专利名称：一种基于统一编码的电网模型拼接方法
技术领域：
本发明涉及电力自动化技术领域，具体是一种基于统一编码的电网模型拼接方法。
背景技术：
多年来，受电网广域分布的特点的影响，电力系统的生产管理根据电网分布的地域、电网的电压等级等特征，将电网划分成分层分块的多个子网，并据此形成了一套“统一调度、分层管理”的管理体系。在这套体系下，首先按电压等级等电气特征将电网划分成多级调度中心，如国调、网调、省调、地调、县调等；而在同一个级别，又按照电网分布的地域将同一级别的电网划分为多个调度中心，各调度中心都建立并维护着所辖电网的详细的电网模型结构参数和与运行数据，并负责按照上一级调度中心的统一调度对自己所辖子网进行调度控制和运行管理。但另一方面，现代电网的多个调度子网是互联在一起，一个地方电网的变化，必然会引起整个电网的变化，所以无论是从电网运行安全的角度还是从运行经济性的角度，都需要将上下级、多区域的电网模型合并分析，从全局的范围对电网进行综合调度。但由于各个调度子网的电网模型都是各自独立建设的，存在着设备重复，设备命名不一致，同一设备标识不统一，甚至用于描述电网的结构的模式也不一致的情况，这都为电网模型的拼接带来了很大的困难。目前，常见的电网模型的拼接合并方法是将要拼接的两个的地区电网模型读取到一个缓冲区(通常是内存)中，再通过人工的方式，为两个地区的电网模型中重复的电网对象建立映射表，并为两个地区电网模型相连接的部分建立边界设备连接表，然后通过一系列拓扑结构和层次关系的分析将两个的电网模型拼接成一个电网模型。这样的方案需要人工建立若干映射表和连接表，若设备标识变化，则需要再次维护这些表，这使得该方案很难在线自动拼接；另一方面，方案需要占用大量的内存，不能一次拼接多个地区的电网模型， 速度也很慢；再者，用这种方案拼接的电网模型等于是将一个地区的电网模型复制一份后添加到另一个模型中去，复制出来的电网模型与源电网模型采用的是不一样的标识，不方便对应，也不方便增量的更新。
发明内容
考虑到上述的问题，本发明提供了一种利用统一编码实现的、拼接无需人工建立任何映射表和连接表的电网模型的拼接方法。本发明的基于统一编码的电网模型拼接方法，用于对各个地区的电网模型进行拼接，如下步骤1)在各个地区分别建立一数据存储器，将各地区的分区电网模型数据用规范的方式存储在其中；分区电网模型数据即需要拼接的模型数据，只包含各地区自己管辖范围内的模型数据和与本地区相关部分的其他地区的电网模型数据；2)根据管辖范围划分边界，按照管辖范围和边界对设备进行统一编码，并在各个分区设有一编码服务器，用于查询各分区电网模型中的数据对象的编码；3)按边界划分制定的范围获取要拼接的若干个地区的分区电网模型(要拼接的电网模型可以是上、下级地区电网模型，也可以是平级的几个地区的电网模型)，通过统一编码拼接分区电网模型。解决了电网模型中需要人工建立映射表和连接表的问题，解决了电网模型拼接时占用太多资源、很难使用多地区模型同时拼接的问题，解决了电网模型拼接前后不标准的问题。进一步的，还包括一增量更新的步骤，用于在通过统一编码拼接分区电网模型后的各地区的分区电网模型数据发生变化时，增量的更新所有的模型数据，使没有修改过的设备对象的数据在增量更新前后其数据不变。解决了电网模型拼接后增量更新问题。优选的，对于步骤1)，在各个地区位于安全区的数据中心里，各设置一个分区模型存储器，并将各地区的电网模型(要拼接的模型数据，只包含各地区自己管辖范围内的模型和与本地区相关的部分其他地区的电网模型)存储到这个存储器中。这个存储器能提供标准的GDA接口用于访问存储在其中的数据。存储到这个存储器中的数据需要满足如下的规范要求a)根据标准的CIM模型规范的要求i.规范电网对象的类型；ii.按地区-> 子地区-> 厂站-> 电压等级_>间隔_>设备_>端子_>量测这样的树形结构建立层次关系；iii.按端子-连接点-端子这样的连接关系建立电网设备的拓扑结构；b)按照统一的命名规范的要求规范设备的名称，统一命名规范包括设备类型和设
备调度号信息。优选的，对于步骤2)，根据管辖范围划分边界，并按管辖范围和边界。各地区再对步骤1中所得到并保存在本地区数据存储器中的电网模型数据进行统一编码，再在各个地区位于安全区的数据中心里，各设置一个编码服务器，用于提供针对本地区电网模型数据对象的编码的查询功能。具体内容如下a)上下级地区(如省/地两级)之间使用电压等级划分管辖范围，两者间电网模型的边界是主变，其中主变及其高压绕组属于上级地区的管辖范围，主变的低压绕组属于下级地区的管辖范围。上一级地区负责高电压等级电网对象的维护和编码，下一级地区负责低电压等级电网对象的维护和编码。同级之间按厂站划分管辖范围，划分原则是层次关系中厂站所属的地区，两者间电网模型的边界是厂站间的线路。b)各地区对于属于本地区管辖范围内的电网模型中的数据对象，进行统一编码。 编码使用电网对象的设备类型、层次关系、设备标准名称这些特征。同时各地区在本地区位于安全区的数据中心里设置一编码服务器，用于查询本地区电网模型中的数据对象的编码，这种查询包含根据对象的特征值(设备类型、层次关系、设备标准名称)查询对象编码的能力。c)为保证电网模型数据的完整性，各地区在步骤1)中得到的电网模型数据中除了包含本地区所管辖的电网设备外，还包含了上级地区所管辖的部分电网设备和相邻区域所管辖的部分电网设备，对于这种设备对象的编码，要根据对象的设备类型、层次关系、设备标准名称特征从该设备所属的管辖地区的数据中心编码服务器中查询该设备对象的编码。优选的，对于步骤幻，按边界划分制定的范围获取区域电网模型，通过统一编码拼接分区模型。各地区的数据中心中建立起数据存储器和编码服务器后，就可以随时根据需要，拼接任意几个地区的电网模型得到完整电网模型或任意几个地区组合的部分电网模型，具体步骤如下a)连接到需要拼接的地区的数据中心中的数据存储器(在步骤1中建立的)，通过标准GDA接口的过滤查询服务，获取该地区实际管辖范围内的电网模型数据(前面说过， 各地区的电网模型数据中还包含着上级或相邻地区的部分电网模型数据)，如通过基准电压属性过滤掉模型中电压等级大于或等于220kV的电压等级及其相关的设备、量测、端子等对象，就能得到属于地调级别的实际管辖的电网模型。b)将得到的其他各地区实际管辖范围内的电网对象插入到本地区的电网模型中， 遍历其他地区的电网模型中的所有的数据对象，根据这些数据对象的编码，在本地区的电网模型中查找具有相同编码的数据对象，如果找不到，说明这个数据对象是其他地区所独有的，则将这个数据对象添加到本地区的电网模型中去；如果能找到，说明这个数据对象是两个地区(其他地区和本地)所共有的，已经存在于本地区的电网模型中了，可以跳过该对象，继续往下遍历。这样最后得到的本地区的电网模型中就包含了本地所独有的数据对象、 其他地区所独有的数据对象、两地共有的数据对象，这就是最后拼接得到的电网模型了。进一步优选的，对于增量更新的步骤，经过步骤1)- 后，就可以得到拼接了多个地区分区电网模型数据的全网模型数据，如果此后各地区的分区电网模型数据又发生了修改，则可以使用如下两种方式，来增量的更新拼接过后得到的全网模型数据，增量更新的结果能保证没有修改过的设备对象的数据(包括其标识)在增量更新前后其数据是不变的， 以保证历史数据的可用性a)方法一删除步骤幻所得到的结果，然后重复步骤幻，即可实现拼接后的全网模型数据的增量更新。由于前面步骤中的拼接过程中不产生任何新的对象数据和新的对象编码，所以，如果地区模型没有变化，则任意两次拼接多个地区的电网模型最终得到的全网模型都是一模一样的。这样，完全可以不使用增量更新的方式维护全网模型，而是每次需要全网模型时就在线拼接得到一个全网模型。b)如果出于性能的考虑，需要使用局部更新的方式更新拼接后得到的全网模型， 也很方便。在基于统一编码进行拼接合并得到全网模型中增量的更新某一个地区的电网模型，其具体步骤如下b-Ι)首先跟步骤幻一样，通过标准GDA接口的过滤查询服务，获取要增量更新的地区的最新的实际管辖范围内的电网模型。b-2)再从原全网模型中，通过标准GDA接口的过滤查询服务，获取要增量更新的地区的原分区模型。b-3)然后，根据对象统一编码，分析新旧地区模型(新的地区模型和原地区模型) 之间的差分变化，并据此更新全网模型，其方法如下如果新的地区模型中有一个新对象编码，而原地区模型中没有该对象编码，则认为这是一个新对象，需要将其插入到全网模型中去；如果原地区模型中有一个对象编码，而在新的地区模型中已经不存在则，则认为该对象被删除了，需要将其从全网模型中删除；如果编码同时存在于新原地区模型中，则比较每个对象的具体属性，如果属性不一样，则认为对象被修改了，使用新的地区模型中的对象属性覆盖全网模型中该对象的属性。这样最后得到的全网模型就是进行了增量更新后的新的全网模型。本发明的主要技术特点就是为要拼接的各地区的分区电网模型(不限数量，可以超过两个)中的所有对象都生成一个统一的编码，再依赖这个编码进行模型的拼接合并。 这种方案可以这样理解，所有地区的电网在电气连接上本来就是联通的，可以认为是一体的，如果为这个一体的电网中的每个对象都建立一个统一的标识(编码)，再按地区将电网拆分开来，则各分区的电网对象的标识(编码)都是一致的和不冲突的，基于这样的地区电网模型进行再拼接将是非常简单的。当然，在现实的系统中，由于各地区的电网模型都是各自独立建设的，并不是统一建立再拆分开来的，所以，现实系统中各分区的电网对象的标识 (编码)并一致，现实中的同一个电网对象，在各个地区电网模型中具有完全不一样和不相干的标识(编码)。而本发明就需要为各个地区电网模型中的对象产生一个全网(包括所有地区电网)统一的编码，作为其唯一标识。本发明根据电网对象的设备类型、层次关系、设备标准名称(根据统一命名规范， 由设备类型和调度号等信息组成)等信息，为设备产生一个编码，由于在电力系统中一个电网对象的这些信息都是唯一确定的，所以产生的编码也是全网唯一的，基于这样编码再拼接各地区的电网模型，则自然不需要进行额外的边界冲突处理和连接处理了。而且，这样的编码在拼接前和拼接后的电网模型中都是一样的，所以增量更新某个地区的电网模型时，也可以通过简单的根据编码来比较得到电网对象的增、删、改的情况了。本发明根据各地区对电网实际的管辖范围划分电网的编码机构，各地区只对自己管辖范围内的电网对象进行编码，非本地区管辖范围的电网对象的编码可以从该设备的所属管辖地区(编码机构)，通过设备类型、层次关系、设备标准名称等对象特征查询得到，这样，一个设备的编码只能由一个编码机构产生，既保证了一个设备有且只有一个编码，也使得编码中直接包含了管辖范围信息，从而使得边界的划分变得很容易。本发明的编码方法可以基于IEC 61970 CIM/CIS标准建立，通用性和可扩展性都能得到保证，而且模型拼接也可基于各地区电网模型的GDA访问接口在线进行，拼接过程中也不需要先将要拼接的模型读取到缓冲区中去，占用资源少，可同时拼接多个地区的电网模型。本发明提供的基于统一编码的电网模型拼接方法具有如下优点1、实现省/地或地/县等上下两级，和同一级的若干相连的区域之间的电网模型的自由和无缝拼接。2、拼接无需人工建立任何映射表和连接表，可以通过离线的CIM XML文件进行，也可以通过GDA服务在线的进行。3、拼接能得到完整的、正确的、无冗余的、符合统一规范的电网模型，拼接前后的模型对象具有统一和一致的唯一标识，并能据此方便的实现模型的增量更新。
具体实施例方式下面以非限定的实施方式对本发明做进一步的解释、说明。一种基于统一编码的电网模型拼接方法，用于对各个地区的电网模型进行拼接，包括如下步骤1)在各个地区分别建立一数据存储器，将各地区的分区电网模型数据用规范的方式存储在其中；分区电网模型数据即需要拼接的模型数据，只包含各地区自己管辖范围内的模型数据和与本地区相关部分的其他地区的电网模型数据；所述数据存储器设置有标准 GDA接口，用于访问存储在其中的数据；2)根据管辖范围划分边界，按照管辖范围和边界对设备进行统一编码，并在各个分区设有一编码服务器，用于查询各分区电网模型中的数据对象的编码；3)按边界划分制定的范围获取要拼接的若干个地区的分区电网模型(要拼接的电网模型可以是上、下级地区电网模型，也可以是平级的几个地区的电网模型)，通过统一编码拼接分区电网模型；4)增量更新，用于在通过统一编码拼接分区电网模型后的各地区的分区电网模型数据发生变化时，增量的更新所有的模型数据，使没有修改过的设备对象的数据在增量更新前后其数据不变。具体来说，开始于步骤1)在各个地区位于安全区的数据中心里，各设置一个分区模型存储器，并将各地区的电网模型(要拼接的模型数据，只包含各地区自己管辖范围内的模型和与本地区相关的部分其他地区的电网模型)存储到这个存储器中。这个存储器能提供标准的GDA接口用于访问存储在其中的数据。存储到这个存储器中的数据需要满足如下的规范要求a)根据标准的CIM模型规范的要求iv.规范电网对象的类型；v.按地区_>子地区_>厂站_>电压等级_>间隔_>设备_>端子_>量测这样的树形结构建立层次关系；vi.按端子-连接点-端子这样的连接关系建立电网设备的拓扑结构；b)按照统一的命名规范的要求规范设备的名称，统一命名规范包括设备类型和设
备调度号信息。然后进行步骤幻根据管辖范围划分边界，并按管辖范围和边界。各地区再对步骤1)中所得到并保存在本地区数据存储器中的电网模型数据进行统一编码，再在各个地区位于安全区的数据中心里，各设置一个编码服务器，用于提供针对本地区电网模型数据对象的编码的查询功能。具体内容如下a)上下级地区(如省/地两级)之间使用电压等级划分管辖范围，两者间电网模型的边界是主变，其中主变及其高压绕组属于上级地区的管辖范围，主变的低压绕组属于下级地区的管辖范围。上一级地区负责高电压等级电网对象的维护和编码，下一级地区负责低电压等级电网对象的维护和编码。同级之间按厂站划分管辖范围，划分原则是层次关系中厂站所属的地区，两者间电网模型的边界是厂站间的线路。b)各地区对于属于本地区管辖范围内的电网模型中的数据对象，进行统一编码。 编码使用电网对象的设备类型、层次关系、设备标准名称这些特征。同时各地区在本地区位于安全区的数据中心里设置一编码服务器，用于查询本地区电网模型中的数据对象的编码，这种查询包含根据对象的特征值(设备类型、层次关系、设备标准名称)查询对象编码的能力。
c)为保证电网模型数据的完整性，各地区在步骤1)中得到的电网模型数据中除了包含本地区所管辖的电网设备外，还包含了上级地区所管辖的部分电网设备和相邻区域所管辖的部分电网设备，对于这种设备对象的编码，要根据对象的设备类型、层次关系、设备标准名称特征从该设备所属的管辖地区的数据中心编码服务器中查询该设备对象的编码。然后进行步骤幻按边界划分制定的范围获取区域电网模型，通过统一编码拼接分区模型。各地区的数据中心中建立起数据存储器和编码服务器后，就可以随时根据需要， 拼接任意几个地区的电网模型得到完整电网模型或任意几个地区组合的部分电网模型。具体为a)连接到需要拼接的地区的数据中心中的数据存储器(在步骤1中建立的)，通过标准GDA接口的过滤查询服务，获取该地区实际管辖范围内的电网模型数据(前面说过， 各地区的电网模型数据中还包含着上级或相邻地区的部分电网模型数据)，如通过基准电压属性过滤掉模型中电压等级大于或等于220kV的电压等级及其相关的设备、量测、端子等对象，就能得到属于地调级别的实际管辖的电网模型。b)将得到的其他各地区实际管辖范围内的电网对象插入到本地区的电网模型中， 遍历其他地区的电网模型中的所有的数据对象，根据这些数据对象的编码，在本地区的电网模型中查找具有相同编码的数据对象，如果找不到，说明这个数据对象是其他地区所独有的，则将这个数据对象添加到本地区的电网模型中去；如果能找到，说明这个数据对象是两个地区(其他地区和本地)所共有的，已经存在于本地区的电网模型中了，可以跳过该对象，继续往下遍历。这样最后得到的本地区的电网模型中就包含了本地所独有的数据对象、 其他地区所独有的数据对象、两地共有的数据对象，这就是最后拼接得到的电网模型了。最后进行步骤4)增量更新，经过步骤1)- 后，就可以得到合并了多个地区分区电网模型数据的全网模型数据，如果此后各地区的分区电网模型数据又发生了修改，则可以使用如下两种方式，来增量的更新合并过后得到的全网模型数据，增量更新的结果能保证没有修改过的设备对象的数据(包括其标识)在增量更新前后其数据是不变的，以保证历史数据的可用性。具体来说有两种方式a)方法一删除步骤3)所得到的结果，然后重复步骤3)，即可实现合并后的全网模型数据的增量更新。由于前面步骤中的拼接过程中不产生任何新的对象数据和新的对象编码，所以，如果地区模型没有变化，则任意两次拼接多个地区的电网模型最终得到的全网模型都是一模一样的。这样，完全可以不使用增量更新的方式维护全网模型，而是每次需要全网模型时就在线拼接得到一个全网模型。b)如果出于性能的考虑，需要使用局部更新的方式更新合并后得到的全网模型， 也很方便。在基于统一编码进行拼接合并得到全网模型中增量的更新某一个地区的电网模型，其具体步骤如下b-Ι)首先跟步骤幻一样，通过标准GDA接口的过滤查询服务，获取要增量更新的地区的最新的实际管辖范围内的电网模型。b-2)再从原全网模型中，通过标准GDA接口的过滤查询服务，获取要增量更新的地区的原分区模型。b-3)然后，根据对象统一编码，分析新旧地区模型(新的地区模型和原地区模型)之间的差分变化，并据此更新全网模型，其方法如下如果新的地区模型中有一个新对象编码，而原地区模型中没有该对象编码，则认为这是一个新对象，需要将其插入到全网模型中去；如果原地区模型中有一个对象编码，而在新的地区模型中已经不存在则，则认为该对象被删除了，需要将其从全网模型中删除；如果编码同时存在于新原地区模型中，则比较每个对象的具体属性，如果属性不一样，则认为对象被修改了，使用新的地区模型中的对象属性覆盖全网模型中该对象的属性。 这样最后得到的全网模型就是进行了增量更新后的新的全网模型。
权利要求
1.一种基于统一编码的电网模型拼接方法，用于对各个地区的电网模型进行拼接，其特征在于包括如下步骤1)在各个地区分别建立一数据存储器，将各地区的分区电网模型数据用规范的方式存储在其中；分区电网模型数据即需要拼接的模型数据，只包含各地区自己管辖范围内的模型数据和与本地区相关部分的其他地区的电网模型数据；2)根据管辖范围划分边界，按照管辖范围和边界对设备进行统一编码，并在各个分区设有一编码服务器，用于查询各分区电网模型中的数据对象的编码；3)按边界划分制定的范围获取要拼接的若干个地区的分区电网模型，通过统一编码拼接分区电网模型。
2.根据权利要求1所述的基于统一编码的电网模型拼接方法，其特征在于还包括一增量更新的步骤，用于在通过统一编码拼接分区电网模型后的各地区的分区电网模型数据发生变化时，增量的更新所有的模型数据，使没有修改过的设备对象的数据在增量更新前后其数据不变。
3.根据权利要求1或2所述的基于统一编码的电网模型拼接方法，其特征在于所述数据存储器设置有标准GDA接口，用于访问存储在其中的数据，存储在其中的数据按如下要求设置a)根据标准的CIM模型规范的要求规范电网对象的类型；按地区_>子地区_>厂站_>电压等级_>间隔_>设备_>端子_>量测这样的树形结构建立层次关系；按端子-连接点-端子这样的连接关系建立电网设备的拓扑结构；b)按照统一的命名规范的要求规范设备的名称，统一命名规范包括设备类型和设备调度号信息。
4.根据权利要求1或2所述的基于统一编码的电网模型拼接方法，其特征在于所述步骤i)具体来说是这样的a)上下级地区之间使用电压等级划分管辖范围，两者间电网模型的边界是主变，其中主变及高压绕组属于上级地区的管辖范围，主变的低压绕组属于下级地区的管辖范围；同级之间按厂站划分管辖范围；b)各地区对属于本地区管辖范围内的电网模型中的数据对象进行统一编码，同时设置有编码服务器，用于查询本地区电网模型中的数据对象的编码；c)步骤1)中得到的电网模型数据还包含上级地区和相邻地区的电网模型数据，从该电网模型所属的管辖地区的编码服务器中查询该编码。
5.根据权利要求1或2所述的基于统一编码的电网模型拼接方法，其特征在于所述步骤幻具体来说是这样的a)连接到需要拼接的地区的数据存储器，获取该地区管辖范围内的电网模型数据；b)将得到的各地区管辖范围内的电网模型中的数据对象插入到本地区的电网模型中， 遍历其他地区的电网模型中的所有的数据对象，根据这些数据对象的编码，在本地区的电网模型中查找具有相同编码的数据对象，如果找不到，说明这个数据对象是其他地区所独有的，则将这个数据对象添加到本地区的电网模型中去；如果能找到，说明这个数据对象是两个地区所共有的，已经存在于本地区的电网模型中了，可以跳过该对象，继续往下遍历； 这样最后得到的本地区的电网模型中就包含了本地所独有的数据对象、其他地区所独有的数据对象、两地共有的数据对象，即为最后拼接得到的电网模型。
6.根据权利要求5所述的基于统一编码的电网模型拼接方法，其特征在于所述增量更新的步骤是这样的删除步骤幻中得到的结果，然后重复步骤幻，即可实现拼接后的全网模型数据的增量更新。
7.根据权利要求5所述的基于统一编码的电网模型拼接方法，其特征在于所述增量更新的步骤是这样的a)通过数据存储器的标准GDA接口的过滤查询服务，获取要增量跟新的地区的最新的管辖地区范围内的电网模型；b)再从原全网模型中通过标准GDA接口的过滤查询服务获取要增量更新的地区的原分区模型；c)根据对象统一编码，分析新的地区电网模型和原电网模型之间的差分变化，并据此更新全网模型如果新的地区电网模型中有新对象编码，而原电网模型中没有该编码，则认为这是一个新对象，将其插入到全网模型中；如果原电网模型中有一对象编码，而新的地区电网模型中不存在，则认为该对象被删除，将其从全网模型中删除；如果编码同时存在于新的地区电网模型和原电网模型中，则比较每个对象的属性，如果属性不一样，则认为对象被修改，使用新的地区电网模型中的对象属性覆盖全网模型中该对象的属性，即得到了增量更新后的新的全网模型。
全文摘要
一种基于统一编码的电网模型拼接方法，用于对各个地区的电网模型进行拼接，包括如下步骤1)在各个地区分别建立一数据存储器，将各地区的分区电网模型数据用规范的方式存储在其中；2)根据管辖范围划分边界，按照管辖范围和边界对设备进行统一编码，并在各个分区设有一编码服务器，用于查询各分区电网模型中的数据对象的编码；3)按边界划分制定的范围获取区域电网模型，通过统一编码拼接分区电网模型。本发明通用性和可扩展性都能得到保证，而且模型拼接也可基于各地区电网模型的GDA访问接口在线进行，拼接过程中也不需要先将要拼接的模型读取到缓冲区中去，占用资源少，可同时拼接多个地区的电网模型。
文档编号H02J3/00GK102324784SQ20111015286
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月9日 优先权日2011年6月9日
发明者刘红军, 卢闽, 延峰, 祁栋, 管荑, 荆铭, 郭元斌, 马强 申请人:山东电力集团公司, 积成电子股份有限公司