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公共信息模型的配電網(wǎng)線損管理系統(tǒng)的研究

時間:2024-10-15 01:51:52 機電畢業(yè)論文 我要投稿
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關(guān)于公共信息模型的配電網(wǎng)線損管理系統(tǒng)的研究


  論文摘要:多年以來配電網(wǎng)線損系統(tǒng)建設(shè)中模型建立、數(shù)據(jù)源整合、線損數(shù)據(jù)管理和考核等環(huán)節(jié)的經(jīng)驗,設(shè)計并實現(xiàn)了一套基于信息平臺的新型線損信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)對各自動化系統(tǒng)導(dǎo)出的CIM模型文件進行合并和擴展,建立了完整的分線、分壓、分片、分區(qū)的線損對象模型;基于統(tǒng)一編碼標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息平臺,為線損、計算提供了自動、可靠、完整的數(shù)據(jù)源;系統(tǒng)同時提供層次化、流程化的數(shù)據(jù)管理、應(yīng)用和考核機制。從而為配電網(wǎng)運行提供了科學(xué)“分析、降損、增效”的技術(shù)手段。

  論文關(guān)鍵詞:公共信息模型;統(tǒng)一編碼標(biāo)準(zhǔn);統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息平臺;統(tǒng)計線損;理論線損

  0引言

  線損率是表征企業(yè)效益和技術(shù)管理水平的綜合性指標(biāo)。長期以來存在困擾配電網(wǎng)線損統(tǒng)計和計算的若干問題主要表現(xiàn)為:①各種線損對象的建立完全由人工重新錄入,并人工指定線損對象與各自動化系統(tǒng)設(shè)備、潮流、電量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián),維護量很大;②需要分別建立各專業(yè)領(lǐng)域自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口,需要獲取的潮流、電量數(shù)據(jù)和設(shè)備參數(shù)實時性和完整性很難保證;③線損統(tǒng)計和計算未實現(xiàn)平臺化、系統(tǒng)化,僅作為線損專職上報依據(jù),并未用于數(shù)據(jù)分析和考核,達不到經(jīng)濟運行、降損管理的目的。
  隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和自動化水平的提高,不同專業(yè)領(lǐng)域在不同時期建立了一系列專業(yè)自動化系統(tǒng),如SCADA/EMS、電量采集系統(tǒng)、負(fù)荷控制系統(tǒng)、配變監(jiān)測系統(tǒng)、集抄系統(tǒng)、用電系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等.這些系統(tǒng)的直接建設(shè)目標(biāo)彼此不同,“孤島”現(xiàn)象嚴(yán)重,造成彼此數(shù)據(jù)冗余、不統(tǒng)一、重復(fù)維護等現(xiàn)象。
  隨著IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的頒布,為電力系統(tǒng)中的各種資源定義了公共信息模型(Commoninformationmodel,CIM),提供了一種用對象類和屬性及彼此關(guān)聯(lián)關(guān)系來表示電力系統(tǒng)資源的標(biāo)準(zhǔn)方法,在很大程度上方便了不同系統(tǒng)之間的信息集成和整合。目前,部分地區(qū)開始建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息平臺,實現(xiàn)了各自動化系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)、生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)E實時數(shù)據(jù)的整合,同時建立了界面集成、統(tǒng)一登錄入口的門戶站點(Porta1);所有這些工作的開展和深入為線損信息管理系統(tǒng)的建設(shè)提供了基礎(chǔ)平臺和完整可靠的數(shù)據(jù)來源。
  本文采用標(biāo)準(zhǔn)的命名規(guī)范和統(tǒng)一編碼機制,在對CIM模型合并、擴展的基礎(chǔ)上實現(xiàn)各類線損對象的自動建立和數(shù)據(jù)源的自動關(guān)聯(lián),同時方便數(shù)據(jù)共享;基于公共信息平臺實現(xiàn)了線損統(tǒng)計、計算數(shù)據(jù)來源的自動引用,最大程度提高線損統(tǒng)計和計算的實時性;以先進、專業(yè)的線損統(tǒng)計和計算手段,將實際線損統(tǒng)計、理論線損計算、線損報表等集成到統(tǒng)一的線損信息管理平臺,建立完善的數(shù)據(jù)審核、確認(rèn)和考核機制,進而實現(xiàn)對省、地、縣級電網(wǎng)高、中、低壓網(wǎng)絡(luò)中各類輸電、變電、配電設(shè)備的電能損耗進行統(tǒng)計、計算、管理和考核,既可從技術(shù)手段為降損節(jié)能提供支持,也可以促進各供電企業(yè)加強線損管理力度,增加效益,提高電網(wǎng)經(jīng)濟運行水平和電力發(fā)展質(zhì)量,從根本上實現(xiàn)降損增效的目的。

  1線損對象模型

  實現(xiàn)線損統(tǒng)計和計算首先需建立靜態(tài)數(shù)據(jù)模型,創(chuàng)建線損統(tǒng)計和計算對象,包括分線、分壓、分片、分區(qū)對象等。這些線損對象在其他自動化系統(tǒng)中均有相關(guān)描述,但關(guān)心的屬性不同;而線損統(tǒng)計和計算所需的信息可能來源于不同的自動化系統(tǒng),需要進行設(shè)備靜態(tài)信息、動態(tài)數(shù)據(jù)的整合。
  常規(guī)線損對象建立方式為人工創(chuàng)建、人工設(shè)置設(shè)備對象的關(guān)聯(lián),工作量巨大,且數(shù)據(jù)不一致、維護不及時現(xiàn)象嚴(yán)重,甚至直接導(dǎo)致系統(tǒng)失敗。本文基于各系統(tǒng)導(dǎo)出的靜態(tài)CIM模型,依據(jù)統(tǒng)一的設(shè)備編碼和命名規(guī)則,自動創(chuàng)建線損對象、自動實現(xiàn)設(shè)備關(guān)聯(lián)。

  1.1公共信息模型和統(tǒng)一編碼標(biāo)準(zhǔn)
  CIM模型提供了對電力系統(tǒng)對象資源的標(biāo)準(zhǔn)化描述,對各電力系統(tǒng)對象的系統(tǒng)間信息交互提供了保障。統(tǒng)一編碼標(biāo)準(zhǔn)之后,將可以對不同系統(tǒng)CIM模型描述文件中的設(shè)備進行識別、編碼完善和管理。如某地區(qū)統(tǒng)一編碼規(guī)則為“5位單位代碼+1位設(shè)備種類+6位線路代碼”,該線路在所有系統(tǒng)均使用該編碼表示,很容易實現(xiàn)集成。①單位代碼:分別代表省、地、縣電力局等;②設(shè)備種類:變電(B);③線路代碼:1位干支類型(0)+1位電壓等級代碼+4位線路流水號(采用線路編碼,不足4位前面補零)。各電壓等級代碼如表1所示。

設(shè)備的命名方案和設(shè)備的層次結(jié)構(gòu)密切相關(guān),本文用聚集關(guān)系描述設(shè)備層次結(jié)構(gòu);確保不同系統(tǒng)中設(shè)備對象的名字的唯一性,且具有一定的可讀性,方便標(biāo)識、交流和定位設(shè)備對象。所采用設(shè)備命名屬性的說明如下。①名稱(Name):同一父對象范圍內(nèi)各對象的唯一名稱;②描述(Discription):對象或?qū)嵗拿枋觯虎勐窂矫Q(Pathname):在容器層次結(jié)構(gòu)中構(gòu)造的、并且具有一個單級標(biāo)志的對象,也可以具有一個多級標(biāo)志(Multileveldesignation);④別名(Alias—name):對象或?qū)嵗娜我馕淖置?Afreetextnameoftheobject or"instance)。

  1.2線損對象模型來源
  如上所述,基于CIM的系統(tǒng)模型可以將整個電力系統(tǒng)資源網(wǎng)的所有對象描述為統(tǒng)一模型。但是,線損系算所依靠的模型不僅僅是從CIM模型中抽取一部分對象而得到,還必須對CIM模型中相關(guān)對象的屬性進行擴充和修改以符合本系統(tǒng)的需要。為實現(xiàn)異構(gòu)下不同自動化系統(tǒng)中設(shè)備屬性的互聯(lián)和互操作,本文遵循上述統(tǒng)一編碼和命名規(guī)范,提供基于XML文件的數(shù)據(jù)庫導(dǎo)導(dǎo)出工具進行設(shè)備屬性認(rèn)定、整合和擴展,實現(xiàn)線損對象的自動創(chuàng)建和供售關(guān)聯(lián),如圖1所示。

  1.3線損對象
  線損統(tǒng)計可覆蓋全部分線、分壓、分片、分臺區(qū)等對象,線損對象結(jié)構(gòu)塔形圖如圖2所示。對該塔形圖上的任何一個單元、區(qū)域或多個單元、區(qū)域的組合,系統(tǒng)在數(shù)據(jù)完整情況下均可對其進行線損統(tǒng)計和計算。在系統(tǒng)中,以上任何一種線損對象均被模型完全的表述和覆蓋。同時提供了基于模型的線損對象管理機制。該機制使得管理者可以方便地查看當(dāng)前電網(wǎng)運行狀況,同時模擬各種電網(wǎng)運行方式并且進行模擬計算,最終為“增供降損”工作提供了有效手段(工具)。

  1.4線損模型應(yīng)用
  以某市局為例,該市電力局負(fù)責(zé)維護110kV及其以上級別的電網(wǎng),而市屬各縣電力局負(fù)責(zé)維護35kV及其以下的電網(wǎng)。如果要應(yīng)用模型對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行描述和控制,首先要求該市及下屬各縣電力局對各自資源進行統(tǒng)一編碼,同時生成各自所屬的CIM模型;其次需要對模型進行整合;最后對模型進行抽取和再加工,以得到整個市電力局所轄范圍內(nèi)的線損模型。該模型中,需要對每一個線損對象的供售關(guān)系和關(guān)聯(lián)關(guān)系進行詳細的描述。如對某一個220kV變壓器進行的描述,不僅應(yīng)該包括其所屬的電壓等級以及變電站;同時也應(yīng)該包括該變壓器相關(guān)聯(lián)的各線損需要的量測量。
  應(yīng)用模型描述電網(wǎng)結(jié)構(gòu)并且計算線損后,能夠更加精確地對電網(wǎng)中的線損量進行計算,從而對線損分析提供更為精確的數(shù)據(jù),進而為企業(yè)達到“增供減損”的目的。以浙江省嘉興市電力局為例,該市2006年售電量估計值為180億kWh。應(yīng)用該系統(tǒng)前對220kV變壓器損耗估計值為2.8%,應(yīng)用該系統(tǒng)之后計算出220kV變壓器損耗僅為2%,僅此一項就可節(jié)省資金400萬元人民幣左右。

  2線損數(shù)據(jù)來源

  線損系統(tǒng)需要從若干套不同的電力自動化系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù),如果為這些系統(tǒng)每一套建立一個數(shù)據(jù)接口,不僅開銷頗大,而且也加大了維護的工作量。在企業(yè)實時數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)進行模型整合后,各自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)可按采集周期自動保存在統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息平臺中;基于信息模型的線損系統(tǒng)對線損統(tǒng)計、理論計算所需的供/售電量、設(shè)備參數(shù)、潮流數(shù)據(jù)等,可直接從統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息平臺引用;未進入平臺的數(shù)據(jù),可通過接口獲取。

  2.1實時數(shù)據(jù)信息平臺
  建立數(shù)據(jù)信息平臺可以有多種方式,包括普通關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和各種實時數(shù)據(jù)庫等。以下以浙江省為例,介紹利用PI實時數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)的整合情況。PI數(shù)據(jù)庫是由美國OSISoftware公司開發(fā)的一套基于C/S的商品化軟件應(yīng)用平臺,旨在建立大型的實時數(shù)據(jù)庫,能夠以數(shù)據(jù)原形的方式長期在線存儲企業(yè)所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù),滿足快速、高效地進行數(shù)據(jù)采集、存儲和顯示的要求。
  根據(jù)PI實時數(shù)據(jù)庫的特點,與線損管理系統(tǒng)相關(guān)的SCADA、電量采集系統(tǒng)、負(fù)荷控制系統(tǒng)、配變監(jiān)控系統(tǒng)、居民集抄系統(tǒng)等,均可對相關(guān)設(shè)備對象建立測點,將實時采集數(shù)據(jù)保存在PI數(shù)據(jù)庫中。實時數(shù)據(jù)類型及采集周期如圖3所示。

這樣線損系統(tǒng)可直接從PI數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)引用數(shù)據(jù),無須系統(tǒng)接口及數(shù)據(jù)的重復(fù)保存。

  2.2數(shù)據(jù)綜合平臺
  系統(tǒng)理論線損計算所需線損設(shè)備對象的銘牌參數(shù)、運行參數(shù),以及大量的系統(tǒng)用戶信息等,在SAP系統(tǒng)(或生產(chǎn)管理系統(tǒng))中均有保存。為避免大量的人工錄入和重復(fù)設(shè)置,減少數(shù)據(jù)冗余和不一致問題,線損系統(tǒng)可基于SAP平臺建立,并可直接關(guān)聯(lián)引用數(shù)據(jù),無須系統(tǒng)接口及數(shù)據(jù)的重復(fù)保存。

  2.3用電綜合平臺
  線損和計算所需數(shù)據(jù)源除上述實時數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)外,還需從用電營銷系統(tǒng)中獲取用電量數(shù)據(jù);該系統(tǒng)一般獨立建設(shè),不進入上述實時、管理數(shù)據(jù)平臺,需獨立建設(shè)系統(tǒng)接口。

  3線損數(shù)據(jù)分析和管理
  
  在建立線損對象模型、確?煽康臄(shù)據(jù)來源后,線損系統(tǒng)的主要工作就是線損統(tǒng)計、計算、分析、管理和應(yīng)用。

  3.1線損統(tǒng)計、計算和分析
  線損有統(tǒng)計線損和理論線損之分,二者的差異是由于計量裝置誤差、漏抄、錯抄、違章用電和竊電等因素引起。統(tǒng)計線損工作主要是完成一些分析報表;必要時進行理論計算分析,以便采取切實可行的降損措施;同時,理論計算可為電網(wǎng)設(shè)計、技術(shù)改造提供理論依據(jù)。根據(jù)統(tǒng)計線損、理論線損,可進行下面一系列線損比對分析:①同期比較。去年同期、上月同期與本月線損率進行比較分析。②同比分析。不同線損對象相同時間、相同線損對象不同時間線損率比較分析。③有損分析?鄢、售電量中的“無損電量”后,進行線損比對分析。④指標(biāo)分析。將實際統(tǒng)計線損與下達的線損指標(biāo)進行比對分析,對超標(biāo)情況進行告警,并自動觸發(fā)理論計算,分析原因。⑤雙值比對。將統(tǒng)計線損值和理論線損值進行比對分析。⑥離線分析。根據(jù)離線計算模型,改變設(shè)備參數(shù)配置、運行方式等條件,比較線損率的高低,以便分析“技術(shù)降損”的措施效果。

  3.2線損數(shù)據(jù)管理和考核
  因運行與管理環(huán)節(jié)發(fā)生的電能損失在整個線損中占有一定比重,加強線損管理可以提高企業(yè)的效益,而且有重要的效益。線損系統(tǒng)作為—套實際執(zhí)法性應(yīng)用系統(tǒng),在確保系統(tǒng)具有正確應(yīng)用功能的同時,必須保證數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性,確保計算分析結(jié)論的可用性、可靠性,否則無法實現(xiàn)“管理”與“考核”功能。為此,結(jié)合線損分級管理機制,設(shè)置不同級別和權(quán)限的用戶,按照數(shù)據(jù)管理流程和要求,在權(quán)限允許范圍內(nèi)進行相關(guān)數(shù)據(jù)的錄入、審核和確認(rèn),相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)可根據(jù)數(shù)據(jù)審核、確認(rèn)標(biāo)志,考核相關(guān)崗位人員對數(shù)據(jù)管理、消缺工作的及時性和完整性。基于該機制建立的指標(biāo)管理和考核機制,可以達到輔助降損管理的目的。

  4結(jié)束語

  現(xiàn)代系統(tǒng)正朝著集成化、平臺化方向發(fā)展,本文基于IEC61970的CIM模型標(biāo)準(zhǔn)、實時數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)信息平臺構(gòu)建了新型線損信息管理系統(tǒng),可很好解決線損對象模型的建立、數(shù)據(jù)來源、線損管理和考核等實際問題;目前在線路運行方式維護上還存在大量的工作,若進一步與空間公共信息平臺GIS結(jié)合,運行維護人員可簡單方便地在GIS聯(lián)絡(luò)圖上維護線路模型,屆時將把線損管理系統(tǒng)推到一個更高級別的應(yīng)用水平。

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