绿电供应链
赛尔电气
经过十余年的发展，变电站综合自动化技术已经日臻成熟。随着计算机技术、电力电子技术、通信技术、网络技术以及信号处理技术的发展与应用，变电站综合自动化技术从传统的SAS(综合自动化变电站)发展到数字化变电站甚至智能变电站。但已有的变电站自动化系统可能由不同的厂家承建，对同类数据的描述和要求也不尽相同。这样的重复描述和存储，不仅浪费资源，还会产生二义性[1]。为了实现不同系统之间的无缝同步数据共享，本文利用IEC 61970的公共信息模型对变电站八类运维数据进行统一建模，实现系统数据的一致性、实时性、完整性、安全性、有效性和准确性。
本文以500kV顺德变电站为例，其生产管理所需的数据共有8大类：电网运行信息、故障和保护信息、运行分析信息、设备状态监测信息、电能质量信息、视频信息、环境信息和作业管理信息。变电站内已有的监控管理系统分为生产控制区(Ⅰ区)和管理信息区(Ⅲ区)，分别由不同的厂家承建。生产控制区(Ⅰ区)包括稳定控制、测控保护、厂域控制保护、一体化运行记录分析装置、一体化电源控制、PMU等业务数据，管理信息区(Ⅲ区)包括电能质量监测、安防、视频及环境监测等业务数据。两区之间需实现生产数据与管理数据的同步无缝共享。在充分研究了IEC 61970标准的基础上，本文采用CIM(公共信息模型)对各类数据进行建模。
1 IEC 61970标准概述
IEC 61970系列标准定义了能量管理系统应用程序接口(EMS-API)，主要包括公共信息模型(Common Information Model，CIM)和组件接口规范(Component Interface Specification，CIS)两部分。其目的是便于来自不同厂家的EMS系统内部各种应用的集成;便于EMS系统与调度中心内部其他系统的互联;便于不同调度中心EMS系统之间的模型交换[2]。
CIM以面向对象的方式描述了电力系统各领域的模型，是IEC 61970的核心内容[3]。CIM是一个抽象模型，它描述了包含在EMS信息模型中的电力企业的所有主要对象。通过使用统一建模语言(Unified Modeling Language，UML)，将电力系统资源抽象成各种对象类和属性以及他们之间的各种关系。通过定义一种基于CIM的公共语言，使应用或系统能够不依赖于信息的内部表示而访问公共数据和交换信息[4]。
2 监控运维数据建模
目前发布的IEC 61970标准对电力企业所涉及的对象描述得非常详尽，但并不能满足所有应用的需求[5-19]。以变电站为例，其生产管理的8大类数据在CIM中的描述较少，要建立数据模型，需对CIM进行扩展。表1为顺德站1号主变数据的模型信息，从表中可以看出，除了电网运行信息可参考CIM中已有的Meas量测包直接建模外，其余的数据都需重新建模。图1所示为在Meas量测包中本文所扩充的内容(图中灰色方框部分)，及与CIM中其他包及Meas包内各类之间的关联。扩充各类继承量测类(Measurement)的属性和关联，可获取量测的值、限值、单位及量测与设备间的关联。
表1 顺德站1号主变数据模型信息表
数据类型 | 数据内容 | 模型类型 |
电网运行信息 | 开关位置 | 待定 |
调压分接头位置 | Meas量测包 | |
电压、电流、功率 | Meas量测包 | |
故障和保护信息 | 保护动作事件 | 待定 |
主变故障录波 | 待定 | |
运行分析信息 | 主变保护测控装置报文分析 | 待定 |
主变健康状态 | 待定 | |
设备状态监测信息 | 铁芯接地电流 | 待定 |
绕组温度 | 待定 | |
油色谱 | 待定 | |
局放图谱 | 待定 | |
电能质量信息 | 各侧电能质量信息 | 待定 |
视频信息 | 主变视频图像 | 待定 |
环境信息 | 温湿度 | 待定 |
作业管理信息 | 缺陷记录 | 待定 |
巡视检修记录 | 待定 |
图1 Meas包扩展类及其关联
下面仅以Meas量测包扩展电网运行数据类、扩展的设备状态监测类和基于IEC 61968工作包(Work)扩展的作业管理信息类为例进行具体说明。
2.1 电网运行数据类
电网运行数据包括：
(1)模拟量数据：频率，电压，电流，有功功率，无功功率，温度，水位等。
(2)状态量数据：开关，刀闸，事故总信号，主变分接头，装置运行状态、软压板、硬压板等。
(3)PMU数据。
表2为电网运行数据类(Power Operation Data)的固有属性，其关联继承自Measurement，此处不再赘述。
表2 电网运行数据(Power Operation Data)的固有属性表
名称 | 数据类型 | 说明 |
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