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關(guān)于公共信息模型的配電網(wǎng)線(xiàn)損管理系統的研究
論文摘要：多年以來(lái)配電網(wǎng)線(xiàn)損系統建設中模型建立、數據源整合、線(xiàn)損數據管理和考核等環(huán)節的經(jīng)驗，設計并實(shí)現了一套基于信息平臺的新型線(xiàn)損信息管理系統。該系統對各自動(dòng)化系統導出的CIM模型文件進(jìn)行合并和擴展，建立了完整的分線(xiàn)、分壓、分片、分區的線(xiàn)損對象模型；基于統一編碼標準和統一數據信息平臺，為線(xiàn)損、計算提供了自動(dòng)、可靠、完整的數據源；系統同時(shí)提供層次化、流程化的數據管理、應用和考核機制。從而為配電網(wǎng)運行提供了科學(xué)“分析、降損、增效”的技術(shù)手段。
論文關(guān)鍵詞：公共信息模型；統一編碼標準；統一數據信息平臺；統計線(xiàn)損；理論線(xiàn)損
0引言
線(xiàn)損率是表征企業(yè)效益和技術(shù)管理水平的綜合性指標。長(cháng)期以來(lái)存在困擾配電網(wǎng)線(xiàn)損統計和計算的若干問(wèn)題主要表現為：①各種線(xiàn)損對象的建立完全由人工重新錄入，并人工指定線(xiàn)損對象與各自動(dòng)化系統設備、潮流、電量數據的關(guān)聯(lián)，維護量很大；②需要分別建立各專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)化系統的數據接口，需要獲取的潮流、電量數據和設備參數實(shí)時(shí)性和完整性很難保證；③線(xiàn)損統計和計算未實(shí)現平臺化、系統化，僅作為線(xiàn)損專(zhuān)職上報依據，并未用于數據分析和考核，達不到經(jīng)濟運行、降損管理的目的。
隨著(zhù)電力系統的發(fā)展和自動(dòng)化水平的提高，不同專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域在不同時(shí)期建立了一系列專(zhuān)業(yè)自動(dòng)化系統，如SCADA／EMS、電量采集系統、負荷控制系統、配變監測系統、集抄系統、用電系統、生產(chǎn)管理系統等．這些系統的直接建設目標彼此不同，“孤島”現象嚴重，造成彼此數據冗余、不統一、重復維護等現象。
隨著(zhù)IEC61970標準的頒布，為電力系統中的各種資源定義了公共信息模型(Commoninformationmodel，CIM)，提供了一種用對象類(lèi)和屬性及彼此關(guān)聯(lián)關(guān)系來(lái)表示電力系統資源的標準方法，在很大程度上方便了不同系統之間的信息集成和整合。目前，部分地區開(kāi)始建立統一數據信息平臺，實(shí)現了各自動(dòng)化系統實(shí)時(shí)數據、生產(chǎn)管理數據E實(shí)時(shí)數據的整合，同時(shí)建立了界面集成、統一登錄入口的門(mén)戶(hù)站點(diǎn)(Porta1)；所有這些工作的開(kāi)展和深入為線(xiàn)損信息管理系統的建設提供了基礎平臺和完整可靠的數據來(lái)源。
本文采用標準的命名規范和統一編碼機制，在對CIM模型合并、擴展的基礎上實(shí)現各類(lèi)線(xiàn)損對象的自動(dòng)建立和數據源的自動(dòng)關(guān)聯(lián)，同時(shí)方便數據共享；基于公共信息平臺實(shí)現了線(xiàn)損統計、計算數據來(lái)源的自動(dòng)引用，最大程度提高線(xiàn)損統計和計算的實(shí)時(shí)性；以先進(jìn)、專(zhuān)業(yè)的線(xiàn)損統計和計算手段，將實(shí)際線(xiàn)損統計、理論線(xiàn)損計算、線(xiàn)損報表等集成到統一的線(xiàn)損信息管理平臺，建立完善的數據審核、確認和考核機制，進(jìn)而實(shí)現對省、地、縣級電網(wǎng)高、中、低壓網(wǎng)絡(luò )中各類(lèi)輸電、變電、配電設備的電能損耗進(jìn)行統計、計算、管理和考核，既可從技術(shù)手段為降損節能提供支持，也可以促進(jìn)各供電企業(yè)加強線(xiàn)損管理力度，增加效益，提高電網(wǎng)經(jīng)濟運行水平和電力發(fā)展質(zhì)量，從根本上實(shí)現降損增效的目的。
1線(xiàn)損對象模型
實(shí)現線(xiàn)損統計和計算首先需建立靜態(tài)數據模型，創(chuàng )建線(xiàn)損統計和計算對象，包括分線(xiàn)、分壓、分片、分區對象等。這些線(xiàn)損對象在其他自動(dòng)化系統中均有相關(guān)描述，但關(guān)心的屬性不同；而線(xiàn)損統計和計算所需的信息可能來(lái)源于不同的自動(dòng)化系統，需要進(jìn)行設備靜態(tài)信息、動(dòng)態(tài)數據的整合。
常規線(xiàn)損對象建立方式為人工創(chuàng )建、人工設置設備對象的關(guān)聯(lián)，工作量巨大，且數據不一致、維護不及時(shí)現象嚴重，甚至直接導致系統失敗。本文基于各系統導出的靜態(tài)CIM模型，依據統一的設備編碼和命名規則，自動(dòng)創(chuàng )建線(xiàn)損對象、自動(dòng)實(shí)現設備關(guān)聯(lián)。
1．1公共信息模型和統一編碼標準
CIM模型提供了對電力系統對象資源的標準化描述，對各電力系統對象的系統間信息交互提供了保障。統一編碼標準之后，將可以對不同系統CIM模型描述文件中的設備進(jìn)行識別、編碼完善和管理。如某地區統一編碼規則為“5位單位代碼+1位設備種類(lèi)+6位線(xiàn)路代碼”，該線(xiàn)路在所有系統均使用該編碼表示，很容易實(shí)現集成。①單位代碼：分別代表省、地、縣電力局等；②設備種類(lèi)：變電(B)；③線(xiàn)路代碼：1位干支類(lèi)型(0)+1位電壓等級代碼+4位線(xiàn)路流水號(采用線(xiàn)路編碼，不足4位前面補零)。各電壓等級代碼如表1所示。
設備的命名方案和設備的層次結構密切相關(guān)，本文用聚集關(guān)系描述設備層次結構；確保不同系統中設備對象的名字的唯一性，且具有一定的可讀性，方便標識、交流和定位設備對象。所采用設備命名屬性的說(shuō)明如下。①名稱(chēng)(Name)：同一父對象范圍內各對象的唯一名稱(chēng)；②描述(Discription)：對象或實(shí)例的描述；③路徑名稱(chēng)(Pathname)：在容器層次結構中構造的、并且具有一個(gè)單級標志的對象，也可以具有一個(gè)多級標志(Multileveldesignation)；④別名(Alias—name)：對象或實(shí)例的任意文字名(Afreetextnameoftheobject or"instance)。
1．2線(xiàn)損對象模型來(lái)源
如上所述，基于CIM的系統模型可以將整個(gè)電力系統資源網(wǎng)的所有對象描述為統一模型。但是，線(xiàn)損系算所依靠的模型不僅僅是從CIM模型中抽取一部分對象而得到，還必須對CIM模型中相關(guān)對象的屬性進(jìn)行擴充和修改以符合本系統的需要。為實(shí)現異構下不同自動(dòng)化系統中設備屬性的互聯(lián)和互操作，本文遵循上述統一編碼和命名規范，提供基于XML文件的數據庫導導出工具進(jìn)行設備屬性認定、整合和擴展，實(shí)現線(xiàn)損對象的自動(dòng)創(chuàng )建和供售關(guān)聯(lián)，如圖1所示。
1．3線(xiàn)損對象
線(xiàn)損統計可覆蓋全部分線(xiàn)、分壓、分片、分臺區等對象，線(xiàn)損對象結構塔形圖如圖2所示。對該塔形圖上的任何一個(gè)單元、區域或多個(gè)單元、區域的組合，系統在數據完整情況下均可對其進(jìn)行線(xiàn)損統計和計算。在系統中，以上任何一種線(xiàn)損對象均被模型完全的表述和覆蓋。同時(shí)提供了基于模型的線(xiàn)損對象管理機制。該機制使得管理者可以方便地查看當前電網(wǎng)運行狀況，同時(shí)模擬各種電網(wǎng)運行方式并且進(jìn)行模擬計算，最終為“增供降損”工作提供了有效手段(工具)。
1．4線(xiàn)損模型應用
以某市局為例，該市電力局負責維護110kV及其以上級別的電網(wǎng)，而市屬各縣電力局負責維護35kV及其以下的電網(wǎng)。如果要應用模型對電網(wǎng)結構進(jìn)行描述和控制，首先要求該市及下屬各縣電力局對各自資源進(jìn)行統一編碼，同時(shí)生成各自所屬的CIM模型；其次需要對模型進(jìn)行整合；最后對模型進(jìn)行抽取和再加工，以得到整個(gè)市電力局所轄范圍內的線(xiàn)損模型。該模型中，需要對每一個(gè)線(xiàn)損對象的供售關(guān)系和關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行詳細的描述。如對某一個(gè)220kV變壓器進(jìn)行的描述，不僅應該包括其所屬的電壓等級以及變電站；同時(shí)也應該包括該變壓器相關(guān)聯(lián)的各線(xiàn)損需要的量測量。
應用模型描述電網(wǎng)結構并且計算線(xiàn)損后，能夠更加精確地對電網(wǎng)中的線(xiàn)損量進(jìn)行計算，從而對線(xiàn)損分析提供更為精確的數據，進(jìn)而為企業(yè)達到“增供減損”的目的。以浙江省嘉興市電力局為例，該市2006年售電量估計值為180億kWh。應用該系統前對220kV變壓器損耗估計值為2．8％，應用該系統之后計算出220kV變壓器損耗僅為2％，僅此一項就可節省資金400萬(wàn)元人民幣左右。
2線(xiàn)損數據來(lái)源
線(xiàn)損系統需要從若干套不同的電力自動(dòng)化系統獲取數據，如果為這些系統每一套建立一個(gè)數據接口，不僅開(kāi)銷(xiāo)頗大，而且也加大了維護的工作量。在企業(yè)實(shí)時(shí)數據、數據進(jìn)行模型整合后，各自動(dòng)化系統數據可按采集周期自動(dòng)保存在統一數據信息平臺中；基于信息模型的線(xiàn)損系統對線(xiàn)損統計、理論計算所需的供／售電量、設備參數、潮流數據等，可直接從統一數據信息平臺引用；未進(jìn)入平臺的數據，可通過(guò)接口獲取。
2．1實(shí)時(shí)數據信息平臺
建立數據信息平臺可以有多種方式，包括普通關(guān)系型數據庫和各種實(shí)時(shí)數據庫等。以下以浙江省為例，介紹利用PI實(shí)時(shí)數據庫對數據的整合情況。PI數據庫是由美國OSISoftware公司開(kāi)發(fā)的一套基于C／S的商品化軟件應用平臺，旨在建立大型的實(shí)時(shí)數據庫，能夠以數據原形的方式長(cháng)期在線(xiàn)存儲企業(yè)所有的生產(chǎn)數據，滿(mǎn)足快速、高效地進(jìn)行數據采集、存儲和顯示的要求。
根據PI實(shí)時(shí)數據庫的特點(diǎn)，與線(xiàn)損管理系統相關(guān)的SCADA、電量采集系統、負荷控制系統、配變監控系統、居民集抄系統等，均可對相關(guān)設備對象建立測點(diǎn)，將實(shí)時(shí)采集數據保存在PI數據庫中。實(shí)時(shí)數據類(lèi)型及采集周期如圖3所示。
這樣線(xiàn)損系統可直接從PI數據庫關(guān)聯(lián)引用數據，無(wú)須系統接口及數據的重復保存。
2．2數據綜合平臺
系統理論線(xiàn)損計算所需線(xiàn)損設備對象的銘牌參數、運行參數，以及大量的系統用戶(hù)信息等，在SAP系統(或生產(chǎn)管理系統)中均有保存。為避免大量的人工錄入和重復設置，減少數據冗余和不一致問(wèn)題，線(xiàn)損系統可基于SAP平臺建立，并可直接關(guān)聯(lián)引用數據，無(wú)須系統接口及數據的重復保存。
2．3用電綜合平臺
線(xiàn)損和計算所需數據源除上述實(shí)時(shí)數據、管理數據外，還需從用電營(yíng)銷(xiāo)系統中獲取用電量數據；該系統一般獨立建設，不進(jìn)入上述實(shí)時(shí)、管理數據平臺，需獨立建設系統接口。
3線(xiàn)損數據分析和管理
在建立線(xiàn)損對象模型、確�？煽康臄祿䜩�(lái)源后，線(xiàn)損系統的主要工作就是線(xiàn)損統計、計算、分析、管理和應用。
3．1線(xiàn)損統計、計算和分析
線(xiàn)損有統計線(xiàn)損和理論線(xiàn)損之分，二者的差異是由于計量裝置誤差、漏抄、錯抄、違章用電和竊電等因素引起。統計線(xiàn)損工作主要是完成一些分析報表；必要時(shí)進(jìn)行理論計算分析，以便采取切實(shí)可行的降損措施；同時(shí)，理論計算可為電網(wǎng)設計、技術(shù)改造提供理論依據。根據統計線(xiàn)損、理論線(xiàn)損，可進(jìn)行下面一系列線(xiàn)損比對分析：①同期比較。去年同期、上月同期與本月線(xiàn)損率進(jìn)行比較分析。②同比分析。不同線(xiàn)損對象相同時(shí)間、相同線(xiàn)損對象不同時(shí)間線(xiàn)損率比較分析。③有損分析�？鄢�、售電量中的“無(wú)損電量”后，進(jìn)行線(xiàn)損比對分析。④指標分析。將實(shí)際統計線(xiàn)損與下達的線(xiàn)損指標進(jìn)行比對分析，對超標情況進(jìn)行告警，并自動(dòng)觸發(fā)理論計算，分析原因。⑤雙值比對。將統計線(xiàn)損值和理論線(xiàn)損值進(jìn)行比對分析。⑥離線(xiàn)分析。根據離線(xiàn)計算模型，改變設備參數配置、運行方式等條件，比較線(xiàn)損率的高低，以便分析“技術(shù)降損”的措施效果。
3．2線(xiàn)損數據管理和考核
因運行與管理環(huán)節發(fā)生的電能損失在整個(gè)線(xiàn)損中占有一定比重，加強線(xiàn)損管理可以提高企業(yè)的效益，而且有重要的效益。線(xiàn)損系統作為—套實(shí)際執法性應用系統，在確保系統具有正確應用功能的同時(shí)，必須保證數據的完整性、準確性，確保計算分析結論的可用性、可靠性，否則無(wú)法實(shí)現“管理”與“考核”功能。為此，結合線(xiàn)損分級管理機制，設置不同級別和權限的用戶(hù)，按照數據管理流程和要求，在權限允許范圍內進(jìn)行相關(guān)數據的錄入、審核和確認，相關(guān)領(lǐng)導可根據數據審核、確認標志，考核相關(guān)崗位人員對數據管理、消缺工作的及時(shí)性和完整性�；谠摍C制建立的指標管理和考核機制，可以達到輔助降損管理的目的。
4結束語(yǔ)
現代系統正朝著(zhù)集成化、平臺化方向發(fā)展，本文基于IEC61970的CIM模型標準、實(shí)時(shí)數據和管理數據信息平臺構建了新型線(xiàn)損信息管理系統，可很好解決線(xiàn)損對象模型的建立、數據來(lái)源、線(xiàn)損管理和考核等實(shí)際問(wèn)題；目前在線(xiàn)路運行方式維護上還存在大量的工作，若進(jìn)一步與空間公共信息平臺GIS結合，運行維護人員可簡(jiǎn)單方便地在GIS聯(lián)絡(luò )圖上維護線(xiàn)路模型，屆時(shí)將把線(xiàn)損管理系統推到一個(gè)更高級別的應用水平。
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