基于IEC-61970标准CIM模型的县级电网EMS系统——调度员潮流的实现

摘要

为保护现有能量管理系统(Energy Management System，EMS)的投资，提高在EMS上添加新应用和新功能的效率的同时降低成本，国际电工委员会在20世纪90年代提出了IEC-61970系列标准，并对电力系统应用软件模型信息的交互明确地提出了公共信息模型(Common InformationModel，CIM)标准。
　　 目前，国内省级、地级电网调度控制中心均已基本配置EMS，已实现了对电网的科学管理与控制。但在县级电网中，EMS的普及率还很低，大部分只具备最基本的SCADA功能。因此，基于CIM模型的县级电网EMS应用将会是一个热点课题。
　　 综上，本课题针对县级电网EMS的现状及需求，提出了其核心高级应用——调度员潮流的设计方案并进行了实现。在基于CIM的县级电网调度自动化系统平台上，依据CIM的三种类之间的关系建立与实际电力系统相对应的模型，并根据调度员潮流具体应用的要求和实际电力系统现场的环境扩展CIM的属性，以适应现场分析与计算的需要。同时绘制相应的电力系统接线图与CIM模型进行正确的关联。
　　 在Visual Studio2010和Qt4联合搭建的集成开发环境下，对软件的整体架构和多态性进行了设计，利用面向对象原则设计和开发了读取CIM数据库模型的接口。完成对CIM数据库模型的读取后，利用连接点融合法对模型进行拓扑分析和参数计算，得到可用于高级应用软件计算的电力系统模型。潮流的计算通过极坐标的牛顿-拉夫逊法实现，并采用IEEE14-300节点系统以及S-1047系统作为测试算例，计算结果表明潮流计算程序是正确的。
　　 利用Qt Designer友好的GUI编辑环境，使用ui文件和信号-槽机制设计和开发软件的图形界面，完成了部分的人机交互功能。使用表格的方式对所读入的CIM模型数据、拓扑分析结果进行和潮流计算结果进行展示。另外，潮流计算结果也可在电气接线图中进行查看。
　　 开发的软件实现了调度员潮流软件的基本功能，为县级电网从基本的SCADA向EMS的升级提供了一种有益的探索。

目录

声明

摘要

主要符号对照表

第一章 绪论

1．1 能量管理系统与调度员潮流的历史与现状

1．1．1 能量管理系统的历史

1．2．2 调度员潮流

1．2 IEC-61970标准与CIM模型概述

1．2．1 IEC-61970标准

1．2．2 公共信息模型

1．3 课题的研究背景及意义

1．4 本文的主要工作

第二章 基于CIM的数据库建模

2．1 基于CIM数据库的建模

2．1．1 CIM的三种类间关系详解

2．1．2 电力系统模型的建立

2．1．3 图元绘制

2．1．4 图模关联

2．1．5 拓扑关系连接

2．2 基于标准CIM的扩展

2．3 本章小结

第三章 数据库接口设计与实现

3．1 接口的设计

3．2 多态的设计

3．3 接口的实现

3．4 本章小结

第四章 调度员潮流功能的设计与实现

4．1 软件整体架构设计

4．2 VS-2010+Qt4集成开发环境搭建

4．2．1 VS-2010和Qt4的安装

4．2．2 启动网络数据库

4．2．3 启动客户端服务器

4．2．4 创建工程

4．2．5 VS-2010环境配置

4．3 电网拓扑分析

4．3．1 不同拓扑分析方法的比较

4．3．2 拓扑分析功能开发

4．3．3 分析结果导出

4．4 电网参数计算

4．4．1 线路参数

4．4．2 变压器参数

4．4．3 拓扑节点参数

4．4．4 系统参数

4．5 潮流计算

4．5．1 牛顿-拉夫逊法简介

4．5．2 拓扑分析接口实现

4．5．3 潮流计算功能实现

4．6 图形界面的开发

4．6．1 ui文件

4．6．2 信号和槽机制

4．6．3 图形界面的架构与设计

4．6．4 应用实例

4．7 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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