基于CIM_SVG的电力系统图模数据融合技术.pdf

书书书第 卷 第 期 年 月沈阳工业大学学报 收稿日期：基金项目：国家自然科学基金项目（）。作者简介：蔡文婷（），女，河南兰考人，高级工程师，硕士，主要从事电力系统建模等方面的研究。檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪殏殏殏殏电气工程 ：基于 的电力系统图模数据融合技术蔡文婷，方文崇，朱文，刘沛林，夏伟（南方电网数字电网研究院有限公司 智能输配电与智慧能源事业部，广东 广州 ；中国南方电网有限责任公司 电力调度控制中心，广东 广州 ；广东电网有限责任公司 东莞供电局，广东 东莞 ）摘要：针对调度主站和电网 平台图模数据源不统一、图模规范不一致，导致电力系统输变配拓扑无法贯通及图模维护工作量大的问题，提出了一种基于 的电力系统图模数据融合技术。依据图模交互规范梳理图模校验规则，采用 解析图模，运用 分析中间结构拓扑。开发图模数据融合系统实现数据维护源头统一，支撑输变配一张网的拓扑贯通与集成应用。通过对多个地市局不同电压等级大量变电站样例图模接入，结果表明所提技术的正确性及可行性，有效解决了输变配图模数据融合的问题。关键词：输变配；图模数据融合；拓扑；集成应用；数据维护；电网调度中图分类号：文献标志码：文章编号：（），（，；，；，）：，：，；随着调度自动化系统与企业管理信息化系统的产生，研究人员采用各级调度自动化主站系统 维护变电站图模数据，采用 平台来维护完整的输电、配电图模数据，但两者间尚未建立有效图模交互和共享机制，无法实现输变配拓扑贯通，影响调度自动化主站系统与 平台间协同应用的开展，制约了输变电可靠性、站线变户关系、调度自动化与一体化系统间的图模共享等应用，直接影响了企业工业化与信息化的有效融合 。基于调度主站与电网 平台建设现状，为满足图模交互和共享应用需求，支撑一张网协同应用，迫切需要开展输变配一体化图模数据融合机制研究。周博曦等 研究了基于 交互技术的配电馈线单线图自动绘制算法；梁国迪 以面向对象统一建模理论为依据，构建了基于 与 相结合的电网信息模型，实现了电网实体与图形拓扑的交互；潘琪等 将电网导出的 图形应用于调度停电计划信息处理软件的图形操作界面，并以 图形作为人机接口实现对 数据操作。但基于公共信息模型 和可缩放矢量图格式 技术的图模交互校核规则，目前鲜有文献涉及。本文通过梳理图模校核规则自主开发了一套图模校验与接入工具系统，实现输变配一体化图模数据融合，并应用于多个地市局大量变电站，旨在满足减少图模维护工作量、多厂家型号图模校验、协同数据变更及业务应用等需求。技术 公共信息模型 公共信息模型 是一种高度抽象模型，可以用模型表示电力系统主要对象 。采用对象类与属性的设计方法，描述了电力系统资源之间的相互关系 。支持以 文档为载体，使用 规范，方便实现不同卖方独立开发的管理系统或多个管理系统之间的集成，如能量管理系统 、配电管理系统 。模型中的对象划分为多个包，每个包表示电力系统模型的某个部分 。在不同标准中，包的定义不同，例如 标准中，包定义为核心包、拓扑包、负荷模型包、域包、发电包、量测包、停运包、保护包、电线包。包中的类图展示了该包中所有类及其关系，包括 种基本静态关系：泛化关系、关联关系、聚集关系。可缩放矢量图格式 （）是一种图像文件格式，由 联盟基于 开发的可缩放矢量图形标准语言 。提供矢量图形、图像及文本 种图像对象类型，图形有矩形、圆形、椭圆形、线段、多边形、折线、路径 种。图像对象可进行多种操作，包括合并、分组、样式添加、标记、变换等；特征集包括嵌套变换、剪切路径、蒙板、滤镜效果、模板对象和其他扩展。可通过代码来绘制图像，且具有支持多工具操作、方便图像检索及定位、下载速度快、可压缩性强、可伸缩（不影响图像质量）、精准颜色定位等优点。因此可扩展电力系统的图像软件互相操作能力，实现多源异构数据之间的交换，满足多厂家型号图模校验需求，确保调度自动化主站系统与 平台间的图模交互工作常态高质量、高效开展。图模校核规则根据图模交互规范，借鉴配网图模交互经验，依据变电站图模特点梳理出公共校验、模型校验、图形校验 类 项校验规则，如图 所示。图 图模校验规则 公共校验公共校验包括图模文件编码格式校验和文件名命名校验。调度自动化主站系统基于地市局部署，全网存在多个厂家、多个型号调度自动化主站系统，因此各厂家输出的变电站图模编码格式不同，图模文件编码格式校验要求统一以 进行编码。图模文件按照“地调名称 变电站名称 更新时间戳 ”格式进行命名；图模文件按照“地调名称 变电站名称 更新时间戳 ”进行命名。其中变电站名称要求在地市局地调范围内唯一，时间戳按照秒级转换。如佛山地调的 佛山变电站的图模生成时间为 年 月 日 点 分 秒，则 图模文件命名为“佛山 佛山变电站 ”，图模文件命名为“佛山 佛山变电站 ”。模型校验 模型校验包含语法校验、语义校验、参数完整性校验、关联一致性校验、拓扑完整性校验项校验规则，如表 所示。第 期蔡文婷，等：基于 的电力系统图模数据融合技术表 模型校验规则 校验项目校验规则语法校验 文档中有且仅有一个根元素结束标签应匹配起始标签，且必不可少大小写一致子元素应完全包括在父元素中属性必须包括在引号中元素中的属性不允许重复语义校验属性必须正确归属于相应的类关联中应用的资源标识所对应的元素必须存在于同一 文档中枚举类型中的 命名空间必须与文档处理指令中出现的 命名空间一致关联的重数必须符合 中规定的要求在存在资源关联的情况下，一个文档中必须以“”表示其所关联的资源参数完整性校验关键属性校验名称属性唯一性校验字符串长度校验关联一致性校验双向关联一致性校验关联对象正确性校验拓扑完成性校验设备端子校验拓扑节点校验 文件必须满足 的语法，这部分由 解析器完成校验，语义必须符合 中规定的模式规范。中包含了大量参数信息，需要对 文件中关键属性、名称属性、字符串长度等参数的完整性进行校验，判断其是否能接入模型。若 文档中类与类之间有包含双向关联的，则必须确保从关联任一侧到另一侧所描述的信息一致且正确。在 中，拓扑关系主要是通过端子与节点来描述的。根据电力系统实际情况，在导入 文档前针对模型拓扑的完整性和正确性进行校验。图形校验 图形校验包括图层定义校验、图元定义校验、模型数据校验、拓扑表达校验及文本对象校验，如表 所示。出于导入系统对文本对象进行分层展现的需要，对于文本对象在 图层内，根据文本标注关联的设备对象类型来细分层级。表达方式为 “”（设备所在图层名）。图模数据融合系统开发图 为图模数据融合系统的实现路径。整个表 图形校验规则 校验项目校验规则图层定义校验图层命名遵循 规范，对规范外的图层命名需提前约定。图元定义校验图元定义遵循 规范，对规范外的图元命名需提前约定。模型数据校验 图形的元数据 必须与 模型文件中 表达一致，以此建立图模映射关系。拓扑表达校验拓扑表达遵循调度主站规范，包括标签名的校验。文本对象校验一个或一组文本对象需输出一个图形 。实现路径包括调度维护变电站图模、调度导出变电站图模、监听图模更新通知、校验变电站图模、导入变电站图模、完成输变配模型拼接、发布最新图模开展应用等模块。图 图模数据融合系统实现路径 ）调度维护变电站图模模块。该模块为调度的基本功能，是图模融合的前提条件。）调度导出变电站图模模块。参照 标准规范，并结合电网公司实际运行情况约定基本电网设备表达，以 描述性语言进行表达，作为调度系统 与 系统间的中间语言。）监听图模更新通知模块。部署监听服务，监听调度导出的变电站图模更新情况（根据图模文件的新增、删除、文件修改时间等信息），生成更新任务单。）校验变电站图模模块。基于图模校验规则，提供对离线的 图模校验功能，图模校验流程如图 所示。根据不同调度自动化厂家型号个性化模型与图形，开展独立适配模块，确保不同调度自动化厂家导出的变电站图模数据可导入到 平台。通过 模型解析图模生成中间结构，形成设备层次树。根据中间结构分析拓扑岛，采用 进行着色并校验，最终显示校验结果。沈阳工业大学学报第 卷图 校验图模流程 ）导入变电站图模模块。针对校验通过后的变电图模文件，基于 平台的输电建模框架，结合 维护的变电站对象进行关联和内部接线图导入操作，将调度自动化系统导出的变电图模数据在 系统中自动生成。导入流程如图 所示。图 导入图模流程 ）完成输变配模型拼接模块。结合 维护的变电站连接进出线输电线路和配电线路信息，将变电站站内进出线开关与线路相关联，实现输变配一张图拼接。）发布最新图模开展应用模块。实现变电图模数据的版本化管理，通过 内部完成任务变更。在进行一次变更变电图模数据融合时，支持审核发布的流程，确保变电图模数据稳定性与更新及时性。验证与分析本文选取南方电网东莞、惠州、佛山 个地市局的 东莞站、斑樟站、白坭站变电站进行图模数据融合试点实验。其中，个地市局 图模分别由南瑞继保、南瑞科技、东方电子 方厂家进行输出。根据文件名和编码规则，加载本地 图模文件并进行导入。采用 模型校核规则对导入文件进行校核，校核通过后解析图模，生成通过相应对象表示标签属性值及子对象链表等的中间结构，形成设备层次树。根据中间结构分析拓扑岛，逐项进行检验。图模映射关系结构中，表示 图形的元数据关联，的属性 表示图形对象的 ，必须为“”，表示图形名称。拓扑结构中，和 表示首末连接关系，和 表示连接线或者连接线的 ，表示连接点的 ；文本对象结构中，表示文本对象，、表示文本对象插入坐标，表示字体大小，表示字体宽度，表示字体高度，表示字体填充，表示字体颜色。校核通过后进行导出操作，导出文件是以 作为接口的 图形文件，分图层对设备对象进行存储。解析 时会读入当前图层以及层次之下各图层的设备。数值是实时链接数据库，获取对应的当前值。以 茶园变电站雍斑甲线 为例进行 图模效果和 导出效果展示，如图 所示。在图模分析过程中，发现内部接线存在开关直连的情况，按照现有规范在输出给配网自动化系统时需要虚拟一条长度为 的电气连接线来表达开关的拓扑关系，这种特殊处理不利于 与自动化之间的图模检查校验，在一些特殊情况下容易增加图模处理出错的概率。本文提出的融合技术支持所有电气设备输出拓扑关系，可去除该特殊处理逻辑，降低图模输出的复杂度，从而大幅减少 与自动化平台之间图模一致性校验的工作量。图 茶园站图模 从数据校验与接入结果来看，基于 电力系统图模数据融合技术是可行的，实现第 期蔡文婷，等：基于 的电力系统图模数据融合技术了 变电站图模在调度主站与 平台之间的数据交互。同时支持多厂家不同型号图模校核，缩短了图模维护工作时间。但在图模接入验证过程中，发现了一些图模规范、主站厂家输出细节等方面的问题，部分问题描述及解决方案总结如表 所示。表 问题描述及解决方案 问题描述解决方案各地市局的变电站命名不统一，生产和调度两个业务上对变电站的命名也部分存在差异。统一为“变电站”的格式进行命名，侧通过建立一张对照表，存储存在差异的变电站名称，在图模交互过程中查找图模文件时，优先采用对照表中的变电站名称去匹配主站提供的 图模文件。各个主站厂家均在规范的基础上扩展了自身系统的图元及图层描述。为了便于 平台进行全量分析及数据初始化，需要各个主站厂家提供全量的图元和图层定义文件。对于图元定义 ：中 的描述不精准，降低了交互准确率。统一用来描述设备的状态信息，例如开关类，表示合状态，表示分状态，不同设备子类型通过 信息来描述，这样便于图模导入方根据图元获取设备对应的运行状态，提高交互准确率。图形文件与模型文件对象未建立完全映射关系，导致二者不能一一对应。图形文件中的 必须与模型文件中的 建立映射关系，校核如不通过预警进行提醒。结束语当前电网公司的调度与生产业务口分别维护变电站的接线图模型数据，调度业务口通过调度自动化系统 完成建模，生产业务口通过地理信息系统 完成建模。两个系统之间未建立有效的图模交互与共享机制，无法实现输变电拓扑贯通，影响调度系统与 平台协同应用的开展。本文基于 技术，完成了 和 异构系统混合信息拼接及跨多系统的输变电 图模的增量拼接与电子化移交，实现了调度主站与电网 平台输变配一体化图模数据融合、共享，实现了数据维护源头的统一，确保数据及时、准确更新，有效支撑了输变配一张网的拓扑贯通与集成应用。在图模融合技术研究的基础上，开发了一套图模数据融合系统。通过试点实验工作验证了所提融合技术的正确性及可行性。参考文献（）：林静怀 基于云计算的电网调度控制培训仿真系统设计 电力系统自动化，（）：（，（）：）周博曦，孟昭勇，吴文宣，等 辐射接线模式的配电馈线单线图自动绘制算法 中国电力，（）：（，（）：）梁国迪 基于公共信息模型的电网信息建模研究及应用 郑州：华北水利水电大学，（：，）潘琪，吴锋，王亮，等 数据交互技术在电网预警和停电计划处理系统中的应用 中国电力，（）：（，（）：），（）：杨丝琪，陈维，张晴晴，等 基于规则推理的输电网络故障诊断方法 电子科技，（）：（，（）：），：孙浩，钱江，张伟，等 基于准比例谐振控制的单相 控制策略研究 电力电容器与无功补偿，（）：（，（）：）吴文龙，王勇，杨飞，等 模块化三电平 的并联控制 电力电子技术，（）：（，（）：）（责任编辑：钟媛英文审校：尹淑英）沈阳工业大学学报第 卷