一种配电网运行态势信息模型的建立方法与流程

本发明涉及电力系统配电网络领域，具体涉及一种配电网运行态势信息模型的建立方法。

背景技术：

在iec61970/61968原有的cim模型中，没有对配电网态势感知进行描述。而作为智能配电网的新兴单元，很有必要在原有的cim模型基础上，扩展灾害信息与态势信息的cim模型。目前，国内对配电网信息建模的研究多集中于配网元件、故障信息、用电负荷等方面，在态势构建方面却缺乏相关的研究成果，导致国内的自动化和信息化系统“孤岛”林立，没有实现电力流、信息流、业务流的融合，严重制约了智能配电系统技术的进一步开展。

因此，配电网运行态势信息建模作为智能配电网的基础支撑技术，是智能配电网技术发展首先要攻克的技术难题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供的一种配电网运行态势信息模型的建立方法，以解决智能配电网技术中存在的上述问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种配电网运行态势信息模型的建立方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1.确定配电网的态势建模与消息设计架构，获取所述配电网的各子业务的交集业务；

步骤2.根据所述配电网的应用系统及运行态势分析，确定配电网态势信息的范围；

步骤3.获取各所述子业务的数据需求及数据之间的关系及运行态势感知信息的消息交互方法；

步骤4.根据iec系列国际标准规定，确定配电网运行态势的基本原则及总体技术架构；

步骤5.根据所述定配电网运行态势的基本原则及总体技术架构，对配电网运行态势信息进行建模；得到所述配电网运行态势信息模型。

优选的，所述步骤1包括：

1-1.确定配电网的态势建模与消息设计架构，所述态势建模与消息设计架构包括在信息模型层中的cim模型及cim模型扩展、业务场景层中的子集及信息交互格式、在语法层中的rdfs；

其中，所述信息模型层中的cim模型所述业务场景层中的所述子集中的类、属性和类间的关系；

根据所述子集的语义及所述语法层中rdfs的语法，组织xsd文件中的类、属性和类间层次逻辑，选择实例化及引用结合的方式，将所述cim模型转换得到所述信息交互格式；

1-2.根据所述态势建模与消息设计架构中的各所述子业务，确定所述配电网的各子业务的交集业务。

优选的，所述步骤2包括：

2-1.在所述配电网进行应用系统及运行态势分析，确定各自独立的子态势及交集业务；

2-2.根据所述子态势及交集业务，确定所述配电网态势信息的范围。

优选的，所述步骤2-1包括：

a.对所述配电网进行应用系统分析；

其中，所述应用系统包括：gis、配电自动化系统、营销系统、pms、95598系统、用电信息采集系统、scada及电能质量检测系统；

b.对所述配电网进行运行态势分析，所述运行态势分析包括：子态势业务场景与流程分析、系统与业务边界界定、信息来源与流向分析及数据关联分析；

c.确定各自独立的子态势及交集业务。

优选的，所述步骤4包括：

4-1.确定适用于配电网运行态势信息模型的iec系列国际标准；

4-2.根据所述适用于配电网运行态势信息模型的iec系列国际标准，确定所述配电网运行态势的基本原则及总体技术架构。

优选的，所述步骤5包括：

5-1.根据所述定配电网运行态势的基本原则及总体技术架构，确定建模规则；

5-2.对需建立的配电网运行态势信息模型进行分析，获取建模原则；

5-3.根据所述建模原则，对配电网运行态势信息进行建模；得到所述配电网运行态势信息模型。

优选的，所述5-2包括：

利用人工方法或模型自动化分析技术及工具，对需建立的所述配电网运行态势信息模型进行相同点或差异性分析，获取建模原则。

优选的，所述建模原则包括：

d.若应用场景需增加新的态势，则在标准cim中扩展新的包以满足业务场景的需求；

e.若在标准cim中已有对应的类，则直接与标准cim中的类建立映射；

f.若与标准cim中已有的类无法对应，则扩展新的类，且扩展的新类根据标准cim中相应的父类得到，并根据所述标准cim中相应的父类的功能要求确定所在的包；

若扩展的新类与已有类或者其他新类相关，则建立关联或组合关系；

g.若在标准cim中已有相应的类且根据运行态势要求需要增加属性及属性值，则在该类后扩展一个新的类并在新类中增加相应的属性及属性值。

优选的，所述配电网运行态势信息模型包括包扩展、类扩展及类间关系扩展。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种配电网运行态势信息模型的建立方法，通过获取配电网的各子业务的交集业务；确定配电网态势信息的范围；获取各子业务的数据需求及数据之间的关系及运行态势感知信息的消息交互方法；确定配电网运行态势的基本原则及总体技术架构；对配电网运行态势信息进行建模；得到配电网运行态势信息模型。本发明提出的方法为智能配电网的基础支撑技术环节，是智能配电网技术发展首先要攻克的技术难题，对其研究已经列入国网公司的十二五科技规划和科技部863研究框架。推广后的直接和间接效益不仅十分巨大而且是其他智能配电技术应用不可或缺的前提和基础，该项技术的突破将大大促进智能配电网技术发展。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

1、本发明所提供的技术方案中，是智能配电网的基础支撑技术环节，是智能配电网技术发展首先要攻克的技术难题，对其研究已经列入国网公司的十二五科技规划和科技部863研究框架。推广后的直接和间接效益不仅十分巨大而且是其他智能配电技术应用不可或缺的前提和基础，该项技术的突破将大大促进智能配电网技术发展。

2、本发明所提供的技术方案中，为配电网运行态势提供了可靠及准确的框架基础，进而提高了配电网运行的稳定性。

3、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明的一种配电网运行态势信息模型的建立方法的流程图；

图2是本发明的方法中步骤1的流程示意图；

图3是本发明的方法中步骤2的流程示意图；

图4是本发明的方法中步骤4的流程示意图；

图5是本发明的方法中步骤5的流程示意图；

图6是本发明的具体应用例中的态势建模与消息设计架构图；

图7是本发明的具体应用例中的配网运行态势信息建模原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种配电网运行态势信息模型的建立方法，包括如下步骤：

步骤1.确定配电网的态势建模与消息设计架构，获取配电网的各子业务的交集业务；

步骤2.根据配电网的应用系统及运行态势分析，确定配电网态势信息的范围；

步骤3.获取各子业务的数据需求及数据之间的关系及运行态势感知信息的消息交互方法；

步骤4.根据iec系列国际标准规定，确定配电网运行态势的基本原则及总体技术架构；

步骤5.根据定配电网运行态势的基本原则及总体技术架构，对配电网运行态势信息进行建模；得到配电网运行态势信息模型。

如图2所示，步骤1包括：

1-1.确定配电网的态势建模与消息设计架构，态势建模与消息设计架构包括在信息 模型层中的cim模型及cim模型扩展、业务场景层中的子集及信息交互格式、在语法层中的rdfs；

其中，信息模型层中的cim模型业务场景层中的子集中的类、属性和类间的关系；

根据子集的语义及语法层中rdfs的语法，组织xsd文件中的类、属性和类间层次逻辑，选择实例化及引用结合的方式，将cim模型转换得到信息交互格式；

1-2.根据态势建模与消息设计架构中的各子业务，确定配电网的各子业务的交集业务。

如图3所示，步骤2包括：

2-1.在配电网进行应用系统及运行态势分析，确定各自独立的子态势及交集业务；

2-2.根据子态势及交集业务，确定配电网态势信息的范围。

4、如权利要求3的方法，其特征在于，步骤2-1包括：

a.对配电网进行应用系统分析；

其中，应用系统包括：gis、配电自动化系统、营销系统、pms、95598系统、用电信息采集系统、scada及电能质量检测系统；

b.对配电网进行运行态势分析，运行态势分析包括：子态势业务场景与流程分析、系统与业务边界界定、信息来源与流向分析及数据关联分析；

c.确定各自独立的子态势及交集业务。

如图4所示，步骤4包括：

4-1.确定适用于配电网运行态势信息模型的iec系列国际标准；

4-2.根据适用于配电网运行态势信息模型的iec系列国际标准，确定配电网运行态势的基本原则及总体技术架构。

如图5所示，步骤5包括：

5-1.根据定配电网运行态势的基本原则及总体技术架构，确定建模规则；

5-2.对需建立的配电网运行态势信息模型进行分析，获取建模原则；

5-3.根据建模原则，对配电网运行态势信息进行建模；得到配电网运行态势信息模型。

其中，5-2包括：

利用人工方法或模型自动化分析技术及工具，对需建立的配电网运行态势信息模型进行相同点或差异性分析，获取建模原则。

其中，建模原则包括：

d.若应用场景需增加新的态势，则在标准cim中扩展新的包以满足业务场景的需求；

e.若在标准cim中已有对应的类，则直接与标准cim中的类建立映射；

f.若与标准cim中已有的类无法对应，则扩展新的类，且扩展的新类根据标准cim中相应的父类得到，并根据标准cim中相应的父类的功能要求确定所在的包；

若扩展的新类与已有类或者其他新类相关，则建立关联或组合关系；

g.若在标准cim中已有相应的类且根据运行态势要求需要增加属性及属性值，则在该类后扩展一个新的类并在新类中增加相应的属性及属性值。

其中，配电网运行态势信息模型包括包扩展、类扩展及类间关系扩展。

本发明提供一种配电网运行态势信息模型的建立方法的具体应用例，如下：

配电网运行态势公共信息模型应该构建在配电网态势分析技术架构之上，明确界定各子业务的交集业务。因此，首先明确区分配电网态势分析中各自独立的子态势及交集，从而确定配电网态势信息的范围，进一步确定针对每项基本子业务的数据需求以及数据之间的联系，指导配电网态势公共信息模型的构建。为满足实际系统和应用集成过程中的数据传递实时性、精确性需求，结合现有企业服务总线、信息交换总线、soa架构等技术，设计运行态势感知信息的消息交互方法。

根据iec系列国际标准规定对配电网运行态势进行信息建模。对于运行态势，只需要使用cim的一部分，即cim的一个子集(profile)。根据实际态势的特殊需要，也可以对cim模型进行扩展。通过增加新的类、属性或类间的关系，以具备和携带新的信息。

通过模型的映射和融合可实现配电网系统间共有对象的数据匹配，但对于本地特有的态势对象和需求，只有通过基于cim的扩展建模来实现。cim的可扩展性满足了新态势的拓展需求。在扩展时必须注意模型的差异化分析，基于合理差异化分析的模型扩展才可形成全局统一的态势信息模型。模型比对可以采用人工方法最为直接，也可以借助模型自动化分析技术及工具对异构系统的信息模型进行相同点或差异的分析，以解决规模与数据量庞大且类型较多的配电网运行态势信息模型。

iec61970/61968系列标准中规定了cim扩展的基本原则：在扩展新的cim模型的同时，不能破坏原有的cim模型。这样既可以保证原有模型不被破坏，又可以使对模型的修改满足实际运行态势的需求。并且在以后的模型修改中，可以很清晰地分辨出扩展属性和cim原有模型，而减少以后的模型修改工作中可能出现的不必要的麻烦。

在对配网运行态势信息进行信息建模时，主要考虑3个方面：是否需要扩展新的包；需要扩展哪些新的类；需要扩展哪些已有类的属性和属性值。根据上述要求总结出以下建模原则：

(1)如果应用场景需要增加新的态势，则在标准cim中扩展新的包以满足业务场景的需求；

(2)如果可以与标准cim中已有的类对应，则不需要建立新的类，只需与标准cim中的类建立映射即可；

(3)如果不能与标准cim中已有的类对应，则需要扩展新的类，扩展的新类从标准cim中相应的父类继承而来，根据其功能要求确定所在的包，通过分析扩展相应的属性，如果扩展的新类与已有类或者其他新类相关，则根据实际情况建立相应的关联或组合关系；

(4)如果在标准cim中已有相应的类，但根据运行态势要求需要增加属性及属性值，则在该类后扩展一个新的类，在新类中增加相应的属性及属性值。

配电网运行态势信息模型承载了信息模型的语义。在实际应用时，可根据实际的应用需求从中抽取子集制作消息体，并以符合标准的cim/xsd为交互载体。运行态势消息的设计按照信息模型层、模型子集层和消息格式层三个层次进行，如图6所示。

(1)信息模型层到模型子集。抽取子集过程既是模型对特定态势信息的满足过程，选取信息模型中与之相关的类、属性和类间的关系等，从抽象的信息全模型到具体的业务模型的过程。

(2)模型子集到生成xsd。参考子集中的语义，有效组织xsd文件中的类、属性和类间层次逻辑，选择合适的实例化和引用相结合的方式，将具体模型转换成为实际的信息交互格式。

iec61968标准为配电网领域制定了统一的业务接口参考模型irm，并制定了详细的消息格式规范，是配电网领域信息交换业务标准化基础和参考。配电网运行态势消息交互以iec61968标准为核心，由信息交换总线按照标准和规范严格校验和控制。

配电网运行态势信息建模的一个关键基础，在于明确区分配电网态势分析中各自独立的子态势及它们的交集，从而确定配电网态势信息的范围。配电网运行态势分析包括业务场景与流程分析、系统边界界定、信息来源与流向分析、数据关联分析等几个部分，确定针对每项基本子业务的数据需求以及数据之间的联系，从而能够对业务之间做出界定，指导后续配电网态势分析技术架构制定以及配电网态势公共信息模型构建。

基于构建好的配电网运行态势信息模型，根据实际的应用需求从中抽取子集制作消息体，并以符合标准的cim/xsd为交互载体。最终，通过符合iec61968标准的信息交换总线进行交互。

图7为配网运行态势信息建模原理图，对图7的原理图的说明如下：

例选定较新的iec61970-301/iec61968-11cim模型版本，作为此实施中配电网态势公共信息模型的原始模型。参考iec61970-301/iec61968-11的标准cim模型(可能参考多个版本)，参考配网运行的业务系统模型，合理扩展私有部分，最终形成配电网态势公共信息模型。模型扩展过程对模型的增、删、改等操作都应以日志形式留存，以便不断迭代寻优。

基于构建的配网运行态势信息模型设计的配网网络运行态势消息如下；

配网网络运行态势消息的消息名为osad，其中消息体包含三部分，配电网线路、开关、变压器、杆塔、电源等各类型设备的运行态势以weatherstation为容器，负荷与应急电源运行态势以comformload为容器，网络拓扑强度和运行态势信息则以topologicalisland为容器。

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，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。