摘要：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（IED）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。
关键词：变电站；在线监测系统；一体化建模；
前 言：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。
一、变电站在线监测系统的基本结构
变电站的监测IED或常规监测装置采集变压器与断路器等一次设备的测量与状态信息。综合监测单元用于接入常规在线监测装置，确保都与站端监测单元进行IEC61850标准化数据通信。变电站配置描述语言（SCL）用于综合监测单元与监测IED功能模型与通信模型的描述与配置。站端监测单元的状态接入控制器（CAC）采用Ｗeb Service通过电力Intranet网络，与远方网省公司状态监测主站的状态接入网关机（CAG）进行分布式数据交换。Ｗeb服务描述语言被用于描述站端监测单元与状态监测主站的服务接口、数据交互的格式与协议。状态监测主站作为现有生产管理系统（ＰＭＳ）的一个子系统，其信息模型应遵循ＣＩＭ，而ＣＩＭ的电力系统资源、设备资产与工作业务模型又不能完全满足状态监测的需要。ＳＣＬ的主要目的是实现ＩＥＤ间的互操作，侧重于ＩＥＤ及其监测信息的描述与配置，而ＣＩＭ更侧重于一次设备及拓扑结构等电网资源管理。由于ＳＣＬ模型与ＣＩＭ在定义方法、交换格式、关系结构、对象标识与配置模式等方面存在较大差异，造成状态监测主站无法直接复用变电站设备信息模型，需要手工改造，必然增加维护人员管理开销及系统开发成本，阻碍变电设备状态信息的纵向贯通以及与变电站一体化监控系统的横向共享。
二、变电站在线监测系统的一体化建模
1.对电网结构进行建模，现以CIM的电力系统资源作为前提，结合在线监测系统的实际需求，对电网结构进行建模。标识符是统一的电网系统资源标志，各个节点命名根据电网装置通用模型的相关规定，电网装置信息命名应用电网，变电站/电压，设备/部件的结构进行命名。电网结构模型信数据储存在数据库，标识符是各个节点的主关键字，且与外键构建各节点彼此的约束联系，确保电网结构模型信息应用的完整。这个模型简单明了且容易建立，能够对站端监测实行信息储存、信息查询以及状态监测。
2.对一次设备进行建模，在线监测系统主要的监管目标包含了变压系统、高压开关装置、电容装置以及避雷设备。配置描述语言的一次设备分类则很简单，只对变压器、断路器以及开关等设备种类进行了定义，并未对在线监测系统的物理装置、资产类以及构成等属性实行精确的定义。现以CIM的资产类为前提，对在线监测系统一次设备构件模型，符合对变电装置的台账监管、装置查找、综合统计以及关联查找的根本需求。资产类属于电力装置资产中的基类，主要用来描述隔离与接地开关状态。对一次设备进行建模的时候，应用资产类型类描述装置的各项分类数据，资产模型类更深入描述对应装置的对应型号，模型如图1。
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。图2给出站端监测单元从状态监测主站获取模型的过程。
图2 模型获取过程
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Ｗebseyvice传输方式，对12接口规范扩充，定义模型获取消息。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9BIT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
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。
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.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。
结束语：
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。
参考文献：
[1]杨文；吴春.变电站在线监测系统的一体化建模与模型维护.2015.
[2]刘青慧；张亮.变电站在线监测智能电子设备的自动化测试.2016.
[3]周轶玲.慕庆华，赵天浩，等，智能变电站在线监测技术探讨.2016.
论文作者:郝建荣
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/17
标签：在线论文; 模型论文; 变电站论文; 监测系统论文; 状态论文; 电网论文; 建模论文; 《电力设备》2017年第33期论文;