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關于公共信息模型的配電網線損管理系統的研究
論文摘要：多年以來配電網線損系統建設中模型建立、數據源整合、線損數據管理和考核等環節的經驗，設計并實現了一套基于信息平臺的新型線損信息管理系統。該系統對各自動化系統導出的CIM模型文件進行合并和擴展，建立了完整的分線、分壓、分片、分區的線損對象模型；基于統一編碼標準和統一數據信息平臺，為線損、計算提供了自動、可靠、完整的數據源；系統同時提供層次化、流程化的數據管理、應用和考核機制。從而為配電網運行提供了科學“分析、降損、增效”的技術手段。
論文關鍵詞：公共信息模型；統一編碼標準；統一數據信息平臺；統計線損；理論線損
0引言
線損率是表征企業效益和技術管理水平的綜合性指標。長期以來存在困擾配電網線損統計和計算的若干問題主要表現為：①各種線損對象的建立完全由人工重新錄入，并人工指定線損對象與各自動化系統設備、潮流、電量數據的關聯，維護量很大；②需要分別建立各專業領域自動化系統的數據接口，需要獲取的潮流、電量數據和設備參數實時性和完整性很難保證；③線損統計和計算未實現平臺化、系統化，僅作為線損專職上報依據，并未用于數據分析和考核，達不到經濟運行、降損管理的目的。
隨著電力系統的發展和自動化水平的提高，不同專業領域在不同時期建立了一系列專業自動化系統，如SCADA／EMS、電量采集系統、負荷控制系統、配變監測系統、集抄系統、用電系統、生產管理系統等．這些系統的直接建設目標彼此不同，“孤島”現象嚴重，造成彼此數據冗余、不統一、重復維護等現象。
隨著IEC61970標準的頒布，為電力系統中的各種資源定義了公共信息模型(Commoninformationmodel，CIM)，提供了一種用對象類和屬性及彼此關聯關系來表示電力系統資源的標準方法，在很大程度上方便了不同系統之間的信息集成和整合。目前，部分地區開始建立統一數據信息平臺，實現了各自動化系統實時數據、生產管理數據E實時數據的整合，同時建立了界面集成、統一登錄入口的門戶站點(Porta1)；所有這些工作的開展和深入為線損信息管理系統的建設提供了基礎平臺和完整可靠的數據來源。
本文采用標準的命名規范和統一編碼機制，在對CIM模型合并、擴展的基礎上實現各類線損對象的自動建立和數據源的自動關聯，同時方便數據共享；基于公共信息平臺實現了線損統計、計算數據來源的自動引用，最大程度提高線損統計和計算的實時性；以先進、專業的線損統計和計算手段，將實際線損統計、理論線損計算、線損報表等集成到統一的線損信息管理平臺，建立完善的數據審核、確認和考核機制，進而實現對省、地、縣級電網高、中、低壓網絡中各類輸電、變電、配電設備的電能損耗進行統計、計算、管理和考核，既可從技術手段為降損節能提供支持，也可以促進各供電企業加強線損管理力度，增加效益，提高電網經濟運行水平和電力發展質量，從根本上實現降損增效的目的。
1線損對象模型
實現線損統計和計算首先需建立靜態數據模型，創建線損統計和計算對象，包括分線、分壓、分片、分區對象等。這些線損對象在其他自動化系統中均有相關描述，但關心的屬性不同；而線損統計和計算所需的信息可能來源于不同的自動化系統，需要進行設備靜態信息、動態數據的整合。
常規線損對象建立方式為人工創建、人工設置設備對象的關聯，工作量巨大，且數據不一致、維護不及時現象嚴重，甚至直接導致系統失敗。本文基于各系統導出的靜態CIM模型，依據統一的設備編碼和命名規則，自動創建線損對象、自動實現設備關聯。
1．1公共信息模型和統一編碼標準
CIM模型提供了對電力系統對象資源的標準化描述，對各電力系統對象的系統間信息交互提供了保障。統一編碼標準之后，將可以對不同系統CIM模型描述文件中的設備進行識別、編碼完善和管理。如某地區統一編碼規則為“5位單位代碼+1位設備種類+6位線路代碼”，該線路在所有系統均使用該編碼表示，很容易實現集成。①單位代碼：分別代表省、地、縣電力局等；②設備種類：變電(B)；③線路代碼：1位干支類型(0)+1位電壓等級代碼+4位線路流水號(采用線路編碼，不足4位前面補零)。各電壓等級代碼如表1所示。
設備的命名方案和設備的層次結構密切相關，本文用聚集關系描述設備層次結構；確保不同系統中設備對象的名字的唯一性，且具有一定的可讀性，方便標識、交流和定位設備對象。所采用設備命名屬性的說明如下。①名稱(Name)：同一父對象范圍內各對象的唯一名稱；②描述(Discription)：對象或實例的描述；③路徑名稱(Pathname)：在容器層次結構中構造的、并且具有一個單級標志的對象，也可以具有一個多級標志(Multileveldesignation)；④別名(Alias—name)：對象或實例的任意文字名(Afreetextnameoftheobject or"instance)。
1．2線損對象模型來源
如上所述，基于CIM的系統模型可以將整個電力系統資源網的所有對象描述為統一模型。但是，線損系算所依靠的模型不僅僅是從CIM模型中抽取一部分對象而得到，還必須對CIM模型中相關對象的屬性進行擴充和修改以符合本系統的需要。為實現異構下不同自動化系統中設備屬性的互聯和互操作，本文遵循上述統一編碼和命名規范，提供基于XML文件的數據庫導導出工具進行設備屬性認定、整合和擴展，實現線損對象的自動創建和供售關聯，如圖1所示。
1．3線損對象
線損統計可覆蓋全部分線、分壓、分片、分臺區等對象，線損對象結構塔形圖如圖2所示。對該塔形圖上的任何一個單元、區域或多個單元、區域的組合，系統在數據完整情況下均可對其進行線損統計和計算。在系統中，以上任何一種線損對象均被模型完全的表述和覆蓋。同時提供了基于模型的線損對象管理機制。該機制使得管理者可以方便地查看當前電網運行狀況，同時模擬各種電網運行方式并且進行模擬計算，最終為“增供降損”工作提供了有效手段(工具)。
1．4線損模型應用
以某市局為例，該市電力局負責維護110kV及其以上級別的電網，而市屬各縣電力局負責維護35kV及其以下的電網。如果要應用模型對電網結構進行描述和控制，首先要求該市及下屬各縣電力局對各自資源進行統一編碼，同時生成各自所屬的CIM模型；其次需要對模型進行整合；最后對模型進行抽取和再加工，以得到整個市電力局所轄范圍內的線損模型。該模型中，需要對每一個線損對象的供售關系和關聯關系進行詳細的描述。如對某一個220kV變壓器進行的描述，不僅應該包括其所屬的電壓等級以及變電站；同時也應該包括該變壓器相關聯的各線損需要的量測量。
應用模型描述電網結構并且計算線損后，能夠更加精確地對電網中的線損量進行計算，從而對線損分析提供更為精確的數據，進而為企業達到“增供減損”的目的。以浙江省嘉興市電力局為例，該市2006年售電量估計值為180億kWh。應用該系統前對220kV變壓器損耗估計值為2．8％，應用該系統之后計算出220kV變壓器損耗僅為2％，僅此一項就可節省資金400萬元人民幣左右。
2線損數據來源
線損系統需要從若干套不同的電力自動化系統獲取數據，如果為這些系統每一套建立一個數據接口，不僅開銷頗大，而且也加大了維護的工作量。在企業實時數據、數據進行模型整合后，各自動化系統數據可按采集周期自動保存在統一數據信息平臺中；基于信息模型的線損系統對線損統計、理論計算所需的供／售電量、設備參數、潮流數據等，可直接從統一數據信息平臺引用；未進入平臺的數據，可通過接口獲取。
2．1實時數據信息平臺
建立數據信息平臺可以有多種方式，包括普通關系型數據庫和各種實時數據庫等。以下以浙江省為例，介紹利用PI實時數據庫對數據的整合情況。PI數據庫是由美國OSISoftware公司開發的一套基于C／S的商品化軟件應用平臺，旨在建立大型的實時數據庫，能夠以數據原形的方式長期在線存儲企業所有的生產數據，滿足快速、高效地進行數據采集、存儲和顯示的要求。
根據PI實時數據庫的特點，與線損管理系統相關的SCADA、電量采集系統、負荷控制系統、配變監控系統、居民集抄系統等，均可對相關設備對象建立測點，將實時采集數據保存在PI數據庫中。實時數據類型及采集周期如圖3所示。
這樣線損系統可直接從PI數據庫關聯引用數據，無須系統接口及數據的重復保存。
2．2數據綜合平臺
系統理論線損計算所需線損設備對象的銘牌參數、運行參數，以及大量的系統用戶信息等，在SAP系統(或生產管理系統)中均有保存。為避免大量的人工錄入和重復設置，減少數據冗余和不一致問題，線損系統可基于SAP平臺建立，并可直接關聯引用數據，無須系統接口及數據的重復保存。
2．3用電綜合平臺
線損和計算所需數據源除上述實時數據、管理數據外，還需從用電營銷系統中獲取用電量數據；該系統一般獨立建設，不進入上述實時、管理數據平臺，需獨立建設系統接口。
3線損數據分析和管理
在建立線損對象模型、確�？煽康臄祿䜩碓春螅�損系統的主要工作就是線損統計、計算、分析、管理和應用。
3．1線損統計、計算和分析
線損有統計線損和理論線損之分，二者的差異是由于計量裝置誤差、漏抄、錯抄、違章用電和竊電等因素引起。統計線損工作主要是完成一些分析報表；必要時進行理論計算分析，以便采取切實可行的降損措施；同時，理論計算可為電網設計、技術改造提供理論依據。根據統計線損、理論線損，可進行下面一系列線損比對分析：①同期比較。去年同期、上月同期與本月線損率進行比較分析。②同比分析。不同線損對象相同時間、相同線損對象不同時間線損率比較分析。③有損分析。扣除供、售電量中的“無損電量”后，進行線損比對分析。④指標分析。將實際統計線損與下達的線損指標進行比對分析，對超標情況進行告警，并自動觸發理論計算，分析原因。⑤雙值比對。將統計線損值和理論線損值進行比對分析。⑥離線分析。根據離線計算模型，改變設備參數配置、運行方式等條件，比較線損率的高低，以便分析“技術降損”的措施效果。
3．2線損數據管理和考核
因運行與管理環節發生的電能損失在整個線損中占有一定比重，加強線損管理可以提高企業的效益，而且有重要的效益。線損系統作為—套實際執法性應用系統，在確保系統具有正確應用功能的同時，必須保證數據的完整性、準確性，確保計算分析結論的可用性、可靠性，否則無法實現“管理”與“考核”功能。為此，結合線損分級管理機制，設置不同級別和權限的用戶，按照數據管理流程和要求，在權限允許范圍內進行相關數據的錄入、審核和確認，相關領導可根據數據審核、確認標志，考核相關崗位人員對數據管理、消缺工作的及時性和完整性。基于該機制建立的指標管理和考核機制，可以達到輔助降損管理的目的。
4結束語
現代系統正朝著集成化、平臺化方向發展，本文基于IEC61970的CIM模型標準、實時數據和管理數據信息平臺構建了新型線損信息管理系統，可很好解決線損對象模型的建立、數據來源、線損管理和考核等實際問題；目前在線路運行方式維護上還存在大量的工作，若進一步與空間公共信息平臺GIS結合，運行維護人員可簡單方便地在GIS聯絡圖上維護線路模型，屆時將把線損管理系統推到一個更高級別的應用水平。
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