一种基于变化量模式的多级电网精细模型的分层管理方法

摘要

本发明公开了一种基于变化量模式的多级电网精细模型的分层管理方法，根据各级电网模型交互过程中的三个不同阶段，采用相对应的三种不同的方法来保证电网模型的准确性和模型生成、维护及应用的高效性。在电网精细模型的生成阶段，通过对调度权限的识别，只解析本调度权限范围内的设备模型及网络拓扑结构模型。在维护阶段，通过数据库的多版本管理技术及对数据变化的源端控制，完成基于变化量的电网模型生成、解析及数据文件交互过程。在数据应用阶段，通过数据库的多版本管理技术，识别电网模型的变化信息，获得电网精细模型变化量的信息，完成基于变化量的电网模型生成、解析及数据文件交互过程，并生成应用数据。本发明提高了电网模型的准确性、解析及拼接效率。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种基于变化量模式的多级电网精细模型的分 层管理方法。

背景技术

目前，电力系统调度一般采用分级调度的方式，不同级别的调度单位管辖不同范围 的电网，但从根本上讲，电网分层分区的互联属性又决定了无论哪一级调度单位，其工 作对象都是同一互联电网的模型，为了保证电网模型数据的一致性及共享性，有必要针 对这个统一的互联电网建立起一个集中的全网精细模型，并能够对该全网精细模型进行 分层管理和维护。在本发明中所述电网精细模型是指按照实际电网物理拓扑结构及实际 电网设备模型进行描述的无等值网络的电网模型。

本着“源端维护，全局共享”的原则，各级调度机构根据电网调度管辖范围，负责 电网实际物理对象的基础数据和模型的维护，各级调度机构之间通过横向及纵向数据交 互的方式实现电网模型的拼接，拼接成全网统一的互联电网模型后，各级调度单位对数 据的应用及维护均基于全网精细模型进行。

目前调度单位的电网模型基于IEC61970CIM（Commom Information Model）模型 及其扩展模型，基于CIM/XML或者CIM/E（电力系统数据标记语言-E语言规范）文 件格式表述。对基于CIM模型的分散在各级调度系统的电网模型进行有效集成，形成 一个详细完整的全网精细模型，是一个非常复杂的工作，必须要做到准确、高效。目前， 对于各级调度系统电网模型的交互研究工作主要针对电网模型的基于CIM模型拼接， 对基于CIM模型的电网模型的拼接问题更多地关注于准确性的研究，对模型拼接过程 中的快速、高效性研究较少，但拼接速度及效率问题又是保证拼接技术实用化的重要因 素，所以有必要对如何提高全网模型生成、维护及应用阶段的效率问题进行研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于变化量模式的多级电网精细模型的分层 管理方法，保证电网模型的准确性，提高电网模型的解析及拼接效率，同时，保证电网 模型变化的最小更新，从而达到提高全网模型的生成速度及高效维护和高效应用的目 的。

本发明提供的一种基于变化量模式的多级电网精细模型的分层管理方法，其改进之 处在于，根据各级电网模型交互过程中的三个不同阶段，即电网精细模型的生成阶段、 维护阶段和应用阶段，采用相对应的三种不同的方法保证电网模型的准确性和模型生 成、维护及应用过程的高效性。

其中，在电网精细模型的生成阶段，通过对调度权限的识别，只解析本调度权限范 围内的设备模型及网络拓扑结构模型。

其中，在电网精细模型的维护阶段，通过数据库的多版本管理技术及对数据变化的 源端控制，完成基于变化量的电网模型生成、解析及数据文件交互过程。

其中，在电网精细模型的数据应用阶段，通过数据库的多版本管理技术，识别电网 模型的变化信息，获得电网精细模型变化量的信息，完成基于变化量的电网模型生成、 解析及数据文件交互过程，并生成应用数据。

其中，所述在电网精细模型的生成阶段，通过对调度权限的识别，只解析本调度权 限范围内的设备模型及网络拓扑结构模型，是指根据电网设备“源端维护，全局共享” 原则，对所有的电网设备模型及网络拓扑结构模型均以设备所属调度机构提供的模型数 据为准，对于同一变电站内属于不同调度权限范围的数据，根据调度权限的划分，分别 采用不同级别调度单位所提供的模型数据；对于各区域之间的联络线，采用其上一级调 度所提供的电网模型。

其中，在电网精细模型的生成阶段，在逐级解析各级调度权限范围内的设备模型并 逐层拼接生成全网精细模型后，在各级调度单位的数据库中生成各级调度单位设备模型 的基础版本。

其中，在电网精细模型维护阶段，通过数据库的多版本管理技术及对数据变化的源 端控制，完成基于变化量的电网模型生成、解析及数据文件交互过程是指根据“源端维 护”的原则，对电网设备模型及网络拓扑结构的维护在其调度权限管辖范围内提供维护 的入口，提供设备模型数据的添加、修改和删除的手段，提供网络拓扑结构修改的工具； 其中，变化量信息包括对电网设备模型数据的添加操作、修改操作、删除操作和网络拓 扑结构的改变；

在变化量生成后，保存设备及拓扑结构修改的痕迹，通过模型的生效机制将变化量 信息保存至数据库，生成基于变化量信息的数据库版本。

其中，在电网精细模型的维护阶段，对于数据库的版本管理以不同的调度管辖权限 范围为基础，对每一个不同的调度管辖权限范围内的电网模型在不同级别的调度单位维 护统一的版本，在数据库版本管理的过程中，维护版本生成时间点信息及版本的说明信 息。

其中，在电网精细模型维护阶段，通过数据库的多版本管理技术及对数据变化的源 端控制，在电网模型生成、解析及数据文件交互过程中是基于变化量信息实现的，不是 基于全网完整模型实现的。

其中，在电网精细模型的数据应用阶段，下级与上级调度单位之间的数据同步应用 分为两种模式：

（1）下级调度单位根据业务需求，从上级调度单位获取、更新及应用数据的方式；

（2）上级调度单位生成新版本的数据，自动更新至下级所有调度单位，使得所有 调度单位的数据库始终保持全网精细模型的新版本。

其中，在电网精细模型的应用过程阶段，应用模式（1）中，数据获取、更新及应 用的过程如下所述：

对于下级调度区域数据库管理系统，第一次获取全网模型的应用，从上级调度单位 获取全网精细模型信息，在本地数据库中保存此次电网模型中各级调度区域数据的最新 版本信息；

下一次数据应用过程，首先上传本地保存的应用范围内的调度单位的数据库最新版 本信息，上级调度单位数据库管理系统根据数据请求的范围及数据库最新版本信息的比 较，判断请求方数据库否为目前最新版本，若不是目前最新版本，则记录该调度权限范 围内的数据需要更新；

对所有请求调度权限范围内的数据库版本进行检查后，获得所有需要更新的调度区 域的最新版本数据，生成基于IEC61970CIM模型的CIM/XML或者CIM/E格式的电网 模型变化量数据交互文件，下传至提交请求的调度区域系统；

获取全网精细模型的区域调度系统中，获得所需电网模型的最新变化量信息，并保 存相应变化量信息的最新版本信息（该版本与上级调度单位版本信息一致）。

获取全网精细模型的区域调度系统的业务系统基于原有本地数据库中的模型信息 及本次应用所获得的最新版本变化量信息，合并生成最新的电网模型信息，进行业务应 用。

其中，在电网精细模型的应用过程阶段，应用模式（2）中，数据获取及更新及应 用的过程如下所述：

由上级调度单位的数据库管理系统负责数据库版本的检查及数据更新的处理工作；

上级数据库管理系统检查待更新调度区域数据库管理系统中除去待更新调度区域 外其他调度区域的数据库版本信息，检查版本信息是否与上级调度版本一致，如果是， 则忽略，不做更新标记，否则记录为需要更新，检查完所有区域后，基于需要更新的区 域生成基于IEC61970CIM模型的CIM/XML或者CIM/E格式的电网模型变化量数据交 互文件，下传至提交请求的调度区域系统；

在下级调度系统中，获得所有区域电网模型的最新变化量信息，并保存相应变化的 最新版本信息（该版本与上级调度单位版本信息一致）。

调度单位的业务系统基于原有本地数据库中的模型信息及本次应用所获得的最新 版本变化量信息，合并生成最新的电网模型信息，进行业务应用。

其中，在电网精细模型的应用过程阶段，任意一种应用模式，均通过数据库的多版 本管理技术，基于电网模型的变化量信息进行的文件交互、模型解析及数据应用。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明在全网精细模型的生成阶段，通过对调度权限的识别，只解析本调度权限范 围内的设备模型及网络拓扑结构模型，减少了不必要的模型解析工作，提高了模型解析 及全网模型拼接的效率。

本发明根据电网调度机构级别由低到高的顺序，将电网模型文件逐层上传，逐层解 析拼接，最终形成全网精细模型。本发明以调度权限为依据解析电网模型保证了电网模 型的准确性，准确性达到100%；另一方面，自下而上逐层解析的方法保证了在电网模型 解析的过程解析工作不重复，每个设备只解析一次，避免重复解析，使解析工作量最小， 达到提高解析速度，增加解析效率的目的。

本发明在全网精细模型维护阶段，通过数据库的多版本管理技术及对数据变化的源 端控制，实现基于变化量的电网模型生成、解析及数据文件交互过程，保证了各级调度 单位之间交互的数据文件最小，数据解析的工作量最小，同时，基于变化量信息的数据 库版本控制，保证了数据库存储空间的最小，数据查询速度最快。

本发明在基于全网精细模型的数据应用阶段，通过数据库的多版本管理技术，识别 电网模型的变化信息，只获得电网模型最新变化量的信息，实现基于变化量的电网模型 生成、解析及数据文件交互过程，达到减少数据交互文件的信息量及提高模型解析效率 的效果。

本发明在基于全网精细模型的数据应用阶段，无论何种模式，何种应用方式，通过 数据库的多版本管理技术，都能保证电网模型的数据交互是基于电网模型的变化量信息 进行的文件交互，在解析过程中，也只是解析电网模型的变化部分，保证了各级调度单 位之间交互的数据文件最小，数据解析的工作量最小，同时，基于变化量信息的数据库 版本控制，保证了数据库存储空间的最小，数据查询速度最快。

附图说明

图1为本发明提供的三个阶段的三中不同方法；

图2为本发明提供的以国调、各区分调控中心、省调为例的三级电网调度模型；

图3为本发明提供的国调、各区分调控中心、省调三级电网调度模型自下而上形成 全网精细模型的过程图；

图4为本发明提供的某一省调电网模型维护过程图；

图5为本发明提供的全网模型数据维护过程图；

图6为本发明提供的某省调基于全网模型的应用过程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提出了一种基于变化量模式的多级电网精细模型的分层管理方法，根据各级 电网模型交互过程中的三个不同阶段，采用相对应的三种不同方法来保证保证电网模型 的准确性和模型生成、维护及应用过程的高效性，如图1所示。为使本发明的目的、方 法、技术方案及优点更加明确，下面结合附图以实际电网的国调、分区调控中心、省调 三级调度模型为实例，对本发明所述方法做进一步详细说明。

本发明以国调、分区调控中心、省调三级电网调度模型为例，结合全网继电保护一 体化整定计算数据平台的业务需求，说明本发明所述各方法的具体实施过程，在本发明 中所述一体化整定计算是指基于全网精细模型的整定计算，在整定计算的过程中，不采 用等值数据。全网继电保护一体化整定计算数据平台负责全网继电保护专业设备及整定 计算数据的管理，在该数据平台中生成全网继电保护专业相关设备及网络拓扑结构的精 细模型，各级调度单位保护专业的人员应用该全网精细模型进行基于全网精细模型的整 定计算。

在各级调度初始的继电保护专业电网模型中，各省级调度单位、分区调控中心及国 调分别维护自己调度权限范围内的与继电保护专业的电网模型，对其他与之相连的电网 采用等值的方法进行处理，这势必会影响继电保护整定计算的精度，所以有必要生成全 网精细模型，为继电保护整定计算提供更为精细的模型，提高整定计算的精度，满足新 形势下互联电网的整定计算需求。

该实施例中，国调、分区调控中心、省调三级电网调度模型如图2所示。全网精细 模型的生成过程包括两个部分，一部分是纵向的由下级电网调度模型拼接生成上级电网 模型的过程，该过程是指由一个基于IEC61970CIM模型的上级调度电网模型和多个基 于IEC61970CIM模型的下级电网调度模型拼接生成一个完整的包含下级电网调度模型 的上级调度全网模型的过程；另一部分是指横向的多个同级电网模型拼接形成全网精细 模型的过程。在基于省调电网模型、分区调控中心电网模型、国调级电网模型生成全网 精细模型的过程中，首先由各级省调将其调度权限范围内的继电保护专业电网模型上传 至其所属分区调控中心，由分区调控中心级的继电保护一体化整定计算数据平台负责各 省级调度的电网模型解析，并解析本分调控中心调度权限范围内的电网模型，将这些模 型进行拼接，形成该分区调控中心范围内的电网精细模型；各分区调控中心基于上述过 程完成基于本分区调控中心范围内的电网精细模型后，上传至国调继电保护一体化整定 计算数据平台中，国调负责解析各分区调控中心上传的电网精细模型，并解析国调调度 权限范围内的电网模型，将这些模型进行拼接，形成全网范围内继电保护专业的电网精 细模型，供各级调度单位继电保护专业一体化整定计算应用。

上述全网精细模型的生成过程中，模型的解析及拼接过程及方法遵循如下方法：

在纵向模型解析过程中对同一站内属于不同调度权限范围内的设备模型，不同级别 的调度单位提供的设备参数可能不一致，采用哪个参数就成为保证模型准确性的关键因 素之一；在横向的模型拼接过程中，对联络线的处理是关键问题之一，不同的区域的电 网所描述的联络线的参数信息可能不一致，如何保证联络线的参数准确性也是保证全网 模型准确性的关键所在。根据电网设备“源端维护，全局共享”原则，也就是谁调度， 谁维护的原则，本发明为了保证电网模型的准确性，对所有的电网设备模型均以该设备 所属调度机构提供的模型数据为准，对于同一变电站内属于不同调度权限范围的设备， 根据调度权限的划分，分别采用不同级别调度单位所提供的模型数据，忽略不是所属权 限范围提供的数据。对于各区域之间的联络线，通常调度权限在上一级调度单位，采用 上一级调度所提供的电网模型，忽略掉下级调度单位提供的模型数据。

根据电网调度机构级别由低到高的顺序，将电网模型文件逐层上传，逐层解析拼接， 最终形成全网精细模型，其过程图如图3所示。

具体的，在下一级（如省调）电网模型文件上传至上一级（如分区调控中心）继电 保护一体化整定计算数据平台中后，实现电网模型的纵向拼接，在纵向拼接的过程中， 首先解析省调级调度权限的电网模型，在解析过程中，只解析省调级调度权限管辖范围 内的设备模型，对于分区调控中心级调度权限管辖范围内的设备模型，忽略不予解析， 但保留与分区调控中心级调度权限范围设备之间的拓扑关系的解析；解析完省调级调度 机构提供的电网模型文件后，再解析分区调控中心级调度机构提供的电网模型文件，同 样，在解析的过程中，只解析分区调控中心级调度权限管辖范围内的设备模型，对于省 调级调度权限管辖范围的设备，因为在省调级调度提供的电网模型中已经解析完成，在 分区调控中心级无需完成；对于分区调控中心级上级调度（国调）权限管辖范围的设备， 无需解析，留待分区调控中心上级调度电网模型的解析过程完成；对于省调级或者分区 调控中心级调度机构电网模型之间的联络线，因为其调度权限在各自的上一级调度，也 无需解析，留待各自上级调度电网模型的解析过程完成；以此类推，各分区调控中心至 国调的电网模型拼接过程也遵循上述过程，形成全网精细模型。

通过上述实施例的应用，证明了本发明在能够达到保证电网模型准确性，提高模型 解析速度及效率的目的。

在继电保护一体化整定计算平台生成全网精细模型后，在数据库中生成各个设备模 型的基础版本。对全网模型的维护阶段，对各级调度权限范围内继电保护设备模型的维 护基于下述方法实现：

本着“源端维护”的原则，对电网设备模型及网络拓扑结构的维护只在其调度权限 管辖范围内提供维护的入口，提供设备数据的添加、修改、删除的手段，提供网络拓扑 结构修改的工具。在本发明中，对电网设备模型数据的添加、修改及删除操作，以及网 络拓扑结构的改变，均视为电网模型的变化量信息。在变化量信息生成后，保留设备及 拓扑结构修改的痕迹，生成基于所有变化量信息的新的数据库版本。

具体的，在省调电网模型修改完成后，基于所有变化量信息的数据库最新版本，生 成基于IEC61970CIM模型（包括其扩展模型）的CIM/XML格式或者CIM/E格式的数据 交互文件，由省调级调度单位上传至分区调控中心数据平台中。分区调控中心结合所有 省调级调度单位上传的基于变化量的电网模型文件及分区调控中心生成的基于变化量 的电网模型文件进行变化量模型的文件合并，生成基于分区调控中心的变化量信息文 件，在分区调控中心针对该变化量信息文件进行解析，生成分区调控中心的基于所有变 化量信息的数据库最新版本。分区调控中心调度权限范围内与原有数据库版本合并，生 成了包含分区调控中心及各省调调度权限管辖范围内的新版本精细电网模型。以此类 推，由各分区调控中心向上生成更国调级的全网精细模型，同样遵循上述过程。

在上述电网模型维护的过程中，要特别注意的问题是为了保证各级调度单位对同一 调度管辖权限范围内电网模型描述的一致性，对于数据库的版本管理要以不同的调度管 辖权限范围为基础，对每一个不同的调度管辖权限范围内的电网模型在不同级别的调度 单位维护统一的版本，同时，在数据库版本管理的过程中，维护版本生成的时间点信息 及新版本数据的简要信息。

本发明在全网模型维护阶段，通过数据库的多版本管理技术及对数据变化的源端控 制，实现基于变化量的电网模型生成、解析及数据文件交互过程，保证了各级调度单位 之间交互的数据文件最小，数据解析的工作量最小，同时，基于变化量信息的数据库版 本控制，保证了数据库存储空间的最小，数据查询速度最快。

以某一省级电网模型为例，说明对自身调度权限范围内电网模型维护的过程，如图 4所示。在对该省内电网模型进行维护的过程中，以厂站为单位，维护该厂站内设备的 变化量信息。在电网模型的维护过程中，最初所有电网模型的变化量信息均保存在缓冲 区，在将变化量信息应用至数据库之前，引入模型生效机制，确认模型生效后，将所有 的变化量信息写入数据库，生成基于最新变化量信息的数据库版本，在生成数据库新版 本时，保存版本生成的时间，便于全网模型中根据时间段判别各级不同调度单位上传的 数据模型版本生成时间。模型生效机制的引入，可以避免对电网模型的修改过程随意被 应用至全网模型中。

在各级调度单位的一体化整定计算数据平台完成对自身调度权限范围内电网模型 的维护过程后，实现对全网精细模型的维护过程，如图5所示。判断全网范围内所有调 度单位是否有基于变化量信息的最新数据库版本，如果有，则说明在全网范围内有电网 模型的变化，需要将其变化量应用至全网精细模型。应用至全网精细模型的过程包括省 调至分区调控中心至国调的逐级应用，逐级上传的过程，逐级上传基于CIM/XML或者 CIM/E格式的文件交互。

在继电保护一体化整定计算数据平台生成全网精细模型后，各级调度单位的数据应 用阶段，以某省调一体化整定计算应用为例，说明基于本发明的数据应用过程，如图6 所示。根据国调一体化整定计算的要求，为了适应互联电网的需求，对继电保护设备的 整定计算要求基于全网精细模型进行计算，不能做等值处理，所以各级调度单位对所属 调度权限范围内的继电保护设备进行整定计算时，均需获得全网精细模型。以某省调整 定计算为例，基于该省调向国调请求，获取全网模型的模式为例，进行说明。国调收到 获取全网模型的请求后，首先判断是不是该省调第一次获取全网模型，如果是第一次获 取全网模型，则下发全网模型数据，该省调解析除去本省调以外的所有调度单位的电网 模型，保存至数据库最新版本，该版本与国调中数据库版本一致。如果不是第一次获取 全网模型，国调判断该省调中除去该省调以外的所有调度单位的电网模型数据库版本是 否与国调系统中一致，如果不一致，记录为需要更新的状态。比较完所有调度单位数据 库版本后，国调基于所有需要更新的调度单位的最新变化量信息，生成基于IEC 61970 CIM模型的CIM/CML或者CIM/E格式的交互文件，下发至该省调，该省调对所有变化量 信息进行解析，生成该省调的最新版本数据，与原有版本数据库模型结合，生成最新的 全网精细模型，进行一体化整定计算。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管 参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然 可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任 何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。