摘要：研究基于公共信息模型（common information model,CIM）的负荷积电量与采集电量对比技术，系统以EMS系统模型为核心，电能量系统系统的模型为辅，搭建一套完整的电网CIM模型，并通过积分运算处理来计算电量数据，并与电能量采集数据进行自动对比，实现可视化差异对比展示，并进行数据可信度分析，辅助电量统计和分析人员来确定采信数据源，可大幅提高电量数据的完整度和准确度，从而提高电量数据的实用性，为电力快报等实时性要求较高的应用场景提供数据支持。
关键词：CIM；公共信息模型；DataCenter；数据中心；积分电量；电量对比；对比系统
Design and application of an automation reporting report system based on power grid CIM model
ZHANG BI-HUI1,ZHANG-YIN1,CHEN-EFI1,HE WEN-HONG2,CAO WEN-GANG2
(1.yunnan electric power dispatching control center, kunming, yunnan 650000; 2. Yunnan tongfang cloud electricity technology co., LTD., kunming, 650000)
Abstract: Research based on the common information model (common information model, CIM) the load of power and collecting power contrast technology, system to EMS system model as the core, the electric power system model of the system is complementary, CIM model, set up a complete set of power grid and processing by integral to calculate the power data, and compared with electric energy acquisition data automatically, realize visualization difference contrast display, and data reliability analysis, auxiliary power inter alia, statistics and analysis of personnel to identify data sources, can significantly improve data integrity and accuracy, So as to improve the practicability of electric quantity data and provide data support for the application scenarios such as electric power dispatch with high real-time requirements.
Key words:CIM; Public information model; DataCenter. Data centers; Integral electric quantity; Electric quantity contrast; Compare the system;
0引言
我国电力行业也快速发展、深刻变革。总体规模再上新台阶，社会用电量增速加快，全社会的用电需求也在与日俱增，伴随而来的就是电网建设规模和建设步伐的不断加快，电力数据覆盖范围扩大，这些都在一定程度上加深了我国电力网络的复杂性，也对我国电力系统的风险防控和稳定评价工作提出了新的更高的要求和挑战。从近年来全国以及全世界范围内所发生的大规模线路跳闸时间中我们可以看出，我们的电力系统以及电网运行的安全性和稳定性还存在着这样那样的缺陷和薄弱环节。因此，必须进一步加强电力系统稳定评价工作，深化稳定评价标准对比分析，采取切实可行的措施防控电力系统风险，保障我国电力系统的安全性、稳定性。电网生产数据质量、数据提易取度需求越来越高。在电力大数据技术的高性能计算、数据挖掘、统计分析、数据可视化等浪潮下催生了一些行业关键性技术的发展。
在此背景下基于CIM模型的负荷积分电量与采集电量对比校核系统应运而生，即利用电力负荷实时监控系统（scada）的实时负荷数据，通过积分运算处理来计算电量数据，并与电能量采集数据进行自动对比，负荷积分电量与采集电量对比系统以CIM模型为核心实现针对点对点的电量校核，形成可视化差异对比，同时满足统计类型计算点的点对点电量校核和可视化差异对比，更直观更人性化的操作方式更大提高数据可信度分析，由电量统计和分析人员来确定采信数据源，可大幅提高电量数据的完整度和准确度，从而提高电量数据的实用性，为电力快报等实时性要求较高的应用场景提供数据支持。
1基于CIM模型的建模及其他系统的模型挂接
1.1基于OCS系统的CIM模型构建
报表系统在省调电网CIM模型建模以OCS系统模型问核心，集成积分电量对比系统、节能调度系统、水调自动化系统模型为辅，搭建完整的CIM模型，并集成调度相关领域的数据，包括计划电量、计划电力、供电量、峰谷负模型建设，接入OCS系统厂站、遥测等模型，四合一系统厂站、关口表、母线及设备等模型数据，同时接入OCS最高、最低、分钟级负荷数据，电能量系统上下网有功、峰平谷等电量数据，图1所示。
图1 电网CIM模型系统
Fig. 1 The Common Information Model System
省调统一完成对象注册，形成统一的GID编码统一编码，确保省调和地调重叠部分的模型及设备拥有统一的对象编码，可顺利实现相关数据的交互。地调纵向获取资产管理模型及数据，实现模型整合安全生产管理系统是省级大集中模式，地调调管厂站及线路的资产管理模型数据保存于省公司侧。通过纵向获取，与地调本侧获取的EMS系统模型整合，形成地调侧全景模型。地调纵向获取电量计量模型及数据，实现模型整合省调数据中心已整合了全网220kV以上厂站的电量计量模型及相关数据，地调数据中心可纵向获取相关数据，如图2所示。
图2 电网CIM模型体系结构图
Fig. 2 Common Information Model System Structure
1.2数据集成
系统整合多个系统的模型构建完整电网CIM模型，因此模型挂接的测点及业务数据也要进行接入并统一规范存储格式。EMS系统采用数据文件接口模式通过CIM/XML、SVG、E语言接入图模数，这种接口模式数据传输量大、非结构化数据。节能调度技术支持系统、负荷预测系统、风功率预测系统采用通用服务接口模式接入数据，数据结构化易于实施，系统耦合度低、适应性较好。OCS系统采用专用服务接口模式通过JMS接口传输实时数据。水调自动化系统、电量计量系统采用数据库直连模式接入数据，这种模式易于实施，改造工作量很小，如图3所示。
图3 系统数据接入结构图
Fig. 3 System Data Access Structure
1.3数据挂接
在基于电网CIM模型基础上引入第三方多个系统的测点模型挂接到电网CIM模型树上，同时再次以测点模型为一个中心点挂接多种类型的数据。以CIM模型为一颗树树干，测点模型为树枝，测点对应的业务数据为树叶，这样形成一颗完整的模型数据结构。
2负荷积分电量计算
2.1负荷曲线
负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的一种图形，也可以说吧一组用电设备没半个小时有功功率的平均值记录下来并绘制曲线，从负荷曲线上可以掌握负荷变动规律，获得对设计和运行有用资料。
负荷曲线分为①有功、无功曲线；②年、月、日负荷曲线等。有功计算负荷P=Σ(bPe)i+(cPx)max；无功计算负荷：Q=Σ(bPetanφ)i+(cPx)maxtanφmax;公式中，tanφ为最大附加负荷(cPx)max的设备的平均功率因素的正切值。
2.2负荷积分计算
负荷积分计算分为有功电量计算和无功电量计算，有功电量计算公式：∑P = ∑((+A)-(-A))，无功电量计算公式：∑Q = ∑((+R)-(-R))。
厂站日电量（以积分值对比）：发电量=机组(+A）,无功电量：机组 (+R)-(R-)。每天一条记录:电厂、日期、发电量、无功电量。
3电量对比校核
3.1积分电量与采集电量对比原理
积分电量与采集电量对比原理是基于CIM模型基础上将主网自动化OCS系统与电能量系统中同一个计量采集点的模型进行考核匹配，形成一种关联关系，并且把这同一个点按照同一时间点的电量数据进行比较和差异计算。如图4所示
图4 积分电量与采集电量对比逻辑图
Fig. 4 Logical diagram of integrating electric quantity and collecting electric quantity
3.2积分电量与采集电量对比展示
对比按照供电局、电厂、断路器、机组、计量点进行分类，同时也按照今日、历史等时间分类展示。
对比页面展现（以积分值对比）：按误差大小排序展现，当天展现结果界定：以整点过30分钟作为界标:
小于30分钟计算规则，如时间：03:29:59 则计算 00:00:00 ~ 02:00:00 时间段内的OCS积分电量与电能量系统00:15:00 ~ 02:00:00 的积分电量进行对比；
大于等于30分钟计算规则，如时间：03:30:00 则计算 00:00:00 ~ 03:00:00 时间段内的OCS积分电量与电能量系统00:15:00 ~ 03:00:00 的积分电量进行对比。
计算细节：OCS系统的单位是Mwh，电能量系统的单位是Kwh，所以电能量系统的数值要除以1000再入库。目前只考虑对有功测点进行对比，电能量系统有 +A值和-A值，OCS系统只接取有功无功测点值，对比公式：∑P = ∑((+A)-(-A)), ∑Q = ∑((+R)-(-R))。
计算规则按整天(24小时)的积分电量进行对比查询。
4关系定义
关系定义简单理解为一个计量点通过其他计量点按照四则运算过程， 关系定义分为供电局关系定义、电厂关系定义，如图5所示电厂关系定义
图5 电厂关系定义图
Fig.5 Power plant relationship definition diagram
如图所示：乌弄龙日电量=(#1机_801_主正向有功)-(#1机_801_主反向有功)+(#1机_801_主正向无功)-(#1机_801_主反向无功)+(#2机_802_主正向有功)-(#2机_802_主反向有功)+(#2机_802_主正向无功)-(#2机_802_主反向无功)+(乌里甲线_5002_主正向有功)-(乌里甲线_5002_主反向无功)+(乌里甲线_5002_主正向无功)-(乌里甲线_5002_主反向无功)；其中每一个点都可以作为基础数据构造更上一层次的模型，如此递归往上，实现复杂的模型计算公式。
厂站日电量（以积分值对比）：发电量=机组(+A),无功电量：机组 (+R)-(R-)。每天一条记录:电厂、日期、发电量、无功电量。构建厂站组织结构树，根据厂站与设备的关系，列出发电厂下所有已考核的机组。将厂站下所有机组的有功全部加和作为发电量： ∑P = ∑((+A)-(-A));无功电量：∑Q = ∑((+R)-(-R))。
5关键技术
5.1系统建模技术
5.1.1模型关系公式定义
厂站电表模型数据来源广泛、种类繁多，计算点的数据不可能都存在单一的键值情况，会出现计算点由多个计算点通过一定的计算公式进行计算获得。在人工进行报表数据填报时候遇到这种情况计算需要耗费大量时间，对比系统考虑到这个问题为用户提供自定义公式计算，并将计算公式附加到模型计量测点上，因此值需要维护测点计算公式即可，对比分析展示中使用该公式计算系统按照计算周期便会根据公式重新计算数据值。
5.5数据分析技术
5.2.1数据校核
针对数据质量问题，集合OCS系统积分电量、电能量系统等多个第三方系统情况，可视化差异对比技术必不可少，结合用户的业务规则设计开发数据质量完整性模型、规范性模型、准确性模型等，OCS积分电量与采集电量对比分析系统实现数据质量管理校核功能，校核分为历史数据校核和多系统数据校核方式。辅助业务人员能够更好的确定数据的差异性和准确性，提供报表数据质量，减少人工校核复杂过程，提高工作效率。
5.2.2同一数据源
对于厂站模型关系定义电表公式肯定存在多张运行数据展示报表中会用到同一个测点数据，当该电表计量测点数据发生改变后引用该测点的报表中的数据依然要跟着改变，实现自动进行公式计算和电表展示报表的自动更新。
OCS积分电量与采集电量对比分析系统实现电表计量测点模型和数据分离，在电表计量点公式定义过程中引用测点，不直接引用数据，当电表展示报表上线使用后针对不同时间段的报表展示或者导出时才通过测点从数据池中匹配数据填充到报表上完成电表报表展示。
6结语
基于电网CIM模型的负荷积分电量与采集电量对比校核系统在电表电量数据对比方面本着以CIM模型为主，采用公式自定义的理念及动态化生成数据的模式完成电表电量可视化差异对比展示，适用于调度各科室业务人员进行相关电表电量准确性判断和数据采集可行性分析决策，把握数据质量关口。在电能量系统中，基础数据的准确性直接关系到电量计量的可靠及准确，关系到系统的实用性。准确的电量数据能为各部门的分析统计提供可靠的依据,采用历史可视化对比差异展示辅助业务人员基于数据差异走势情况跟踪问题源头，更好的完善源业务系统数据采集方式，提升数据实用性。
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论文作者:张碧辉1,赵莹1,陈飞1,何文洪2,曹文刚2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/17
标签：电量论文; 数据论文; 模型论文; 系统论文; 负荷论文; 积分论文; 电网论文; 《电力设备》2019年第7期论文;