电网模型拼接系统的实现及应用展望

2013-10-11姚诸香邹根华赵卫平

江西电力 2013年4期

姚诸香，万源，邹根华，赵卫平

（江西省电力调度控制中心，江西南昌 330077）

0 引言

我国电网按“统一调度，分级管理”的原则运行，建设于各级调度机构的自动化主系统（EMS）相对独立，除了上、下级调度机构之间少量的数据转发，电网模型、图形和数据的共享很不充分。随着电网规模的扩大，电网结构日趋复杂，电网调度开始了由“经验型”向“分析型”的转变，这种转变促进了电力系统应用软件(PAS)的发展和应用。由于管辖范围的原因，各级调度机构的电网模型特别是在线模型，大都对外部电网进行了简单的等值处理，没有足够的外部电网结构和运行方式数据，PAS的稳态应用计算精度不理想、暂态应用计算结果可信度差。

为了解决外部电网建模、运行方式数据获取的问题，我国电网运行方式部门采用了自上而下的解决方案：上级调度机构把建好的模型和运行方式数据发送给下级调度机构，下级调度机构据此展开、增删设备，建立符合自己实际的电网模型，这样，通过相互的配合和交互满足了各自的需求。仿照这种思路，我国的一些网、省调度机构建立了自下而上的模型拼接系统[1-6]，通过对各区域符合IEC61970标准的电网模型和图形的整合、重建，得到了所属电网比较完整和详细的模型、图形和实时数据，不同的是各区域模型、图形和数据的获取、整合、重建是由自动化系统完成的。本文介绍一套具有江西特点的省、地一体化建模系统，并对其应用前景进行展望。

1 模型拼接的原理

模型拼接，就是要把各个区域的模型连接起来，从而得到一个比较完整的模型，其实质是将外部网络的等值元件还原，使其和实际一致。文献[1]给出了CIM模型拆分与合并的基本原则和方法。文献[2]基于CIM模型和SVG图形，通过上、下级调度机构之间关口设备的定义，建立了一个分散维护、合并建模、统一监视的模型拼接系统。文献[3]将建立的模型拼接系统用于全网状态估计和联合反事故演习，解决了相邻区域的模型重叠问题。文献[4]给出了模型拼接过程T接联络线的处理方法。文献[5]将运行方式部门离线计算所用的BPA电网模型与EMS在线电网模型拼接,生成全电网模型，以提高应用软件的计算精度。文献[6]将建立的模型拼接系统用于网省协调自动电压控制(AVC)、在线预决策、安全预警等应用。

2 系统结构

图1为模型拼接系统结构图，本江西电网模型拼接系统由服务端和客户端两部分组成，服务端部署在省调EMS网段，客户端分别部署在省调EMS网段和地调EMS网段，服务端和客户端通过调度数据网相连，为了不影响省调EMS系统的运行，服务端采用了两台单独的服务器，一台用于接收各客户端的模型、图形、量测配置，并完成模型、图形和量测的整合，另一台用于接收各客户端发送过来的实时数据。客户端软件可与各EMS系统共用设备。

图1 模型拼接系统结构

3 客户端功能

图2为模型拼接系统客户端主画面，客户端主要功能为版本导出、独立导出、版本管理、日志查询、传输配置等。版本导出是将EMS系统的模型按CIM格式导出、图形（厂站图、潮流图等）按SVG格式导出、量测配置（这里为TASE2变量名描述文件）按约定格式导出，每次成功的导出形成一个版本（以版本号命名的压缩文件，版本号含区域代码和时间信息，如jx_20091224_003_ems），导出过程中需要对模型进行校验，并形成版本说明书；独立导出是单独导出经过校验的模型、图形或量测配置文件；版本管理是实现导出版本的查询、删除、比较、传输等功能；日志查询用来查询某时间所做的操作；传输配置用来配置导出版本接收方的地址、目录和传输方式。

图2 模型拼接系统客户端主画面

4 服务端功能

图3为模型拼接系统服务端主画面，服务端主要功能是：版本拼接、版本导出、版本管理、版本文件拼接、独立导出、传输管理、TASE2配置文件拼接、边界设备表导出/导入、日志管理、E格式配置、系统当前使用版本。版本拼接是将各个客户端传输过来的导出版本，按照定义的边界，生成全网比较完整的模型、图形，并生成前置遥测/遥信定义表（用于获取客户端实时数据）。

图3 模型拼接系统服务端主画面

5 用户化改进

图4为服务端实用画面。由于江西省调EMS系统和模型拼接子系统的平台都是OPEN3000，从实用性、易用性、简洁性等方面做了些用户化的改进，通过大量的按钮和远程调用，尽量简化用户的操作，实现了TASE2传输集自动生成，转发记录自动生成，TASE2变量名自动生成；比如，用户点击“抚州版本导出”按钮就可以导出抚州地区电网的模型、图形和TASE2变量名文件，并传送到服务端来，因此，服务端可以不依赖客户端就能得到客户端的模型、图形等的最新版本。

图4 模型拼接系统服务端实用画面

为了能方便、全面地了解服务端和客户端的通信情况，将各个通信通道集中到一个画面来监视，图5模型拼接系统通道监视画面所示。

图5 模型拼接系统通道监视画面

为了能够方便地进入各客户端的厂站画面，将各客户端的主画面通过按钮集中到一个画面来，由客户端的主画面再到厂站画面符合用户的使用习惯，如图6模型拼接系统客户端主画面所示。

图6 模型拼接系统客户端主画面汇总

6 应用展望

模型拼接系统的主要应用领域大致如下：

1）省、地一体化监视。

在省调侧有地调完整的图形、模型和实时数据，省调值班调度员在有必要时可方便地看到和地调边界厂站处更详细的设备运行信息，从而实现一体化监视；省调自动化人员也可通过边界厂站处地调管辖设备的量测数据，核对本侧数据，从而提高量测数据的准确性。

2）源端维护，信息共享。

上级调度机构可以下级调度机构的模型、图形为基础，通过整合得到自己所需要的全网模型和图形，满足监视、控制和分析的需要，将下级调度机构概念推广到发电厂或变电站，通过对发电厂和变电站模型、图形的整合，可以得到各级调度机构所需的模型和图形，这样就可以大大减轻主站维护工作量，实现源端维护，信息共享。

3）联合反事故演习。

一般来说调度机构在对电网建模时会对下级调度机构管辖的设备或线路进行等值，以满足在线稳态分析或暂态分析的需要，比如将管辖范围外的线路等值成负荷，将联络线对测等值成发电机。没有完整的电网设备或线路模型，在进行省、地联合反事故演习时就不是很方便，比如模拟低频/低压减载装置的动作行为显得不是很真实，减负荷量可能只是一个总负荷的一部分，不能具体到设备，相反，有了模型拼接系统，联合反事故演习可以做到更真实、更方便。

4）为下级调度机构建立更精确的外网等值模型。

为了提高下级调度机构PAS软件的计算精度，我国有些调度机构基于自身的电网模型，在边界母线处计算出下级调度机构管辖电网的等值阻抗，并实时地发送给下级调度机构。由于这些调度机构本身的电网模型中对下级调度机构管辖电网就进行了等值，根据WARD等值原理，外网的注入是一个等值注入，是不精确的。有了模型拼接系统，外网模型，特别是电源模型更详细，因而，外网的注入就更准确，以此为基础计算出的等值阻抗精度应该更高。

5）使同业对标指标计算更客观。

遥测估计合格率作为同业对标的一个重要数据，其作用是督促用户加强对电网模型和量测数据的维护，为调度员潮流、静态安全分析等应用软件奠定一个好的基础，为了追求指标和排名，各单位上报的数据都不真实、不可信，作为考核部门也不可能对各单位的上报数据逐一核对。客观上厂家状态估计算法实现不统一，考核标准不一致也是造成遥测估计合格率这个同业对标指标考核无法做到公平、公正的原因。有了模型拼接系统，就可以对各考核单位的状态估计计算采用统一的算法，指标计算采用统一的标准，实现客观上的公平、公正。