基于CIME模型的遼寧電網智能調度一體化建模方案

羅衛華，馮松起，高 凱，施毅斌，葛延峰，李青春，張 偉

(1．遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006;2．遼寧省電力有限公司實業有限公司，遼寧 沈陽 110006)

目前，遼寧電網調度系統采用分級監控的模式，地區調度系統之間缺乏規范的信息共享機制，只對本地區調度管轄范圍內的電網精確建模，遼寧省調監控全省范圍內220 kV及以上主干網，地區調度主要監控本地區范圍內220 kV及以下電網。各地區的外部電網則采用非精確建模或簡單等值處理，這種建模方式不能滿足智能電網的發展要求。如果各調度中心之間能共享信息，可高效整合電力系統數據，實現電網的全局控制。以模型拆分與合并技術為核心的分布式一體化建模技術是實現不同區域、不同層次之間一體化建模的主要方法。文獻［1］通過分析上下級調度系統模型之間的關口電網對各級電網模型進行合并，文獻 ［2］研究了基于電力系統公共信息模型的互操作試驗，文獻［3］研究了外網動態等值技術，提出了動態等值方案，文獻［4］提出切實可行的智能調度分布式一體化建模方案，該方案已經逐漸應用于智能電網調度自動化系統。

遼寧省調D5000系統于2012年8月中旬通過SAT驗收，其模型是以原有CC2000A系統模型為基礎，為滿足“調度一體、調控一體”建設要求，經后期完善補充而形成。大連、盤錦、鐵嶺、營口等地調D5000建設相繼開展，在統籌考慮國、網、省、地各級調度模型管理及維護方法，以“源端維護、全局共享”為原則，制定了該實施方案。

1 CIME模型文件簡述

CIME是在電力系統公用數據模型 (CIM)的面向對象抽象基礎上，針對CIM在以可擴展標記語言 (XML)方式進行描述時的效率缺陷所發展起來的一種新型高效的電力系統數據標記語言。由于CIME語言與CIMXML均一致地遵循CIM基礎對象類，因此，以XML語言描述的電力系統模型，可以完全與以CIME語言描述的電力系統模型進行雙向轉換。

CIME模型文件以《電網設備通用模型命名規范 (試行)》和《CIME電網物理模型描述與交換規范 (試行)》為基礎，把電網模型導出成CIME文本。其中第一個規范是對象的標準命名，全局唯一;第二個規范是CIME的模式定義 (schema)。

模型合并:基于CIME文件的模型合并是通過CIME文件解析、模型調度邊界拆分、模型拼接等一系列技術手段，對各模型進行有效合成，形成一個完整的全網模型。

時空協調建模:各級調度系統在空間時態上協調統一建模，其中“時”是電網模型的時態，時態包括歷史態、實時態和未來態 (又稱規劃態)，“空”指各級電網通過空間互聯，實現不同調度的信息共享。

2 基于CIME模型的模型管理方法

模型管理以CIME模型文件為基礎，通過模型校驗、模型合并/拆分、模型生成圖形、模型生成通信點表、版本管理、外網等值等手段，實現調度中心之間及調度系統各應用之間的模型整合與共享［5］。

2.1 模型管理主要功能

a． CIME模型文件導出工具。實現D5000系統模型文件的導入和導出，同時實現本地名稱規范化。

b． 基于CIME的模型合并。模型拆分/合并是實現模型信息“源端維護和全局共享”的主要手段，是圖形和通信點表共享的基礎。模型合并包括模型的交換、模型校驗、邊界定義、全模型生成、模型增量生成，模型入庫等功能，是離線模型管理模塊的核心技術。

c． 模型生成圖形。基于CIMXML或CIME模型文件，生成中間格式的文件，最后生成G格式的圖形文件。該功能也是模型校驗的手段之一。

d． 模型生成通信點表。根據CIME模型文件，提取出通信點表，為調度系統之間的實時數據通信提供測點信息。

2.2 模型管理流程

a． CIME模型導出

模型文件的導出，基于配置文件，文件中定義關鍵幾類信息:類與表的對應關系;CIME類屬性與表屬性對應關系;拓撲關系查找方式;關聯類屬性的查找方式;設備與量測對應關系;枚舉類型的轉換關系;設備命名標準化的處理方式等［6］。

CIME模型文件導出時同時實現本地名稱規范化，規范化的基本原則是導出程序根據本地區的命名特點解決規范命名。

b． 模型校驗

初始校驗是基于CIME文件、校驗拓撲、標準命名、模式、典型參數等進行的校驗過程。深度校驗是在CIME模型導入離線系統，利用狀態估計校驗完成后再導出計算模型和潮流等應用的校驗過程。

c． 模型生成圖形

模型解析器提供接口，完成由“CIME”→“中間文件”→“G文件”。

d． 模型生成通信點表

模型解析器提供接口，在此基礎上完成新的通信點表文件和通信點表增量文件。

e． 模型合并

規范的模型合并方法主要包含模型 (CIME)交換、模型校驗、模型文件解析、拆分、拼接、結果導出等。模型合并結果包括全網的CIME文件和SQL文件 (結構化查詢語言)。

f． 模型增量

導出在線系統中的電網模型 (本地模型)，利用模型合并生成全的電網模型 (新模型)。利用新模型和本地模型比較差異，形成模型的增量文件。增量的結果是一個SQL文件，可以直接導入數據庫。

g． 模型入庫

模型入庫分為全模型入庫、單模型入庫、增量模型入庫。全模型入庫指合并后的模型直接導入數據庫，即CIME模型→SQL文件→入庫。

3 遼寧電網智能調度一體化建模方案

3.1 模型

遼寧省調將直屬電廠及500 kV廠站由省調自己負責維護，并下發模型至地調，由地調負責模型拼接，地調上報模型時將電廠及500 kV部分模型切掉，只上報220 kV部分模型［7］。

需要注意的幾個問題:省調自身維護電廠及500 kV模型，并下發地調，由地調進行模型拼接，地調只上送220 kV部分模型;地調建模過程中，220 kV電壓等級模型命名需要采用“遼寧.XXX”以保證省調與網調模型統一;地調上報模型切割點需要確認，可以在變壓器高壓側或低壓側進行切割(目前網調對三省模型基本采用從變壓器高壓側進行切割方式)。

地調可采用新建或延用省調模型兩種方式。地調直接采用省調模型中的地調模型，并在此基礎上補充完善，形成地調模型。省調需要規范本省地調區域ID(國調目前只規范到省級以上電網模型區域ID)，原則上從128開始，不重復即可，但220 kV以上模型需要采用遼寧區域號 (21)建模。

3.2 圖形

圖元:各地調統一采用省調圖元，對各地調特有圖元可補充完善，方便圖形轉換。

廠站圖:各地調與省調對廠站圖 (ID)進行轉換，省調將轉換后的廠站圖低壓側部分刪除掉并進行適當調整，該項工作在第一次模型合并時需要對廠站圖進行大規模調整，正常合并只需對新建廠站或修改廠站進行調整。

3.3 數據轉發

模型合并后，由省調側生成最新點表并下發各地調，完成數據轉發。

3.4 方案的主要特點

首次在遼寧電網采用基于CIME的模型合并技術，實現了模型信息的“源端維護和全局共享”。采用模型生成圖形技術實現了圖形信息的“源端維護和全局共享”;采用模型自動生成通信點表的方式，實現了上下級調度系統通信點表的自動維護;以模型為基礎，自動生成圖形和通信點表的機制，解決了模型、圖形、實時數據一致性的問題;采用CIME作為電網模型交換格式，解決了模型冗余問題 (較CIMXML)，節省了網絡資源;增加了模型的可讀性。

3.5 與CC2000A模型管理的差異

共同點:基于CIM文件的模型合并技術，實現模型、圖形的整合與共享模型合并原理相同。

不同點:CIME與CIMXML文件格式的差異，CIME可讀性強，文件模式簡練;效率差異 (如表2所示);D5000的離線模型管理功能更加完善，模型、圖形、數據統一考慮，實現了基于模型直接生成G圖形和通信點表的功能。

表1 CIME與CIMXM L的效率差異

4 存在的問題與解決方法

目前，遼寧省調在導出CIM模型中存在設備電壓類型錯誤的問題 (變壓器低壓側電壓類型與其額定電壓不匹配問題)。通過分析遼寧省調EMS系統情況，提出以下解決方法。

a． 梳理不匹配變壓器，確認模型問題還是額定電壓參數問題。

b． 逐個修改模型中的電壓類型錯誤，同時修改與變壓器低壓側相關聯設備的電壓類型，并將設備重新入庫 (主要是發電機設備)。

以上工作將導致變壓器遙測 (有功、無功)和發電機遙測 (有功、無功)的ID(關鍵字)發生變化 (如原 ID為 dlw010GEN#2P，修改后為dlw022GEN#2P)，需要維護前置庫、直傳省調通信庫、轉發網調通信庫、AGC庫、AVC庫，并修改特殊計算點、機組發電計劃、單機出力監視畫面和發電控制等畫面。

［1］ 錢 鋒，唐慶國，顧 全．基于CIM標準的多級電網模型集成分析［J］．電網技術，2007，31(12):69－73．

［2］ 潘 毅，周京陽，吳杏平，等．基于電力系統公共信息模型的互操作試驗 ［J］．電網技術，2003，27(10):25－28．

［3］ 張海波，張伯明，王俏文，等．不同外網等值模型對EMS應用效果影響的試驗研究［J］．電網技術，2006，30(3):1－6．

［4］ 米為民，韋凌霄，錢 靜，等．基于CIM XML的電網模型合并方法在北京電力公司調度系統中的應用［J］．電網技術，2008，32(10):33－37．

［5］ 潘 毅，周京陽，李 強，等．基于公共信息模型的電力系統模型的拆分與合并 ［J］．電力系統自動化，2003，27(15):45－48．

［6］ 劉崇茹，孫宏斌，張伯明，等．公共信息模型拆分與合并應用研究 ［J］．電力系統自動化，2004，28(12):51－55．

［7］ 米為民，荊 銘，尚學偉，等．智能調度分布式一體化建模方案 ［J］．電網技術，2010，34(10):6－9．