基于CIME模型的辽宁电网智能调度一体化建模方案

罗卫华，冯松起，高 凯，施毅斌，葛延峰，李青春，张 伟

(1．辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110006;2．辽宁省电力有限公司实业有限公司，辽宁 沈阳 110006)

目前，辽宁电网调度系统采用分级监控的模式，地区调度系统之间缺乏规范的信息共享机制，只对本地区调度管辖范围内的电网精确建模，辽宁省调监控全省范围内220 kV及以上主干网，地区调度主要监控本地区范围内220 kV及以下电网。各地区的外部电网则采用非精确建模或简单等值处理，这种建模方式不能满足智能电网的发展要求。如果各调度中心之间能共享信息，可高效整合电力系统数据，实现电网的全局控制。以模型拆分与合并技术为核心的分布式一体化建模技术是实现不同区域、不同层次之间一体化建模的主要方法。文献［1］通过分析上下级调度系统模型之间的关口电网对各级电网模型进行合并，文献 ［2］研究了基于电力系统公共信息模型的互操作试验，文献［3］研究了外网动态等值技术，提出了动态等值方案，文献［4］提出切实可行的智能调度分布式一体化建模方案，该方案已经逐渐应用于智能电网调度自动化系统。

辽宁省调D5000系统于2012年8月中旬通过SAT验收，其模型是以原有CC2000A系统模型为基础，为满足“调度一体、调控一体”建设要求，经后期完善补充而形成。大连、盘锦、铁岭、营口等地调D5000建设相继开展，在统筹考虑国、网、省、地各级调度模型管理及维护方法，以“源端维护、全局共享”为原则，制定了该实施方案。

1 CIME模型文件简述

CIME是在电力系统公用数据模型 (CIM)的面向对象抽象基础上，针对CIM在以可扩展标记语言 (XML)方式进行描述时的效率缺陷所发展起来的一种新型高效的电力系统数据标记语言。由于CIME语言与CIMXML均一致地遵循CIM基础对象类，因此，以XML语言描述的电力系统模型，可以完全与以CIME语言描述的电力系统模型进行双向转换。

CIME模型文件以《电网设备通用模型命名规范 (试行)》和《CIME电网物理模型描述与交换规范 (试行)》为基础，把电网模型导出成CIME文本。其中第一个规范是对象的标准命名，全局唯一;第二个规范是CIME的模式定义 (schema)。

模型合并:基于CIME文件的模型合并是通过CIME文件解析、模型调度边界拆分、模型拼接等一系列技术手段，对各模型进行有效合成，形成一个完整的全网模型。

时空协调建模:各级调度系统在空间时态上协调统一建模，其中“时”是电网模型的时态，时态包括历史态、实时态和未来态 (又称规划态)，“空”指各级电网通过空间互联，实现不同调度的信息共享。

2 基于CIME模型的模型管理方法

模型管理以CIME模型文件为基础，通过模型校验、模型合并/拆分、模型生成图形、模型生成通信点表、版本管理、外网等值等手段，实现调度中心之间及调度系统各应用之间的模型整合与共享［5］。

2.1 模型管理主要功能

a． CIME模型文件导出工具。实现D5000系统模型文件的导入和导出，同时实现本地名称规范化。

b． 基于CIME的模型合并。模型拆分/合并是实现模型信息“源端维护和全局共享”的主要手段，是图形和通信点表共享的基础。模型合并包括模型的交换、模型校验、边界定义、全模型生成、模型增量生成，模型入库等功能，是离线模型管理模块的核心技术。

c． 模型生成图形。基于CIMXML或CIME模型文件，生成中间格式的文件，最后生成G格式的图形文件。该功能也是模型校验的手段之一。

d． 模型生成通信点表。根据CIME模型文件，提取出通信点表，为调度系统之间的实时数据通信提供测点信息。

2.2 模型管理流程

a． CIME模型导出

模型文件的导出，基于配置文件，文件中定义关键几类信息:类与表的对应关系;CIME类属性与表属性对应关系;拓扑关系查找方式;关联类属性的查找方式;设备与量测对应关系;枚举类型的转换关系;设备命名标准化的处理方式等［6］。

CIME模型文件导出时同时实现本地名称规范化，规范化的基本原则是导出程序根据本地区的命名特点解决规范命名。

b． 模型校验

初始校验是基于CIME文件、校验拓扑、标准命名、模式、典型参数等进行的校验过程。深度校验是在CIME模型导入离线系统，利用状态估计校验完成后再导出计算模型和潮流等应用的校验过程。

c． 模型生成图形

模型解析器提供接口，完成由“CIME”→“中间文件”→“G文件”。

d． 模型生成通信点表

模型解析器提供接口，在此基础上完成新的通信点表文件和通信点表增量文件。

e． 模型合并

规范的模型合并方法主要包含模型 (CIME)交换、模型校验、模型文件解析、拆分、拼接、结果导出等。模型合并结果包括全网的CIME文件和SQL文件 (结构化查询语言)。

f． 模型增量

导出在线系统中的电网模型 (本地模型)，利用模型合并生成全的电网模型 (新模型)。利用新模型和本地模型比较差异，形成模型的增量文件。增量的结果是一个SQL文件，可以直接导入数据库。

g． 模型入库

模型入库分为全模型入库、单模型入库、增量模型入库。全模型入库指合并后的模型直接导入数据库，即CIME模型→SQL文件→入库。

3 辽宁电网智能调度一体化建模方案

3.1 模型

辽宁省调将直属电厂及500 kV厂站由省调自己负责维护，并下发模型至地调，由地调负责模型拼接，地调上报模型时将电厂及500 kV部分模型切掉，只上报220 kV部分模型［7］。

需要注意的几个问题:省调自身维护电厂及500 kV模型，并下发地调，由地调进行模型拼接，地调只上送220 kV部分模型;地调建模过程中，220 kV电压等级模型命名需要采用“辽宁.XXX”以保证省调与网调模型统一;地调上报模型切割点需要确认，可以在变压器高压侧或低压侧进行切割(目前网调对三省模型基本采用从变压器高压侧进行切割方式)。

地调可采用新建或延用省调模型两种方式。地调直接采用省调模型中的地调模型，并在此基础上补充完善，形成地调模型。省调需要规范本省地调区域ID(国调目前只规范到省级以上电网模型区域ID)，原则上从128开始，不重复即可，但220 kV以上模型需要采用辽宁区域号 (21)建模。

3.2 图形

图元:各地调统一采用省调图元，对各地调特有图元可补充完善，方便图形转换。

厂站图:各地调与省调对厂站图 (ID)进行转换，省调将转换后的厂站图低压侧部分删除掉并进行适当调整，该项工作在第一次模型合并时需要对厂站图进行大规模调整，正常合并只需对新建厂站或修改厂站进行调整。

3.3 数据转发

模型合并后，由省调侧生成最新点表并下发各地调，完成数据转发。

3.4 方案的主要特点

首次在辽宁电网采用基于CIME的模型合并技术，实现了模型信息的“源端维护和全局共享”。采用模型生成图形技术实现了图形信息的“源端维护和全局共享”;采用模型自动生成通信点表的方式，实现了上下级调度系统通信点表的自动维护;以模型为基础，自动生成图形和通信点表的机制，解决了模型、图形、实时数据一致性的问题;采用CIME作为电网模型交换格式，解决了模型冗余问题 (较CIMXML)，节省了网络资源;增加了模型的可读性。

3.5 与CC2000A模型管理的差异

共同点:基于CIM文件的模型合并技术，实现模型、图形的整合与共享模型合并原理相同。

不同点:CIME与CIMXML文件格式的差异，CIME可读性强，文件模式简练;效率差异 (如表2所示);D5000的离线模型管理功能更加完善，模型、图形、数据统一考虑，实现了基于模型直接生成G图形和通信点表的功能。

表1 CIME与CIMXM L的效率差异

4 存在的问题与解决方法

目前，辽宁省调在导出CIM模型中存在设备电压类型错误的问题 (变压器低压侧电压类型与其额定电压不匹配问题)。通过分析辽宁省调EMS系统情况，提出以下解决方法。

a． 梳理不匹配变压器，确认模型问题还是额定电压参数问题。

b． 逐个修改模型中的电压类型错误，同时修改与变压器低压侧相关联设备的电压类型，并将设备重新入库 (主要是发电机设备)。

以上工作将导致变压器遥测 (有功、无功)和发电机遥测 (有功、无功)的ID(关键字)发生变化 (如原 ID为 dlw010GEN#2P，修改后为dlw022GEN#2P)，需要维护前置库、直传省调通信库、转发网调通信库、AGC库、AVC库，并修改特殊计算点、机组发电计划、单机出力监视画面和发电控制等画面。

［1］ 钱 锋，唐庆国，顾 全．基于CIM标准的多级电网模型集成分析［J］．电网技术，2007，31(12):69－73．

［2］ 潘 毅，周京阳，吴杏平，等．基于电力系统公共信息模型的互操作试验 ［J］．电网技术，2003，27(10):25－28．

［3］ 张海波，张伯明，王俏文，等．不同外网等值模型对EMS应用效果影响的试验研究［J］．电网技术，2006，30(3):1－6．

［4］ 米为民，韦凌霄，钱 静，等．基于CIM XML的电网模型合并方法在北京电力公司调度系统中的应用［J］．电网技术，2008，32(10):33－37．

［5］ 潘 毅，周京阳，李 强，等．基于公共信息模型的电力系统模型的拆分与合并 ［J］．电力系统自动化，2003，27(15):45－48．

［6］ 刘崇茹，孙宏斌，张伯明，等．公共信息模型拆分与合并应用研究 ［J］．电力系统自动化，2004，28(12):51－55．

［7］ 米为民，荆 铭，尚学伟，等．智能调度分布式一体化建模方案 ［J］．电网技术，2010，34(10):6－9．