應(yīng)用之間3 種情況，為保證圖模融合順利進(jìn)行，圖1 對(duì)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程提出如下要求：

圖1 圖模融合數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)要求

（1）應(yīng)用與平臺(tái)之間的圖模數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)可通過標(biāo)準(zhǔn)SQL（數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語言）以及相關(guān)的ODBC，JDBC 進(jìn)行，但需日志記錄操作；此外，也可參考應(yīng)用和應(yīng)用之間的流轉(zhuǎn)要求。

（2）基于保證安全以及易于調(diào)試兩方面的考量，應(yīng)用與應(yīng)用之間交互的圖模數(shù)據(jù)需以可讀性文本的形式傳送，當(dāng)具體到特定的圖模融合場(chǎng)景時(shí)，可依據(jù)需求在XML 和E 格式文檔、Json 格式中進(jìn)行選擇；也可在此基礎(chǔ)上，擴(kuò)展定義特定的數(shù)據(jù)格式，如圖形的G 和SVG 格式、模型的CIME 格式和采集量的DT 格式。

（3）應(yīng)用與調(diào)控云之外的系統(tǒng)有數(shù)據(jù)交換需求的，要在應(yīng)用中先進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)化，才能在調(diào)控云上流轉(zhuǎn)、融合，如BPA 和PSDB 數(shù)據(jù)；若要與其他應(yīng)用進(jìn)行圖模融合，則需轉(zhuǎn)化為符合應(yīng)用與應(yīng)用之間流轉(zhuǎn)要求的格式才能進(jìn)行。

1.2 全量、增量、拆分模型的定義及關(guān)系

為對(duì)有限的資源實(shí)現(xiàn)最大化利用，對(duì)全部圖模數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分，在必要數(shù)據(jù)得到更新，即滿足數(shù)據(jù)完整性要求的情況下，可以不進(jìn)行全模型操作，其中必要數(shù)據(jù)根據(jù)其特性定義為增量數(shù)據(jù)或者拆分?jǐn)?shù)據(jù)。若必要數(shù)據(jù)表達(dá)的是數(shù)據(jù)變化，如增減、修改等，就將其定義為增量模型；若必要數(shù)據(jù)表達(dá)的是全量數(shù)據(jù)的一部分，那么將其定義為拆分模型。

全量模型的范圍具有一定靈活性，其可以指一個(gè)應(yīng)用所需的全部數(shù)據(jù)，也可以是一個(gè)特定功能所需的全部數(shù)據(jù)，可視具體的場(chǎng)景來調(diào)整。增量模型和拆分模型要以具體的全量模型作為基礎(chǔ)，若不存在全局和部分的關(guān)系，則無法形成拆分模型；若數(shù)據(jù)未發(fā)生變化，則無法形成增量模型。拆分模型與全量模型關(guān)系如圖2 所示；增量模型和全量模型關(guān)系如圖3 所示。

圖2 拆分模型和全量模型的關(guān)系

圖3 增量模型和全量模型的關(guān)系

在實(shí)現(xiàn)全量模型拆分時(shí)，需定義明確的邊界條件，同時(shí)為了拆分之后的多個(gè)模型能夠融合，邊界上的元素至少要存在于2 個(gè)拆分模型中，在必要時(shí)，可對(duì)外部模型進(jìn)行等值處理。拆分模型進(jìn)行合并時(shí)，外部等值模型會(huì)被實(shí)際模型替代，邊界上重復(fù)的元素在合并后只會(huì)出現(xiàn)一次。

圖模融合就是分析全量模型、增量模型和拆分模型之間的內(nèi)在關(guān)系，實(shí)現(xiàn)在應(yīng)用圖模數(shù)據(jù)的過程中，以盡可能小的資源消耗來滿足各個(gè)應(yīng)用對(duì)圖模數(shù)據(jù)的要求。

1.3 模型的裁剪

以規(guī)劃態(tài)電網(wǎng)模型為例，IEC 61970 中的452部分描述了穩(wěn)態(tài)電網(wǎng)模型，但規(guī)劃態(tài)的電網(wǎng)模型則與452 部分所定義的穩(wěn)態(tài)電網(wǎng)模型存在一定差異，這些差異集中體現(xiàn)在：

（1）設(shè)備模型差異。設(shè)備模型差異主要體現(xiàn)在規(guī)劃態(tài)模型中出現(xiàn)新設(shè)備投運(yùn)或舊設(shè)備退役，以及規(guī)劃態(tài)的參數(shù)在設(shè)計(jì)階段大部分是典型參數(shù)，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)中各個(gè)設(shè)備的屬性發(fā)生很大改變，新設(shè)備投運(yùn)時(shí)要在模型中添加對(duì)應(yīng)項(xiàng)，設(shè)備退役時(shí)要從模型中刪除其對(duì)應(yīng)項(xiàng)，屬性要從典型參數(shù)中進(jìn)行引用。因此，在規(guī)劃態(tài)場(chǎng)景下，要求設(shè)備模型有具體的投運(yùn)、退役時(shí)間，同時(shí)只需要有型號(hào)等少數(shù)參數(shù)來引用典型參數(shù)，在進(jìn)行模型融合時(shí)，必須要考慮設(shè)備投運(yùn)、退役的滾動(dòng)疊加和參數(shù)引用。

（2）拓?fù)湫畔⒌牟町悺Ｓ捎谝?guī)劃態(tài)是對(duì)未來網(wǎng)架的分析，因此在未投運(yùn)變電站的主接線上一般采用簡(jiǎn)化接線，絕大部分的斷路器和刀閘都被忽略。部分母線也可忽略，不進(jìn)行建模，因此相對(duì)于這部分其實(shí)就是使用Topology 類直接來建模，而不像原有模型是通過ConnectiveNOde 和Terminal 的關(guān)系來生成Topology 類的。這就要求在進(jìn)行模型融合時(shí)，對(duì)抽象類Topology 相關(guān)的數(shù)據(jù)以及檢查規(guī)則進(jìn)行適應(yīng)性改變。

（3）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)的差異。穩(wěn)態(tài)電網(wǎng)模型中設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及數(shù)據(jù)源于SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）采集的量測(cè)，但在規(guī)劃態(tài)模型中，量測(cè)值源于用戶基于規(guī)劃目標(biāo)時(shí)間電網(wǎng)運(yùn)行方式的設(shè)定值，設(shè)定依據(jù)主要為負(fù)荷預(yù)測(cè)、發(fā)電計(jì)劃或國(guó)民經(jīng)濟(jì)預(yù)估數(shù)據(jù)等，在這種情況下對(duì)SCADA 這個(gè)抽象進(jìn)行類裁剪。因此，需要增加IEC 61970—456 部分中的狀態(tài)定義內(nèi)容。如圖4所示描述了裁剪后的規(guī)劃態(tài)模型。

圖4 裁剪后的規(guī)劃態(tài)模型Profile

1.4 圖模融合數(shù)據(jù)集的定義方式

為了更加便捷地組織各類數(shù)據(jù)服務(wù)于圖模融合的不同場(chǎng)景，需遵循IEC 61970—552 部分中的Profile 定義，Profile 是一個(gè)用于表征在具體場(chǎng)景下對(duì)圖模融合所需數(shù)據(jù)類的受限子集，該子集考慮了針對(duì)場(chǎng)景的裁剪、擴(kuò)展，同時(shí)也考慮了圖形和模型的特性，且在Profile Document 中包含了具體的對(duì)象。

IEC 61970—552 部分中Profile 關(guān)聯(lián)關(guān)系如圖5 所示，橢圓表示Profile，矩形表示全模型，三角形表示增量模型，實(shí)線箭頭表示替代關(guān)系，虛線箭頭表示依賴關(guān)系。設(shè)備、拓?fù)洹顟B(tài)變量均有對(duì)應(yīng)的Profile，也有包含對(duì)象信息的Profile Document，多個(gè)Profile Document一起表達(dá)了一個(gè)完整的電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)所需要的模型集合。

圖5 IEC 61970—552 中Profile 關(guān)聯(lián)關(guān)系示例

2 全時(shí)態(tài)多源圖模融合場(chǎng)景

2.1 規(guī)劃態(tài)模型融合場(chǎng)景

規(guī)劃態(tài)模型是典型的增量模型，對(duì)當(dāng)前電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)內(nèi)容不會(huì)產(chǎn)生影響。因此，可基于規(guī)劃態(tài)數(shù)據(jù)的時(shí)間信息以及投運(yùn)停役操作標(biāo)志，與當(dāng)前電網(wǎng)模型進(jìn)行滾動(dòng)疊加，進(jìn)而得出目標(biāo)時(shí)刻的電網(wǎng)模型和狀態(tài)。以下給出了規(guī)劃態(tài)模型融合的場(chǎng)景和標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.1 應(yīng)用場(chǎng)景

電網(wǎng)規(guī)劃是和規(guī)劃態(tài)模型交互最為頻繁的應(yīng)用，通常情況下，規(guī)劃態(tài)參數(shù)模型要根據(jù)“先粗后細(xì)”的方式來進(jìn)行設(shè)計(jì)。在規(guī)劃初期，由于條件限制，可只給出電壓等級(jí)較高的設(shè)備的范圍；隨著規(guī)劃的深入，逐漸完善選型、投停日期和發(fā)電負(fù)荷水平等信息。規(guī)劃態(tài)模型如圖6 所示，OMS（訂單管理系統(tǒng)）主要承擔(dān)參數(shù)模型的管理任務(wù)，因此參數(shù)模型和OMS 的交互不可避免。在規(guī)劃態(tài)模型所對(duì)應(yīng)的設(shè)備正式投運(yùn)時(shí)，將規(guī)劃態(tài)模型推送到EMS，替換為實(shí)際投運(yùn)的設(shè)備模型。模型評(píng)價(jià)的應(yīng)用范圍較廣，它可基于參數(shù)模型本身進(jìn)行評(píng)價(jià)，也可以和其他來源的規(guī)劃態(tài)模型進(jìn)行對(duì)比，以多方比較、互相印證的方式來確保規(guī)劃態(tài)模型的合理性。在規(guī)劃態(tài)目標(biāo)時(shí)間到達(dá)之前，為確保能滿足電網(wǎng)安全的相應(yīng)指標(biāo)，需要對(duì)設(shè)備的投退進(jìn)行研究、校核，因此需進(jìn)行方式校核。通過獲取規(guī)劃態(tài)模型，對(duì)模型進(jìn)行拼接，疊加各類計(jì)劃進(jìn)行校核。圖模發(fā)布是把規(guī)劃態(tài)模型向其他應(yīng)用進(jìn)行發(fā)布的接口，提供多種方式的全量、增量參數(shù)模型的發(fā)布，以便于數(shù)據(jù)消費(fèi)者能夠高效地獲取所必須的參數(shù)模型。

圖6 規(guī)劃態(tài)模型用例

2.1.2 模型流轉(zhuǎn)融合示例

（1）電網(wǎng)規(guī)劃根據(jù)需求創(chuàng)建規(guī)劃態(tài)模型，保存于調(diào)控云的未來態(tài)應(yīng)用中，取OMS 中的典型參數(shù)，并置標(biāo)志為待審核。

（2）圖模發(fā)布把待審核的數(shù)據(jù)發(fā)布出去，主要面向模型評(píng)價(jià)和方式校核。

（3）模型評(píng)價(jià)和方式校核對(duì)規(guī)劃態(tài)模型進(jìn)行研究、對(duì)比、校核等多種操作，通過的規(guī)劃態(tài)模型置標(biāo)志位為已審核。

（4）圖模發(fā)布根據(jù)設(shè)備投退時(shí)間將已審核數(shù)據(jù)推送給EMS。

（5）EMS 根據(jù)接收到的推送完成設(shè)備的投退、流轉(zhuǎn)融合過程。

2.2 實(shí)時(shí)態(tài)和歷史態(tài)模型融合場(chǎng)景

在調(diào)控云上，實(shí)時(shí)態(tài)和歷史態(tài)模型已較為完善，在國(guó)家電力調(diào)度控制中心發(fā)布的《電力調(diào)度通用數(shù)據(jù)對(duì)象結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)》中，分公共數(shù)據(jù)模型、電力一次設(shè)備模型、保護(hù)設(shè)備模型、自動(dòng)化設(shè)備模型和系統(tǒng)表管理5 個(gè)分冊(cè)對(duì)各種類型的數(shù)據(jù)做了比較完善的定義，該設(shè)計(jì)遵循IEC 61970 標(biāo)準(zhǔn)。但對(duì)區(qū)分全量數(shù)據(jù)與增量數(shù)據(jù)以及全量數(shù)據(jù)和增量數(shù)據(jù)如何進(jìn)行高效率地查詢、流轉(zhuǎn)、融合，未做定義。

2.2.1 應(yīng)用場(chǎng)景

如圖7 所示，實(shí)時(shí)態(tài)模型要給一次調(diào)頻分析等多種應(yīng)用提供數(shù)據(jù)。在獲取數(shù)據(jù)時(shí)，如果每次都傳輸全量模型，將會(huì)帶來極大的帶寬、計(jì)算機(jī)資源的浪費(fèi)，為解決這個(gè)問題，先對(duì)實(shí)時(shí)態(tài)模型進(jìn)行細(xì)分，具體分類方法如下：

圖7 實(shí)時(shí)態(tài)模型用例

（1）電網(wǎng)模型是相對(duì)固定的數(shù)據(jù)，采集的量測(cè)數(shù)據(jù)是變化的數(shù)據(jù)。模型加量測(cè)是全量數(shù)據(jù)，模型變化、量測(cè)變化是增量數(shù)據(jù)。

（2）電網(wǎng)運(yùn)行方式是全量數(shù)據(jù)，對(duì)運(yùn)行方式的變更是增量數(shù)據(jù)。

（3）時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)為全量數(shù)據(jù)，基準(zhǔn)點(diǎn)前后數(shù)據(jù)的變化為增量數(shù)據(jù)。

原則上，除了系統(tǒng)啟動(dòng)等必要的場(chǎng)景下需要獲取全量數(shù)據(jù)外，正常運(yùn)行時(shí)均傳輸增量數(shù)據(jù)。

歷史態(tài)模型可以給一次調(diào)頻分析等多種應(yīng)用提供歷史模型數(shù)據(jù)。不同的應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)的要求不盡相同，有的應(yīng)用對(duì)參數(shù)模型和量測(cè)數(shù)據(jù)有比較嚴(yán)格的要求，如歷史狀態(tài)估計(jì)，對(duì)參數(shù)模型的敏感程度比較高；有的應(yīng)用并不需要足夠準(zhǔn)確的參數(shù)模型，但對(duì)量測(cè)、表計(jì)的歷史數(shù)據(jù)敏感程度較高，如全社會(huì)電力電量。

2.2.2 模型流轉(zhuǎn)融合示例

（1）歷史狀態(tài)估計(jì)啟動(dòng)時(shí)，獲取當(dāng)前時(shí)刻的電網(wǎng)模型以及前一個(gè)時(shí)刻的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、量測(cè)數(shù)據(jù)，組成全量模型，并保存一個(gè)基態(tài)全量模型作為歷史斷面。

（2）在運(yùn)行過程中，歷史狀態(tài)估計(jì)接收前一個(gè)時(shí)刻的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及量測(cè)變化數(shù)據(jù)，進(jìn)行正常的狀態(tài)估計(jì)計(jì)算。

（3）在合適的時(shí)間點(diǎn)，獲取電網(wǎng)模型的變化，根據(jù)變化后的電網(wǎng)模型疊加前一個(gè)時(shí)刻的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，如需保存基態(tài)歷史斷面，則將獲得或疊加后的全量模型斷面保存為新的歷史斷面。

（4）新增的電網(wǎng)模型會(huì)有新的狀態(tài)及量測(cè)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的變化也需以增量數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行傳送。

（5）若有其他應(yīng)用需要用到歷史狀態(tài)估計(jì)保存的歷史斷面，可根據(jù)時(shí)間點(diǎn)獲取合適的基態(tài)歷史斷面并疊加變化的增量數(shù)據(jù)回溯。

2.3 多源模型的拆分和融合場(chǎng)景

為保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，需要多個(gè)專業(yè)部門協(xié)作，做好多種預(yù)案，預(yù)防突發(fā)事件對(duì)電網(wǎng)造成危害。諸多外部數(shù)據(jù)，如氣象數(shù)據(jù)，在預(yù)防臺(tái)風(fēng)、高溫、凍雨等惡劣天氣給電網(wǎng)帶來危害時(shí)，有著重要的作用，因此，部分外部數(shù)據(jù)是非常必要的輸入。

在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)全量數(shù)據(jù)的需求和定義也不同，較為典型的是以調(diào)度管轄權(quán)劃分、以電壓等級(jí)劃分等。以一個(gè)省級(jí)電網(wǎng)為研究對(duì)象，只關(guān)注220 kV 以上電壓等級(jí)的設(shè)備，在這種情況下，就需要對(duì)模型進(jìn)行拆分。與之對(duì)應(yīng)，模型也有可能需要與多個(gè)小范圍的模型進(jìn)行融合、拼接，成為一個(gè)大的全量模型。

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，圖模數(shù)據(jù)無時(shí)無刻都在發(fā)生著變化，這些變化在多源的條件下還可能是并行的。因此，在進(jìn)行融合前，需要對(duì)變化中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，其中模型比較是進(jìn)行分析的基礎(chǔ)操作。

2.3.1 應(yīng)用場(chǎng)景

當(dāng)眾多的數(shù)據(jù)接入調(diào)控云時(shí)，將會(huì)進(jìn)入多源模型融合的場(chǎng)景，這需要從多個(gè)角度去分析研究。從數(shù)據(jù)源的角度來看，數(shù)據(jù)有電網(wǎng)內(nèi)部和外部2 個(gè)來源；從數(shù)據(jù)作用的角度來看，有些數(shù)據(jù)可直接表達(dá)某種特性的電網(wǎng)模型，有些數(shù)據(jù)則是作用于電網(wǎng)模型，通過改變電網(wǎng)特性來間接調(diào)整電網(wǎng)模型；從數(shù)據(jù)流動(dòng)方向的角度來看，有從其他應(yīng)用輸出電網(wǎng)模型到調(diào)控云和從調(diào)控云輸出電網(wǎng)模型到外部應(yīng)用2 個(gè)方向。

圖8 展示了模型的拆分融合示例，模型拆分和融合在調(diào)控云上很常見，不同的調(diào)度機(jī)構(gòu)作為不同的數(shù)據(jù)源向調(diào)控云傳送數(shù)據(jù)，匯集于調(diào)控云之后，成為全量模型。在應(yīng)用層面，可以根據(jù)自身需求對(duì)全量模型進(jìn)行拆分，形成多個(gè)拆分模型，也可以將部分拆分模型再次進(jìn)行融合，形成該應(yīng)用特有的全量模型。

圖8 模型的拆分融合用例

模型比較可能出現(xiàn)在如下場(chǎng)景：

（1）對(duì)象相同、來源不同的圖形模型比較。

（2）對(duì)象相同、時(shí)間不同的圖形模型比較。

（3）對(duì)象不完全相同、范圍有重疊的模型拼接前。

（4）對(duì)象有發(fā)展、時(shí)間有變化時(shí)獲取圖形模型的演變發(fā)展。

2.3.2 多源模型融合示例

（1）BPA 是一套廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)分析的軟件工具，有獨(dú)特的模型表達(dá)方式，并且其模型和算法是公開的，許多分析計(jì)算均以其結(jié)果為基準(zhǔn)。這是一個(gè)典型的外部應(yīng)用，其電網(wǎng)模型可以作為調(diào)控云應(yīng)用的輸入，調(diào)控云應(yīng)用也可以把電網(wǎng)模型輸出為它的格式供其讀取。

（2）除了G 格式圖形外，還有SVG 格式、DXT格式等多種圖形格式；其數(shù)據(jù)來源于圖模維護(hù)、圖模發(fā)布的圖形數(shù)據(jù)，也有來源于GIS 的圖形。多數(shù)據(jù)源相互協(xié)作應(yīng)用負(fù)責(zé)對(duì)多源數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、解析和融合。

（3）多源數(shù)據(jù)融合成功后，就可以根據(jù)需要在調(diào)控云上進(jìn)行駐留、分發(fā)、流轉(zhuǎn)。

2.3.3 多源模型拆分和融合示例

（1）在調(diào)控云上，根據(jù)調(diào)度管轄權(quán)或者設(shè)備所有者進(jìn)行人工維護(hù)的電網(wǎng)模型參數(shù)，以及各個(gè)數(shù)據(jù)源采集到的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、量測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)匯集到調(diào)控云，融合在一起形成全量模型。

（2）根據(jù)數(shù)據(jù)源的不同，將全量模型拆分成不同來源的數(shù)據(jù)，以便于單獨(dú)進(jìn)行處理。

（3）根據(jù)抽象層次不同，將全量模型拆分為簡(jiǎn)化接線模型和站內(nèi)全接線模型。

2.4 案例分析

如圖9、表1 所示，全量模型以某省電力公司調(diào)控云實(shí)際數(shù)據(jù)為例，目前上云的500 kV 及以上變電站和發(fā)電廠共90 座左右，220 kV 變電站及發(fā)電廠共450 座左右；500 kV 線路280 條左右，220 kV 線路1 700 條左右；500 kV 主變壓器260 臺(tái)左右，220 kV 主變壓器1 000 臺(tái)左右。

圖9 某省調(diào)控云模型數(shù)據(jù)

表1 全量模型與拆分模型數(shù)據(jù)對(duì)比

拆分模型以該省的某個(gè)中上經(jīng)濟(jì)水平的A 市和經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的B 市為例，A 市目前上云的500 kV 及以上變電站、發(fā)電廠共15 座左右，220 kV變電站及發(fā)電廠共70 座左右，境內(nèi)及經(jīng)過的500 kV 線路60 條左右，220 kV 線路250 條左右，500 kV 主變40 臺(tái)左右，220 kV 主變200 臺(tái)左右；B 市目前上云的500 kV 及以上變電站、發(fā)電廠共6座左右，220 kV 變電站及發(fā)電廠共25 座左右，境內(nèi)及經(jīng)過的500 kV 線路20 條左右，220 kV 線路100 條左右，500 kV 主變18 臺(tái)左右，220 kV主變90 臺(tái)左右。可以看出，通過拆分模型實(shí)現(xiàn)劃區(qū)管理網(wǎng)架具有數(shù)據(jù)量小、讀取高速的優(yōu)勢(shì)，維護(hù)工作相比于大地區(qū)的全量模型會(huì)更加高效、簡(jiǎn)單；也會(huì)使得管理更加靈活。

對(duì)于增量模型效果，同樣以該省調(diào)控云實(shí)際數(shù)據(jù)為例，目前上云的測(cè)點(diǎn)已經(jīng)超過100 萬個(gè)，每天生成海量的量測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到3.2 億個(gè)，海量數(shù)據(jù)必然會(huì)帶來巨大的存儲(chǔ)成本及數(shù)據(jù)應(yīng)用成本。然而，通過增量模型的處理能夠有效降低數(shù)據(jù)量。以遙信為例，每天0 時(shí)生成一個(gè)全遙信數(shù)據(jù)，其他時(shí)刻以0 時(shí)到該時(shí)刻發(fā)生的所有遙信變位次數(shù)來表達(dá)當(dāng)時(shí)的遙信位置，變位數(shù)據(jù)的數(shù)量要比全數(shù)據(jù)的數(shù)量低2 個(gè)數(shù)量級(jí)。

將進(jìn)行查詢?nèi)磕Ｐ秃筒鸱帜Ｐ退璧臅r(shí)間及結(jié)果對(duì)其資源占用情況進(jìn)行對(duì)比分析。分析結(jié)果如表2 所示，在調(diào)控云數(shù)據(jù)庫(kù)中提供了查詢復(fù)雜度評(píng)價(jià)的工具，使用該工具對(duì)全量模型和2 個(gè)拆分模型的查詢語句進(jìn)行評(píng)價(jià)。由查詢累加一欄可知，拆分模型的查詢語句復(fù)雜度比全量模型的查詢復(fù)雜度高很多。從查詢開始到結(jié)果接收完成，每個(gè)查詢均執(zhí)行3 次，以記錄平均時(shí)間消耗和結(jié)果集占用字節(jié)數(shù)大小。由時(shí)間消耗一欄可知，拆分模型的查詢時(shí)間消耗要比全量模型查詢的時(shí)間消耗降低很多，結(jié)果集占用字節(jié)數(shù)也降低很多。因此，雖然拆分模型導(dǎo)致查詢條件復(fù)雜度提升，但顯著降低了調(diào)控云存儲(chǔ)資源、帶寬占用。

表2 不同模型的絡(luò)資源占比

3 結(jié)語

在調(diào)控云匯集的數(shù)據(jù)種類日益豐富、數(shù)據(jù)融合的復(fù)雜性和難度逐步提高的條件下，根據(jù)不同場(chǎng)景的需求及特征，給出了融合操作及數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)，形成了全時(shí)態(tài)多源圖模融合模型。該模型建立后，給調(diào)控云平臺(tái)與調(diào)控云應(yīng)用之間、調(diào)控云不同應(yīng)用之間、調(diào)控云平臺(tái)與外部應(yīng)用之間的圖模數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)、融合和拆分帶來極大便利，通過對(duì)全量模型、拆分模型以及增量模型的靈活應(yīng)用，可以滿足不同的需求并且兼顧效果和性能，對(duì)調(diào)控云服務(wù)潛力的挖掘具有重大意義。