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摘要：由于科学技术的不断进步，计算机技术、传感器技术和测量技术都获得了快速的发展。在线监测技术一体化建模可以保证电网系统更加安全有效的运行，已经成为了主要的科研方向。本文简要分析电网结构与一次设备的建模与共享，并谈了变电站在线监测系统的一体化建模与模型维护。
关键词：变电站；在线监测系统；一体化建模
为了推进智能变电站状态监测系统的发展，国家电网公司为智能变电站一体化监控与变电设备在线监测系统制定了一系列技术规范，并提出在变电站内部署站端监测单元进行全站监视，并与网省公司输变电设备状态监测主站之间实现在线监测信息的纵向贯通。为了实现模型共享与无缝通信，在线监测智能电子设备到站端监测单元与状态监测主站的一体化建模是亟待解决的问题。变电站在线监测系统的一体化建模包括电网结构、变压器与断路器等一次设备，在线监测ＩＥＤ与综合监测单元等二次设备，在线监测数据的建模及模型维护以实现整个系统的一体化建模与模型维护。
一、变电设备在线监测系统结构如图所示。
二、电网结构与一次设备的建模与共享
2.1电网结构的建模
变电站在线监测系统的电网结构主要包括省级电网、地市电网、变电站与电压等级等各节点要素，以及节点要素之间的关系。ＳＣＬ虽然对电网结构定义了变电站、电压等级、间隔等设备容器类，但仅面向变电站，不包括上层电网关系模型。ＳＣＬ各类对象采用层次结构描述，没有建立明确的双向关联关系。例如：断路器仅作为导电设备类的一个元素，只能包含在间隔类中，这种严格层次结构导致模型不灵活。变电站在线监测系统主要关注一次设备及其部件的实体信息及在线监测数据，并不关心与其相连设备之间的拓扑信息与运行参数。以ＣＩＭ 的电力系统资源类为基础，对变电站在线监测系统的需要，建立电网结构模型，其基本结构如图所示。标识符（ｍＲＩＤ）作为统一的电网资源标识，在整个电网模型中唯一。各节点的命名遵循电网设备通用数据模型命名规范，设备信息命名采用“电网．变电站／电压．设备／部件”的结构。电网结构模型信息存放在数据库中，ｍＲＩＤ作为各节点的主键，并设置外键建立节点间的约束关系，保障模型信息引用的完整性。该模型简洁明确、实现容易，可以满足站端监测单元进行数据存储、数据查询与监视的功能要求。
2.2一次设备的建模
变电站在线监测系统监测与管理对象主要包括变压器、高压开关设备、电容型设备与金属氧化物避雷器等一次设备。ＳＣＬ的一次设备类很简单，仅仅定义了ＰＴＲ（变压器）、ＣＢＲ（断路器）与ＤＩＳ（开关）等设备类型代码，没有对变电站在线监测系统所关注物理设备的分类、资产、组成等基本属性进行明确定义。如图。
2.3变电站与状态监测主站的模型共享
在某个变电站在线监测系统的工程实践过程中，可以按照上述方法对变电站的电网结构与一次设备进行建模。如果网省侧状态监测主站已经建立了所辖变电站的电网结构、一次设备以及巡视、诊断、试验与检修等工作模型，站端监测单元可以从状态监测主站直接获取该变电站的电网结构与一次设备模型文件，装载到变电站的模型数据库中，经过校验以新建或更新原有模型数据，以实现对状态监测主站的模型共享，减少重复建模的工作量，并能保障模型的一致性。模型文件采用国家电网公司的标准格式ＣＩＭ－Ｅ，效率高、容易开发和实现，已经得到了广泛应用。通过ＣＩＭ／Ｅ共享模型数据可以减少大量格式转换。站端监测单元发起模型获取服务请求，状态监测主站根据变电站资源标识符为该变电站导出ＣＩＭ－Ｅ格式的模型信息，通过Ｂａｓｅ６４编码后传输给站端监测单元。站端监测单元对获取的ＣＩＭ－Ｅ模型信息进行解码和模型校验，导入本地模型库中。模型信息的描述采用ＣＩＭ－Ｅ的横向表结构，属性行以“＠”开头，列出类属性，下面各行依次列出类的各个对象，以符号“＃”开头。类属性或对象属性值之间用空格符分隔。模型信息的传输采用ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ传输方式，对Ｉ２接口规范扩充，定义模型获取消息。附录图为响应消息的结构定义。ｒｅｓｕｌｔ元素描述站端监测单元的模型获取结果信息，其ｃｏｄｅ属性作为执行结果代码，如果执行错误，错误码与详细错误信息保存在ｅｒｒｏｒｓ子元素中。ｍｏｄｅｌ元素的ｔｉｍｅ和ｖｅｒｓｉｏｎ分别表示模型生成时间与版本号，ｉｎｆｏ子元素用于存放站端监测单元获取的模型内容，采用Ｂａｓｅ６４编码方式。Ｂａｓｅ６４作为ＨＴＴＰ环境下常见的用于传输８ｂｉｔ字节代码的编码方式，支持大部分浏览器的直接解析，传输效率高，可以确保在具备一定安全性前提下的模型信息高效传输。
三、变电站在线监测系统的一体化模型维护
3.1监测智能电子设备的各项参数
站端在线监测系统应用GetFile服务得到整体监测系统或者在线监测设备的实际配置描述信息。应用可扩展标记语言进行解析，读取智能电子设备名称、互联网协议地址、服务器名称以及访问点的数据，并存储到模型库。监测智能电子设备和被监测设备标志满足我国电网公司管理系统代码的十七位码。监测代码由六位数字和字符共同构成，前两位代码标识监测的专业，第三位代码自一到四先后代表变压系统、电容装置、避雷器以及断路器，后三位代码表示流水号。
3.2状态在线监测数据模型
变电装置状态在线监测数据接入规定对局部放电、油中溶解气体、容性装置以及避雷设备绝缘在线监测等项目进行了监测对象的名称、代码、种类以及单位方面的描述。为变电站站端监测系统的本地监测，变电站站端监测系统和状态在线监测主站彼此的数据共享提供了根本支持。不管是站端监测系统或是状态在线监测主站均需对变电装置异常实行报警。但当前的接入规定只提供了测量信息的相关定义，所以，基于在线监测智能电子设备或者综合监测系统的IEC61850模型对各个监测种类信息实行有效的扩展。
3.3状态监测数据映射
第一，变电站站端监测系统基于IEC 61850中Scheme语言相关文件规定，对在线监测智能电子设备或者综合在线监测系统模型树的全部节点进行解析，包含信息属性的引用名和数据种类，进而产生映射文件；第二，基于构建完成和通过扩展的模型库，针对映射文件内的各个节点项目填充对应的代码，以产生输入文件。输入和输出映射文件都应用CIM-E横向表标准，保证工具的丰富性和数据库转化的便捷性。对数据库表实行添加或者更改的方式实现映射，能够将IEC61850结构的复杂性进行屏蔽，能够满足工作人员的正常习惯要求；第三，输入映射文件储存到站端监测系统，且于内存内构建起映射联系。如果站端监测系统接收监测智能电子设备主动传输的监测信息，借助映射联系把数据集成转化成代码，以满足站端监测系统与状态在线监测主站的信息监测与报警要求。
总之，变电站在线监测系统能够为电网系统提供高速准确的诊断与处置故障的技术支撑。对变电站在线监测系统进行一体化建模能够提升电网系统的智能化水平，满足电网系统自愈的有关要求。此外，还需特别重视一体化模型的维护工作，进而为我国电力行业的稳定发展提供助力。
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[4] 陈爱林，耿明志．浅谈智能变电站和主站共享建模的关键技术[J].电力系统自动化，2015（12）..
论文作者:岳玲,杜曼丽
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/30
标签：在线论文; 变电站论文; 模型论文; 电网论文; 监测系统论文; 建模论文; 设备论文; 《防护工程》2017年第17期论文;