一種配電主站的信息集成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及配電自動(dòng)化技術(shù)，具體講涉及一種配電主站的信息集成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著化石能源的逐漸衰竭，可再生能源開(kāi)發(fā)得到重視，分布式電源建設(shè)快速發(fā)展。 分布式發(fā)電的規(guī)模通常為幾十千瓦到幾十兆瓦，所用的能源包括天然氣（含煤層氣、沼氣 等）、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、氫能、風(fēng)能、水電等潔凈能源或可再生能源；而儲(chǔ)能裝置主要為蓄 電池，超級(jí)電容器、飛輪儲(chǔ)能等。由于分布式電源通常容量不大，故大量采用配電網(wǎng)絡(luò)接入 的方式。
[0003] 為有效管控接入配電網(wǎng)絡(luò)的分布式電源，配電主站和分布式電源進(jìn)行信息交互迫 切需要采用標(biāo)準(zhǔn)化的信息模型。
[0004] 目前，配網(wǎng)主站使用CM模型作為其信息模型。電網(wǎng)企業(yè)公共信息模型CM是由 IEC61970-301部分定義的CM基礎(chǔ)部分、IEC61968-11部分定義的配網(wǎng)信息模型的擴(kuò)展 部分和IEC62325-301部分定義的電力市場(chǎng)信息模型合并組成。其中IEC61970-301定義 了電力系統(tǒng)各電氣元件及其關(guān)系，而IEC61968-11部分?jǐn)U展到資產(chǎn)管理、工作計(jì)劃、用戶 賬單等領(lǐng)域。CM描述了電力企業(yè)EMS和DMS業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的主要對(duì)象類(lèi)、類(lèi)屬性和類(lèi)之間的 關(guān)聯(lián)關(guān)系，釆用面向?qū)ο蟮慕７椒ê蚒ML描述方式，以類(lèi)圖的形式進(jìn)行直觀的展現(xiàn)，提供 了一個(gè)關(guān)于EMS和DMS信息的全面邏輯視圖，是一個(gè)代表電力企業(yè)所有主要對(duì)象的抽象模 型。而分布式電源在CM模型中沒(méi)有涉及，故目前的CM模型無(wú)法滿足配網(wǎng)主站對(duì)分布式 電源管控業(yè)務(wù)的需求，故需要在CM中建立相應(yīng)的分布式電源信息模型以滿足應(yīng)用要求。
[0005] 目前涉及到具體設(shè)備通信層面的問(wèn)題，是由IEC61850標(biāo)準(zhǔn)予以解決的，有關(guān)分布 式能源單元的管理與控制，已制定發(fā)布了IEC61850-7-420標(biāo)準(zhǔn)，定義了應(yīng)用于分布式能源 (DER)的信息交換的分布式能源邏輯節(jié)點(diǎn)。IEC61850-7-420標(biāo)準(zhǔn)定義的分布式能源設(shè)備的 通信包括分布式能源單元與設(shè)施管理系統(tǒng)之間的局部通信和分布式能源設(shè)備與操作者或 監(jiān)管者之間的通信，這些操作者或監(jiān)管者將分布式能源設(shè)備作為一個(gè)虛擬的能量源和/或 輔助服務(wù)設(shè)施來(lái)管理。
[0006] 由于IEC61850的信息模型是為內(nèi)部通信功能而設(shè)計(jì)，所以包含了很多與具體分 布式能源設(shè)備的運(yùn)行機(jī)理相關(guān)的細(xì)節(jié)，而很多細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)并不是配電主站所關(guān)心的。另外， IEC61850的信息模型沒(méi)有使用UML建立可視化的模型，因此通用性不足，無(wú)法滿足配網(wǎng)主 站的應(yīng)用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供的一種配電主站的信息集成方法，基于CM模 型，通過(guò)分析配電主站對(duì)DER管控業(yè)務(wù)及主站高級(jí)應(yīng)用的需求，規(guī)范其語(yǔ)義空間，建立DER 信息模型；通過(guò)業(yè)務(wù)主體和語(yǔ)義空間的約束，實(shí)現(xiàn)消息的映射和處理；根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯要求， 在數(shù)據(jù)層面，將原基于IEC61850的DER測(cè)控終端的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成IEC61968消息，以及反向映 射，形成上下行雙向的信息集成。
[0008] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0009] -種配電主站的信息集成方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括
[0010] (1)建立DER信息模型；
[0011] ⑵進(jìn)行消息的映射處理；
[0012] (3)進(jìn)行雙向映射。
[0013] 優(yōu)選的，所述步驟（1)包括DER管控應(yīng)用與接入配電網(wǎng)絡(luò)的DER單元的通信是通 過(guò)配電SCADA實(shí)現(xiàn)。
[0014] 進(jìn)一步地，所述通信的信息模型采用IEC61850模型，DER管控應(yīng)用作為一個(gè)單獨(dú) 的系統(tǒng)或作為配電主站的一個(gè)功能模塊。
[0015] 進(jìn)一步地，
[0016] 對(duì)于與DER管控應(yīng)用交互的其他配電主站高級(jí)應(yīng)用，用系統(tǒng)視圖分析分布式單 元，采用多組、多級(jí)互聯(lián)后通過(guò)公共連接點(diǎn)與配電網(wǎng)互聯(lián)：
[0017] 對(duì)于公共連接點(diǎn)內(nèi)的分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備和當(dāng)?shù)刎?fù)荷，建模為一個(gè)虛擬DER設(shè) 備，其屬性數(shù)據(jù)的數(shù)值來(lái)自配電SCADA獲取的DER電廠控制器或代理服務(wù)器的數(shù)據(jù)；
[0018] 對(duì)于PCC內(nèi)的分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備的拓?fù)?，通過(guò)CM已有模型描述；
[0019] 對(duì)于虛擬DER設(shè)備的屬性，分析各配電主站高級(jí)應(yīng)用的不同需求，獲取各應(yīng)用的 數(shù)據(jù)要求及其限制，建立虛擬DER設(shè)備的屬性。
[0020] 優(yōu)選的，所述步驟（2)包括通過(guò)分析業(yè)務(wù)主體和語(yǔ)義空間的約束獲得預(yù)定義的映 射規(guī)則集，通過(guò)增加用戶自定義的映射規(guī)則集，構(gòu)成完整的消息映射集；
[0021] 映射規(guī)則包括CM和IEC61850模型各元素間的對(duì)應(yīng)和關(guān)系的對(duì)應(yīng)。
[0022] 進(jìn)一步地，預(yù)定義的映射規(guī)則集與CM的版本和IEC61850模型相關(guān)，當(dāng)CM或 IEC61850模型發(fā)生變化時(shí)則需要根據(jù)版本變化相應(yīng)的修正預(yù)定義的映射規(guī)則集。
[0023] 優(yōu)選的，所述步驟（3)包括在數(shù)據(jù)層面，基于IEC61850的DER測(cè)控終端的數(shù)據(jù)與 IEC61968消息進(jìn)行雙向映射，雙向映射機(jī)制確定兩種模式語(yǔ)言描述的DER測(cè)控終端數(shù)據(jù)的 XML消息到RDF消息的映射方式。
[0024] 進(jìn)一步地，所述映射包括：
[0025] (3. 1)IEC61850公共數(shù)據(jù)類(lèi)和CM擴(kuò)展數(shù)據(jù)類(lèi)的映射；
[0026] (3. 2)IEC61850邏輯節(jié)點(diǎn)與CM類(lèi)的映射；
[0027] (3. 3)IEC61850邏輯節(jié)點(diǎn)屬性與CM類(lèi)屬性的映射。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果為：
[0029] 開(kāi)放分布式電源并網(wǎng)市場(chǎng)是國(guó)家電網(wǎng)公司的最新重大政策之一，目前尚未建立從 配電主站側(cè)對(duì)DER管控和業(yè)務(wù)應(yīng)用的信息模型，以及信息交互機(jī)制。本發(fā)明專(zhuān)利可有效地 填補(bǔ)在此應(yīng)用領(lǐng)域的空白，提升技術(shù)水平。
[0030] 分布式電源通常容量不大，常采用配電網(wǎng)絡(luò)接入的方式。隨著分布式電源的大量 接入，其對(duì)配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響日益凸顯，配電主站迫切需要統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理分布式 電源來(lái)保證配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)充分發(fā)揮分布式電源的優(yōu)點(diǎn)，提高供電質(zhì)量。本發(fā)明通 過(guò)配網(wǎng)主站系統(tǒng)級(jí)視圖的分布式電源建模以及信息交互機(jī)制，為配電主站、分布式電源監(jiān) 控設(shè)備之間的不同信息模型交互提出了解決方法，為配電應(yīng)用系統(tǒng)間的信息共享和交互建 立了橋梁，為高滲透率的配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了技術(shù)支撐。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1為本發(fā)明提供的DER管控應(yīng)用作為配電主站功能模塊。
[0032] 圖2為本發(fā)明提供的分布式電源通過(guò)公共連接點(diǎn)（PCC)與配電網(wǎng)互聯(lián)。
[0033] 圖3為本發(fā)明提供的CM與IEC61850模型消息的雙向映射。
[0034] 圖4為本發(fā)明提供的IEC61850邏輯節(jié)點(diǎn)與CM模型類(lèi)的映射關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0036] 本發(fā)明一種配電主站的信息集成方法，具體流程如下：
[0037] (l)DER信息模型建模方法：對(duì)于DER管控應(yīng)用，其與接入配電網(wǎng)絡(luò)的DER單元的 通信是通過(guò)配電SCADA實(shí)現(xiàn)，其通信的信息模型采用IEC61850模型。DER管控應(yīng)用可以作 為一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，也可以作為配電主站的一個(gè)功能模塊，如圖1所示。
[0038]DER管控應(yīng)用通過(guò)IEC61850信息模型實(shí)現(xiàn)與DER單元的通信，其中包括了大量的 DER單元的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)。當(dāng)DER管控應(yīng)用與其他DMS高級(jí)應(yīng)用或DMS與GIS、CIS、OMS等系統(tǒng) 交互時(shí)，不需要將所有DER單元的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0039] 對(duì)于與DER管控應(yīng)用交互的其他配電主站高級(jí)應(yīng)用，需要從系統(tǒng)的視圖來(lái)看分布 式單元。分布式電源具有個(gè)體發(fā)電（或儲(chǔ)能）容量小的特征，一般采用多組、多級(jí)互聯(lián)后通 過(guò)公共連接點(diǎn)（PCC)與配電網(wǎng)互聯(lián)，如圖2所示。
[0040] 在IEC61850-7-420標(biāo)準(zhǔn)中，分布式能源設(shè)備電氣連接點(diǎn)（ECP)邏輯設(shè)備定義一個(gè) 或多個(gè)分布式能源單元與任何電力系統(tǒng)（EPS)的電氣連接點(diǎn)處的分布式能源設(shè)備的特性， 電力系統(tǒng)可以包括：獨(dú)立負(fù)載，微電網(wǎng)，以及公用電網(wǎng)。通常在該連接點(diǎn)處有一個(gè)開(kāi)關(guān)或電 力斷路器。ECP可以是分層次的。每個(gè)分布式能源（發(fā)電或儲(chǔ)電）單元有一個(gè)ECP連接到 它的本地電力系統(tǒng)中，多組分布式能源單元有一個(gè)ECP在一個(gè)特定的位置或電廠處接入電 力系統(tǒng)。一組分布式能源單元加上本地負(fù)載有一個(gè)ECP接入公用電力系統(tǒng)，而接入公用電 力系統(tǒng)的ECP也叫做公共連接點(diǎn)（PCC)。
[0041] 以配電主站高級(jí)應(yīng)用的角度，將多組、多級(jí)互聯(lián)后的多個(gè)分布式電源作為一個(gè)控 制對(duì)象是最合理、最有效的方法。對(duì)于公共連接點(diǎn)（PCC)內(nèi)的分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備、當(dāng)?shù)?負(fù)荷，主要是關(guān)心其運(yùn)行狀況、可調(diào)度能力、資產(chǎn)狀況、健康狀態(tài)，故可以統(tǒng)一建模為一個(gè)虛 擬DER設(shè)備，其屬性數(shù)據(jù)的數(shù)值來(lái)源于配電SCADA獲取的DER電廠控制器或代理服務(wù)器的 數(shù)據(jù)。對(duì)于PCC內(nèi)的分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備的拓?fù)?，如果需要，可以通過(guò)CIM已有模型描述。
[0042] 對(duì)于虛擬DER設(shè)備的屬性，通過(guò)下面方法確定：分析各配電主站高級(jí)應(yīng)用的不同 需求，獲取各應(yīng)用的數(shù)據(jù)要求及其限制；同時(shí)充分考慮現(xiàn)有的IEC61850中的DER通信信息 模型的可實(shí)現(xiàn)性，建立虛擬DER設(shè)備的屬性。
[0043] 由于各業(yè)務(wù)應(yīng)用是從不同的側(cè)面獲取DER數(shù)據(jù)，必然存在不同的數(shù)據(jù)粒度要求， 建立DER信息模型時(shí)需要進(jìn)行分層處理，來(lái)滿足不同業(yè)務(wù)應(yīng)用的要求。
[0044] (2)基