基于IEC 61970规范实现电力GIS系统与新型区域配电网数字虚拟分析系统的可视化集成应用研究

闫永梅，张林山，高寿山

（1.云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明 650200；2.广州致讯信息科技有限责任公司，广州 510000）

基于IEC 61970规范实现电力GIS系统与新型区域配电网数字虚拟分析系统的可视化集成应用研究

闫永梅1，张林山1，高寿山2

（1.云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明 650200；2.广州致讯信息科技有限责任公司，广州 510000）

随着社会的不断发展、人民生活水平的不断提高,在电力系统深入到千家万户，以实用化以为主的今天，对电力系统要求会越来越高。随着需求的增高，停电事故、事故处理快速响应、快速定位、停电分析等功能的要求也越来越高，系统之间的数据交互就显得尤为重要。云南电力科学院也看到当前形式，迫切需要开展电力GIS系统与新型区域配电网数字虚拟分析系统的可视化集成应用研究关键技术研究，为配电网的规划、运行、科学研究与试验提供先进实用的分析技术和仿真手段。文章采用电力GIS系统与新型区域配电网数字虚拟分析系统的可视化集成应用研究方案，阐述了在基于IEC61970标准下，开展GIS中户内外模型的统一建模方法渊SVG/CIM冤、GIS自动生成接线图技术、自定义模型支持功能等技术研究，搭建区域配电网GIS可视化建模平台,为进一步展开相关研究开发工作奠定基础。

电力GIS；新型区域配电网；IEC61970；配电设备模型

1 电力郧陨杂系统概述

电力GIS系统主要是将电力行业中的电力设备，包括变电站、发电厂、输电线路以及10 kV配电网络、低压线路以及电力用户与电力负荷和生产及管理等核心业务连接形成电力信息化的生产管理的综合信息系统。

在当前云南使用的电力GIS系统，主要包含电力设备类信息、设施地理分布类信息、电网拓扑结构类信息、电网运行类信息等。在实现了基本电力GIS系统功能上，正在实现与营销系统、OMS系统、计量四合一系统，配电自动化系统相符集成，实现各个系统中数据的交互，当前电力GIS系统已经成为电力系统公共数据交互的平台。充分贯彻南方电网“一张网”的思想，实现全网数据共通。

2 陨耘悦远员怨苑园规范简介

在电力市场飞速发展的今天，相应的电力系统也开始变得日益庞大和复杂。而调度自动化所覆盖的内容远远超出了传统所认为的能量管理范围。而作为配电自动化最基础、最核心的部分的SCADA系统。由于其他电力系统之间数据交互日进成熟，对应的应用功能不断完善和开发。已经远远不能满足当前系统需要。所以在现有调度自动化系统的上，将相关的孤立应用集成到一个统一的平台。随着各种异构系统不断介入，为了方便这些系统之间的信息交互和相互操作。国际电工协会IEC制定了IEC 61970标准。

IEC 61970标准主要包括电力系统公共模型CIM和统一数据访问接口CIS。其主要目的是根据不同厂家开发的EMS应用可以在运行控制中心的环境下根据IEC 61970标准实现数据共享。彻底实现与底层技术无关。而CIM本身就是一个通用的数据模型。描述了电力系统生产过程涉及各类对象，用对象类和属性及他们之间的关系来表示电力系统资源。作为SCADA标准数据模式，保证了所对应的EMS集成框架具有良好的开放性。而在IEC 61970标准中也规定了SVG作为图形交互的标准。

3 新型区域配电网数字虚拟分析系统简介

新型区域配电网数字虚拟分析系统基于先进的计算机硬件、软件及电磁暂态仿真技术实现配电网的仿真计算，准确的再现配电网的正常、异常及故障情况下的各种行为。为了满足系统计算速度和实时性的需求，配网动态仿真基础平台采用了具有高性能双CPU四核英特尔至强处理器的通用实时仿真计算服务器，完成模型的计算，为实时仿真提供可靠地支撑。采用了以高速DSP芯片或CPLD芯片为核心的高性能、高实时性数字物理接口，通过PCI总线实现中央处理器与外围数字物理接口装置的数据传输，实时精确地对各种数字及模拟信号进行采集与输出，保证了配网动态仿真的要求。

配网动态仿真基础平台在传统电网仿真的基础上，在仿真平台基础上配置配电网数字虚拟分析系统模型库，实现配电网电磁暂态仿真分析功能，以及配电网仿真研究、试验、分析功能。配电网电磁暂态分析软件平台应具有良好的扩展性，具备扩展实现配电网数字物理混合仿真的能力。

4 电力郧陨杂系统与新型区域配电网数字虚拟分析系统集成架构设计

基于IEC 61970标准的情况，电力GIS配网实时数据以SVG/CIM模型文件推送到新型区域配电网数字虚拟分析系统中进行图形转换。根据系统需求对SVG/CIM公共模型进行转换。实现两方系统互通，GIS系统图模信息能展示在新型区域配电网数字虚拟分析系统中，实现实时设备对应，该系统将分析的实时信号数据发送回GIS系统中进行分析展示。满足供电可靠性的研究以及实现自动化应用功能如配电网故障开关定位，停电分析、开关告警、供电范围、用电在线分析等。这些带有实用化意义的馈线自动化。

GIS系统完成对发送回的电网设备开关状态、电流、电压、负荷、故障跳闸信息等。测、。信实时信息的管理，在GIS系统一次接线图中进行展示。效果如图1所示。

图1 郧陨杂系统显示效果

5 系统集成应用成果

目前，云南电网公司GIS配电网建设已完成基础数据的基本录入，在完成基础数据录入的基础上，为了更好的使配网GIS系统能够起到决策辅助的作用。将这些配网数据能运用及对应到新型区域配电网数字虚拟分析系统上，实时数据信息能匹配到GIS系统对应的设备上。两边可以数据联动，实现真正意义上的实时数据共享。目前，在云南电网公司主要实现了配网开关故障的定位，停电分析，供电范围分析等高级功能。

5.1 配网开关故障的定位

故障定位是配电网馈线自动化的重要功能。当配电网发生故障时，必须能够准确及时的确定故障位置，从而能够快速隔离故障区段并恢复全区段供电，尽可能的减少因故障停电对社会经济和群众生活造成的影响与损失。

在型区域配电网数字虚拟分析系统模拟检测到开关故障发生变位（站内断路器、线路开关分合闸状态及变化信息）、告警（故障分闸、电压异常、电流越限、配变过载、母线失压事件）等信息后通过预先注册的接口把对应的故障设备信息以及影响到的设备信息数据推送给GIS系统。GIS系统在接受到故障开关信息的时候，定位并且高亮展示出故障设备。在通过GIS后台拓扑关系运算。分析出当故障发生时候，影响的范围等相关信息能够直观反馈给GIS系统制图人员。设备故障在GIS系统中定位如图2所示。

图2 故障定位

5.2 停电分析

同样作为配电网自动化建设的高级功能，停电分析能准确分析停电原因，在通过拓扑关系直观展示停电影响的范围。停电主要分为五种情况，即计划停电、临时停电、事故停电、事故拉闸停电和计划用电停电。GIS系统接收到仿真系统模拟的数据，可进行最佳停电隔离点决策和负荷转移的决策的计算。可将这些故障到恢复供电的流程记录在GIS系统中，可作为供电可靠性分析的相关依据。也能实现停电范围分析以及显示，在GIS系统中能提供线路、配电变压器、开闭所等设备的停电历史数据查询和定位。计划停电分析中影响范围分析效果如图3所示。

图3 分析效果

5.3 供电范围分析

随着负荷的发展，当前的供电范围划分和配电网架已经不能很好地满足供电需求，主要表现在：各个供电分区的负荷不均衡、部分导线截面太细、运行费用（线损）较高、甚至有的新增规划负荷没有供电途径。因此需要进行供电范围调整和配电网架扩展规划。所以合理的计算供电范围显得尤为重要。GIS系统通过从仿真系统中获取模拟的配电变压器的负荷信息，计算供电范围，能在GIS系统中的地理沿布图中高亮展示供电半径，能对区域负荷进行分析。

6 未来的发展趋势以及展望

随着负荷的不断增长，输电网络的发展，配电网电压等级的升高，城市规划和环境的制约，以及社会、政治、经济、工业和人民生活水平的发展变化等因素，都对配电网自动化系统要求越来越高。电力系统之间的数据共享就显得相当的重要。在云南电网初步已经实现了电力GIS与新型区域配电网数字虚拟分析系统的配网数据、图模共享，实时数据信息的交互。当前电力GIS与营销系统、OMS系统已经能实现数据交互也开发出来相关的高级功能。而本篇文章所探讨的GIS与新型区域配电网数字虚拟分析系统的可视化集成研究。在以后电力系统发展趋势过程是不可缺少的一部分，加强了云南配网自动化的健壮性、可靠性、稳定性。但在当前的实际情况下，同样也是技术上的问题。在实时数据的交互中，会存在延迟。会导致数据更新不及时。GIS主网数据对应的主网自动化系统数据不对应以及在开发某些高级功能时候受双方系统的制约等。在以后不断完善电力GIS系统的过程，应该多考虑系统之间集成应用、接口开发等问题。

在云南电网电力科学院对于电力GIS系统与新型区域配电网数字虚拟分析系统的可视化集成应用已经度过了初步的阶段。各种实用化的高级集成功能如：故障设备定位、停电分析、供电范围等已经步入了实践的阶段。在GIS系统中的基础数据基本录入完整的情况下，打通各个系统之间的交互、集成。能有效的提升电网运行、供电的可靠性，减少工作人员在现场的操作。降低风险。

7 结论

云南电网信息化系统正在向高度自动化、系统集成应用、信息化的方向发展，电网设备等方面规模的日益扩大，而科学的决策在某种程度上取决于决策者所掌握的信息量的大小以及系统之间的数据共享。当前GIS系统正在努力把有关信息集成起来，从而为电网信息化系统决策人员提供一个多元化的决策依据。在实现电力GIS系统与新型区域配电网数字虚拟分析系统的可视化集成应用，基于IEC 61970规范，把握GIS地理信息、配网基础数据完备的优势和新型区域配电网数字虚拟分析系统中对实时数据收集、分析、处理。双方系统的优势相结合。能实现让自动化人员能够直观、高效、准确的完成调度自动化工作。提高经济效益同时，促进社会经济的高速发展，同时也是电力系统在以后发展的一个必然的趋势。

10.3969/j.issn.1673-0194.2016.15.096

TM732

A

1673-0194（2016）15-0154-03

2016-03-03