运行与维护
Operation And Maintenance
电力系统装备
Electric Power System Equipment
2020年第24期
2020 No.24
svg图形
国内电力系统逐渐朝向特高压大电网格局的方向发展，为确保该电网模式稳定运行，引入统一调度、分级管理的原则，对电网运行状态进行监管。以往EMS 电网建模中，仅对本级调度范围内的电网做完整建模，外部电网则被视为经典电网模式，将其挂靠在外网联络线上，以注入功率判断其运行状态。该调度方法在计算距边界较近位置的开断时会产生较大误差，因此需要对电网模型做拼接处理。1  电网模型拼接关键技术
1.1  模型边界
以某省级自动化调度系统为例，该系统原本只负责省级电网构型的构建，而不具备省地模型拼接功能，因系统仅处理220 kV 及以上的模型和部分110 kV 模型，在调度管理中，调度人员很难及时、准确掌握整个区域内的电网运行状况。
为打破这一局面，决定进行电网省地模型拼接，其中，中调核心模型的模型边界为省内400 kV 及220 kV 的厂站，110 kV 及以下的电网不建模或进行等值处理。地调模型则包括地级电网中220 kV 变电站及调度范围内的110 kV 厂站，其涵盖全部110 kV 网络，相邻区域的边界设备则进行等值处理。此时的模型边界如图1所示。
220 kV线路段
各110 kV等值负荷
各110 kV等值负荷
220 kV线路段
220 kV
220 kV
220 kV等值负荷110 kV
1B
1B
2B
2B
110 kV
35 kV/10 kV
35 kV/10 kV 图1 模型边界示意
1.2  实时数据
电网拼接系统信息学的通信方式为JMS ，该消息服务为一种面向消息中间件的统一技术规范，可完成程序间或分布式系统间的消息实时传递，不依赖于具体平台。数据交互规则则
采用E 语言格式，测量数据包括电压、电流、断路器、隔离开关状态等，遥测数据以Analog Value 标记，依照ID-Value-Quality 进行遥测数据交换。遥信数据以Discrete Value 标记，依照ID-Status-Quality 进行数据交换。其中，ID 为标识属性，其具体值的选择需依照CIM 模型测得Measurement 的rdf ：ID 属性值确定，确保测量数据与拼接模型文件中信息相互匹配，完成数据更新过程。
1.3  SVG 图形
拼接系统接收来自中调和地调的SVG 文件，解析后以覆盖方式进行文件导入。SVG 文件与模型文件相对应，其中包括图元、文字、彩等图形基本构成要素。图元相应电气设备及动态数据数据库连接通过模型文件中rdf ：ID 实现，文件导入过程需参考相同版本的模型，以确定具体设备及量测数据，详细呈现图形信息[1]。
1.4  实现机制
电网中调与地调系统借助调度数据网定期向拼接系统发送新版文件，该文件包括CIM 模型文件和SVG 图形文件。文件经解析、校验、判断等一系列处理后，若校验通过，则依照边界设备定义表完成模型拼接与入库，若判断错误则停止拼接，最终形成整体的省地电网模型。2  电网模型拼接实施方案
2.1  边界线路构建
电网模型拼接的第一步为EMS 电网模型边界线路及BPA 模型线路支路对照表的构建，将BPA 模型分为内网和外网两部分。依照EMS 模型建设要求，边界线路的构建方式非常多样，如线路、等值发电机、负荷等。无论选用何种建模方式，所给出的边界线路对照表必须完成BPA 模型外网和内网部分的准确划分，使其与EMS 模型相对应。
2.2  边界厂站构建
边界厂站的作用是连通边界线路与外部电网，因此其构建过程相对简单，依照边界线路对照表进行构建即可。电网
［摘    要］将人工智能重要分支之一的知识图谱引入站-线-变-户模型进行电网模型拼接与治理技术探究，对满足电力物联网发展存在重要现实意义。基于此，以对拼接关键技术与实施步骤进行简要介绍为目的，提出电网模型调节有功注入偏差的灵敏度与边界电压偏差可调节节点校正两点边界潮流失衡的治理措施。结果表示基于知识图谱的站-线-变-户模型拼接与治理技术应用具有较好效果，值得在以后研究与发展中给予重点关注。［关键词］知识图谱；电网模型；模型拼接；调度系统；外网模型［中图分类号］TM7340    　［文献标志码］A      ［文章编号］1001–523X （2020）24–0142–02
Research on Splicing and Governance Technology of Station-line-change-household Model Based on Knowledge Graph
Zhou Li-de ，Rao Huan ，Zhao Jun-wei
［Abstract ］Introducing the knowledge map, one of the important branches of arti fi cial intelligence, into the station-line-variant-household model for power grid model splicing and governance technology exploration, has important practical significance to meet the development of the power Internet of Things. Based on this, for the purpose of brie fl y introducing the key technologies and implementation steps of splicing, the power grid model adjusts the sensitivity of active power injection deviation and the adjustable node of boundary voltage deviation to correct the two-point boundary power fl ow imbalance. The results show that the station-line-change-household model splicing and governance technology application based on the knowledge map has a good effect, and it is worth paying attention to in future research and development.
［Keywords ］knowledge graph; power network model; model splicing; dispatching system; external network model 基于知识图谱的站-线-变-户模型拼接与治理技术的研究
周立德，饶　欢，赵俊炜
（广东电网有限责任公司东莞供电局，广东东莞  523000）
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模型拼接过程，需要将EMS 模型边界厂站中的等值发电机、等值负荷等更换为边界线路，因此需要将模型中归属于外网的部分舍弃，依照BPA 模型单独构建外网模型的边界厂站。
2.3  外网模型构建
电网模型拼接后，外部电网模型完全依照BPA 模型的外部电网模型构建，因BPA 模型为等值电网计算模型，在外部电网模型构建中，需将计算模型转化为物理模型。另外，BPA 模型中只存在节点及支路信息，其能够被还原为物理模型的程度非常有限，可视为近似转化。
外网模型的构成元素包括如下几类：（1）子控制区。BPA 模型可对子控制区的对象做间接描述，模型内各节点均带有Zone 属性，其对节点所处区域进行描述，能够以此为基础构建子控制区。
（2）厂站。BPA 模型中并不存在厂站的直接对应对象，其包含的变压器支路对象及节点对象均为隐性存在。各厂站之间可通过线路做信息通信，因此可通过BPA 模型的网络拓扑分析，将变压器作为核心，通过宽度有限算法出变压器所处厂站中的其他节点，以构建外网的厂站系统。该过程未挖掘出的节点，可进行单独建厂。
（3）变压器。BPA 模型中变压器可能存在1条或3条支路，分别对应两卷变压器和三卷变压器，各变压器支路内均含有虚拟计算节点。在两卷变压器中，其支路节点为变压器两侧的实际计算节点，电压等级也与两侧实际电压相同；而在三卷变压器中，各支其中一端节点为实际计算节点，且电压等级也与实际电压相同，而另一端则为虚拟计算节点，其电压等级可从三个电压级中任选。在变压器还原过程中，其难点在于两卷与三卷变压器的划分和其余支路的查。依照以上对两卷变压器和三卷变压器属性的介绍，二者似乎很好区分，但BPA 模型中实际计算节点与虚拟计算节点之间并无明显差异，因
此该区分方法并无实际效果。虚拟计算节点连接变压器存在3条支路，且支路另一端节点的电压等级一定不同，依照该思想即可有效解决变压器还原的难题。
（4）发电机。发电机依照BPA 模型的节点进行构建，检查BPA 模型全部外网节点的有功发电量是否为0，若否，则需建立新的发电机对象，将其电压等级设置为该节点的电压等级。
（5）交流及直流线路。交流线路与直流线路分别依照BPA 模型的对称线路支路L 卡、不对称线路E 卡和直流线路数据卡生成[2]。在直流线路生成过程，各条直流线路需同时完成线路本身、整流器、逆变器及环流变压器等设备的生成。
2.4  外网模型入库
外网模型构建完毕后，将其对象生成至EMS 网络模型的数据库当中，为确保设备模型的完善性，需同步生成与主设备有关的其他设备。例如在发电机生成时，需同步生成发电机组对象。此外，为明确各设备间的连接关系，需在数据库内生成电网拓扑模型，以设备端点、连接节点、关联关系等要素同时进行模型描述。
2.5  电网模型拼接
外网模型顺利入库后，即可将其与内网模型拼接为统一
整体。拼接过程同样需参考边界线路对照表，若其在EMS 模型中已被建模，可直接构建线路与外网模型间的拓扑关系，若EMS 模型中边界线路为等值发电机或等值负荷，则需将其
删除，重新建立线路对象，然后再与内网和外网模型构建拓扑关系。模型拼接完毕后，将数据库内无用的厂站删除。3  电网模型拼接治理措施
电网模型拼接过程中，可能会出现边界潮流失衡的问题，此时需引入一定的治理技术进行修正，以确保网络模型的完整性。图2为内外网边界潮流，其中，l 、m 、n 表示内网边界
节点，U l 、U m 、U n 表示电压，P l 、P m 、P n 表示有功功率；
i 、j 、k 则为外网的边界节点，相应的U i 、U j 、U k 和P i 、P j 、P k 分别表示外网节点的电压和有功功率。
（1）外网                          （b ）内网
图2 内外网边界潮流
给出如下边界潮流失衡的治理措施：
（1）调节有功注入偏差的灵敏度。当区域网含有S 个边界节点时，依照多数据源可得到其边界线路有功注入与内网实际值间的偏差。再假设区域外网的节点中有M 个节点的有功注入可调节，可计算二者调节量之间的灵敏度关系，公式
为
，其中ΔP S 、ΔP M 分别表示内网和外网有功注入可调节点的调节量，B SM 表示S ×M 维矩阵，其第j 列元素表示可调节点中第j 个节点有功注入变化1单位时，各边界节点有功注入的变化量。
（2）边界电压偏差可调节节点校正。大规模电网系统内含有的发电机数量有限，因此可能存在远距离边界节点。若节点间距较小，电气耦合作用较强，在电压调节中仅通过灵敏度矩阵进行部分发电机电压的调整很难实现边界节点电压平衡目标，因此需要引入基于电气距离的发电机、负荷分组调整方式进行节点电压调整。具体调整方法为：在含有S 个边界节点的内网中，依照可调节点距某节点电气最小距离，将节点分为S 组，以各组相对应的可调节点对边界节点电压偏差进行调整[3]。注意在调节过程中，若步长不变或偏大，可能会导致误差波动或潮流不收敛问题，因此电压调整需使用可变步长。4  结论
电网模型拼接及治理对于实现电网的一体化、精细化调度意义重大，因此需引入知识图谱的思想，构建电网模型拼接具体方案，并给出边界潮流优化方式。通过实践验证，该拼接方案可行性较高，且作
用效果优良。在今后的研究中，可重点关注实时BPA 外网模型的应用，进一步提高电网模型拼接准确性。
参考文献
[1]  周帆，叶健辉，肖林朋，等.基于知识图谱的电网模型本体智能问答系统研究[J].中国科技信息，2019（16）：85-86.
[2]  崔丽.基于CIM/E 的电网模型拼接的研究与实现[D].北京：中国科学院大学，2018.
[3]  王阳田，叶婧，张磊，等.三相负荷不平衡能耗及综合平衡治理关键技术研究[J].湘潭大学自然科学学报，2020，42（1）：102-111.

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