配电物联网的中低压配电网络拓扑标准化建模方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种配电物联网的中低压配电网络拓扑标准化建模方法及系统。本发明专利技术的方法包括：构建中低压配电网拓扑连接模型以及参与拓扑的中低压配电网设备模型，通过扩展原有类属性变量或重新设计类，完善类的继承和关联关系，用于后续云侧低压拓扑分相连接模型的构建、边侧局部拓扑连接模型的构建以及拓扑信息交互；构建云侧低压拓扑分相连接模型，对云侧进行全局拓扑分析；构建边侧局部拓扑连接模型，对边侧进行局部拓扑修正；建立云边协同的配电网拓扑信息交互模型，进行云边的拓扑信息交互。本发明专利技术综合考虑实际配电网运行特性以及云边协同交互，实现了面向配电物联网的中低压配网拓扑模型建立与分析，可以有效应用于实际配电物联网建设中。配电物联网建设中。配电物联网建设中。

【技术实现步骤摘要】
配电物联网的中低压配电网络拓扑标准化建模方法及系统


[0001]本专利技术属于配电网
，涉及一种配电物联网的中低压配电网络拓扑标准化建模方法及系统。

技术介绍

[0002]随着配电网智能化建设不断推进，以配用电领域应用需求为导向，配电物联网建设将“大云物移智”等先进信息通信技术融入到配电侧的各个环节，构建“云、管、边、端”的架构体系。目前国家电网公司公共数据模型(SG
‑
CIM4.0)对配电物联网体系的覆盖以及描述能力有待完善，尤其缺少低压设备和拓扑模型及相关描述，而配电网拓扑是对配电网设备、线路以及连接关系的完整描述，是实现配电网智能化应用的重要基础。因此，研究面向配电物联网的中低压配电网络拓扑标准化建模技术，具有很强的理论与实际价值。
[0003]配电网作为电力系统的末端，其具有结构复杂、网络庞大、多分支、多联络等特点。随着配电物联网建设的推进，构建面向配电物联网的统一配电网信息模型成为其中最基础的一步。目前，国内外在配用电信息集成技术上的研究，主要基于CIM的信息交换的规范。但其中关于如何建立低压配电网拓扑模型，并通过统一信息模型来驱动配电物联网上层应用的开发，还处于起步阶段。
[0004]1)配用电信息集成技术方面
[0005]国际电工技术委员会IEC提出了IEC61970、IEC61968两大标准，其中通用信息模型CIM是整个标准框架的重要基础，各类应用将以CIM为标准，对电网进行描述，并在此基础上交换信息。在CIM接口的高级应用中，电力网络的拓扑分析是其中最基础的一个环节。
[0006]2)配用电领域信息模型的研究和应用方面
[0007]部分文献已将CIM模型广泛应用于电力系统各应用领域，并取得了良好的效果，但是CIM及其扩展模型在配电系统的应用还不太成熟。国网参照这两大系列的标准形成了SG
‑
CIM。有学者提出了基于CIM的配电网络模型，并用于配电网三相潮流计算。此外，有学者提出了微电网各发电单元的CIM模型，并用XML语言描述了微电网的整体模型。
[0008]目前配电网CIM模型构建方法为：
[0009]步骤1：对建模对象配电网进行整体分析，理清整个网络的拓扑关系，通常以变电站为基本的单元进行网络划分，建立拓扑框架；
[0010]步骤2：对配网设备进行分类，提取必要参数，进行详细描述；
[0011]步骤3：用CIM模型的设备容器类把配网上的各种设备连接起来，形成以变电站为单元的整个配电网模型。
[0012]上述研究及应用内容虽然能够描述配电网拓扑连接模型、完成基础应用分析，但还存在以下局限：
[0013]1)由于低压配电网拓扑标准化模型研究不完备，且设备以及信息模型较复杂，因此现有SG
‑
CIM模型并没有拓展到低压配电网的拓扑模型应用当中；
[0014]2)在面向配电物联网建设中，由于云侧模型缺少包括配变监测终端、线路监测终
端等各类新型智能配用电终端的模型，边侧模型缺乏符合边端特性的物模型、云边交互模型，因此在云边交互、拓扑变化分析、信息传递方面缺少统一的标准模型；
[0015]3)由于边侧的局域拓扑模型信息需要通过统一的标准和协议传递到云侧，从而实现整个低压配电网的拓扑建模，因此目前缺少如何定义云边协同的拓扑交互通信方法及协议。

技术实现思路

[0016]本专利技术针对目前适用于配电物联网的中低压电网拓扑模型缺失的不足，提供一种配电物联网的中低压配电网络拓扑标准化建模方法及系统，其对中低压配电网设备建模，构建配电物联网云侧低压拓扑分相连接模型以及边侧局部拓扑连接模型，综合考虑实际配电网运行特性以及云边协同交互，以实现面向配电物联网的中低压配网拓扑模型建立与分析，可有效应用于实际配电物联网建设中。
[0017]为此，本专利技术采用的一种技术方案为：配电物联网的中低压配电网络拓扑标准化建模方法，其包括：
[0018]步骤1：构建中低压配电网拓扑连接模型以及参与拓扑的中低压配电网设备模型，通过扩展原有类属性变量或重新设计类，完善类的继承和关联关系，用于后续云侧低压拓扑分相连接模型的构建、边侧局部拓扑连接模型的构建以及拓扑信息交互；
[0019]步骤2：构建云侧低压拓扑分相连接模型，对云侧进行全局拓扑分析；
[0020]步骤3：构建边侧局部拓扑连接模型，对边侧进行局部拓扑修正；
[0021]步骤4：建立云边协同的配电网拓扑信息交互模型，进行云边的拓扑信息交互。
[0022]现有的配电网拓扑模型及其应用分析在低压侧配电网以及配电物联网拓扑模型上均具有一定局限性。其中，以IEC61970/61968两大标准为基础转化的国网SG
‑
CIM模型，在低压配电网拓扑模型应用方面仍不完备，多数应用研究专注于配电网基础分析，如潮流计算、网损计算、拓扑建模等，而在配电物联网云侧边侧拓扑模型缺少智能配用电终端的模型，没有一个统一的云边信息交互模型。
[0023]本专利技术针对目前适用于配电物联网的中低压电网拓扑模型缺失的不足，对中低压配电网设备建模，构建配电物联网云侧拓扑扩展分相连接模型以及边侧局部拓扑连接模型，综合考虑实际配电网运行特性以及云边协同交互，实现了面向配电物联网的中低压配网拓扑模型建立与分析，可以有效应用于实际配电物联网建设中，形成一套统一的拓扑连接分析模型。
[0024]进一步地，步骤1中，所述的中低压配电网拓扑连接模型的内容如下：CIM模型对电网拓扑连接关系的描述主要涉及以下5个类，分别是导电设备、端子、连接节点、拓扑节点和拓扑岛；每个导电设备都有0、1或多个端子，通过端子将导电设备与其他元件相连；在连接节点上，导电设备的端子通过零阻抗连接；一个连接节点上的量测适用于它包含的所有端子；拓扑节点是指在当前网络状态下通过闭合开关连接在一起的一组连接节点，主要提供给网络分析应用；拓扑岛指一个电气上连接的网络子集。
[0025]进一步地，步骤1中，构建中低压配电网设备模型的步骤如下：
[0026]针对中低压配电网导电设备在实际运行中普遍存在的三相不平衡或者单相运行情况，扩展类Terminal，用来唯一标识所连接导电设备的相位编码；设计类Phase，分相相位
模型，用以描述开关类设备、导线段、负荷、并联补偿器的分相相位；
[0027]扩展类PowerTransformer，从类ConductingEquipment继承，描述三相不平衡网络，直接参与拓扑建模；扩展类PowerTransformerEnd，描述三相变压器绕组参数，从类TransformerEnd继承，与类PowerTransformer简单关联；设计类TransformerTankEnd，从类TransformerEnd继承，变压器具有一个或多个TransformerTank，描述每个单相的两个TransformerTankEnd的相位代码；
[0028]针对缺少配电物联网智能配用电终端模型的问题本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.配电物联网的中低压配电网络拓扑标准化建模方法，其特征在于，包括：步骤1：构建中低压配电网拓扑连接模型以及参与拓扑的中低压配电网设备模型，通过扩展原有类属性变量或重新设计类，完善类的继承和关联关系，用于后续云侧低压拓扑分相连接模型的构建、边侧局部拓扑连接模型的构建以及拓扑信息交互；步骤2：构建云侧低压拓扑分相连接模型，对云侧进行全局拓扑分析；步骤3：构建边侧局部拓扑连接模型，对边侧进行局部拓扑修正；步骤4：建立云边协同的配电网拓扑信息交互模型，进行云边的拓扑信息交互。2.根据权利要求1所述的配电物联网的中低压配电网络拓扑标准化建模方法，其特征在于，步骤1中，所述的中低压配电网拓扑连接模型的内容如下：CIM模型对电网拓扑连接关系的描述主要涉及以下5个类，分别是导电设备、端子、连接节点、拓扑节点和拓扑岛；每个导电设备都有0、1或多个端子，通过端子将导电设备与其他元件相连；在连接节点上，导电设备的端子通过零阻抗连接；一个连接节点上的量测适用于它包含的所有端子；拓扑节点是指在当前网络状态下通过闭合开关连接在一起的一组连接节点，主要提供给网络分析应用；拓扑岛指一个电气上连接的网络子集。3.根据权利要求1所述的配电物联网的中低压配电网络拓扑标准化建模方法，其特征在于，步骤1中，构建中低压配电网设备模型的步骤如下：针对中低压配电网导电设备在实际运行中普遍存在的三相不平衡或者单相运行情况，扩展类Terminal，用来唯一标识所连接导电设备的相位编码；设计类Phase，分相相位模型，用以描述开关类设备、导线段、负荷、并联补偿器的分相相位；扩展类PowerTransformer，从类ConductingEquipment继承，描述三相不平衡网络，直接参与拓扑建模；扩展类PowerTransformerEnd，描述三相变压器绕组参数，从类TransformerEnd继承，与类PowerTransformer简单关联；设计类TransformerTankEnd，从类TransformerEnd继承，变压器具有一个或多个TransformerTank，描述每个单相的两个TransformerTankEnd的相位代码；针对缺少配电物联网智能配用电终端模型的问题，扩展类Breaker，包括低压漏保开关、智能剩余电流断路器、智能塑壳断路器与智能微型断路器，从类ProtectedSwitch继承，扩展属性描述了断路器指向的JP柜或电缆分支箱ID以及分相相位ID；设计类LowVoltageTeiminalUnit，包括配电监控装置、馈线监控装置和智能电表。4.根据权利要求1所述的配电物联网的中低压配电网络拓扑标准化建模方法，其特征在于，步骤2中，考虑低压配电网拓扑网络结构特性和运行状态特性，从而确定SG
‑
CIM模型下拓扑结构的动态变化过程，建立SG
‑
CIM模型扩展下的云侧低压拓扑分相连接模型。5.根据权利要求4所述的配电物联网的中低压配电网络拓扑标准化建模方法，其特征在于，步骤2的云侧低压拓扑分相连接模型，当云侧低压配电网在实际运行中出现三相不平衡运行状态，在合并连接节点时，首...

【专利技术属性】
技术研发人员：江航，苏毅方，周金辉，田野，刘艳丽，刘李琦，刘一涛，王雅楠，王子凌，赵启承，汪冬辉，韩韬，陆超，吴雪琼，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院天津大学国网电力科学研究院有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：