一种智能配电网模型库系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电力系统仿真与建模【技术领域】的系统，具体涉及一种智能配电网模型库系统。包括：（1）系统主体功能模块：负责系统总体的调度控制、输入输出、模型计算分析、与用户的交互，并为其他模块提供操作界面；（2）模型库和参数库：负责模型的管理、调度和实施，以及参数的管理和修正；（3）数据库：负责系统所需数据的组织、存储和关系的维护；（4）接口：在各模块之间通过访问接口连接，完成数据交互和功能调用。智能配电网模型库系统的开发，为坚强智能配电网仿真计算、运行控制提供基础支撑，减少配电网仿真计算模型开发工作量，同时又对配电网模型的标准化和规范化作出重要贡献。
【专利说明】—种智能配电网模型库系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统仿真与建模【技术领域】的系统，具体涉及一种智能配电网模型库系统。
【背景技术】
[0002]配电网处于电力系统的末端，直接面向用户，配电设备种类繁多，建模方法多样，经过几十年的发展，不同研究机构各自积累了不同的配电网模型和算法。对于具体设备/元件，究竟采用何种模型没有一定的标准，而是通过不断尝试比较确定，而且建模方法往往比较复杂。当前，软件系统已实现了全世界用户的普遍应用，通过现代软件工程学方法以及良好的实践经验法则可以完美实现人们所需要的各种各样的功能，但是配电网模型库方面没有成熟的商品化功能模块。
[0003]模型是对现实系统有关结构信息和行为的某种形式的描述，它是真实对象和真实关系中哪些令人感兴趣的特性的抽象和简化。配电网建模是对配电网本质的简化描述。智能配电网本身是一个复杂系统，它与一般简单系统的区别主要体现在定性和定量两个方面。从定性上讲，智能配电网具有非线性、不确定性、强波动性和扰动性等特点；从定量上讲，具有高阶次、多维数、多回路、多输入、多输出和层次性等特点。针对以上特点，如何对智能配电网建立合理的模型并进行有效的分析以保证系统的安全、可靠、优质、高效运行逐渐成为人们关注的热点问题。智能配电网模型的建立是否得当，将直接影响以此为依据的仿真实验与系统分析的准确性、可靠性。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种智能配电网模型库系统，本发明在深入研究智能配电网建模理论与方法的基础上，对配电网涉及到的各模型进行梳理与集成，建立了一个综合性的、专业化的、可扩展的配电网模型库，使工作人员能够根据自己的需求，从模型库中选择最优的模型，将大大提高仿真计算的效率与精度。
[0005]本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
[0006]本发明提供一种智能配电网模型库系统，其改进之处在于，所述系统包括:
[0007](I)系统主体功能模块:负责系统总体的调度控制、输入输出、模型计算分析、与用户的交互，并为其他模块提供操作界面；
[0008](2)模型库和参数库:负责模型的管理、调度和实施，以及参数的管理和修正；
[0009](3)数据库:负责系统所需数据的组织、存储和关系的维护；
[0010](4)接口:在各模块之间通过访问接口连接，完成数据交互和功能调用。
[0011]优选的，所述模型库包括设备模型子模型库、负荷模型子模型库、节点模型子模型库、分布式电源模型子模型库、实例模型子模型库和典型接线方式模型子模型库；
[0012]所述设备模型子模型库包括供电设备模型、用电设备模型、开关模型和自定义设备模型；[0013]所述负荷模型子模型库包括恒功率负荷模型、恒阻抗负荷模型、恒电流负荷模型、多项式负荷模型和自定义负荷模型；
[0014]所述节点模型子模型库包括环网节点模型、开闭站节点模型、分接箱节点模型、用户节点模型、配电节点模型和自定义节点模型；
[0015]所述分布式电源模型子模型库包括风力发电系统模型、光伏系统模型、微型燃气轮机系统模型、电动汽车模型和自定义分布式电源模型；
[0016]所述实例模型子模型库包括IEEE33节点模型、IEEE34节点模型、IEEE36节点模型和自定义实例模型；
[0017]所述典型接线方式子模型库包括单辐射接线模型、手拉手接线模型、双电源接线模型、环网接线模型和自定义接线模型。
[0018]较优选的，所述模型库包括功能模块，用于模型修改编辑、模型增加编辑、模型建模、模型调试与检验以及系统管理；
[0019]所述功能模块包括:
[0020]模型修改编辑器:用于提供基本元件模型(比如电阻、电感、电容器、接地等模型)以及各子模型库中常用设备和元件模型(比如架空线路模型、电缆线路模型、单相配电变压器模型、三相配电变压器模型等)，用户通过模型修改编辑器修改和编辑所需模型；
[0021]模型增加编辑器:用于增加新的设备和元件模型；用户通过模型增加编辑器搭建所需模型，并对搭建的模型进行封装；
[0022]模型素材库:用于提供配电网建模的理论方法，用户模型素材库查询、添加、编辑、删除模型的建模方法；
[0023]模型调试与检验模块:用于检验所建模型是否正确、完善所建模型；用户通过模型调试与检验模块选择配电网运行数据进行校验；
[0024]系统管理模块:用于负责系统总体的调度控制、输入输出、模型计算分析以及与用户的交互。
[0025]优选的，所述系统主体功能模块包括:
[0026]a、调度控制模块:用于总体协调模型库系统各模块间的数据交换和功能调度；
[0027]b、数据管理模块:包括基础数据管理模块、历史数据库管理模块和实时数据库管理模块；
[0028]C、模型维护模块:系统通过模型维护模块对模型的添加、删除、编辑以及模型显示图形的修改；(模型维护模块有两个编辑器，即模型修改编辑器和模型增加编辑器；模型修改编辑器和模型增加编辑器是模型维护模块的实现方式。)
[0029]d、仿真计算模块:对模型的计算结果做出直观表达，制图输出，统计图表和表格；
[0030]e、结果分析模块:
[0031]I)模型管理:通过模型库访问接口，调度模型管理功能；
[0032]2)模型选择:通过模型库访问接口，选择合适的模型进行处理；
[0033]3)参数选择:根据不同的型号类别，选择不同的参数；
[0034]4)模型运算:
[0035]通过数据库访问接口装载基础数据和参数数据；
[0036]通过模型库访问接口调用相应模型；[0037]完成模型运算；
[0038]5)运算结果处理:
[0039]提交给仿真计算模块的制图输出模块，进行可视化表达和专题制图；
[0040]提交给数据管理模块，存储到历史数据库；
[0041]6)参数修正:根据运算结果，修正模型参数，重新计算。
[0042]较优选的，所述基础数据管理模块用于管理基础数据:通过数据库访问接口管理模型基础数据库，包括IEEE典型算例数据和典型接线方式数据；
[0043]历史数据库管理模块用于管理历史数据:将模型分析计算结果保存到历史数据库；
[0044]实时数据管理模块用于管理实时数据:将实时读取的用电信息采集系统数据保存到实时数据库。
[0045]优选的，所述模型库和参数库设计如下:
[0046]模型库和参数库设计为相对独立的模块，模型库和参数库通过模型库访问接口与系统主体功能模块集成。
[0047]优选的，所述数据库包括基础数据库、历史数据库和实时数据库；
[0048]系统数据库设计如下:数据库管理系统运行及模型分析的所有数据，并通过数据库访问接口连接系统主体功能模块，实现数据交换和功能调用。
[0049]优选的，所述接口包括模型库访问接口和数据库访问接口 ；
[0050]所述模型库访问接口包括应用接口和人机交互接口 ；所述模型库和参数库均通过应用接口和人机交互接口与系统主体功能模块进行集成；
[0051]所述基础数据库、历史数据库和实时数据库分别通过数据库访问接口与系统主体功能模块连接。
[0052]与现有技术比，本发明达到的有益效果是:
[0053]1、基于对智能配电网建模理论与方法的深入研究，本发明提供了一种智能配电网模型库系统，用来集中管理各个模型及其参数。智能配电网模型库由设备模型子模型库、负荷模型子模型库、节点模型子模型库、分布式电源模型子模型库、常用实例模型子模型库和典型接线方式模型子模型库等六类子模型库组成，实现对各个模型的调度控制、输入输出、模型计算分析、与用户的交互等功能，并为其他模块提供操作界面。该模型库既可作为独立的模型库使用，也可被其他软件(比如仿真平台)调用。智能配电网模型库系统的开发，为坚强智能配电网仿真计算、运行控制提供基础支撑，减少配电网仿真计算模型开发工作量，同时又对配电网模型的标准化和规范化作出重要贡献。
[0054]2、本发明具有综合性、专业化和可扩展性特点，避免了配电网仿真计算过程中模型的重复开发，降低了系统设计、管理和维护的复杂度和难度，减少了建模工作量，显著降低软件开发成本和周期。
[0055]3、本发明为配电网运行、管理、研究人员提供最优模型，应用范围较为广泛，为配电网仿真、分析、计算提供了有效的途径。
[0056]4、本发明具备良好的人机操作界面，并具备记录与查询设备的特性参数数据特征的数据库系统，该数据库便于维护。
[0057]5、本发明综合考虑配电网标准算例数据、历史数据、实时数据，模型可靠性高、精确性高。
[0058]6、具备记录与查询设备的特性参数数据特征的数据库系统，该数据库便于维护。
【专利附图】
【附图说明】
[0059]图1是本发明提供的智能配电网模型库总体结构图；
[0060]图2是本发明提供的子模型库构成结构图；
[0061]图3是本发明提供的智能配电网模型库系统结构图。
【具体实施方式】
[0062]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0063]针对配电网建模、仿真、计算分析等过程中涉及到的模型种类多、建模方法多、参数多等问题，本发明提供了一种智能配电网模型库系统，用来集中管理各类模型。该模型库既可作为独立的模型库使用，也可被其他软件(比如仿真平台)调用。
[0064]本发明提供的智能配电网模型库系统结构图如图3所示，所述系统包括:
[0065](I)系统主体功能模块:主要负责系统总体的调度控制、输入输出、模型计算分析、与用户的交互等，并为其他模块提供操作界面。具体包括:
[0066]a、调度控制管理模块:
[0067]b、数据管理模块:数据管理模块包括基础数据管理模块、历史数据库管理模块和实时数据库管理模块。
[0068]基础数据管理模块用于管理基础数据:通过数据库访问接口管理模型基础数据库，包括IEEE典型算例数据、典型接线方式数据等。
[0069]历史数据库管理模块用于管理历史数据:将模型分析计算结果保存到历史数据库。
[0070]实时数据管理模块用于管理实时数据:将实时读取的用电信息采集系统数据保存到实时数据库。
[0071]C、模型维护模块:系统支持对模型的添加、删除、编辑以及模型显示图形的修改。
[0072]dc、仿真计算模块:系统提供丰富的模型表达形式，对模型的计算结果做出直观表达；制图输出；统计图表；表格等。
[0073]e、结果分析模块:
[0074]I)模型管理:通过模型库访问接口，调度模型管理功能。
[0075]2)模型选择:通过模型库访问接口，选择合适的模型进行处理。
[0076]3)参数选择:根据不同的型号类别，选择不同的参数。
[0077]4)模型运算:
[0078]通过数据库访问接口装载基础数据和参数数据；
[0079]通过模型库访问接口调用相应模型；
[0080]完成模型运算；
[0081]5)运算结果处理
[0082]提交给制图输出模块，进行可视化表达和专题制图；
[0083]提交给数据管理模块，存储到历史数据库；[0084]6)参数修正:根据运算结果，修正模型参数，重新计算。
[0085](2)模型库和参数库:负责模型的管理、调度、实施，以及参数的管理和修正等。
[0086]智能配电网模型库由设备模型子模型库、负荷模型子模型库、节点模型子模型库、分布式电源模型子模型库、常用实例模型子模型库和典型接线方式模型子模型库等六类子模型库组成，实现对各个模型的调度控制、输入输出、模型计算分析、与用户的交互等功能，并为其他模块提供操作界面。
[0087]模型库总体架构如图1所示，各子模型库构成如图2所示。
[0088]设备模型子模型库包括供电设备模型、用电设备模型、开关模型和自定义设备模型；
[0089]负荷模型子模型库包括恒功率负荷模型、恒阻抗负荷模型、恒电流负荷模型、多项式负荷模型和自定义负荷模型；
[0090]节点模型子模型库包括环网节点模型、开闭站节点模型、分接箱节点模型、用户节点模型、配电节点模型和自定义节点模型；
[0091]分布式电源模型子模型库包括风力发电系统模型、光伏系统模型、微型燃气轮机系统模型、电动汽车模型和自定义分布式电源模型；
[0092]常用实例模型子模型库包括IEEE33节点模型、IEEE34节点模型、IEEE36节点模型和自定义实例模型；
[0093]典型接线方式子模型库包括单辐射接线模型、手拉手接线模型、双电源接线模型、环网接线模型和自定义接线模型
[0094]所述模型库包括功能模块，用于模型修改编辑、模型增加编辑、模型建模、模型调试与检验以及系统管理；
[0095]所述功能模块包括:
[0096]模型修改编辑器:提供基本元件模型(比如电阻、电感、电容器、接地等模型)以及各子模型库中常用设备/元件模型(比如架空线路模型、电缆线路模型、单相配电变压器模型、三相配电变压器模型等)，用户可以通过双击或拖拽等方式将所需模型添加到绘图窗口，并可以编辑修改模型的参数。
[0097]模型增加编辑器:用于增加新的设备/元件模型。用户可以根据个人需要从模型修改编辑器中选取所需基本元件项，搭建所需模型。也可采用编写程序的方式，通过输入参数，直接输出模型的计算结果。模型搭建完毕，可以对所搭建模型进行封装，需使用时直接调用。
[0098]模型素材库:提供配电网建模的理论与方法，用户可根据自己需要，查询、添加、编辑、删除模型的建模方法。
[0099]模型调试与检验模块:用于检验所建模型是否正确、完善所建模型。模块内存储有大量的配电网运行数据，用户可以根据需要选择数据进行校验。
[0100]系统管理模块:用于负责系统总体的调度控制、输入输出、模型计算分析、与用户的交互等。
[0101]模型库和参数库设计如下:
[0102]模型库和参数库为相对独立的模块，其中的模型以插件形式提供，模型库和参数库通过模型库访问接口与主系统集成。[0103](3)数据库:负责系统所需的各种数据的组织、存储、关系的维护:
[0104]数据库包括基础数据库、历史数据库和实时数据库；系统数据库设计如下:
[0105]系统数据库管理系统运行及模型分析需要的所有数据，并通过数据库访问接口连接主系统，实现数据交换和功能调用。
[0106](4)接口:在各个模块之间通过相应的访问接口连接，完成数据交互和功能调用，包括模型库访问接口和数据库访问接口。
[0107]模型库访问接口包括应用接口和人机交互接口 ；所述模型库和参数库均通过应用接口和人机交互接口与系统主体功能模块进行集成；模型库开发人员、模型库管理员和配电网仿真计算开发人员通过人机交互接口对模型库进行管理；通过应用接口进行模型的学习研究、模型的选择调用和模型的测试修正。
[0108]基础数据库、历史数据库和实时数据库分别通过数据库访问接口与系统主体功能模块连接。
[0109]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种智能配电网模型库系统，其特征在于，所述系统包括: (1)系统主体功能模块:负责系统总体的调度控制、输入输出、模型计算分析、与用户的交互，并为其他模块提供操作界面； (2)模型库和参数库:负责模型的管理、调度和实施，以及参数的管理和修正； (3)数据库:负责系统所需数据的组织、存储和关系的维护； (4)接口:在各模块之间通过访问接口连接，完成数据交互和功能调用。
2.如权利要求1所述的智能配电网模型库系统，其特征在于，所述模型库包括设备模型子模型库、负荷模型子模型库、节点模型子模型库、分布式电源模型子模型库、实例模型子模型库和典型接线方式模型子模型库； 所述设备模型子模型库包括供电设备模型、用电设备模型、开关模型和自定义设备模型； 所述负荷模型子模型库包括恒功率负荷模型、恒阻抗负荷模型、恒电流负荷模型、多项式负荷模型和自定义负荷模型； 所述节点模型子模型库包括环网节点模型、开闭站节点模型、分接箱节点模型、用户节点模型、配电节点模型和自定义节点模型； 所述分布式电源模型子模型库包括风力发电系统模型、光伏系统模型、微型燃气轮机系统模型、电动汽车模型和自定义分布式电源模型； 所述实例模型子模型库包括IEEE33节点模型、IEEE34节点模型、IEEE36节点模型和自定义实例模型； 所述典型接线方式子模型库包括单辐射接线模型、手拉手接线模型、双电源接线模型、环网接线模型和自定义接线模型。
3.如权利要求2中所述的智能配电网模型库系统，其特征在于，所述模型库包括功能模块，用于模型修改编辑、模型增加编辑、模型建模、模型调试与检验以及系统管理； 所述功能模块包括: 模型修改编辑器:用于提供基本元件模型以及各子模型库中常用设备和元件模型，用户通过模型修改编辑器修改和编辑所需模型； 模型增加编辑器:用于增加新的设备和元件模型；用户通过模型增加编辑器搭建所需模型，并对搭建的模型进行封装； 模型素材库:用于提供配电网建模的理论方法，用户模型素材库查询、添加、编辑、删除模型的建模方法； 模型调试与检验模块:用于检验所建模型是否正确、完善所建模型；用户通过模型调试与检验模块选择配电网运行数据进行校验； 系统管理模块:用于负责系统总体的调度控制、输入输出、模型计算分析以及与用户的交互。
4.如权利要求1所述的智能配电网模型库系统，其特征在于，所述系统主体功能模块包括: a、调度控制模块:用于总体协调模型库系统各模块间的数据交换和功能调度； b、数据管理模块:包括基础数据管理模块、历史数据库管理模块和实时数据库管理模块；C、模型维护模块:系统通过模型维护模块对模型的添加、删除、编辑以及模型显示图形的修改； d、仿真计算模块:对模型的计算结果做出直观表达，制图输出，统计图表和表格； e、结果分析模块: 1)模型管理:通过模型库访问接口，调度模型管理功能； 2)模型选择:通过模型库访问接口，选择合适的模型进行处理； 3)参数选择:根据不同的型号类别，选择不同的参数； 4)模型运算: 通过数据库访问接口装载基础数据和参数数据； 通过模型库访问接口调用相应模型； 完成模型运算； 5)运算结果处理: 提交给仿真计算模块的制图输出模块，进行可视化表达和专题制图； 提交给数据管理模块，存储到历史数据库； 6)参数修正:根据运算结果，修正模型参数，重新计算。
5.如权利要求4所述的智能配电网模型库系统，其特征在于，所述基础数据管理模块用于管理基础数据:通过数据库访问接口管理模型基础数据库，包括IEEE典型算例数据和典型接线方式数据； 历史数据库管理模块用于管理历史数据:将模型分析计算结果保存到历史数据库； 实时数据管理模块用于管理实时数据:将实时读取的用电信息采集系统数据保存到实时数据库。
6.如权利要求1所述的智能配电网模型库系统，其特征在于，所述模型库和参数库设计如下: 模型库和参数库设计为相对独立的模块，模型库和参数库通过模型库访问接口与系统主体功能模块集成。
7.如权利要求1所述的智能配电网模型库系统，其特征在于，所述数据库包括基础数据库、历史数据库和实时数据库； 系统数据库设计如下:数据库管理系统运行及模型分析的所有数据，并通过数据库访问接口连接系统主体功能模块，实现数据交换和功能调用。
8.如权利要求1所述的智能配电网模型库系统，其特征在于，所述接口包括模型库访问接口和数据库访问接口； 所述模型库访问接口包括应用接口和人机交互接口 ；所述模型库和参数库均通过应用接口和人机交互接口与系统主体功能模块进行集成； 所述基础数据库、历史数据库和实时数据库分别通过数据库访问接口与系统主体功能模块连接。
【文档编号】G06F17/30GK103455554SQ201310334703
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】贾东梨, 盛万兴, 宋晓辉, 刘永梅, 孟晓丽, 史常凯, 胡丽娟, 段祥骏 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 陕西电力科学研究院