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基于CIM的图形化电网管理论文：基于CIM的图形化电网拓扑建模与分析

基于CIM的图形化电网管理论文：基于CIM的图形化电网拓扑建模与分析摘要:网络拓扑是电力系统分析软件的基础,采用可视化的方法实现网络拓扑的建立是可视化能量管理系统的核心。

文章基于CIM模型,建立了一个图形数据一体化的图形平台,该平台能够根据设备图元的端子坐标位置自动建立设备的连接关系,生成连接节点并编号。

采用节点融合法实现拓扑分析,并按照分层次搜索策略进行拓扑的局部修正,该方法能减小搜索的范围,提高拓扑分析的速度,并具有很好的通用性和扩展性,易于编程实现。

关键词:公共信息模型;图形数据一体化;拓扑分析0 引言在能量管理系统的各种应用中,电力网络的拓扑建模与分析具有很重要的作用,它是潮流计算、状态估计等应用的基础[1,2]。

为了实现能量控制中心内不同应用、不同系统之间的信息共享和数据交换,国际电工技术委员会在IEC61970标准中提出了电力系统公共信息模型[3](CIM),其目的就是使EMS的应用软件组件化和开放化,实现即插即用和相互连通,从而降低系统的集成成本,更好地保护用户资源[4]。

本文基于CIM的电网模型,采用图形数据一体化技术实现了电网的图形平台。

当用户图形界面绘制电网接线图时,软件则根据设备图元端子的坐标位置自动生成连接节点并依次为其编号,从而自动建立设备的连接关系。

以此为基础,本文采用节点融合法实现了拓扑分析,并按照分层次搜索的策略对开关变位引起的局部拓扑变化进行修正。

这种方法能减小搜索的范围,提高拓扑分析的速度,且算法简单,易于编程。

1 基于CIM的图形数据一体化平台设计1·1 CIM中的电网模型CIM由一组包组成,包是相关模型元件的人为分组,它主要包括:核心包(Core)、拓扑包(To-pology)、电线包(Wires)、停运包(Outage)、保护包(Protection)、量测包(Meas)、负荷模型包(Load Model)、发电包(Generation)和域包(Do-main)。

CIM模型介绍

知道别的应用程序的内部结构就可以访问公共数据和交换信息。通用信
息模型（Common Information Model，CIM）描述了这些应用程序接口
的语义（semantics），组件接口描述（Component
Interface
Specifications，CIS）描述了交换信息的内容。
IEC 61970系列的各个部分：
IEC 61970-1，EMSAPI – Part 1：导则和总的需求；
IEC 61970-2，EMSAPI – Part 2：术语；
IEC 61970-301，EMSAPI – Part 301：通用信息模型的基础
部分；
IEC 61970-302，EMSAPI – Part 302：通用信息模型的财
政、能量调度和备用调度部分；
IEC 61970-303，EMSAPI – Part 303：通用信息模型的
SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）部分；
IEC 61970-401，EMSAPI – Part 401：组件接口描述框架；
IEC 61970-402，EMSAPI – Part 402：通用数据访问方法；
IEC 61970-501，EMSAPI – Part 501：通用信息模型的资源
描述方法，CIM RDF（Resource Description Facility）
ห้องสมุดไป่ตู้
Schema。
IEC 61970系列是个正在准备的标准，并没有正式发布，它的每个部
分都在经常的修改中，并且会有新的部分被提出。
下图展示了EMS－API组件模型，其核心为组件执行系统或综合总

电力系统一次设备与CIM模型

PowerTransformEnd : 单端元件,I,P,Q
Tapchanger
ห้องสมุดไป่ตู้
: POS
按绕组分类
双绕组变压器
三绕组变压器分裂绕组变压器自耦变压器
续上页铁心
低压接线端子
温控仪
低压绕组高压绕组环氧树脂浇注
无载分接开关
10kV级SCB10型（IP00)
高压接线端子
10kV级SG10型
2.1 CIM模型标准文件
能量管理系统应用程序接口（EMS-API）第301篇：公共信息模型(CIM)基础
Draft IEC 61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API) —
Part 301: Common Information Model (CIM) Base 中国标准是翻译版本 Cim-15版模型，变压器，开关做了大的修改
串联.
3.3 属性例子
Name: 5011开关间隔 AliasName:5215线路开关间隔 PathName :国网.三峡厂.500kV.5011开
关间隔
4 线路模型(AclineSegment)
S/S A
关联量测 I、P 、Q 、V
Line #1 Line #2
S/S B
4.1 线路基本属性
2.2 变电站的一次接线
2.3 一次接线图
WL3
WL4
220kV W5 W4
QF3
WL1
T1
WL2
QF4
T2
QF5
T3
W3 W1
QF1
~ G1
QF2

CIM介绍(变电)

•
物理设备则是从物理特性划分的单个技术对象，如某规格型号的变压器、开关等。功能位置和物理设备都是需要维护的对象。
•
#1主变间隔 #1主变变高 #1主变变低 #1主变变中 #1主变压器主变压器(XXX) 调压开关调压开关本体
功能位置物理设备
设备部件
在线净油装置
瓦斯继电器压力释放阀
CIM讨论历程及成果
生产MIS实现的CIM模型
要点
• • • • • • • • • 变电站排序新增、修改、删除区域和功能位置新增、修改、删除、级联主设备设备型号、厂家的维护新增、修改、删除子设备二次屏柜的录入与级联复制功能及技术参数模版状态变更及转移设备查询、统计介绍
谢谢！
运行在这些网架结构节点上的物理实体。
– 如果把PSR作为电网中的一项特定的功能
角色，那么 Asset 就是履行这些功能的对象，是这些功能的载体。
– 如果把系统中的功能位置等同于PSR，那
么系统中的物理设备就是Asset 。
• 功能位置是按照功能、技术体系和空间为原则进行划分的结构化组件，如变电站, 间隔, #1主变压器等。
• 根本原因是各个厂商开发的信息系统是不开放的：信息模型是专有的，访问信息的机制也是专有的。 • 解决上述问题的方案是采用公共信息模型为基础来构建信息系统。
CIM是什么？
• 公共信息模型的定义
– The Common Information Model (CIM) is an abstract model that represents all the major objects in an electric utility enterprise typically involved in utility operations. --IEC61970 301 – 公共信息模型(CIM)是一个抽象模型，它描述电力企业的所有主要对象，特别是那些与电力运行有关的对象。

南方电网配电网自动化系统技术规范

通信子站可根据实际需要选配，监控子站一般情况下不推荐配置。
5.3
根据功能配置和安装位置不同，可分为站所终端（DTU）、馈线终端（FTU）、配电变压器监测终端（TTU）及其他终端等。
开关站、环网柜、配电站等场所应选用站所终端（DTU），柱上开关应选用馈线终端（FTU），配电变压器应选用配电变压器监测终端（TTU）。
本规范由中国南方电网有限责任公司标准化委员会批准。
本规范由中国南方电网有限责任公司生产技术部归口并解释。
本规范起草单位：
本规范参加单位：
本规范主要起草人：
1.
本规范规定了配电网自动化系统的体系结构、应用功能、性能指标、系统配置及与其他系统的数据接口等要求。
本规范适用于南方电网所辖各地（市、州）、县级供电企业中低压配电网自动化系统的设计、建设与改造工作。
f)配电自动化终端(remote terminal unit of distribution automation system)
适用于配电网的各种远方监测、控制单元的总称，简称配电终端。包括馈线终端（FTU）、站所终端（DTU）、配电变压器监测终端（TTU）以及其他简易监测终端等。
4.
a)配电网自动化系统的设计、建设和改造应结合地区配电网规模及应用需求，与配电网调度运行管理体制相适应，满足配电网安全经济优质运行要求，提高配电网供电质量和运行管理水平；
5.1.1.1
主要包括SCADA服务器、历史服务器、数据采集服务器、WEB服务器等，运行应用服务程序，完成数据采集、数据存储、计算分析、服务提供等功能。
5.1.1.2
主要包括配调工作站、维护工作站、报表工作站等，运行用户界面程序，完成系统的人机交互功能。
5.1.1.3
主要包括主干交换机、数据采集交换机、WEB交换机、配调交换机、路由器等，负责系统各计算机设备间的通信连接。

电网设备通用模型命名规范（试行）

电⽹设备通⽤模型命名规范（试⾏）附件1：电⽹设备通⽤模型命名规范（试⾏）1 范围本规范是在电⽹⼀次设备调度命名的基础上，为⽅便电⽹设备模型数据在各级调度机构之间的交换和共享，对电⽹模型数据中⼀次设备的名称进⾏规范性命名。

主要内容包括：电⽹设备的全路径命名、电⽹及调度机构命名、⼚站和主要⼀次设备等的命名规则。

本规范适⽤于公司调度系统各类在线和离线应⽤的设备建模，也适⽤于其它电⼒设备管理和分析应⽤系统的设备命名。

2 规范性引⽤⽂件本规范引⽤下列标准⽂件构成本规范的条款，凡是不注⽇期的引⽤⽂件，其最新版本适⽤于本部分。

GB2260 国家⾏政区划代码DL/T 890.301-2004/IEC61970-301:2003 能量管理系统应⽤程序接⼝（EMS-API）第301篇：公共信息模型(CIM)基础DL/T 1040-2007《电⽹运⾏准则》DL/T 510－2008 全国电⽹名称代码SD 240-87电⼒系统部分设备统⼀编号准则Q/GDW 137－2006 电⼒系统分析计算⽤的电⽹设备参数和运⾏数据规范Q/GDW 216-2008 电⽹运⾏数据交换规范Q/GDW 215-2008 电⼒系统数据标记语⾔―E语⾔规范国家电⽹公司电⼒通信⽹络资源命名规范调度⽣产管理系统基础数据规范电⼒系统特⾼压部分设备统⼀编号准则3 术语电⽹设备的基本名称：直接采⽤调度系统的统⼀命名体系，按调度发⽂所确定的调度关系和设备命名、编号。

设备的路径名称：按照组合规则对设备所属的电⽹、⼚站和电压等级等属性的描述。

设备的全路径名称：⽤于交换和访问的电⽹⼀次设备的完整名称，即设备的路径名和设备的基本名称的组合，确保其在系统范围内的唯⼀性。

CIM：Common Information Model公共信息模型。

4 电⽹设备全路径名称电⼒系统各应⽤系统和功能之间、各级调度之间和电⼒公司之间需要交互⼤量的电⽹模型、参数、图形、实时数据等，数据的有效交换和共享，很⼤程度上依赖于其设备名称的唯⼀性和稳定性。

南方电网一体化电网运行智能系统技术规范横向主站间数据交换

Q/CSG 110017.54.2-2012
第4.3篇：智能管理中心运行方式类功能规范
Q/CSG 110017.54.3-2012
第4.4篇：智能管理中心.离线计算类功能规范
Q/CSG 110017.54.4-2012
第4.5篇：智能管理中心.安全风险分析与预控类功能规范
Q/CSG 110017.54.5-2012
Q/CSG 110017.43.1-2012
第3.2篇：运行服务总线（OSB）技术规范.OSB功能
Q/CSG 110017.43.2-2012
第4篇：安全防护技术规范
Q/CSG 110017.44-2012
第5篇：容灾备用技术规范
Q/CSG 110017.45-2012
第5部分:主站应用
第1.1篇：智能数据中心.数据采集与交互类功能规范
第2.2篇：智能监视中心.动态监视类功能规范
Q/CSG 110017.52.2-2012
第2.3篇：智能监视中心.暂态监视类功能规范
Q/CSG 110017.52.3-2012
第2.4篇：智能监视中心.环境监视类功能规范
Q/CSG 110017.52.4-2012
第2.5篇：智能监视中心.节能环保监视类功能规范
第4篇：智能管理中心功能规范
Q/CSG 110017.64-2012
第5篇：厂站运行驾驶舱功能规范
Q/CSG 110017.65-2012
第6篇：智能远动机功能规范
Q/CSG 110017.66-2012
第7.1篇：厂站装置功能及接口规范.通用技术条件
Q/CSG 110017.67.1-2012
第7.2篇：厂站装置功能及接口规范.一体化测控装置

CIM+电网模型

数据交互统一的定义抽象模型
版本介绍 iec61970cim14v12 iec61968cim10v25
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型讨论时间
CIM的表达方式
包于包的关系在CIM中只使用了依赖关系。
CIM 电网相关模型
by 郑灶贤
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型讨论时间
电网简介
发电输电
用电
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型讨论时间
– 标准类，枚举类，关联类关联关系（6种）
标准关联，递归关联，约束关联，复合集合关联，基本泛化关联
了解更多请阅读：《如何解读CIM类图》
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型讨论时间
CIM模型
CIM核心模型在EA中展现
CIM标准
国际电工技术委员会（International Electro Technical Commission（IEC）） IEC61970 标准关于电网运行的，如：电网模型，停电 IEC61968 标准其他电力相关，工程客户，表计，资产等
CIM标准
公共信息模型(Common Information Model, CIM)
CIM模型
CIM线路模型
– 一次设备电气属性（功能位置）在EA中展示
– 线路模型线路在模型如何表示（功能位置）在EA中展示

CIM-E电网物理模型描述与交换规范(试行)

附件2：CIM/E电网物理模型描述与交换规范（试行）1范围本方案适用于国家电网公司范围内调度机构，包括国调、各网调、省（市）调和地调。

电网模型数据拼接内容包括静态电网模型、设备参数、设备连接关系以及实时通信数据索引表。

2参考文件DL/T 890.301-2004/IEC61970-301:2003 能量管理系统应用程序接口（EMS-API）第301篇：公共信息模型(CIM)基础Q/GDW 215-2008 电力系统数据标记语言―E语言规范Q/GDW 216-2008 电网运行数据交换规范Q/GDW 137－2006 电力系统分析计算用的电网设备参数和运行数据规范电网设备通用模型命名规范（试行）3总体要求电网模型参数、运行数据原则上按照调度隶属关系进行源端维护，即省（市）调维护220kV电网模型参数，国调、网调维护500kV 以上电网模型参数，省（市）调以周期或变化传送方式，及时将最新220kV电网模型参数上传网调，网调结合500kV模型，进行模型拼接，形成完整的全网220kV以上电网模型，导入调度自动化系统，并下发省（市）调。

同时，国调和三华网调对各网调的导出模型文件进行拼接入库。

各电网调度中心同时维护本系统内电网设备模型对应的实时运行数据通信索引表，自动生成，减少维护工作量。

3.1电网模型拼接根据电网调度管辖权，具体边界可视情况确定。

边界设备一般定义为变压器或者交流线段3.2模型格式调度中心之间的模型交互采用CIM/E语言格式文件。

在交互过程中建议采用全模型，也可采用增量模型方式，如采用增量模型，需加强安全措施，确保每次增量模型正确，防止一次增量模型丢失造成模型混乱无法补救。

3.3设备命名各级调度中心需按《电网设备通用模型命名规范（试行）》，对各类设备进行规范化命名，老系统不支持规范命名的，导出模型时需进行名称转换，形成含路径的全名，设备全路径名为系统内唯一标识。

3.4模型的拆分与拼接接收地调模型后，应可根据边界定义规则对地调模型进行裁剪，如110kV以下、地刀等，具体规则根据省（市）上传模型情况以及应用需求讨论决定。

CIM

Reservation ( 预订 ) 包包含能量交易计划、发电容量、输电及辅助服务等信息。
13:56
19
SCADA （监视控制及数据采集）包
包含了用于SCADA的建模信息的实体。
监视控制支持操作员对设备控制，如合断一个开关，
数据采集则从不同数据源采集遥测数据
13:56
20
继承
CIM类和关系
PowerSystemResource (from Core)
13:56
5
CIM划分为一组包。 IEC 61970-301 — 核心包（Core） — 域包（Domain） — 发电包（Generation） — 发电动态包（Generation Dynamics） — 负荷模型包（LoadModel） — 量测包（Meas） — 停运包（Outage） — 生产包（Production） — 保护包（Protection） — 拓扑包（Topology） — 电线包（Wires）
13:56 9
拓扑包 (Topology)
这个包是Core包的扩展它与 Terminal 类一起建立连接性（ Connectivity ）的模型（连接性是设备怎样连接在一起的物理定义）。
另外，它还建立了拓扑（ Topology ）的模型，拓扑是
设备怎样通过闭合开关连接在一起的逻辑定义。拓扑定义与其它的电气特性无关。
25
模型和包容模型
CIM模型的概念和例子
13:56
26
几个关键的类连接节点类 (ConnectivityNode)
连接节点是这样的一些点，在这些点上导电设备的端点通过零阻抗连接在一起。拓扑岛类 (TopologicalIsland) 网络的一个电气连接的子集。拓扑岛会随着当前网络状态的变化（即隔离开关、断路器等改变状态）而变化。拓扑节点类 (TopologicalNode) 在当前网络状态下通过闭合的开关连接在一起的一组连接节点。拓扑节点能够随着当前网络状态的变化（即开关、断路器等改变状态）而变化。

基于CIM模型的智能配电网应用研究

基于CIM模型的智能配电网应用研究智能配电网是智能电网的重要组成部分，但配网中各种应用系统缺乏统一的信息模型和接口标准，导致信息集成的困难。

本文首先介绍了IEC61968标准及其定义的公共信息模型（CIM）的基本概念和技术现状，最后阐述了国内基于CIM模型的互操作实验的研究应用成果。

标签：智能电网；IEC61968标准；公共信息模型；互操作引言经济的发展对电能的需求、气候变化和环境的压力、清洁能源的电网消纳、电力市场的深入改革、系统的开放与互动要求、新技术的挑战、用户对于优质服务强烈的呼吁等，都要求电网企业与时俱进，开拓创新，智能电网在此背景下应运而生。

智能配电网是智能电网的重要组成部分，其目的是将电工技术、高级传感和测控技术、现代计算机和通信技术结合起来，支持分布式电源的接入和提高自愈能力。

但由于配网中存在的各种管理系统及其软件通常来自不同的制造商，应用系统缺乏统一的信息模型和接口标准，导致信息孤岛众多，信息集成度低，无法相互协作发挥整体效应等问题。

因此，必须加快制定电力行业信息化标准，建设统一的电力信息平台，整合现有各信息系统，实现企业内的数据一体化、应用集成化、服务标准化。

1.CIM模型概述国际电工技术委员会IEC发布了IEC61970和IEC61968标准，两个系列标准共同定义了一种电力系统公共信息模型CIM（Common Information Model）。

CIM是电力企业应用集成的重要工具，以统一建模语言（UML）为基础，它包括公用类、属性、关系等，这些类、属性、关系等对象是一个抽象的模型，它是逻辑数据结构的灵魂，在此基础上扩展定义数据交换模型。

这个标准可以被看作一个系统集成的工具，可以运用于任何涉及到电力系统模型的系统集成中去，以此来促进应用程序间的互操作性和兼容性。

电力系统各种资源表示为对象的类和属性及类间关系。

CIM有如下三种类间关系：1）普遍化：一个较普遍的类与一个较具体的类之间的一种关系，较具体的类只能包含附加的信息。

CIM

15:13
11
停运包 (Outage) 这个包是Core和Wires包的扩展
它建立了当前及计划网络结构的信息模型
Naming
(f rom Co re)
ClearanceTag +ClearanceTags
0..n
CurveSchedule
(f rom Core)
PowerSystemResource
15:13
2
编制单位
IEC 61970系列标准国际电工委员会57技术委员会（电力系统控制及其通信委员会）制定的定义了能量管理系统的应用程序接口（EMS-API）。
15:13
3
内容和意义
IEC 61970系列标准主要包括公共信息模型（CIM）和组件接口规范（CIS）两方面内容。其目的和意义在于：（1）便于来自不同厂家的EMS系统内部各应用的集成集成；集成（2）便于EMS系统与调度中心内部其它系统的互联互联；互联交换。（3）便于不同调度中心EMS系统之间的模型交换交换
15:13
13
量测包 (Meas)
Meas包包含描述各应用之间交换动态测量数据的实体
ห้องสมุดไป่ตู้
15:13
14
负荷模型包 (LoadModel)
这个包以曲线及相关的曲线数据的形式为能量用户及系统负荷提供模型。还包括影响负荷的特殊情况，例如季节与日类型。这一信息由负荷预测（Load Forecasting）和负荷管理（Load Management）使用。
CIM
CIM概述 1. CIM概述 CIM建模表示法 2. CIM建模表示法 CIM包 3. CIM包 CIM类和关联 4. CIM类和关联 CIM模型的概念和例子 5. CIM模型的概念和例子

国家电网公司GIS公用基础平台功能规范标准[详]

...wd...国家电网公司GIS公用根底平台功能标准〔试行〕Function specificationfor GIS common application platform ofelectricpower二OO六年九月目录目录I前言I国家电网公司GIS公用根底平台功能标准〔试行〕11 范围12 术语和定义13 参考标准14 平台框架15 平台功能15.1.1 图资数据管理15.1.2 数据提取和转换45.2 扩展功能55.2.1 图纸管理55.2.2 三维数据管理65.2.3 三维数据分析65.3 模型库管理65.3.1 电网资源模型65.3.2 电网管理业务模型65.3.3 地理数据模型65.4 元数据和标准标准管理65.4.1 元数据管理65.4.2 图元数据管理65.4.3 标准标准数据管理65.5 平台管理工具65.5.1 功能管理65.5.2 权限管理65.5.3 日志管理75.5.4 统计监控75.5.5 配置管理7前言国家电网公司GIS根底公用平台功能标准对平台功能进展说明，本标准是国家电网公司GIS根底公用平台建立标准的附属标准。

本标准由国家电网公司信息工作办公室组织制定。

本标准起草单位：国家电网公司信息工作办公室、江苏省电力公司。

本标准起草人：本标准由国家电网公司信息工作办公室负责解释。

国家电网公司GIS公用根底平台功能标准〔试行〕1 范围本标准对国家电网公司GIS公用根底平台的功能要求进展定义。

适用于国家电网公司及下属网省公司、市县供电公司的电力GIS公用根底平台建立和专业应用系统建立2 术语和定义以下术语和定义适用于本标准。

a)GIS，Geographic Information System的缩写，中文名称为地理信息系统，是指用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统。

b)国家电网公司GIS公用根底平台，基于GIS技术构建，对电网空间数据、根底地理数据和相关数据进展管理，为各级国家电网公司和国家电网公司各个部门提供功能效劳和数据效劳的软件系统和运行规程。

南方电网一体化电网运行智能系统技术规范横向主站间数据交换综述

标准体系结构如下表所示：
标准名称
部分
篇
编号
南方电网一体化电网运行智能系统技术规范
第1部分：总则
第1篇：基本描述
Q/CSG 110017.11-2012
第2篇：术语和定义
Q/CSG 110017.12-2012
第2部分：架构
第1篇：总体架构技术规范
Q/CSG 110017.21-2012
第2篇：主站系统架构技术规范
本规范由中国南方电网有限责任公司标准化委员会批准。
本规范由中国南方电网系统运行部（中国南方电网电力调度控制中心）提出、归口管理和负责解释。
本规范起草单位：中国南方电网系统运行部（中国南方电网电力调度控制中心）负责起草。
本规范参加单位：广东电网公司、南京南瑞继保电气有限公司、中国能源建设集团广东省电力设计研究院、东方电子股份有限公司、国电南瑞科技股份有限公司。
213
本标准采用的术语和定义见Q/CSG110017.12-2012。
214
目标与原则
a)建设目标：
1)为一体化电网运行智能系统各中心与外部系统提供统一的数据交换规范。
b)总体原则：
1)标准化：依据调度管理和业务的要求，建立智能系统各中心与外部系统的统一的模型和数据交换规范，推动数据管理体系的标准化进程；
Q/CSG 110017.310-2012
第11篇：公共图形绘制规范
Q/CSG 110017.311-2012
第4部分:平台
第1篇：主站系统平台技术规范
Q/CSG 110017.41-2012
第2篇：厂站系统平台技术规范
Q/CSG 110017.42-2012
第3.1篇：运行服务总线（OSB）技术规范.服务注册及管理

变电站模型的CIME表达

变电站模型的CIM/E表达摘要：变电站模型是电力系统自动化技术应用的重要基础。

IEC 61850对变电站模型的描述全面、详细，但处理效率不高，且在调度环节得不到应用。

CIM对变电站模型的描述则较为简约，且CIM/XML处理效率不高。

CIM/E克服了CIM/XML效率上的问题，但模型不够全面。

本文从一次设备模型、二次设备模型、通信模型、控制模型、采集模型、保护模型6个方面对CIM/E规范进行了全面扩充，使之如IEC 61850一般能够全面描述变电站模型，并通过原型系统进行了有效验证。

这样扩充后的CIM/E模型有望成为变电站和调度端公用的模型描述方式。

关键词：公共信息模型；IEC 61850；IEC 61970；变电站配置描述文件；变电站配置描述文件；CIM/E；智能电子设备；可扩展标记语言；统一建模语言0引言变电站模型是电力系统自动化技术应用的重要基础[1]，从变电站当地的监控和高级应用，到集控站自动化系统，以及调度端的EMS系统各类应用的实现，都有赖于变电站模型的准确、高效和实时的表达。

随着变电站自动化技术从传统变电站到综合自动化站，再到数字化变电站，直到目前的智能变电站[2~4]，变电站模型的表达也从面向点表的“四遥”信号表表达方式发展到包含网络拓扑模型的图模库一体化系统表达，再到目前数字化和智能变电站广泛采用的IEC 6185 0模型表达方式[5]。

在调度端的变电站模型表达也经历了与变电站当地类似的发展过程，但没有采用IEC 61850模型而是采用IEC 61970标准规定的CIM模型[6]。

随着调度和变电环节智能化研究和建设的进展，可以预见变电站模型的IEC 61850表达和CIM表达方式将在相当长时期内并存，但存在2方面的问题：1）两种模型表达方式本身的不足，IEC 61850变电站模型全面而复杂，且SCL表达格式处理效率较低，CIM对变电站模型描述的不够全面，仅给出了一次设备和部分采集、通信、保护模型，且其CIM X ML表达格式处理效率较低；2）两种模型表达方式相互不一致，造成了调度和变电站端重复建模，各种自动化、智能化应用缺乏统一的模型基础等问题[7]。

国家电网公司继电保护定值在线校核与预警应用验收管理办法

1）模型数据格式应支持 CIM
XML 或 CIM-E 语言格式文件的
导入和导出，宜采用全模型；
2）图形数据格式应支持
CIM-G 或 SVG 语言格式文件的
3.数据格导入和导出；
式
3）电网运行数据格式应采
用 E 语言规范文件的方式，具
体内容应满足 Q／GDW 216 的
要求；
4）应具备获取 E 语言规范
第十一条申请前应满足以下条件：（一）申请单位继电保护定值在线校核与预警自评分应不低于 90 分。（二）继电保护定值在线校核与预警中各应用模块具备连续、完整、准确的业务数据。第十二条申请时应提交以下资料：
（一）继电保护定值在线校核与预警评价验收申请表（详见附录 B）；
（二）继电保护定值在线校核与预警自评价报告（详见附录 C）。
3）失灵保护的电流及复压
4.后备保闭锁定值的灵敏性；
护校核内容 4）零序电流保护的灵敏性
和选择性（含方向元件）；
5）变压器过流保护的灵敏
性和选择性；
6）可设置在保护定值校核
过程中分析临近设备的范围
（指与故障点相隔的设备
数），支持分析周围系统继电
保护设备的动作行为。
1）提供历史数据管理功能，
自动记录历史运行方式，人工
评价项目分项名称
评价内容
评价方法
警
的保护启动定值进行预警；
2）对于不满足灵敏性要求
的主保护动作定值进行预警；
3）对于不满足灵敏性、选
择性等要求的后备保护定值
进行预警。
能根据故障录波等信息，模拟
故障发生的过程：
1.故障再 1）计算故障点位置；
现分析
2）过渡电阻的大小；

基于CIM

第４５卷第６期２０２３年１１月沈　阳　工　业　大　学　学　报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ４５Ｎｏ６Ｎｏｖ２０２３收稿日期：２０２０－１２－１５基金项目：国家自然科学基金项目（６１０３１００４）。

作者简介：蔡文婷（１９８６—），女，河南兰考人，高级工程师，硕士，主要从事电力系统建模等方面的研究。

檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪殏殏殏殏电气工程　ＤＯＩ：１０．７６８８／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１６４６．２０２３．０６．１０基于ＣＩＭ／ＳＶＧ的电力系统图模数据融合技术蔡文婷１，方文崇２，朱　文２，刘沛林３，夏　伟１（１南方电网数字电网研究院有限公司智能输配电与智慧能源事业部，广东广州５１００００；２中国南方电网有限责任公司电力调度控制中心，广东广州５１００００；３广东电网有限责任公司东莞供电局，广东东莞５２３０００）摘　要：针对调度主站和电网ＧＩＳ平台图模数据源不统一、图模规范不一致，导致电力系统输变配拓扑无法贯通及图模维护工作量大的问题，提出了一种基于ＣＩＭ／ＳＶＧ的电力系统图模数据融合技术。

依据图模交互规范梳理图模校验规则，采用ＣＩＭ解析图模，运用ＳＶＧ分析中间结构拓扑。

开发图模数据融合系统实现数据维护源头统一，支撑输变配一张网的拓扑贯通与集成应用。

通过对多个地市局不同电压等级大量变电站样例图模接入，结果表明所提技术的正确性及可行性，有效解决了输变配图模数据融合的问题。

关　键　词：输变配；图模数据融合；拓扑；集成应用；数据维护；电网调度中图分类号：ＴＭ７３文献标志码：Ａ文章编号：１０００－１６４６（２０２３）０６－０６５６－０５ＰｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｇｒａｐｈｍｏｄｅｌｄａｔａｆｕｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎＣＩＭ／ＳＶＧＣＡＩＷｅｎｔｉｎｇ１，ＦＡＮＧＷｅｎｃｈｏｎｇ２，ＺＨＵＷｅｎ２，ＬＩＵＰｅｉｌｉｎ３，ＸＩＡＷｅｉ１（１．ＳｍａｒｔＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄＳｍａｒｔＥｎｅｒｇｙＢｕｓｉｎｅｓｓＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＣｈｉｎａＳｏｕｔｈｅｒｎＰｏｗｅｒＧｒｉｄＤｉｇｉｔａｌＧｒｉｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１００００，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．ＰｏｗｅｒＤｉｓｐａｔｃｈｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌＣｅｎｔｅｒ，ＣｈｉｎａＳｏｕｔｈｅｒｎＰｏｗｅｒＧｒｉｄＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１００００，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；３．ＤｏｎｇｇｕａｎＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＢｕｒｅａｕ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｏｗｅｒＧｒｉｄＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄｏｎｇｇｕａｎ５２３０００，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｔｈａｔｔｈｅｄａｔａｓｏｕｒｃｅｓｏｆｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇｍａｓｔｅｒｓｔａｔｉｏｎａｎｄｐｏｗｅｒｇｒｉｄＧＩＳｐｌａｔｆｏｒｍａｒｅｎｏｔｕｎｉｆｉｅｄａｎｄｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｇｒａｐｈａｎｄｍｏｄｅｌａｒｅｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｓｉｎｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｏｐｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｈｅａｖｙｗｏｒｋｌｏａｄｏｆｇｒａｐｈａｎｄｍｏｄｅｌｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ａｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｇｒａｐｈｍｏｄｅｌｄａｔａｆｕｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎＣＩＭ／ＳＶＧｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｇｒａｐｈｍｏｄｅｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅｇｒａｐｈｍｏｄｅｌｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｕｌｅｓｗｅｒｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ，ＣＩＭｗａｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｇｒａｐｈｍｏｄｅｌ，ａｎｄＳＶＧｗａｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｏｐｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｇｒａｐｈｍｏｄｅｌｄａｔａｆｕｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｕｎｉｔｙｏｆｄａｔａｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｓｏｕｒｃｅ，ａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｙｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｏｎｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｃｏｒｒｅｃｔａｎｄｆｅａｓｉｂｌｅ，ａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｏｌｖｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｇｒａｐｈｍｏｄｅｌｄａｔａｆｕｓｉｏｎｆｏｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｇｒａｐｈｍｏｄｅｌｄａｔａｆｕｓｉｏｎ；ｔｏｐｏｌｏｇｙ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｄａｔａｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ；ｐｏｗｅｒｇｒｉｄｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ随着调度自动化系统与企业管理信息化系统的产生，研究人员采用各级调度自动化主站系统ＥＭＳ维护变电站图模数据，采用ＧＩＳ平台来维护完整的输电、配电图模数据，但两者间尚未建立有效图模交互和共享机制，无法实现输变配拓扑贯通，影响调度自动化主站系统与ＧＩＳ平台间协同应用的开展，制约了输变电可靠性、站线变户关系、调度自动化与一体化系统间的图模共享等应用，直接影响了企业工业化与信息化的有效融合［１］。

CIM-E电网物理模型描述与交换规范（试行）

CIM-E电⽹物理模型描述与交换规范（试⾏）附件2：CIM/E电⽹物理模型描述与交换规范（试⾏）1范围本⽅案适⽤于国家电⽹公司范围内调度机构，包括国调、各⽹调、省（市）调和地调。

电⽹模型数据拼接内容包括静态电⽹模型、设备参数、设备连接关系以及实时通信数据索引表。

2参考⽂件●DL/T 890.301-2004/IEC61970-301:2003 能量管理系统应⽤程序接⼝（EMS-API）第301篇：公共信息模型(CIM)基础●Q/GDW 215-2008 电⼒系统数据标记语⾔―E语⾔规范●Q/GDW 216-2008 电⽹运⾏数据交换规范●Q/GDW 137－2006 电⼒系统分析计算⽤的电⽹设备参数和运⾏数据规范●电⽹设备通⽤模型命名规范（试⾏）3总体要求电⽹模型参数、运⾏数据原则上按照调度⾪属关系进⾏源端维护，即省（市）调维护220kV电⽹模型参数，国调、⽹调维护500kV 以上电⽹模型参数，省（市）调以周期或变化传送⽅式，及时将最新220kV电⽹模型参数上传⽹调，⽹调结合500kV模型，进⾏模型拼接，形成完整的全⽹220kV以上电⽹模型，导⼊调度⾃动化系统，并下发省（市）调。

同时，国调和三华⽹调对各⽹调的导出模型⽂件进⾏拼接⼊库。

各电⽹调度中⼼同时维护本系统内电⽹设备模型对应的实时运⾏数据通信索引表，⾃动⽣成，减少维护⼯作量。

3.1电⽹模型拼接根据电⽹调度管辖权，具体边界可视情况确定。

边界设备⼀般定义为变压器或者交流线段3.2模型格式调度中⼼之间的模型交互采⽤CIM/E语⾔格式⽂件。

在交互过程中建议采⽤全模型，也可采⽤增量模型⽅式，如采⽤增量模型，需加强安全措施，确保每次增量模型正确，防⽌⼀次增量模型丢失造成模型混乱⽆法补救。

3.3设备命名各级调度中⼼需按《电⽹设备通⽤模型命名规范（试⾏）》，对各类设备进⾏规范化命名，⽼系统不⽀持规范命名的，导出模型时需进⾏名称转换，形成含路径的全名，设备全路径名为系统内唯⼀标识。

模型完整性要求

天津各地调自动化技术支持系统（EMS/SCAD）电网一次模型完整性要求为便于各单位理解掌握市调模型规范，本要求是参照天津调度综合数据应用平台系统《图、模信息共享一CIM XML模型规范》、《图、模信息共享一SVG图形规范》，将重点要求做简要介绍，如有不明请查阅上述规范。

按照IEC61970标准建立电网模型（市调、地调分别建模），包括控制区、变电站/发电厂、线路、母线、开关/刀闸、发电机、变压器、电容/电抗器、负荷等，电网模型应包括各设备的电气计算参数、各设备的拓扑连接关系、遥测遥信和与设备的关联关系。

建模应满足电网模型状态估计计算需要。

1. 电网建模范围覆盖调度范围1）建模范围划分原则：a. 各单位负责直调范围内的设备和厂站建模；b. 有利于各模型分区的切割和大模型的拼接维护。

2）市调负责提供直调范围内电网设备的完整模型，即：a. 市调直调220 kV厂站的全模型（包括了220kV变电站内部高、中、低压全部设备）、全部220kV出线，除电源线（与发电厂相连）以外的110kV、35kV 线路作等值负荷处理；b. 天津电网500kV及以上电压等级厂站中的全部设备，部分220kV出线可作等值负荷处理；3）各地调负责提供直调范围内电网设备的完整模型，即：a. 直调110kV厂站的全部设备。

其中，主变应完整建模并具备三侧参数，主变低压侧无功设备应完整建模，10kV出线可根据实际情况综合等值；b. 直调35kV厂站的全部设备。

其中，主变应完整建模并具备三侧参数，主变低压侧无功设备应完整建模，10kV出线可根据实际情况综合等值；c. 与所辖调度范围联系密切的部分220kV变电站主变压器完整建模并具备三侧参数.4）上述各地调建模分区为最小范围，但不限于此范围，实际建模内容可以多于上述规定的要求。

统一采用“区调名称缩写_年月日时分.xml ”形式，如城东文件名:cd_201108301627.xml。

3. 电网模型规范电网模型应包括：a. 各设备的拓扑连接关系、b. 遥测遥信和与设备的关联关系、c. 各设备的电气计算参数。