基于IEC 61968/70標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電及信息交互建模

楊 明 李欣然 呂云峰 張 晴

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基于IEC 61968/70標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電及信息交互建模

楊 明1李欣然2呂云峰1張 晴1

（1. 惠州供電局，廣東 惠州 516000;2. 湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

隨著風(fēng)電入網(wǎng)規(guī)模的增大，電力部門(mén)需對(duì)其進(jìn)行有效的智能監(jiān)視和控制。為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)電與電網(wǎng)管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和交換，需要建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、開(kāi)放的信息模型。本文從滿足電網(wǎng)生產(chǎn)、配電運(yùn)行等業(yè)務(wù)對(duì)風(fēng)電運(yùn)行監(jiān)視的需求出發(fā)，基于IEC 61968/70標(biāo)準(zhǔn)提出了一種分布式能源的通用擴(kuò)展方法，對(duì)原有公共信息模型（common information model, CIM）進(jìn)行擴(kuò)展，建立了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其信息交互的CIM擴(kuò)展模型。該模型應(yīng)用于配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)來(lái)源的惟一性、數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一性和良好的共享性，能夠有效管理和集成風(fēng)力發(fā)電遙測(cè)量、狀態(tài)信息、故障處理信息。

公共信息模型；風(fēng)力發(fā)電；信息交互；能量管理系統(tǒng)

分布式風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)是解決目前電力供應(yīng)緊張以及環(huán)境污染問(wèn)題的一個(gè)有效途徑。但是已并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電多處于各自獨(dú)立管理狀態(tài)，配電網(wǎng)與分布式電源系統(tǒng)之間尚未進(jìn)行有效地信息交換，不利于電網(wǎng)統(tǒng)籌管理和故障快速隔離。同時(shí)，分布式發(fā)電接入設(shè)備控制系統(tǒng)由各生產(chǎn)廠家自行開(kāi)發(fā)，其信息采集處理和控制的策略簡(jiǎn)單且不通用，需要建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、開(kāi)放的配電網(wǎng)信息模型，提供通用的數(shù)據(jù)接口，以規(guī)范各管理系統(tǒng)的信息管理。

IEC 61968和IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)分別描述了配電管理系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)（energy management system, EMS）的應(yīng)用程序接口，共同定義了一種電力系統(tǒng)可擴(kuò)展的公共信息模型（common information model, CIM）[1-4]。CIM包含了豐富的電力系統(tǒng)模型，并能按照規(guī)則進(jìn)行必要的擴(kuò)展，但其中缺少分布式風(fēng)電的模型，影響了風(fēng)電系統(tǒng)與電網(wǎng)管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和交換。因此，在CIM中對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)進(jìn)行充分的擴(kuò)展描述是大量風(fēng)電接入電網(wǎng)后迫切需要解決的問(wèn)題[5]。此外，如何合理地在能量管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（supervisory control and data acquisition, SCADA）和生產(chǎn)管理系統(tǒng)等系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間風(fēng)電模型和信息的傳遞，反映風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行和管理的情況，不僅是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)信息集成的重要環(huán)節(jié)，也是理論研究和工程實(shí)踐中亟待解決的問(wèn)題之一。因此，還需要提出一種分布式能源的信息交互方法[6-8]。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)分布式風(fēng)電的CIM做了一些初步擴(kuò)展，文獻(xiàn)[9]采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)CIM進(jìn)行了簡(jiǎn)單擴(kuò)展，但沒(méi)有包含風(fēng)力發(fā)電預(yù)測(cè)類和風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行計(jì)劃類，配網(wǎng)調(diào)度時(shí)缺乏相應(yīng)發(fā)電依據(jù)。文獻(xiàn)[10]建立了一套火力發(fā)電廠資源信息模型。文獻(xiàn)[11]利用CIM與XML技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變電站一次設(shè)備接線圖形數(shù)據(jù)的共享應(yīng)用。上述工作對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)及其信息交互的CIM模型擴(kuò)展具有一定的參考價(jià)值。

但總體而言，目前對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)CIM建模的研究主要集中在能源設(shè)備本身，而對(duì)其信息交互的擴(kuò)展建模研究較少。本文提出了一種面向?qū)ο蟮姆植际侥茉碈IM通用建模方法，建立了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的CIM擴(kuò)展模型，并針對(duì)電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)后的運(yùn)行管理需求，建立了基于IEC16968/70標(biāo)準(zhǔn)的電力企業(yè)信息集成總線的風(fēng)電信息交互模型，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的信息交互。

1 CIM擴(kuò)展方法

IEC 61968/61970系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了CIM的基本擴(kuò)展規(guī)則，在對(duì)分布式能源進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，可遵循如下的擴(kuò)展步驟[12]：

1）對(duì)待擴(kuò)展的電力系統(tǒng)設(shè)備、資產(chǎn)等資源進(jìn)行抽象分析，提取出分布式能源抽象類的屬性及屬性值類型。

2）將提取出的抽象類與IEC 61968和IEC 61970系列標(biāo)準(zhǔn)制定的電力系統(tǒng)公共信息模型進(jìn)行差異化分析。

3）若設(shè)備或資源可以與標(biāo)準(zhǔn)CIM中已有的類對(duì)應(yīng)，則不需建立新類，只需與IEC標(biāo)準(zhǔn)CIM中已有類建立映射關(guān)系即可；若根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景需要增加屬性及屬性值，則在該類中增加相應(yīng)的屬性及屬 性值。

4）若設(shè)備或資源不能與標(biāo)準(zhǔn)CIM中已有類相對(duì)應(yīng)，則需從標(biāo)準(zhǔn)CIM中已有類派生出新類，根據(jù)其功能確定所在的包，通過(guò)分析擴(kuò)展其相應(yīng)的屬性；若擴(kuò)展的新類與已有類或者其他新類相關(guān)，則根據(jù)實(shí)際情況建立相應(yīng)的映射關(guān)系。

上述步驟對(duì)應(yīng)的具體擴(kuò)展流程如圖1所示。

圖1 CIM擴(kuò)展步驟

隨著大型風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)，風(fēng)電場(chǎng)的監(jiān)控由原來(lái)每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)獨(dú)立分散的監(jiān)控轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)調(diào)度中心、發(fā)電集團(tuán)、風(fēng)電場(chǎng)等多方參與的綜合集中監(jiān)控，風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行管理更為復(fù)雜，從客觀上提出了信息集成與瞬時(shí)交互的需求。風(fēng)力發(fā)電由風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)系統(tǒng)、氣象系統(tǒng)等多個(gè)功能系統(tǒng)組成，針對(duì)這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本文按照CIM擴(kuò)展原則對(duì)其進(jìn)行抽象分析，將所需監(jiān)控的信息歸納為風(fēng)電系統(tǒng)本體信息和交互信息兩大類。風(fēng)電系統(tǒng)的本體信息體現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各部件及其與調(diào)度、氣象等系統(tǒng)之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系；而交互信息在風(fēng)電系統(tǒng)與電網(wǎng)管理系統(tǒng)之間雙向傳遞，又可分為遙測(cè)量信息、狀態(tài)評(píng)估信息和故障處理信息。以下將從這兩方面對(duì)風(fēng)力發(fā)電及其信息交互進(jìn)行CIM擴(kuò)展。

2 風(fēng)力發(fā)電CIM擴(kuò)展

目前，在IEC 61968/70標(biāo)準(zhǔn)中，已經(jīng)定義了原動(dòng)機(jī)類PrimeMover、發(fā)電單元類GeneratingUnit、曲線類Curve、電廠類Plant，同時(shí)也有關(guān)于計(jì)劃類Schedule的描述，但其中并沒(méi)有風(fēng)力發(fā)電的模型。風(fēng)電作為波動(dòng)性、隨機(jī)性電源，與常規(guī)電源相比，其出力主要依賴于風(fēng)能，除了需記錄風(fēng)力機(jī)效率和風(fēng)力發(fā)電效率外，還必須實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)能資源，這就要求在歷史曲線的基礎(chǔ)上對(duì)天氣和風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測(cè)。同時(shí)風(fēng)電機(jī)組的有功難以控制、無(wú)功電壓控制能力不足，不具備常規(guī)電源的有功和無(wú)功功率控制能力，其發(fā)電量預(yù)測(cè)和發(fā)電運(yùn)行計(jì)劃均不同于常規(guī)電源。這些都需在CIM模型中按上節(jié)所述原則進(jìn)行擴(kuò)展。通過(guò)對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)和特性分析，擴(kuò)展風(fēng)力發(fā)電的新類及其屬性描述，見(jiàn)表1。

本節(jié)在生命周期軟件Enterprise Architect中對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)進(jìn)行CIM擴(kuò)展，如圖2所示（圖中虛線框?yàn)橐延蓄悾瑢?shí)線框?yàn)閿U(kuò)展類，下同）。風(fēng)力機(jī)（WindTurbine）是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的設(shè)備，屬于原動(dòng)機(jī)的一種，從原動(dòng)機(jī)類（PrimeMover）派生。因不同種類的風(fēng)機(jī)具有不同的發(fā)電特性，在同一風(fēng)速下出力不同，且不同風(fēng)機(jī)所處位置不同，風(fēng)速不同，出力也不同，故在風(fēng)力機(jī)類（WindTurbine）中擴(kuò)展風(fēng)電類型屬性。同時(shí)建立風(fēng)力機(jī)效率曲線（WindTurbineEfficiency-Curve）描述不同風(fēng)速下的風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率。風(fēng)電場(chǎng)由一批風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組群組成[9]。通過(guò)捕獲風(fēng)能發(fā)電，建立類WindFarm描述風(fēng)電場(chǎng)，從Wries包中的Plant類派生，用于描述風(fēng)電場(chǎng)模型。類WindGeneratingUnit從已有類GeneratingUnit派生，描述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，與風(fēng)電場(chǎng)類（WindFarm）之間是聚合關(guān)系。

表1 風(fēng)力發(fā)電擴(kuò)展類屬性描述

圖2 風(fēng)電系統(tǒng)CIM擴(kuò)展模型

為了方便EMS對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的管理和調(diào)度，需記錄天氣預(yù)報(bào)和風(fēng)力歷史信息。從Curve類派生歷史曲線類HistoryCurve記錄風(fēng)力資源的歷史數(shù)據(jù)，從Core包中RegularIntervalSchedule類派生天氣預(yù)測(cè)類WealtherForecast存放天氣預(yù)報(bào)信息。

配電管理應(yīng)用中的風(fēng)速預(yù)測(cè)模塊可利用HistoryCurve類模型提供的歷史數(shù)據(jù)和WealtherForecast類模型提供的天氣預(yù)報(bào)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測(cè)，建立風(fēng)速預(yù)測(cè)類WindForecast存放風(fēng)速預(yù)測(cè)信息。

發(fā)電量預(yù)測(cè)信息分為長(zhǎng)期預(yù)測(cè)類（年前）、短期預(yù)測(cè)類（日前）和超短期預(yù)測(cè)類（小時(shí)前），調(diào)度中則有年計(jì)劃調(diào)度、日前計(jì)劃調(diào)度、小時(shí)前調(diào)度及分鐘前實(shí)時(shí)調(diào)度與之對(duì)應(yīng)。擴(kuò)展類WindGenerating- Forecast描述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不同時(shí)間尺度下的發(fā)電量預(yù)測(cè)曲線，它與WindForecast類關(guān)聯(lián)。設(shè)計(jì)WindGenerationOpSchedule類描述風(fēng)力發(fā)電單元的運(yùn)行計(jì)劃，該類通常借助于高級(jí)應(yīng)用中的機(jī)組組合模塊獲得。同時(shí)擴(kuò)展棄風(fēng)評(píng)估類AbandonedWind和跟隨負(fù)荷評(píng)估類LoadFollowing，與運(yùn)行計(jì)劃類關(guān)聯(lián)，擴(kuò)展WindGeneration EfficiencyCurve類描述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率。

3 風(fēng)電系統(tǒng)信息交互CIM擴(kuò)展

電力系統(tǒng)主要依靠實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電源的出力以適應(yīng)用電負(fù)荷的波動(dòng)，但風(fēng)電等分布式電源不僅不具備適應(yīng)負(fù)荷波動(dòng)的調(diào)節(jié)能力，而且其自身的隨機(jī)性波動(dòng)更進(jìn)一步增加了電力系統(tǒng)運(yùn)行控制的難度，配電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電運(yùn)行管理的信息需求更復(fù)雜。此外，配電網(wǎng)對(duì)分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備管理、運(yùn)行、調(diào)度和設(shè)備維護(hù)與常規(guī)電源不同，現(xiàn)有的配電網(wǎng)信息交互CIM模型不能完全適用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。因此，對(duì)風(fēng)電等分布式能源進(jìn)行CIM擴(kuò)展之后，還必須對(duì)其信息交互進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足營(yíng)銷、配電、調(diào)度部門(mén)融合數(shù)據(jù)的要求[13]。

當(dāng)前已有的計(jì)量采集模型中沒(méi)有采集終端模型，不能直接確定所采集的分布式風(fēng)電數(shù)據(jù)的具體位置；沒(méi)有風(fēng)電狀態(tài)評(píng)估的模型，不能科學(xué)合理的評(píng)估其運(yùn)行狀態(tài)；IEC 61968-11標(biāo)準(zhǔn)中的故障模型對(duì)于故障導(dǎo)致停電處理的模型描述過(guò)于抽象，不能體現(xiàn)風(fēng)電饋線自動(dòng)化處理流程。因此，需針對(duì)分布式發(fā)電的具體特性，擴(kuò)展遙測(cè)量采集、狀態(tài)信息評(píng)估和故障處理CIM模型，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的信息交互。

本文以IEC 61968-11和IEC 61970-301為基礎(chǔ)，結(jié)合電網(wǎng)公司營(yíng)配調(diào)數(shù)據(jù)融合的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)CIM模型的擴(kuò)展來(lái)構(gòu)建信息交互CIM模型，它不僅適用于風(fēng)力發(fā)電，而且還可為光伏發(fā)電等其他分布式能源的信息交互提供參考。信息交互模型用于配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控等基本功能和電網(wǎng)拓?fù)浞治鰬?yīng)用等擴(kuò)展功能，并具有與其他應(yīng)用信息系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的功能，為配電網(wǎng)對(duì)分布式能源調(diào)度指揮和生產(chǎn)管理提供技術(shù)支撐。

3.1 遙測(cè)量采集CIM建模

IEC 61968-11的Metering包構(gòu)建了客戶表計(jì)的計(jì)量體系，包括用戶表計(jì)、表計(jì)讀數(shù)、表計(jì)事件等，通過(guò)UsagePoint能夠構(gòu)建完整的中低壓配電網(wǎng)模型。要將電表Meter的數(shù)據(jù)上傳到主站系統(tǒng)，還必須要有采集終端，而采集終端是可以實(shí)現(xiàn)電能表數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)雙向傳輸以及轉(zhuǎn)發(fā)或執(zhí)行控制命令的設(shè)備[14]。但是目前在Metering包中還沒(méi)有采集終端的模型，雖然在IEC 61970 CIM中有RemoteUnit的模型描述，但是其側(cè)重于SCADA系統(tǒng)，適用于直采直送，即RemoteUnit收到數(shù)據(jù)以后立即向上位機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)，對(duì)計(jì)量系統(tǒng)并不適用。因此，本文擴(kuò)展了計(jì)量系統(tǒng)下的采集模型用以采集遙測(cè)量，如圖3所示。

圖3 遙測(cè)量采集CIM擴(kuò)展模型

本文構(gòu)建的遙測(cè)量采集CIM模型擴(kuò)展了3個(gè)新類，分別是采集終端類CollectionDevice、采集對(duì)象類CollectionObject、采集終端安裝位置類CollectionDeviceLoacation。

CollectionDevice類派生于EndDevice類，擴(kuò)展有通信地址屬性。它既可以包含多個(gè)采集對(duì)象CollectionObject，也可以對(duì)應(yīng)一個(gè)采集終端安裝位置CollectionDeviceLoacation。一個(gè)位置可以被安裝0或多個(gè)采集終端。

一個(gè)采集對(duì)象CollectionObject對(duì)應(yīng)一個(gè)Meter，擴(kuò)展了電流互感器CT（TA）變比（ctRadio）、電壓互感器PT（TV）變比（ptRadio）和綜合倍率屬性（tFactor），因?yàn)楸碛?jì)采集的都是二次值，需要變比換算為一次值。

表計(jì)的讀數(shù)是以MeterReading為對(duì)象來(lái)組織的，CollectionObject通過(guò)與Meter的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也能夠與MeterReading間接關(guān)聯(lián)。

3.2 狀態(tài)信息評(píng)估CIM建模

分布式并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接影響著配電網(wǎng)的供電可靠性和電能質(zhì)量。正因如此，《GB/T 19963光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的電能質(zhì)量和安全穩(wěn)定性等方面做出了規(guī)定，包括電壓諧波、電流諧波、電壓偏差、頻率偏差、電壓波動(dòng)和功率波動(dòng)等要求[15]。因此，建立一套風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)體系，并提出科學(xué)合理的評(píng)估方法，能幫助運(yùn)行人員及時(shí)掌握風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)近期的運(yùn)行狀態(tài)，從而為配電網(wǎng)的運(yùn)行工作帶來(lái)很大的實(shí)際價(jià)值[16]。本文提出一種風(fēng)力發(fā)電狀態(tài)評(píng)估模型，其涉及的評(píng)估指標(biāo)都可以直接利用配電自動(dòng)化、調(diào)度自動(dòng)化和用電信息采集等系統(tǒng)的融合數(shù)據(jù)，按照各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，避免了人為干擾因素，從而使運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估更為客觀、準(zhǔn)確、合理。具體CIM擴(kuò)展模型如圖4所示。其屬性描述見(jiàn)表2。

3.3 故障處理CIM建模

在IEC 61968-11中，對(duì)于故障導(dǎo)致停電的處理模型描述過(guò)于抽象，沒(méi)能體現(xiàn)出饋線自動(dòng)化的處理流程，不利于對(duì)饋線自動(dòng)化功能進(jìn)行精細(xì)化管理以及在多個(gè)系統(tǒng)中共享饋線自動(dòng)化功能執(zhí)行結(jié)果，即故障會(huì)導(dǎo)致一個(gè)停電事件，而恢復(fù)供電會(huì)有零到多個(gè)SwitchPlan。對(duì)于SwitchPlan沒(méi)有更多描述，要想理解其具體作用，還需要進(jìn)一步觀察與之關(guān)聯(lián)的WorkTask并結(jié)合拓?fù)潢P(guān)系才能知道到底隔離故障還是恢復(fù)上游[17]。對(duì)于一個(gè)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如營(yíng)銷管理系統(tǒng)，在得到一個(gè)停電事件恢復(fù)處理過(guò)程的信息時(shí)，是無(wú)法知道其具體操作含義的。目前缺少對(duì)饋線自動(dòng)化進(jìn)行擴(kuò)展建模及告警的方法，影響了對(duì)饋線自動(dòng)化功能管理和評(píng)價(jià)時(shí)信息交換的標(biāo)準(zhǔn)化以及告警功能的實(shí)用性。為了對(duì)饋線自動(dòng)化功能進(jìn)行精細(xì)化管理，提高模型的標(biāo)準(zhǔn)化水平和互操作水平，增強(qiáng)告警功能的實(shí)用性，本文擴(kuò)展了饋線故障后的故障處理模型，如圖5所示。擴(kuò)展的主要內(nèi)容如下。

圖4 風(fēng)電狀態(tài)評(píng)估CIM擴(kuò)展建模

表2 風(fēng)電狀態(tài)類屬性描述

圖5 故障處理CIM擴(kuò)展建模

1）建立FaultIsolationRestoration（故障處理類）、IsolationPlan（故障隔離類）、UpstreamRestoration- Plan（上游故障恢復(fù)類）和DownstreamRestoration- Plan（下游故障恢復(fù)類）。

2）建立各類之間的關(guān)系：

每個(gè)FaultIsolationRestoration對(duì)象對(duì)應(yīng)0或1個(gè)Outage（停電類）對(duì)象、1個(gè)IsolationPlan對(duì)象、0或多個(gè)UpstreamRestorationPlan對(duì)象以及0或多個(gè)DownstreamRestorationPlan對(duì)象。

3）設(shè)定各類的主要擴(kuò)展屬性：

FaultIsolationRestoration類包含F(xiàn)aultTime（故障發(fā)生時(shí)刻）、IsolationTime（隔離方案執(zhí)行完成時(shí)刻）、UpstreamRestorationTime（上游故障恢復(fù)完成時(shí)刻）和DownstreamRestorationTime（下游故障恢復(fù)完成時(shí)刻）。

IsolationPlan類包含IsolationTime（隔離方案執(zhí)行完成時(shí)刻）。

UpstreamRestorationPlan類包含UpstreamRes- torationTime（上游故障恢復(fù)完成時(shí)刻）。

DownstreamRestorationPlan類包含Downstrea- mRestorationTime（下游故障恢復(fù)完成時(shí)刻）。

4 模型應(yīng)用

基于本文提出的CIM擴(kuò)展模型研制的友好型逆變器樣機(jī)和各采集終端采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)先進(jìn)的數(shù)據(jù)集成技術(shù)，傳輸至準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心。準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心采用基于中間件的集成技術(shù)，集成框架有3個(gè)層次，包括適配器層、準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心以及消費(fèi)應(yīng)用層。其中適配器層有采集終端、氣體絕緣組合電器設(shè)備（GIS）等外部系統(tǒng)，每一個(gè)系統(tǒng)有一個(gè)接口適配器用于與準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心層通信。準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心主要用于整合外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)，為消費(fèi)應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，它的展現(xiàn)形式可以做成類似于toad數(shù)據(jù)庫(kù)查詢分析器。準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心主要由配置表、SQL解釋器、數(shù)據(jù)庫(kù)（DB）、Java消息服務(wù)（JMS）四大部分構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)清洗、儲(chǔ)存和訪問(wèn)。消費(fèi)應(yīng)用層包含營(yíng)配融合的九大應(yīng)用場(chǎng)景。整體框架如圖6所示。

利用數(shù)據(jù)集成和面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）技術(shù)，在配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺(tái)中加入新能源監(jiān)測(cè)模塊，系統(tǒng)頁(yè)面如圖7所示，實(shí)現(xiàn)了以下功能：

1）分布式電源的資產(chǎn)、發(fā)電量等靜態(tài)信息的收集和管理，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)來(lái)源的惟一性、數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一性和良好的數(shù)據(jù)共享性。

2）通過(guò)友好型逆變器等監(jiān)測(cè)采集模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)速等外部數(shù)據(jù)和并網(wǎng)點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，故障時(shí)迅速確定故障位置，按各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，在線評(píng)估分布式電源的運(yùn)行狀態(tài)。操作界面如圖8所示。

3）在配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺(tái)中，根據(jù)分布式電源的運(yùn)行狀態(tài)和故障位置，遠(yuǎn)程控制分布式電源并網(wǎng)/離網(wǎng)動(dòng)作。

圖6 準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)集成框架圖

圖7 配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺(tái)界面

圖8 在線評(píng)估分布式電源的運(yùn)行狀態(tài)界面

5 結(jié)論

本文在IEC 61968/70標(biāo)準(zhǔn)中原有CIM基礎(chǔ)上，從滿足電網(wǎng)生產(chǎn)、配電運(yùn)行等業(yè)務(wù)對(duì)風(fēng)電運(yùn)行監(jiān)視的需求出發(fā)，建立了風(fēng)電及其信息交互系統(tǒng)CIM擴(kuò)展模型。主要結(jié)論如下：

1）提出了一種分布式能源的通用擴(kuò)展方法，可對(duì)其他分布式能源的CIM擴(kuò)展提供參考。

2）對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)及其信息交互進(jìn)行了CIM建模。該模型完整地描述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，通過(guò)擴(kuò)展的CIM信息在基于IEC 16968/70標(biāo)準(zhǔn)的電力企業(yè)信息集成總線上傳遞，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電系統(tǒng)與電網(wǎng)管理系統(tǒng)之間的信息交互。

3）實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電設(shè)備的設(shè)備信息、遙測(cè)信息、狀態(tài)量信息和故障處理信息的全程管理。

4）本CIM模型目前已應(yīng)用于某智能電網(wǎng)綜合示范工程，未來(lái)可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行功能擴(kuò)展。

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IEC 61968/70 standard based modeling of wind power and its information interaction

Yang Ming1Li Xinran2Lv Yunfeng1Zhang Qing1

(1. Huizhou Power Supply Bureau, Huizhou, Guangdong 516000; 2. College of Electrical and Information Engineering, Hu’nan University, Changsha, Hu’nan 410082)

With the increasing scale of distributed wind power generation into the net, the power sector needs to carry on the effective monitoring and control. In order to achieve the exchange among the wind power generation, power grid, and the data sharing, a standard and open information model's establishment is necessary. Based on IEC 61968/70, a distributed energy CIM extension method and wind power's information interaction CIMs have been established to meet distribution, operation demands. The models realize the distribution network of distributed wind power remote communication, status information, fault information's effective management, apply to the design of distribution network management system, and provide a unified interface for development of advanced application.

common information model; wind power; information interaction; energy management system

2018-06-06

楊 明（1987-），男，碩士，研究方向?yàn)樾履茉窗l(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)、電力系統(tǒng)分析與控制。

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFB0903504）