IEC61970CIM电网模型地研究.docx

IEC 61970/61968 CIM 模型研究 ——核心电网模型 IEC 61970 / 61968 等系列标准是国际电工委员会制定的电网应用系统的技术标准，其中的CIM（公共信息模型）建立了所有的电网信息模型，是所有电网应用的基础，其重要性不言而喻。为了更好的理解CIM模型，我在学习和研究过程中也尝试写一些文档，供对CIM模型感兴趣的朋友们参考和讨论。由于个人水平有限，且CIM模型包括的范围很广，疏漏谬误之处恐在所难免，敬请各位朋友指正，在此先行感谢。 CIM模型包括的内容非常多，这里首先讨论一下核心电网模型。 传统EMS电网模型 CIM模型的核心就是电网的信息模型，要能够准确表达电网的组成、结构和特性。而这些电网信息模型其实一直都在电力自动化控制系统（也就是能量管理系统）中制定，经过长达几十年的运行和使用，这套模型已相当的成熟和稳定，CIM模型正是在此基础上演化和完善形成的。 传统EMS电网信息模型主要是由公司、区域、变电站、电压等级等模型构成的层次结构，见下图： 一个电网公司一般由几个地区电网构成。例如云南电网公司就可以分为昆明电网、曲靖电网等若干个区域电网。 区域电网中主要包括变电站和线路。 变电站下一般有两到三个不同的电压等级区和变压器。电压等级区包括了该电压等级下的所有设备，包括断路器、刀闸、互感器、继电保护、馈线等，其中馈线是负责向负荷供电的线路，也是由各种设备构成的。变压器下通常有两、到三组绕组，分别对应变电站的电压等级区。 线路实现电能的传输，将不同的节点连接成电网，同时为了线路运行维护管理方便，线路一般会分为若干个线路段。 二、IEC 61970 CIM电网信息模型 在CIM模型中，电网的层次结构与传统EMS电网模型基本保持一致，使用了地理区域、变电站、设备等模型对电网进行建模，其中地理区域（GeographicalRegion）、子地理区域（SubGeographicalRegion）对应区域（DV），变电站（Substation）对应变电站（ST），电压等级区（VoltageLevel）对应电压等级（KV），设备（Equipment）表示各类电力设备。另外，CIM模型中增加了一个“间隔（Bay）”的模型，以对应实际变电站中的间隔。见下图： CIM模型中使用了一个很重要的概念，就是设备容器。设备容器是一个抽象化模型，它本身是由多个设备构成的。变电站（Substation）、电压等级区（VoltageLevel）、间隔（Bay）、线路（Line）等几个模型都是设备容器，也就相当于它们都隐含的包含了多个设备。 三 电网连接模型 在实际的电网中，各种设备是相互连接在一起的，构成了一个网状的拓扑结构。那么在CIM模型中，是如何来对电网的拓扑结构进行建模的呢。 电网结构要分为两部分来理解，分别是电网连接模型和电网拓扑模型。其中电网连接模型是表示电网各元件之间的电气连接关系，是静态的，不考虑开关位置和电气连同情况，对应电网的主接线图。而电网拓扑模型则是动态的，它是计算了所有开关位置，反映了电网的实时状态。我们首先来了解电网的连接模型，电网的拓扑模型另外进行专门的研究。 首先，在CIM模型中，用以对电网设备连接关系进行建模的类主要有Equipment（设备），ConductingEquipment（导电设备）、ConnectivityNode（连接点）、和Terminal（端子）。见下图： 其中，ConductingEquipment是设备的一个子类，表示所有的可导电设备，即能够与其它设备相互连接的设备。端子（Terminal）是导电设备与其它设备进行连接的一个逻辑连接点， ConductingEquipment具有一个或多个端子的关联，表示一个ConductingEquipment具有一个或多个端子。 那不同的导电设备的端子之间是如何关联的呢？这就是连接点（ConnectivityNode）的作用了，一个ConnectivityNode可以关联多个端子，也就是指被一个共同的ConnectivityNode关联到的Terminal，它们之间是连接在一起的。下图是一个实际的示意图，可以更清楚的看到三者之间的关系。 在这个例子里，有三个设备（分别是Break、Load、Line）连接在一起，每个设备都关联到一个Terminal，而这三个Terminal又关联到了统一ConnectivityNode。 四、电网模型实例 下面，我们通过一个实例更进一步的来讲解电网模型。下图是一个简单的电力系统接线图，主要包括三个电压等级区，以及发电机、变压器、线路等设备。 首先，我们把各种电力元件替换为相应的CIM模型，例如变压器为PowerTransformer，母线为Busbar等。见下图： 接下来，我们用Terminal和Con