國(guó)家“十一(yī)五”期間要求單位GDP能耗比“十五”降低(dī)20%，而電力能耗占整體能耗的(de)近1/3，所以節能降損對國(guó)民經濟意義重大[1]。要順利推進節能降損工作，一(yī)個很重要的(de)環節就是對所有(yǒu)電力設備的(de)線損情況進行(xíng)監測分析，對這些電力設備的(de)供售電量進行(xíng)采集和(hé)統計，為(wèi)線損分析和(hé)應用提供可(kě)靠的(de)數據源。
對供售電量的(de)采集，常規将在各級調度部門分别建設電量采集系統、線損管理(lǐ)系統，同時需要實現用電現場管理(lǐ)系統、用電營銷系統等接口，特别在地(dì)區和(hé)縣級的(de)兩層建設凸現了無序建設、重複建設、孤島建設、分散建設等現象[2]。随着計算機(jī)軟硬件技術的(de)發展，為(wèi)滿足電力系統生産、運行(xíng)和(hé)管理(lǐ)需要，實現信息和(hé)功能共享越來越重要，從而帶動了電網應用系統的(de)技術趨勢良性發展。
IEC61970/IEC61968标準為(wèi)電力系統中的(de)各種資源定義了公共信息模型（CIM：Common Information Model），在很大程度上方便了不同系統之間的(de)集成。CIM将對于電力企業信息化水平的(de)提高(gāo)具有(yǒu)極大的(de)促進作用，理(lǐ)解标準、遵循标準、使用标準、擴展标準也必将成為(wèi)電力企業信息化發展的(de)共識[3]。
為(wèi)了解決電力系統的(de)“信息孤島”問題，實現各專業應用之間在功能和(hé)數據上的(de)集成是必由之路，從單個應用的(de)組件化，到不同應用間的(de)集成化，到電力企業的(de)綜合信息平台，從單個應用視(shì)角、多個應用視(shì)角、企業整體視(shì)角三個層面實現整合和(hé)集成[4]。依據國(guó)家電網公司“十一(yī)五”信息發展規劃，國(guó)家電網公司2006年(nián)開始實施信息化建設工程（“SG186工程”），其中的(de)一(yī)體化平台、數據中心、應用集成、企業門戶等主要方向均體現了平台化的(de)總體思想[5]。國(guó)家電網公司農電工作部進一(yī)步明确了在“十一(yī)五”期間，電網自(zì)動化系統的(de)新建或改造，必須遵循一(yī)體化設計和(hé)建設原則，實現調度、配網、集控、電量、管理(lǐ)等多種應用功能的(de)無縫集成，加強信息資源數據整合和(hé)數據共享，全面提升電網調度自(zì)動化系統建設的(de)應用水平。
伴随“SG186工程”，國(guó)家電網公司同時提出了“硬件集中、軟件集成”的(de)主要思想。結合目前電網公司層次化的(de)管理(lǐ)結構，進行(xíng)地(dì)級、省級集中建設也成為(wèi)必然趨勢，如(rú)目前浙江電力的(de)全省大營銷系統建設、各地(dì)區用電現場管理(lǐ)系統集中建設。
根據上述标準化、平台化、集成化的(de)建設趨勢，本文提出的(de)地(dì)縣一(yī)體化電量采集和(hé)線損管理(lǐ)系統的(de)重要建設思路，不但實現了地(dì)區、縣級的(de)一(yī)體化集中建設，實現了電量采集、線損管理(lǐ)的(de)平台化集成建設，而且平台的(de)底層模型、接口規範、發布方式等均滿足相關标準和(hé)規範，方便進行(xíng)其他應用的(de)拓展。本文重點對平台建設的(de)三個主要問題進行(xíng)了研究，即地(dì)縣一(yī)體化建設模式、基于CIM的(de)标準底層模型、基于電力設備的(de)線損對象模型的(de)自(zì)動抽取和(hé)關聯等。
1 地(dì)縣一(yī)體化建設思想
結合電能量采集計量系統的(de)結構模式和(hé)二次防護、數據備份等基本要求，充分考慮地(dì)區系統的(de)實用化建設和(hé)數據共享現狀及後期縣級系統的(de)應用發展方向，充分貫徹“硬件集中、軟件集成”的(de)基本思想，采用“平台統一(yī)、數據庫統一(yī)、二次防護統一(yī)、Web發布統一(yī)、數據備份統一(yī)、地(dì)區和(hé)省級共享統一(yī)”總體原則，地(dì)縣一(yī)體化電量采集及線損管理(lǐ)系統的(de)組網模式如(rú)圖1所示。
圖1 地(dì)縣一(yī)體化電量采集及線損管理(lǐ)系統組網圖
（1）系統網絡組成
如(rú)圖1所示，地(dì)區為(wèi)一(yī)套完整的(de)電量采集及線損管理(lǐ)系統，采用網絡分布式結構，采用正、反向隔離(lí)裝置實現內(nèi)外網業務分離(lí)、數據同步；數據采集、統計在內(nèi)網實現，數據同步到外網；各種業務在外網根據權限進行(xíng)。整套系統由主網內(nèi)網、前置采集網、外網三部分組成，主要負責自(zì)身管理(lǐ)變電站、電廠數據的(de)完整、可(kě)靠采集。
縣局采用“子(zǐ)系統”建設模式，其采集維護子(zǐ)系統負責自(zì)身管理(lǐ)範圍內(nèi)變電站、電廠數據的(de)采集，通過地(dì)縣調度數據網與地(dì)區系統內(nèi)網連接，這樣相關基本信息的(de)設置、錄入和(hé)數據維護、采集通道(dào)的(de)建設和(hé)維護在各縣局進行(xíng)，整套平台的(de)運行(xíng)機(jī)制、數據處理(lǐ)、數據存儲、數據備份、二次防護等在地(dì)區進行(xíng)。所有(yǒu)縣局用戶可(kě)基于權限通過地(dì)縣信息網實現地(dì)區系統Web服務的(de)訪問，實現自(zì)身對電量和(hé)線損數據及報表的(de)各種應用。
（2）地(dì)縣一(yī)體化平台的(de)主要內(nèi)容
對地(dì)縣一(yī)體化建設模式，主要實現了平台統一(yī)、數據庫存儲統一(yī)、數據備份統一(yī)、二次防護統一(yī)、Web發布統一(yī)、地(dì)區和(hé)省級共享統一(yī)等功能。
平台統一(yī)：電量處理(lǐ)、發布和(hé)應用平台隻是在地(dì)區建設實現，地(dì)區為(wèi)一(yī)套完整統；各縣局隻建設簡單的(de)采集維護子(zǐ)系統。
數據存儲和(hé)備份統一(yī)：數據庫服務器、數據備份服務器隻是在地(dì)區實現，同時實現異常時的(de)備份服務器切換功能。
二次防護統一(yī)：二次防護機(jī)制僅在地(dì)區實現，各縣局采集維護工作站通過調度數據網與內(nèi)網連接，用戶工作站通過科(kē)信管理(lǐ)網實現數據訪問。
Web發布統一(yī)：所有(yǒu)電量數據和(hé)應用發布基于地(dì)區實現，全地(dì)區功能和(hé)流程一(yī)緻，權限控制機(jī)制一(yī)緻。
地(dì)區和(hé)省級共享統一(yī)：根據浙江省地(dì)區及縣級電量采集系統建設的(de)整體需求，系統需要實現省公司電量系統、省公司營銷系統、各地(dì)區PI數據庫的(de)接口并共享設備模型信息、電量數據和(hé)業務數據；所有(yǒu)這些接口全部在地(dì)區系統統一(yī)實現。
2 基于CIM的(de)公共信息平台
公共信息平台使得多個異種數據源在單個站點可(kě)以統一(yī)的(de)模式組織存儲，将設備信息、資産信息、實時數據、管理(lǐ)數據等集中存儲，并支持管理(lǐ)決策，利于各種綜合應用的(de)順利開展，滿足生産、運行(xíng)和(hé)管理(lǐ)的(de)需要。CIM提供了一(yī)種用對象類和(hé)屬性及彼此關聯關系來表示電力系統資源的(de)标準方法，在很大程度上方便了公共信息平台的(de)實現。本文在對CIM配電網擴展模型進行(xíng)研究的(de)基礎上，結合電力設備的(de)層次結構，結合系統主要建設目标，實現了輸電網、變電站、配電網完整電網模型的(de)建立，并據此映射了底層标準數據庫。
CIM拓撲建模主要用于定義如(rú)何連接配電網各設備，設備連接關系通過“導電設備（ConductingEquipment）--終端（Terminal）--聯結點（ConnectivityNode）”的(de)關聯關系來表現。終端是設備的(de)終點，一(yī)個設備可(kě)有(yǒu)多個終端，聯結點根據網絡運行(xíng)狀态，把相關的(de)終端連接在一(yī)起。
設備建模主要對拓撲模型中的(de)傳導設備（ConductingEquipment）進行(xíng)詳細描述，同時管理(lǐ)設備相關參數、線損計算所需參數。為(wèi)方便進行(xíng)各類裝置的(de)物理(lǐ)位置關聯，本文對線路段、節點進行(xíng)描述。
線路分段規則有(yǒu)兩個：（1）不同型号導線類型（如(rú)架空線、電纜）進行(xíng)分段；（2）架空線、電纜出現連接位置有(yǒu)開關、閘刀等開斷設備時進行(xíng)分段。這樣就可(kě)以虛拟出架空線段、電纜段、架空電纜段等分段類型，類似變電設備中的(de)間隔，據此進行(xíng)線路段的(de)描述和(hé)定義。
架空線上的(de)設備要麽作為(wèi)杆、塔附屬設備，要麽依靠杆、塔作為(wèi)支撐；同樣電纜上面，有(yǒu)設備的(de)地(dì)方，肯定要有(yǒu)井孔才能把設備通過電纜接入電網。因此從功能位置的(de)角度考慮，虛拟出杆、塔、井孔這樣的(de)節點位置，可(kě)以反映出一(yī)組設備在電網中的(de)位置關系。對不依賴于杆、塔、井孔的(de)設備其節點作為(wèi)虛拟設備處理(lǐ)。
基于CIM對所有(yǒu)配電網設備的(de)物理(lǐ)位置和(hé)連接關系進行(xíng)界定後，遵循IEC61970/61968的(de)CIM對一(yī)次設備、二次設備按照電網層次結構和(hé)關聯關系進行(xíng)統一(yī)定義，對各種采集、計量裝置基于IEC61968資産包的(de)定義進行(xíng)統一(yī)管理(lǐ)，對所有(yǒu)數據類型采用量測方式進行(xíng)統一(yī)描述，對所有(yǒu)業務流程按IEC61968工作包的(de)相關描述進行(xíng)統一(yī)實現，采用統一(yī)命名和(hé)編碼技術對所有(yǒu)對象進行(xíng)唯一(yī)識别。基于上述技術實現的(de)公共信息平台的(de)統一(yī)定義，可(kě)方便映射成标準的(de)數據庫底層模型。
在整個模型及整合過程中，必須唯一(yī)識别各電力設備對象，根據目前的(de)行(xíng)業應用經驗，采用統一(yī)命名(Naming)進行(xíng)實現。設備的(de)統一(yī)命名方案和(hé)設備的(de)層次結構密切相關，本系統采用聚集關系描述設備層次結構；确保不同系統中設備對象的(de)名字的(de)唯一(yī)性，且具有(yǒu)一(yī)定的(de)可(kě)讀性，方便标識、交流和(hé)定位設備對象。所采用設備命名屬性的(de)說明如(rú)下：
在基于CIM唯一(yī)識别一(yī)個電力設備對象後，為(wèi)唯一(yī)識别所有(yǒu)數據，系統引入量測Measurement、量測值MeasurementValue、量測類型MeasurementType、量測單位Unit、量測來源MeasurementValueSource等對象，通過上述對象的(de)描述就可(kě)唯一(yī)識别一(yī)個設備對象在某時間的(de)某數據類型的(de)數據值。
3 線損對象模型管理(lǐ)
線損數據來源分析
實現線損管理(lǐ)系統首先需建立線損對象模型，包括分線、分主變、分台區、分壓、分片等，這些對象要麽是單一(yī)的(de)設備單元（如(rú)線路損耗），要麽是多個設備單元的(de)組合（如(rú)110kV電網）。依靠單純的(de)電量采集系統，僅包含了主變、線路、電壓等級、管理(lǐ)片區等部分信息，按目前各自(zì)動化系統的(de)建設模式，需要從用電現場系統獲取專變信息、從配變監測系統獲取公變信息、從營銷系統獲取線路和(hé)台區的(de)供售信息等。
常規線損系統主要采用人工錄入方式建立線損對象，人工指定與各設備對象的(de)關聯，系統接口未采用标準規範，導緻大量的(de)人工工作量，并且數據冗餘、不一(yī)緻、維護不及時現象嚴重，甚至直接導緻系統失敗。
（2）基于CIS的(de)标準接口
對各自(zì)動化系統接口，系統拟定了基于IEC61970 CIS的(de)标準接口，如(rú)圖2所示。若允許系統直接采集，系統可(kě)同時接入配變終端、集抄終端。系統接口完全基于統一(yī)命名進行(xíng)設備識别，若其他系統不支持統一(yī)命名，可(kě)通過接口适配器進行(xíng)轉換；所有(yǒu)接口基于CIS規範通過WebService實現。
對統一(yī)接口，系統定義了靜态信息、量測數據等兩個統一(yī)函數（圖2）。靜态信息的(de)獲取函數為(wèi)get_extent_values（），根據類識别返回該類所有(yǒu)對象的(de)屬性；電量數據的(de)獲取TimeSeries sync_read_raw（），其中的(de)時間、量測類型、量測值等描述均遵循規範要求。
ResourceDescriptionIterator get_extent_values( in PropertySequence properties, in ClassID class_id ) raises (UnknownResource, QueryError)； TimeSeries sync_read_raw ( in TimeInterval interval, in unsigned long max_number_of_values, in boolean bounds, in ServerItemHandles server_handles, out ItemErrors item_errors) raises (MaximumNumberOfValuesExceeded)； 圖2 基于CIS的(de)接口定義 |
（3）線損對象模型的(de)自(zì)動抽取和(hé)維護
為(wèi)實現不同自(zì)動化系統中分布的(de)設備屬性的(de)互聯和(hé)互操作，本文遵循上述統一(yī)命名規範，進行(xíng)設備對象、設備對象屬性的(de)整合和(hé)擴展。
對整合後的(de)CIM模型，線損相關的(de)各電力設備對象的(de)電壓等級、所屬區域、設備關聯、電量量測等均進行(xíng)了完整的(de)描述，進而可(kě)方便實現分線、分主變、分台區、分壓、分片的(de)線損對象模型的(de)自(zì)動抽取，實現線損對象的(de)自(zì)動創建和(hé)維護，實現線損對象的(de)輸入、輸出電量與各電量量測的(de)關聯。
4 系統建設實例
本文所介紹系統在某電力局現場運行(xíng)，效果良好。該電量采集及線損管理(lǐ)系統實現了地(dì)縣一(yī)體化建設，各縣供電局隻建立前置采集維護子(zǐ)系統，負責自(zì)身靜态信息的(de)錄入和(hé)數據采集，其他功能完全在地(dì)區集中實現。
系統同時實現了用電現場管理(lǐ)系統、用電營銷系統、配變監測系統、SCADA系統的(de)接口（圖3），實現了線損對象模型的(de)自(zì)動創建和(hé)維護。各接口的(de)實現均基于CIS規範，采用WebService實現系統間的(de)互聯；對設備統一(yī)命名的(de)實現，由于各接口系統改進工作量很大，采用了接口适配器轉換方式。同時該系統支持後期配變監測終端、集抄集中器的(de)直接接入采集，實現線損統計的(de)時間同步性、配電網線損的(de)準實時統計等要求。
圖3 系統集中采集和(hé)統一(yī)接口示意圖
5 結束語
現代電力系統正朝着标準化、集成化、平台化方向發展，本文基于IEC61970的(de)CIM規範要求建立了電網公共信息平台，基于IEC61970的(de)CIS規範統一(yī)實現了其他系統的(de)标準接口，按地(dì)區集中建設模式實現了地(dì)縣一(yī)體化電量采集系統的(de)建設，進一(yī)步實現了新型線損管理(lǐ)功能，可(kě)很好解決線損對象模型的(de)創建和(hé)維護、數據來源、線損管理(lǐ)和(hé)考核等問題。随着配變監測、集抄數據的(de)準實時直接采集，配電線路、台區損耗将實現準實時計算[6]，在數據源完整的(de)情況下拓展理(lǐ)論線損計算和(hé)技術降損、管理(lǐ)降損分析，屆時将把線損管理(lǐ)和(hé)本系統功能推到一(yī)個更高(gāo)的(de)應用水平，也将充分體現該系統的(de)經濟價值和(hé)社會價值；伴随着節能減排、電力市(shì)場商(shāng)業化運作的(de)深入，該系統将呈現出更加廣闊的(de)推廣前景。
6 參考文獻
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