基于调试系统数据对象化技术的自动化红黑图实现方法

摘要

本发明公开了一种基于调试系统数据对象化技术的配电自动化系统红黑图实现方法，将系统内数据按照不同的源头进行整合并分为面向电网的设备对象、面向系统管理的节点对象。用红图描述未来配电网结构，黑图表述当前实时运行的配电网结构，并通过“红转黑”实现红、黑两份数据的平滑过渡，保证图形与网络拓扑及现场实际保持实时统一，支撑调度员及时掌握当前、未来的配电网结构，实现运行监控与安全调度。本发明所达到的有益效果：可解决国内配电自动化系统中普遍存在的配网图模构建速度慢、准确性差的现场，无法在红图状态下调试未投运终端的问题，同时可以提高红转黑时设备模型的完整性与转换效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于调试系统数据对象化技术的自动化红黑图实现方法，属于电力系统配电网技术领域。

背景技术

由于城市建设、道路扩建和改造的需要，配电网的网络结构及其拓扑几乎天天都在发生变化，有时候一天之内多个地点的线路改造可能同时进行，这就使得配调调度员必须面临一个时时刻刻都可能发生变化的网络进行调度和指令下发。

针对配网建设和改造频繁的情况，配电网络模型动态变化处理机制解决了现实模型和未来模型的实时和调度问题。在国内配电管理中率先提出红黑图概念，即对配电网模型/图形按照规划设计、实际运行对网络模型进行管理，为配调在线路送电投运前提供实时、未来的接线图，确保按照运行。

本发明在配电自动化系统红黑图应用现状下，基于电网调度控制系统中调试系统数据对象化技术的新一代红黑图应用功能，能较好的解决目前困扰红黑图深度应用的多个难题。

发明内容

为解决现有技术中针对目前红黑图应用存在的不足，借鉴调试系统技术研究基于数据对象化的红黑图应用，本发明的目的在于提供一种能够解决红黑图中模型多版本及回滚、终端调试、多模型并行导入等关键问题的基于调试系统数据对象化技术的配电自动化红黑图实现方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

基于调试系统数据对象化技术的自动化红黑图实现方法，其特征在于,包括：

1）根据供电公司既定的配电管理业务管理流程，在配电自动化系统调试系统中建立与当前业务相关的线路接线图和设备拓扑模型在内的设备零级模型；当前业务是指目前的配网调度业务，例如某一天某条线路改接前后的停送电操作。

2）根据所述设备零级模型，按所述配网调度业务建立设备一级数据模型；所述设备一级数据模型包括设备实时监控模型、应用分析模型及其他计算模型；再根据所述设备一级数据模型生成设备二级数据模型设备；按照不同配网调度业务的实际需要，系统会配置成生成实时监控模型、高软应用分析模型及其他模型，用于在互相独立的前提下支撑不同应用的使用需求；所述设备二级数据模型包括前置测量模型、信息交互模型、系统仿真模型和其他模型；所述前置测量模型和信息交互模型由设备实时监控模型生成；所述系统仿真模型和其他模型由应用分析模型生成。

3）根据所述步骤1）和2）中设备零级模型、设备一级数据模型和设备二级数据模型的生成过程，依据经验值为所述设备零级模型、设备一级数据模型和设备二级数据模型补充满足数据对象完整性规范的设备参数；所述设备参数包括零级模型中的设备型号、电缆长度/规格、额定容量、额定电流、二级前置模型中通道、点号和二级信息交互模型中的设备等。

4）根据所述步骤1)、2)和3)，所述调试系统生成对应的红图。

5）在调试系统中对所述红图进行测试验证。

6）根据所述步骤5）的测试验证结果判定是否满足业务特征，所述业务特征为系统中的设备零级模型、设备一级数据模型、设备二级数据模型和线路接线图均与所述配网调度业务的现场一致:如果不满足本次业务特征，则退回重新依次按所述步骤1)、2)、3)、4)和5)构建红图，直至满足要求为止；如果满足本次业务特征，则进行下一步骤。

7）根据停送电业务在配电自动化系统运行系统中调阅调试系统中的红图，进行红转黑操作，成为运行系统中的黑图。

前述的基于调试系统数据对象化技术的自动化红黑图实现方法，其特征在于，在所述步骤1）中建立的线路接线图和设备拓扑模型方法为：利用系统图模库一体化工具进行绘图作库并且利用系统GIS/PMS图模接口导入外部系统形成所述线路接线图和设备拓扑模型。

前述的基于调试系统数据对象化技术的自动化红黑图实现方法，其特征在于，所述GIS/PMS图模接口包括：流程管理接口，所述流程管理接口用于将配电自动化系统的工作流与外部系统的工作流连接并形成闭环工作流；模型导入接口，所述模型导入接口以增量方式用于导入外部系统导出的CIM/XML或CIM-E规范的模型数据；图形导入接口，所述图形导入接口用于导入外部系统导出的CIM/SVG或CIM-G规范的图形数据；总线适配器，所述总线适配器用于连接满足IEC61968标准规范的信息总线实现与外部系统通信。

前述的基于调试系统数据对象化技术的自动化红黑图实现方法，其特征在于，所述步骤4）中，所述红图包括：调试系统中的未投运一次接线图、调试系统中的设备对象模型、设备的不同生命周期；所述生命周期包括未投运期、在运期、待退役期。

前述的基于调试系统数据对象化技术的自动化红黑图实现方法，其特征在于，所述设备对象化模型包括：设备零级模型，所述设备零级模型包括图形拓扑模型和设备拓扑模型；设备一级模型，所述设备一级模型包括设备实时监控模型、应用分析模型和其他计算模型；设备二级模型，所述设备二级模型包括前置测量模型、信息交互模型、系统仿真模型和其他模型；对象完整性校验，所述对象完整性校验按照系统配置在所述设备零级模型、设备一级模型和设备二级模型进行。

前述的基于调试系统数据对象化技术的自动化红黑图实现方法，其特征在于，所述对象完整性校验包括：所述设备拓扑模型中的层次关系、唯一编码、电压等级、所属应用属性不为空或满足外键约束；所述实时监控模型中的信号与设备关联；所述前置采集模型中的通道、点号、规约不为空并能与采集终端建立通信。

前述的基于调试系统数据对象化技术的自动化红黑图实现方法，其特征在于，在所述步骤7）中，所述红转黑操作包括：在运行系统或调试系统中发起，以调试系统红图为基础，分析红图中包含的馈线及所述馈线包含的所有设备对象，与黑图中相同的图形及设备对象进行比对，将差异数据以设备对象为基本单位增量方式同步至运行系统中，成为运行系统中的黑图。

本发明所达到的有益效果：本发明提供基于调试系统数据对象化技术的配电网红黑图实现方法，可解决国内配电自动化系统中普遍存在的配网图模构建速度慢、准确性差的现场，无法在红图状态下调试未投运终端的问题，同时可以提高红转黑时设备模型的完整性与转换效率。

附图说明

图1 本发明基于调试系统的红黑图应用数据对象化处理逻辑示意图；

图2 本发明涉及的配电网设备对象化示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

基于调试系统数据对象化技术的自动化红黑图实现方法，步骤如下：

1）根据供电公司既定的配电管理业务管理流程，在配电自动化系统调试系统中建立与当前业务相关的线路接线图和设备拓扑模型在内的设备零级模型。当前业务是指目前的配网调度业务，例如某一天某条线路改接前后的停送电操作。建立的方法是利用系统图模库一体化工具进行绘图作库并且利用系统GIS/PMS图模接口导入外部系统形成所述线路接线图和设备拓扑模型。其中，GIS/PMS图模接口包括：流程管理接口，用于将配电自动化系统的工作流与外部系统的工作流连接并形成闭环工作流；模型导入接口，以增量方式用于导入外部系统导出的CIM/XML或CIM-E规范的模型数据；图形导入接口，用于导入外部系统导出的CIM/SVG或CIM-G规范的图形数据；总线适配器，用于连接满足IEC61968标准规范的信息总线实现与外部系统通信。

2）根据设备零级模型，生成设备一级数据模型；设备一级数据模型包括设备实时监控模型、应用分析模型及其他计算模型；再根据设备一级数据模型生成设备二级数据模型设备；设备二级数据模型包括前置测量模型、信息交互模型、系统仿真模型和其他模型；前置测量模型和信息交互模型由设备实时监控模型生成；系统仿真模型和其他模型由应用分析模型生成。

3）根据步骤1）和2）中设备零级模型、设备一级数据模型和设备二级数据模型的生成过程，依据经验值为设备零级模型、设备一级数据模型和设备二级数据模型补充满足数据对象完整性规范的设备参数。设备参数包括零级模型中的设备型号、电缆长度/规格、额定容量、额定电流、二级前置模型中通道、点号和二级信息交互模型中的设备等。

4）根据步骤1)、2)和3)，调试系统生成对应的红图。红图包括调试系统中的未投运一次接线图、调试系统中的设备对象模型、设备的不同生命周期。生命周期包括未投运期、在运期、待退役期。

5）在调试系统中通过拓扑连通性、设备参数完整性及现场终端联动测试对红图进行测试验证。

6）  根据步骤5）的测试验证结果判定是否满足业务特征，业务特征指本次测试的系统中的设备零级模型、设备一级数据模型、设备二级数据模型和线路接线图均与所述配网调度业务的现场一致:如果不满足业务特征，则退回重新依次按步骤1)、2)、3)、4)和5)构建红图，直至满足要求为止；如果满足业务特征，则进行下一步骤。

7）根据停送电业务在配电自动化系统运行系统中调阅调试系统中的红图，进行红转黑操作，成为运行系统中的黑图。红转黑操作包括：在运行系统或调试系统中发起，以调试系统红图为基础，分析红图中包含的馈线及所述馈线包含的所有设备对象，与黑图中相同的图形及设备对象进行比对，将差异数据以设备对象为基本单位增量方式同步至运行系统中，成为运行系统中的黑图。

如图1，系统分为调试系统、运行系统两部分。

调试系统定位为图模数据构建及校验、终端调试以及软件模块测试，数据通过测试后向运行子系统发布图模数据及前置信息。运行系统定位为配电网运行监控，面向调度应用。

调试系统、运行系统间通过数据发布与同步功能保持两系统数据一致。发布是指调试系统数据写入运行系统，同步是指将运行系统数据写入调试系统。

从系统整体宏观角度出发，调试系统的图形、模型数据作为系统的红图及未来模型，运行系统作为系统的黑图及实时模型。

调试系统中通过模型校验功能评估模型、图形的正确性。运行系统通过红转黑功能将红图模型转换为黑图模型。

调试系统与运行系统均配置前置应用，分别与现场终端通信，两前置间通过心跳线协调与终端通信，两者通过互斥方式与终端建立的通信链接。

如图2所示，在本方法中的设备对象化模型包括：

设备零级模型，包括图形拓扑模型和设备拓扑模型；

设备一级模型，包括设备实时监控模型、应用分析模型和其他计算模型；

设备二级模型，包括前置测量模型、信息交互模型、系统仿真模型和其他模型；前置测量模型和信息交互模型由设备实时监控模型生成；系统仿真模型和其他模型由应用分析模型生成； 

对象完整性校验，按照系统配置在设备零级模型、设备一级模型和设备二级模型进行，具体内容包括：设备拓扑模型中的层次关系、唯一编码、电压等级、所属应用属性不为空或满足外键约束；实时监控模型中的信号与设备关联；所述前置采集模型中的通道、点号、规约不为空并能与采集终端建立通信。

调试系统由数据库服务器、应用服务器、前置服务器、工作站组成独立系统。后台系统通过防火墙与运行系统连接，对外负责与EMS/GIS/PMS系统连接实现图模交换；

运行系统中增加红黑图服务器，用于响应调试系统发起的数据同步、分析、发布工作。

调试系统和运行系统的前置部署在相同的前置网段内，两者通过心跳线协调、互斥方式与终端通信。

本发明涉及的方法与现有技术相对比：

a)  提供稳定的模型、图形多版本管理机制，支持模型回退：通过配置与运行系统配套的调试系统数量，可以实现不同版本等网络模型、图形管理，即每个调试系统均是其对应的运行系统的一个模型、图形版本；在某一个调试系统图模发生错误时，可利用从运行系统向调试系统重写数据的方式实现调试系统图模版本的回滚。

b)  提供规范、易操作的流程管理工具，具备对不同版本的模型/图形进行管理；

系统对于调试系统、运行系统的图模数据维护流程开发了可自定义的业务流程配置工具，向用户提供流程定义、并通过流程管理不同版本图模数据。

c)  调试系统中可以完成点号录入、通道配置、遥控测试等所有终端调试功能，调试系统调试完成后同步至运行系统，运行系统中无需再次对终端调试；即前置心跳线技术，通过管理终端在同一时刻连接调试系统前置还是运行系统前置，在设备投运前终端仅与调试系统前置通信，完成遥控试验等测试工作，实现在设备投运前与现场终端调试。

d)  多系统协调的心跳线机制，避免安全风险。前置心跳线通过协调运行系统、多个调试系统与终端的链接，有以下几项安全保证机制：1、保证一个时间片仅与一个系统通信；2、仅当一个系统释放终端通信链路时，另一个系统才可以与终端建立通信链路；3、设备投运时，终端仅与运行系统建立通信链路，反之设备未投运时，仅与调试系统建立通信链路。

e)  对整体系统性能弱影响：所有对图、模测试验证工作均在调试系统中完成，避免了在运行系统中完成大量的分析工作，降低系统开销；在投运时，仅将调试系统中变化的数据部分同步至运行系统中，因此同步的数据量较小，不对运行系统产生压力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。