基于sg-cim模型的配電網(wǎng)狀態(tài)估計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于SG-CIM模型的配電網(wǎng)狀態(tài)估計方法，該方法包括如下步驟：分析SG-CIM模型中和配電網(wǎng)拓撲結構相關的包、主要的類以及類之間的關系；對主網(wǎng)、配電網(wǎng)以及用戶側拓撲模型進行拼接，獲取完整的配電網(wǎng)拓撲模型；獲取配電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)狀態(tài)估計的算法對實時數(shù)據(jù)進行預處理，滿足狀態(tài)估計的需要；配電網(wǎng)狀態(tài)估計模型的擴展，使其滿足狀態(tài)估計計算各方面功能的要求，進行狀態(tài)估計。本發(fā)明解決了配電網(wǎng)狀態(tài)估計的模型問題及數(shù)據(jù)來源問題，節(jié)約了大量的人力和物力。
【專利說明】基于SG-CIM模型的配電網(wǎng)狀態(tài)估計方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)信息交互和電網(wǎng)運行領域。具體地說是一種基于SG-CM模型的配電網(wǎng)狀態(tài)估計方法。
【背景技術】
[0003]狀態(tài)估計是利用電網(wǎng)量測信息的冗余度，結合電網(wǎng)絡實時網(wǎng)絡結構，采用估計理論，為調度中心提供準確完整的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。目前在輸電系統(tǒng)中應用較為成熟。 [0004]配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)相比，其拓撲結構更為復雜，并且存在三相不平衡等因素。目前，配電網(wǎng)實時的監(jiān)測布點較少，使得狀態(tài)估計算法應數(shù)據(jù)冗余度不足而難以進行。通常需要對負荷等物理量設置偽測量，保證狀態(tài)估計算法正常運行。由于偽測量主要依據(jù)歷史數(shù)據(jù)推導估計，精度不如實際測量，降低了結果的可信度。
[0005]近年來，配變終端安裝了配電臺區(qū)智能監(jiān)控終端、智能電表等新型設備，加強了對末端電網(wǎng)的監(jiān)控?？紤]成本因素，相關采集數(shù)據(jù)主要通過GPRS等無線公網(wǎng)定時送至用電信息采集系統(tǒng)。在狀態(tài)估計中引入配電臺區(qū)和智能電表信息可以增加數(shù)據(jù)冗余，提高狀態(tài)估計的準確度。
[0006]配電網(wǎng)中一般都會部署多套自動化系統(tǒng)，如:配網(wǎng)自動化系統(tǒng)、調度自動化系統(tǒng)(EMS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)(PMS)、營銷系統(tǒng)、95598系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)大多按各自專業(yè)建設，軟件間的集成難度也不斷加大，存在“信息孤島”現(xiàn)象。目前這些信息的交互和集成亟須采用一種標準、開放的集成體系架構，來解決各業(yè)務應用之間的模型和數(shù)據(jù)交換問題，為高級應用功能的開發(fā)提供標準、開放的平臺。

【發(fā)明內容】

[0007]針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于SG-CIM模型的配電網(wǎng)狀態(tài)估計方法，該方法基于電網(wǎng)公司公共信息模型(State Grid Common InformationModel, SG-CIM)和組件接口規(guī)范(Component Interface Specification, CIS)解決系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互問題。通過數(shù)據(jù)交互總線整合各系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)和量測，增加狀態(tài)估計算法的數(shù)據(jù)冗余，同時構建適用于配電網(wǎng)狀態(tài)估計的SG-CIM信息模型，提高了結果的精確度和適用性。
[0008]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下:
一種基于SG-CIM模型的配電網(wǎng)狀態(tài)估計方法，其特征在于該方法包括如下步驟:
1)分析SG-CM模型中和配電網(wǎng)拓撲結構相關的包、主要的類以及類之間的關系；
2)對主網(wǎng)、配電網(wǎng)以及用戶側拓撲模型進行拼接，獲取完整的配電網(wǎng)拓撲模型；
3)獲取配電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)狀態(tài)估計的算法對實時數(shù)據(jù)進行預處理，滿足狀態(tài)估計的需要； 4)配電網(wǎng)狀態(tài)估計模型的擴展，使其滿足狀態(tài)估計計算各方面功能的要求，進行狀態(tài)估計。
[0009]本發(fā)明步驟I)中，涉及了 IEC61970/61968的拓撲包(Topology)和核心包(Core);包括了 5個比較重要的類:拓撲節(jié)點類(TopologicalNode)、拓撲島類(Topologicallsland)、導電設備類(ConductingEquipment)、端點類(Terminal)和連接節(jié)點類(ConnectivityNode);其中，端點類(Terminal)代表導電設備連接到電力系統(tǒng)中的電氣接口，每一個端點都屬于一個具體的導電設備；原則上每一個端點必然連接到一個連接節(jié)點上，而每一個連接節(jié)點又一定屬于一個拓撲節(jié)點；類之間的關系主要有繼承、關聯(lián)、聚
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[0010]步驟2)中，對調度自動化系統(tǒng)的主網(wǎng)、PMS系統(tǒng)的配網(wǎng)以及用電信息采集系統(tǒng)中的配電終端進行網(wǎng)絡拓撲拼接，構建配電網(wǎng)的全拓撲結構；實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的模型對接。
[0011]步驟3)中，對調度自動化中的實時量測、配電自動化的實時量測以及用電系統(tǒng)中的臺區(qū)和用戶量測進行數(shù)據(jù)集成，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的跨系統(tǒng)集成，并根據(jù)狀態(tài)估計的需要進行數(shù)據(jù)變換。
[0012]步驟4)中，倉丨」建配電狀態(tài)估計類DistributionStateEstimaton,此類中定義必要的固有屬性，如量測矩陣MeasMatr ix、信息矩陣G-Matr ix、Jacob ian矩陣H-Matr ix、權系數(shù)矩陣W-Matrix ;根據(jù)狀態(tài)估計算法對量測量進行變換，并進行狀態(tài)估計。
[0013]配電網(wǎng)狀態(tài)估計的主要步驟如下:
(1)配電網(wǎng)絡拓撲及電氣參數(shù)；獲取配電網(wǎng)絡支路、節(jié)點相關信息以及相關的電氣參
數(shù)；
(2)初始化；初始化各節(jié)點電壓；
(3)量測變換；將各量測量進行等效量測變換；
(4)構造量測向量Z和權系數(shù)矩陣W；
(5)形成量測Jacobian矩陣H和信息矩陣G，并進行因子化分解，分別計算修正量；
(6)修正輸入量，在已知根節(jié)點電壓的的基礎上，前推各節(jié)點電壓；
(7)計算得相鄰兩次迭代電壓差的模分量的最大值與收斂標準作比較，符合精度要求退出，否則轉(5)繼續(xù)迭代。
[0014]本發(fā)明通過電網(wǎng)公司公共信息模型SG-CM和CIS獲取配電網(wǎng)模型信息和量測信息，進行配電網(wǎng)狀態(tài)估計。利用SG-CIM公共信息模型和組件接口規(guī)范，拼接多個系統(tǒng)的模型和量測信息，可以提高狀態(tài)估計的精確度。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的將用電采集系統(tǒng)信息等非傳統(tǒng)量測信息通過SG-CM模型和CIS交互接口集成到狀態(tài)估計應用模塊。增加了數(shù)據(jù)冗余，提高了估計精度。同時，本發(fā)明填補了 SG-CIM公共信息模型在配電網(wǎng)狀態(tài)估計中的空白，具有很大的現(xiàn)實意義。
[0016]本發(fā)明解決了配電網(wǎng)狀態(tài)估計的模型問題及數(shù)據(jù)來源問題，節(jié)約了大量的人力和物力。其優(yōu)點還有以下幾個方面:
I)操作簡單方便
SG-CIM公共信息模型是國家電網(wǎng)公司提出的一個標準，基于IEC61970/61968協(xié)議，通過CIS可以實現(xiàn)不同系統(tǒng)間的信息交互，減少了由于模型不匹配而出現(xiàn)的開發(fā)點對點模型轉換的投資。[0017]2)可擴展性強
SG-CIM模型具有很強的擴展，可以根據(jù)不同的業(yè)務應用需要進行功能擴展，適應不同場景和功能的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1本發(fā)明中配電網(wǎng)拓撲模型圖。
[0019]圖2本發(fā)明中配電網(wǎng)狀態(tài)估計SG-CM模型擴展圖。
[0020]圖3本發(fā)明中基于SG-CM狀態(tài)估計流程圖。
【具體實施方式】
[0021]一種基于SG-CM模型的配電網(wǎng)狀態(tài)估計方法，該方法包括如下步驟:
I)分析SG-CM模型中和配電網(wǎng)拓撲結構相關的包、主要的類以及類之間的關系。
[0022]配電網(wǎng)絡的拓撲模型是網(wǎng)絡分析應用的基礎，配電設備的連接關系通過端點(Terminal)和節(jié)點(ConnectivityNode)的關系進行描述。拓撲分析具有2個基本模型，即Switch/ Node 模型和 Bus/ Branch 模型。Switch/Node 模型是基于 ConnectivityNode 的開關/節(jié)點模型。Bus/ Branch模型是基于拓撲節(jié)點類(TopologicalNode)的節(jié)點/支路模型。拓撲分析需要建立連接節(jié)點與拓撲節(jié)點、拓撲節(jié)點與拓撲島之間的聚集關系。SG-CIM在電網(wǎng)包中電網(wǎng)拓撲二級域中定義了電氣拓撲模型以及涉及的類，如圖1所示。
[0023]主要涉及了 IEC61970/61968的拓撲包(Topology)和核心包(Core)。包括了 5個比較重要的類:拓撲節(jié)點類(TopologicalNode)、拓撲島類(Topologicallsland)、導電設備類(ConductingEquipment)、端點類(Terminal)和連接節(jié)點類(ConnectivityNode)。其中，端點類(Terminal)代表導電設備連接到電力系統(tǒng)中的電氣接口，每一個端點都屬于一個具體的導電設備。原則上每一個端點必然連接到一個連接節(jié)點上，而每一個連接節(jié)點又一定屬于一個拓撲節(jié)點。
[0024]2)對主網(wǎng)、配電網(wǎng)以及用戶側拓撲模型進行拼接，獲取完整的配電網(wǎng)拓撲模型。，如圖2所示。
[0025]對調度自動化系統(tǒng)的主網(wǎng)、PMS系統(tǒng)的配網(wǎng)以及用電信息采集系統(tǒng)中的配電終端進行網(wǎng)絡拓撲拼接。在主網(wǎng)變電站出線開關處和配電網(wǎng)進行拼接，在配電終端和終端臺變以及用戶進行模型拼接，獲取配電網(wǎng)全拓撲結構，實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的模型對接，為后續(xù)分析奠定基礎。
[0026]3)獲取配電網(wǎng)全拓撲結構模型中各設備的電氣參數(shù)，并根據(jù)拓撲連接，形成導納矩陣。
[0027]對調度自動化中的實時量測、配電自動化的實時量測以及用電系統(tǒng)中的臺區(qū)和用戶量測進行數(shù)據(jù)集成，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的跨系統(tǒng)集成，并根據(jù)狀態(tài)估計的需要進行數(shù)據(jù)變換。
[0028]通過組件交互規(guī)范CIS中GDA獲取SG-CM配電網(wǎng)模型中的電氣參數(shù)。主要包括電力線路、變壓器等的電氣信息，并根據(jù)網(wǎng)絡拓撲形成導納矩陣。
[0029]獲取配電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)狀態(tài)估計的算法對實時數(shù)據(jù)進行預處理，滿足狀態(tài)估計的需要。
[0030]實時數(shù)據(jù)信息主要包括線路變壓器的電壓、電流、有功功率、無功功率以及終端負荷。主要來自不同量測系統(tǒng)。如:配電臺區(qū)和用戶信息來自用戶信息采集系統(tǒng)量測，饋線量測來自配電自動化系統(tǒng)等。通過CIS中的HSDA在SG-CM模型中獲取。
[0031]4)配電網(wǎng)狀態(tài)估計模型的擴展，使其滿足狀態(tài)估計計算各方面功能的要求。
[0032]創(chuàng)建配電狀態(tài)估計類DistributionStateEstimaton,此類中定義必要的固有屬性，如量測矩陣MeasMatrix、信息矩陣G_Matrix、Jacobian矩陣H-Matrix、權系數(shù)矩陣W-Matrix 等。
[0033]在SG-CM模型基礎上擴展量測信息類Measlnfo、支路信息類Branchlnfo和節(jié)點信息類Nodelnfo,這三個擴展類與配電狀態(tài)估計類DistributionStateEstimaton構成簡單關聯(lián)關系。
[0034]根據(jù)選定的算法，進行狀態(tài)估計，獲取結果。配電網(wǎng)狀態(tài)估計的主要步驟，如圖3所示。
[0035](I)配電網(wǎng)絡拓撲及電氣參數(shù)。獲取配電網(wǎng)絡支路、節(jié)點等相關信息以及相關的電氣參數(shù)。
[0036](2)初始化。初始化各節(jié)點電壓。
[0037](3)量測變換。將各量測量進行等效量測變換。
[0038](4)構造量測向量Z和權系數(shù)矩陣W。
[0039](5)形成量測Jacobian矩陣H和信息矩陣G，并進行因子化分解，分別計算修正量。
[0040](6)修正輸入量，在已知根節(jié)點電壓的的基礎上，前推各節(jié)點電壓。
[0041](7)計算得相鄰兩次迭代電壓差的模分量的最大值與收斂標準作比較，符合精度要求退出，否則轉(5)繼續(xù)迭代。
【權利要求】
1.一種基于SG-CIM模型的配電網(wǎng)狀態(tài)估計方法，其特征在于該方法包括如下步驟: 1)分析SG-CM模型中和配電網(wǎng)拓撲結構相關的包、主要的類以及類之間的關系； 2)對主網(wǎng)、配電網(wǎng)以及用戶側拓撲模型進行拼接，獲取完整的配電網(wǎng)拓撲模型； 3)獲取配電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)狀態(tài)估計的算法對實時數(shù)據(jù)進行預處理，滿足狀態(tài)估計的需要； 4)配電網(wǎng)狀態(tài)估計模型的擴展，使其滿足狀態(tài)估計計算各方面功能的要求，進行狀態(tài)估計。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于SG-CIM模型的配電網(wǎng)狀態(tài)估計方法，其特征在于:步驟1)中，涉及了IEC61970/61968的拓撲包和核心包；包括了 5個重要的類:拓撲節(jié)點類、拓撲島類、導電設備類、端點類和連接節(jié)點類；其中，端點類代表導電設備連接到電力系統(tǒng)中的電氣接口，每一個端點都屬于一個具體的導電設備；原則上每一個端點必然連接到一個連接節(jié)點上，而每一個連接節(jié)點又一定屬于一個拓撲節(jié)點；類之間的關系主要有繼承、關聯(lián)、
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3.根據(jù)權利要求1所述的基于SG-CIM模型的配電網(wǎng)狀態(tài)估計方法，其特征在于:步驟2)中，對調度自動化系統(tǒng)的主網(wǎng)、PMS系統(tǒng)的配網(wǎng)以及用電信息采集系統(tǒng)中的配電終端進行網(wǎng)絡拓撲拼接，構建配電網(wǎng)的全拓撲結構；實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的模型對接。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于SG-CIM模型的配電網(wǎng)狀態(tài)估計方法，其特征在于:步驟3)中，對調度自動化中的實時量測、配電自動化的實時量測以及用電系統(tǒng)中的臺區(qū)和用戶量測進行數(shù)據(jù)集成，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的跨系統(tǒng)集成，并根據(jù)狀態(tài)估計的需要進行數(shù)據(jù)變換。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于SG-CIM模型的配電網(wǎng)狀態(tài)估計方法，其特征在于:步驟4)中，倉Il建配電狀態(tài)估計類DistributionStateEstimaton,此類中定義必要的固有屬性,如量測矩陣 MeasMatrix、信息矩陣 G-Matrix、Jacob ian 矩陣 H-Matrix、權系數(shù)矩陣 W-Matrix ；根據(jù)狀態(tài)估計算法對量測量進行變換，并進行狀態(tài)估計。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于SG-CIM模型的配電網(wǎng)狀態(tài)估計方法，其特征在于:步驟4)中，配電網(wǎng)狀態(tài)估計的主要步驟如下: (1)配電網(wǎng)絡拓撲及電氣參數(shù)；獲取配電網(wǎng)絡支路、節(jié)點相關信息以及相關的電氣參數(shù)； (2)初始化；初始化各節(jié)點電壓； (3)量測變換；將各量測量進行等效量測變換； (4)構造量測向量Z和權系數(shù)矩陣W； (5)形成量測Jacobian矩陣H和信息矩陣G，并進行因子化分解，分別計算修正量； (6)修正輸入量，在已知根節(jié)點電壓的的基礎上，前推各節(jié)點電壓； (7)計算得相鄰兩次迭代電壓差的模分量的最大值與收斂標準作比較，符合精度要求退出，否則轉(5)繼續(xù)迭代。
【文檔編號】G06Q50/06GK103729801SQ201310582260
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權日:2013年11月20日
【發(fā)明者】胡揚波, 王成現(xiàn), 陳紹洲 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇電力信息技術有限公司