一种主配网模型一体化整合方法及系统与流程

本发明属于电力系统与计算机信息技术交叉领域，本发明涉及一种主配网模型一体化整合方法及系统。

背景技术：

近年来，云计算、大数据、物联网、移动互联网，以及人工智能等新技术已经在电力行业广泛应用，电力企业也逐步融入互联网时代。随着泛在电力物联网的推广应用，开展了基于云架构的省级配电主站建设工作，需要。由于主网线路及变电站运行业务以地市级调度主站系统形式在生产控制大区部署应用，而35/10/0.4kv中低压配电线路运行业务以省级配电主站系统形式在管理信息大区部署应用。根据国能安全〔2015〕36号中《电力监控系统安全防护总体方案》的要求，电力信息系统防护需要遵循“安全分区、网路专用、横向隔离、纵向认证”的基本原则。因此，配电主站与调度主站系统之间网络跨地区、跨安全区，目前尚未实现“电网一张图”，难以开展面向主配网协同的实时大数据分析与计算。现有应用场景主要面向配网单条线路的拓扑模型分析与校验，，当前进行面向主配网协同的实时大数据分析与计算不准确，缺乏整合主配网协同的电网模型全局性基础数据的机制。

技术实现要素：

针对现有的目前尚未实现“电网一张图”，现有应用场景主要面向配网单条线路的拓扑模型分析与校验，缺乏主配网协同的电网模型全局性基础数据的整合机制，难以开展面向主配网协同的实时大数据准确分析与计算的问题，本发明提供了一种主配网模型一体化整合方法，包括：

获取生产控制大区中第三级调度主站系统的拓扑结构信息，以及管理信息大区中第二级配电主站系统的拓扑结构信息；

对所述第三级调度主站系统和配电主站系统的拓扑结构信息进行校验；

将通过校验的第三级调度主站系统的拓扑结构信息和第二级配电主站系统的拓扑结构信息通过正/反向物理隔离装置进行数据整合；

其中，所述第三级调度主站隶属于第二级调度主站，所述第二级调度主站隶属于生产控制大区。

优选的，所述对所述第三级调度主站系统的拓扑结构信息进行校验，包括：

将所述第三级调度主站系统拓扑结构信息中的主网城市信息模型转换成ieccim格式的具有编号的cim/xml模型；

根据预先设定的标准定义规则对所述cim/xml模型进行变电站各部分连接关系的解析；

当解析的连接关系正确时，通过校验，否则，未通过校验。

优选的，所述将所述第三级调度主站系统拓扑结构信息中的主网城市信息模型转换成ieccim格式的具有编号的cim/xml模型，包括：

将所述第三级调度主站系统拓扑结构信息中的cim/e格式的主网城市信息模型转换成ieccim格式的具有编号的cim/xml模型；

其中，所述cim/e格式的主网城市信息模型包括：具有编号的开关；

所述cim/xml模型的编号与所述cim/e格式的主网城市信息模型的开关的编号一致。

优选的，所述管理信息大区中配电主站系统拓扑结构信息，包括：

第二级配电主站系统tcp服务端中多条配网馈线，从变电站出线开关开始，与馈线段、开关、变压器逐一连接的具有编号的ieccim格式拓扑连接关系数据。

优选的，所述将通过校验的第三级调度主站系统的拓扑结构信息和第二级配电主站系统的拓扑结构信息通过正/反向物理隔离装置进行数据整合，包括：

将存在所述tcp服务端的ieccim格式主网拓扑模型的编号开关与所述第二级配电主站系统馈线的编号开关设备，基于相同的编号进行关联，并在关联后剔除重复的编号。

优选的，所述主网城市信息模型，包括：

第三级调度主站系统变电站的高压母线与变压器、高压绕组、低压绕组、馈线段、低压母线、编号开关逐一连接，后通过多根的低压绕组的线路分别连接到多个断路器的连接关系。

基于同一构思，本发明提供了一种主配网模型一体化整合系统，包括：获取模块、校验模块和传输整合模块；

所述获取模块，用于获取生产控制大区中第三级调度主站系统的拓扑结构信息，以及管理信息大区中第二级配电主站系统的拓扑结构信息；

所述校验模块，用于对所述第三级调度主站系统和配电主站系统的拓扑结构信息进行校验；

所述传输整合模块，用于将通过校验的第三级调度主站系统的拓扑结构信息和第二级配电主站系统的拓扑结构信息通过正/反向物理隔离装置进行数据整合；

其中，所述第三级调度主站隶属于第二级调度主站，所述第二级调度主站隶属于生产控制大区。

优选的，所述校验模块，包括：转换子模块、解析子模块和通过子模块；

所述转换子模块，用于将所述第三级调度主站系统拓扑结构信息中的主网城市信息模型转换成ieccim格式的具有编号的cim/xml模型；

所述解析子模块，用于根据预先设定的标准定义规则对所述cim/xml模型进行变电站各部分连接关系的解析；

所述通过子模块，用于当解析的连接关系正确时，通过校验，否则，未通过校验。

优选的，所述转换子模块，包括：格式转换子模块；

所述格式转换子模块，用于将所述第三级调度主站系统拓扑结构信息中的cim/e格式的主网城市信息模型转换成ieccim格式的具有编号的cim/xml模型；

其中，所述cim/e格式的主网城市信息模型包括：具有编号的开关；

所述cim/xml模型的编号与所述cim/e格式的主网城市信息模型的开关的编号一致。

优选的，所述传输整合模块，包括：编号整合子模块；

所述编号整合子模块，用于将存在所述tcp服务端的ieccim格式主网拓扑模型的编号开关与所述第二级配电主站系统馈线的编号开关设备，基于相同的编号进行关联，并在关联后剔除重复的编号。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明提供了一种主配网模型一体化整合，包括：获取生产控制大区中第三级调度主站系统的拓扑结构信息，以及管理信息大区中第二级配电主站系统的拓扑结构信息；对所述第三级调度主站系统和配电主站系统的拓扑结构信息进行校验；将通过校验的第三级调度主站系统的拓扑结构信息和第二级配电主站系统的拓扑结构信息通过正/反向物理隔离装置进行数据整合；其中，所述第三级调度主站隶属于第二级调度主站，所述第二级调度主站隶属于生产控制大区；为电网一张图的构建提供了基础，解决了因缺少配网整体拓扑模型而无法开展全局计算分析的问题。

附图说明

图1为本发明提供的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的配网模型一体化构建数据流向图；

图3为本发明实施例提供的某地市主网模型对应的拓扑连接关系图；

图4为本发明实施例提供的配网馈线a的cim/xml模型对应的拓扑连接关系图；

图5为本发明提供的配网馈线b的cim/xml模型对应的拓扑连接关系图；

图6为本发明实施例提供的主配网一体化模型对应的拓扑连接关系图；

图7为本发明实施例提供的系统结构图。

具体实施方式

结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

实施例1：

本实施例中以生产控制大区为第一级调度；

第二级调度可以包括以生产控制大区下的调度，例如省级调度；

第三级调度为第二级调度的下级调度，例如地市级调度。

为实现调度主站主网拓扑模型与配电主站配网拓扑模型的校验与整合，形成面向“电网一张图”的主配网一体化拓扑模型，为开展电网全局性实时运行分析提供基础数据的目的，本发明提供了一种主配网模型一体化整合方法，本发明从各地市的主网拓扑模型、省级的配网拓扑模型准备开始，利用跨区传输、模型拼接与校验等技术，实现完整中低压电网拓扑模型的构建，结合图1的方法流程图进行介绍，具体包括以下步骤：

步骤1：获取生产控制大区中第三级调度主站系统的拓扑结构信息，以及管理信息大区中第二级配电主站系统的拓扑结构信息；

步骤2：对所述第三级调度主站系统和配电主站系统的拓扑结构信息进行校验；

步骤3：将通过校验的第三级调度主站系统的拓扑结构信息和第二级配电主站系统的拓扑结构信息通过正/反向物理隔离装置进行数据整合；

其中，步骤1：获取生产控制大区中第三级调度主站系统的拓扑结构信息，以及管理信息大区中第二级配电主站系统的拓扑结构信息，具体包括：

汇总某省内所有参与构建拓扑模型的地市清单，并从第三级调度主站系统中导出或通过服务接口形式获取主网cim拓扑模型；

步骤2：对所述第三级调度主站系统和配电主站系统的拓扑结构信息进行校验，具体包括：

逐一对各第三级主网模型进行拓扑校验，若未通过校验则重新通过接口提取或丢弃该地市模型数据；

从第二级配电主站系统提取各中压配电网的线路拓扑模型数据；

逐一对配网线路模型进行拓扑校验，若未通过校验则重新通过接口提取或丢弃该线路模型数据；

通过跨区交互实现了主网拓扑模型与配网拓扑模型的拼接与整合，完成了从高压到中低压电网模型一体化构建。具体实现过程如下：

(1)准备正向隔离装置1台，用于打通生产控制大区向管理信息大区的数据传输通道。其中，生产控制大区接入某省辖区内2个地市的调度主站系统，管理信息大区接入该省的第二级配电主站系统，部署结构与信息流向示意如附图2所示。生产控制大区的模型提取模块从某地市调度主站系统获取到cim/e格式的主网拓扑模型，验证并转换为cim/xml格式后经正向隔离装置发送到第二级配电主站完成与配网模型的拼接与整合，相关系统的配置信息如表1所示。

表1电网模型相关系统配置信息表

(2)按照表2所示，对正向隔离装置进行网络配置。添加一条配置策略，设置内网ip为192.168.1.205，其对应的虚拟ip地址为192.168.1.251；同时设置外网ip地址为172.16.5.21，其对应的虚拟ip地址为172.16.5.251，保存后重启隔离装置即可生效。

表2隔离装置配置信息表

(3)在生产控制大区，利用模型提取模块调用某地市的调度主站系统的iec61968标准信息交互接口获取cim/e格式的主网模型，返回结果内容如下述的某地市主网cim/e模型内容所示。其中substation变电站、busbarsection母线、powertransformer变压器、powertransformerend变压器绕组、aclinesegment馈线段、breaker开关、connectivitynode连接点、terminal端子，结合图3的某地市主网模型对应的拓扑连接关系图进行介绍。

某地市主网cim/e模型内容：

步骤3：将通过校验的第三级调度主站系统的拓扑结构信息和第二级配电主站系统的拓扑结构信息通过正/反向物理隔离装置进行数据整合，具体包括：

将通过拓扑校验的各地市模型经正向物理隔离装置由生产控制大区跨区传输至管理信息大区第二级配电主站系统；

实现主网拓扑模型与配网拓扑模型的一体化拼接，形成完整的电网拓扑模型数据；

依据iec61970标准开展完整电网拓扑模型校验。

模型提取模块负责模型的提取、拓扑校验、格式转换等功能，模型提取主要是通过访问应用服务接口或api调用的形式；拓扑校验是根据节点关联性从电源点开始逐一对所有节点元素进行判定，确认是否存在因缺少关联而孤立的节点，如果存在孤立节点则判定为不通过，此时将提取到的模型丢弃并记录错误内容，否则可以进行下一步的模型转换；格式转换是将iec61970-555标准的cim/e模型转换为iec61970-552标准的cim/xml模型，便于开展主网与配网模型的一体化整合。

(4)根据iec61970标准定义的规则对上述cim/e格式的主网模型进行解析，得到1个变压器、2个变压器绕组、2个母线、5个馈线段、3个开关、8个连接点、18个端子，其拓扑连接关系图如附图3的主网模型连接关系示意图所示，所有电气元素均正常连接，通过拓扑校验。(5)将cim/e格式的主网模型转换为对应cim/xml格式的模型文件，详细某地市主网模型对应的cim/xml模型内容如下所示，利用“模型提取模块”的跨区传输模块经正向隔离装置将该主网cim/xml文件传至172.16.5.21主机的tcp服务端，保存指定位置，例如/opt/across/files目录下。

所述某地市主网cim/e模型内容和所述某地市主网模型对应的cim/xml模型内容以及图3的定义了某个110kv变电站内的拓扑模型，即从高压母线开始，与馈线段、变压器、高压绕组、低压绕组、馈线段、低压母线逐一连接，最后通过三根的低压绕组连接到3个断路器上。

(6)在第二级配电主站系统中提取变电站出线开关编号为id_bk_350_78370092801、id_bk_350_78370092802的两条大馈线cim/xml模型文件，内容如下述配网馈线a的cim/xml模型内容、配网馈线b的cim/xml模型内容所示。

(7)根据iec61970标准定义的规则对上述两条大馈线cim/xml模型文件进行解析，编号为id_bk_350_78370092801的出线开关所在馈线得到1个母线、5个馈线段、3个开关、1个配电变压器、10个连接点、20个端子，编号为id_bk_350_78370092802的出线开关所在馈线得到1个母线、8个馈线段、4个开关、2个配电变压器、16个连接点、32个端子，其拓扑连接关系如附图4的配网馈线a的cim/xml模型对应的拓扑连接关系图和附图5的配网馈线b的cim/xml模型对应的拓扑连接关系图，所有电气元素均正常连接，通过拓扑校验。

所述配网馈线a的cim/xml模型内容和附图4定义了某条线路a的拓扑模型，即从变电站出线开关开始，与馈线段、开关、变压器逐一连接而成；

所述配网馈线b的cim/xml模型内容和附图5定义了某条线路b的拓扑模型，即从变电站出线开关开始，与馈线段、开关、变压器逐一连接，直到另一条线路的联络开关或配电变压器为止。

(8)利用开关设备的唯一编号进行主配网模型关联，剔除重复元素后，将1个主网cim/xml模型、2个配网cim/xml模型整合为完整的主配网一体化模型，其拓扑连接关系图如附图6主配网一体化模型对应的拓扑连接关系图所示，整理为对应的模型文件如下述主配网一体化cim/xml模型内容所示。

(9)完成基于iec61970标准的主配网一体化拓扑模型构建。

本发明专利提出面向中低压协同的一体化电网拓扑模型构建方法：依托第三级调度主站系统、第二级配电主站系统实现了第二级与第三级之间电网模型资源整合，借助正/反向物理隔离装置，完成基于iec61970标准的cim模型从生产控制大区到信息管理大区的跨区传输，通过跨区交互、拓扑校验与拼接方法构建了从高压电网到中低压电网的一体化电网拓扑模型，满足基于iec61970标准的主网与配网模型校验及整合要求，为“电网一张图”的快速构建与更新提供了一种解决方案，该方案解决了因缺少配网整体拓扑模型而无法开展全局计算分析的问题。

实施例2：

基于同一构思，本发明提供了一种主配网模型一体化整合系统，结合图7的系统结构图进行介绍，包括：获取模块、校验模块和传输整合模块；

所述获取模块，用于获取生产控制大区中第三级调度主站系统的拓扑结构信息，以及管理信息大区中第二级配电主站系统的拓扑结构信息；

所述校验模块，用于对所述第三级调度主站系统和配电主站系统的拓扑结构信息进行校验；

所述传输整合模块，用于将通过校验的第三级调度主站系统的拓扑结构信息和第二级配电主站系统的拓扑结构信息通过正/反向物理隔离装置进行数据整合；

其中，所述第三级调度主站隶属于第二级调度主站，所述第二级调度主站隶属于生产控制大区。

所述校验模块，包括：转换子模块、解析子模块和通过子模块；

所述转换子模块，用于将所述第三级调度主站系统拓扑结构信息中的主网城市信息模型转换成ieccim格式的具有编号的cim/xml模型；

所述解析子模块，用于根据预先设定的标准定义规则对所述cim/xml模型进行变电站各部分连接关系的解析；

所述通过子模块，用于当解析的连接关系正确时，通过校验，否则，未通过校验。

所述转换子模块，包括：格式转换子模块；

所述格式转换子模块，用于将所述第三级调度主站系统拓扑结构信息中的cim/e格式的主网城市信息模型转换成ieccim格式的具有编号的cim/xml模型；

其中，所述cim/e格式的主网城市信息模型包括：具有编号的开关；

所述cim/xml模型的编号与所述cim/e格式的主网城市信息模型的开关的编号一致。

所述传输整合模块，包括：编号整合子模块；

所述编号整合子模块，用于将存在所述tcp服务端的ieccim格式主网拓扑模型的编号开关与所述第二级配电主站系统馈线的编号开关设备，基于相同的编号进行关联，并在关联后剔除重复的编号。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。