本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動化領域，特別是涉及一種圖模一體的變電站與調度主站協同建模方法。

背景技術：
智能調度與智能變電站是智能電網兩大關鍵環(huán)節(jié)。電力系統(tǒng)中各級調度中心的主站能量管理系統(tǒng)遵循IEC61970標準，利用CIM、CIM/E模型來描述電網模型，變電站自動化系統(tǒng)遵循IEC61850標準，利用變電站配置描述語言SCL來描述變電站模型。IEC61970系列標準定義了能量管理系統(tǒng)的應用程序接口，目的在于便于集成來自不同廠家的能量管理系統(tǒng)內部的各種應用，便于將EMS與調度中心內部其它系統(tǒng)互聯，以及便于實現不同調度中心EMS之間的模型交換。IE61970主要由接口參考模型、公共信息模型和組件接口規(guī)范三部分組成。接口參考模型說明了系統(tǒng)集成的方式，公共信息模型定義了信息交換的語義，組件接口規(guī)范明確了信息交換的語法。IEC61850標準是基于通用網絡通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)唯一國際標準，提出了一種公共的通信標準，通過對設備的一系列規(guī)范化，使其形成一個規(guī)范的輸出，實現系統(tǒng)的無縫連接。將變電站通信體系分為3層：變電站層、間隔層、過程層。在變電站層和間隔層之間的網絡采用抽象通信服務接口映射到制造報文規(guī)范、傳輸控制協議/網際協議以太網或光纖網。在間隔層和過程層之間的網絡采用單點向多點的單向傳輸以太網。變電站內的智能電子設備(IED，測控單元和繼電保護)均采用統(tǒng)一的協議，通過網絡進行信息交換。IEC61850的特點是：1)面向對象建模；2)抽象通信服務接口；3)面向實時的服務；4)配置語言；5)整個電力系統(tǒng)統(tǒng)一建模。IEC61850建模了大多數公共實際設備和設備組件。這些模型定義了公共數據格式、標識符、行為和控制，例如變電站和饋線設備(諸如斷路器、電壓調節(jié)器和繼電保護等)。IEC61850作為制定電力系統(tǒng)遠動無縫通信系統(tǒng)基礎能大幅度改善信息技術和自動化技術的設備數據集成，減少工程量、現場驗收、運行、監(jiān)視、診斷和維護等費用，節(jié)約了大量時間，增加了自動化系統(tǒng)使用期間的靈活性。采用該標準可解決變電站自動化系統(tǒng)產品的互操作性和協議轉換問題，還可使變電站自動化設備具有自描述、自診斷和即插即用的特性，極大地方便了系統(tǒng)的集成，降低了變電站自動化系統(tǒng)的工程費用。在我國采用該標準系列將大大提高變電站自動化系統(tǒng)的技術水平、提高變電站自動化系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平、節(jié)約開發(fā)驗收維護的人力物力、實現完全的互操作性。圖1示出了傳統(tǒng)技術中的61850變電站工程實施配置流程。縱觀國內外眾多科研機構對電網模型的研究均停留在各自的專業(yè)范圍內，主站IEC61970標準、變電站IEC61850標準只考慮自身的需要，對相關電力系統(tǒng)信息進行了模型的定義，從而導致了在智能變電站建設及智能調度管理過程中，存在以下問題：由于系統(tǒng)內部設備刪除后對應的量測沒有刪除，或者在外部模型拼接導入過程中對重復設備的量測處理不當造成了非設備量測信息中存在較多的垃圾數據。物理上不同的廠站(或設備)使用同樣的中文名稱，導致中文名稱在電網內不唯一。部分設備或對象的屬性沒有填寫或正確維護，無法建立合理的邏輯關系或存在邏輯錯誤。如區(qū)域間的從屬關系屬性沒有填寫，交流線段的連接點和交流線段端點對應的連接點不一致，主變高壓側電壓等級與低壓側電壓等級顛倒等問題。模型更新不及時，新投運廠站和個別運行廠站只有量測模型，沒有建立對應的網絡模型。變電站建設與調度人員工作重復，極大地增加了冗余工作，浪費了成本。綜上所述，2個標準體系的差異導致調度中心主站和變電站之間很難做到信息同步與信息共享。

技術實現要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明目的是提供一個基于IEC61970及IEC61850的系統(tǒng)統(tǒng)一建模模型，包含IEC61970CIM/E模型與IEC61850SCL模型標準，涵蓋從變電站過程級、間隔級和站級應用到控制中心應用的統(tǒng)一電力系統(tǒng)信息模型，以及模型統(tǒng)一服務。建設全網統(tǒng)一的數據模型和數據平臺，在廠站端實現統(tǒng)一數據采集、統(tǒng)一模型、統(tǒng)一規(guī)范、與調度統(tǒng)一的數據交換接口，并與調度端統(tǒng)一維護，實現廠站源端維護與全網共享，主站端可以自動生成調度端模型，實現主站的免維護，變電站端可以自動生成變電站配置信息，實現變電站與主站模型信息的一致性和無縫連接。在調度端實現應用系統(tǒng)和功能的有機整合，實現資源共享，提高整體應用水平，以滿足現代大電網安全穩(wěn)定運行的需求，為一二次系統(tǒng)實現統(tǒng)一監(jiān)控提供理論及技術基礎。為了達到上述目的，本發(fā)明提供的圖模一體的變電站與調度主站協同建模方法，可將圖模一體的變電站模型在主站進行全網模型一體化處理和無縫連接，為調度端提供IEC61970標準的電網信息模型(CIM、CIM/E模型)和變電站及大電網圖形，為變電站監(jiān)控提供所需的系統(tǒng)信息和配置信息，圖模一體的變電站模型由變電站維護，在主站對圖模一體的變電站模型與全網模型進行一體化處理和無縫連接。本發(fā)明提供的圖模一體的變電站與調度主站協同建模方法包括建立環(huán)境階段和建立模型階段；所述的建立環(huán)境階段包括按順序執(zhí)行的下列步驟：步驟一、建立圖模一體化變電站模型文件格式及數據庫數據結構的S11階段；步驟二、在變電站側建立變電站圖模一體化建模平臺的S12階段；步驟三、在主站側建立系統(tǒng)設備與變量命名機制和變電站與電網無縫連接機制的S13階段；步驟四、在主站側建立圖模一體化電網模型管理平臺的S14階段；步驟五、建立變電站圖模一體化建模平臺與主站圖模一體化電網模型管理平臺之間的連接的S15階段；所述的建立模型階段包括按順序執(zhí)行的下列步驟：步驟一、變電站平臺建立變電站模型并生成臨時變電站配置文件的S21階段；步驟二、變電站平臺將變電站模型提交給主站平臺的S22階段；步驟三、主站平臺對變電站模型進行全網模型一體化處理與無縫連接，生成主站端變電站模型的S23階段；步驟四、判斷圖模一體化變電站模型在主站平臺進行的一致性校驗是否通過的S24階段；如果判斷結果為“是”，則進入下一步S25階段，否則跳轉至S28階段的入口處，下一步執(zhí)行S28階段；步驟五、主站平臺將變電站模型下發(fā)給變電站平臺，變電站平臺生成變電站配置文件的S25階段；步驟六、判斷變電站平臺進行的配置一致性校驗是否通過的S26階段；如果判斷結果為“是”，則進入下一步S27階段，否則返回至S23階段的入口處，下一步重新進入S23階段；步驟七、平臺將變電站配置文件應用到變電站監(jiān)控系統(tǒng)的S27階段；步驟八、主站平臺判斷變電站模型建模是否存在問題的S28階段；如果判斷結果為“是”，說明屬于變電站建模有問題，則流程返回至S21階段的入口處，下一步重新進入S21階段；否則，說明問題屬于主站全網模型一體化處理與無縫連接中的問題，則流程返回至S22階段的入口處，下一步重新進入S22階段。在S21階段中，所述的建立變電站模型的具體做法是：將變電站設備模型和對應圖形及設備間拓撲連接關系融為一體，存儲于同一文件或數據庫，其中的設備模型與設備圖形是一一對應的關系，即以圖形方式覆蓋61850變電站的模型內容。在S21階段中，所述的變電站配置文件的內容為ICD文件、SSD文件、SCD文件和CID文件。在S23階段中，所述的全網模型一體化處理與無縫連接的具體做法是：在主站對變電站內設備模型對象進行重命名，并把圖模一體化變電站模型與外部電網模型進行連接，剔除重復定義設備，并使電網模型定義覆蓋61850、61970標準內容，同時滿足電網在線、離線安全穩(wěn)定分析的需求。在S24階段中，所述的變電站模型一致性校驗的具體做法是：通過比較修改前后的圖模一體化變電站模型來實現，由軟件工具進行對比并輸出校驗報告，人工予以確認。在S26階段中，所述的變電站配置一致性校驗的具體做法是：通過比較基于SCL描述的SCD文件實現，在圖模一體化變電站模型修改前后分別導出變電站配置文件，由軟件工具進行對比并輸出校驗報告，人工予以確認。本發(fā)明的效果：建立了一套覆蓋IEC61850、IEC61970標準的變電站自動化系統(tǒng)與調度自動化系統(tǒng)協同建模方法，實現圖模一體化方式的變電站模型建模和全網模型一體化處理與無縫連接。變電站側可由圖模一體化變電站模型導出變電站配置文件，用于61850變電站的實施配置。主站側可由圖模一體的電網模型導出CIM、CIM/E數據模型及SVG、G格式變電站圖形和地理接線圖。實現了電網一次、二次設備模型、圖形信息在變電站源端維護和全網共享。從本質上克服了目前主站側對變電站模型、圖形的重復建模與維護，降低了重復建模出錯概率和生產成本，提高了電網模型一致性和可操作性，從而推動IEC61850、IEC61970標準系統(tǒng)化應用，具有顯著經濟效益和社會效益。附圖說明圖1為傳統(tǒng)技術中的61850變電站工程實施配置流程。圖2為本發(fā)明提供的圖模一體的變電站與調度主站協同建模方法的建模示意圖。圖3為本發(fā)明提供的圖模一體的變電站與調度主站協同建模方法中建立環(huán)境階段的操作流程圖。圖4為本發(fā)明提供的圖模一體的變電站與調度主站協同建模方法中建立模型階段的操作流程圖。圖5為圖模一體化變電站模型構成示意圖。具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明提供的圖模一體的變電站與調度主站協同建模方法進行詳細說明。本發(fā)明提供的圖模一體的變電站與調度主站協同建模方法，其包括建立環(huán)境階段和建立模型階段；建立環(huán)境階段為建模前的準備工作階段，建立模型階段為實際建模階段。如圖3所示，所述的建立環(huán)境階段包括按順序執(zhí)行的下列步驟：步驟一、建立圖模一體化變電站模型文件格式及數據庫數據結構的S11階段：首先定義圖模一體的變電站模型及其對應的數據結構，該模型可以以文件或數據庫形式存儲，支持以圖形為主的圖模一體建模設計，支持變電站模型的增量建模方式和設備命名與重命名機制；步驟二、在變電站側建立變電站圖模一體化建模平臺的S12階段：在變電站側建立變電站圖模一體化建模平臺，支持以圖形方式進行變電站模型建模、變電站配置文件導入、導出和變電站配置文件一致性校驗，支持變電站模型和變電站配置文件版本管理；支持與主站圖模一體化電網模型管理平臺網絡通訊等；步驟三、在主站側建立系統(tǒng)設備與變量命名機制和變電站與電網無縫連接機制的S13階段：在主站側，建立系統(tǒng)設備與變量命名機制，讀取變電站提交的圖模一體化變電站模型，檢查變電站內設備模型和數據對象名稱，對具有全局屬性的設備和變量進行統(tǒng)一命名管理，避免名稱重復或重復命名；建立變電站與電網無縫連接機制，確定變電站與外部電網的連接設備，剔除重復定義的連接設備或等值網絡，由主站對變電站與外網的連接設備進行維護；步驟四、在主站側建立圖模一體化電網模型管理平臺的S14階段：在主站側建立圖模一體化電網模型管理平臺，支持以圖形方式進行變電站模型一體化處理與全網模型無縫拼接，能夠進行變電站模型一致性校驗，能夠導入電網模型、圖形數據，導出CIM，CIM/E模型和SVG、G格式圖形文件，支持變電站模型和全網模型版本管理，支持與變電站圖模一體化建模平臺網絡通訊等；步驟五、建立變電站圖模一體化建模平臺與主站圖模一體化電網模型管理平臺之間的連接的S15階段：變電站圖模一體化建模平臺通過調度數據網與主站圖模一體化電網模型管理平臺相連接，以便進行后續(xù)操作；建立環(huán)境階段至此結束。圖4示出了本發(fā)明提供的圖模一體的變電站與調度主站協同建模方法中建立模型階段的流程圖，為敘述方便，變電站圖模一體化建模平臺簡稱為：變電站平臺，主站圖模一體化電網模型管理平臺簡稱為：主站平臺，圖模一體化變電站模型簡稱為：變電站模型。如圖4所示，所述的建立模型階段包括按順序執(zhí)行的下列步驟：步驟一、變電站平臺建立變電站模型并生成臨時變電站配置文件的S21階段：在變電站平臺上建立、編輯圖模一體化變電站模型，根據圖模一體化變電站模型生成臨時變電站配置文件；1.1在變電站圖模一體化建模平臺導入裝置廠商提供的ICD文件，以圖形方式建立或編輯圖模一體化變電站模型，實現變電站設備的圖形、模型建模和拓撲連接與網絡配置；1.2由當前版本的圖模一體化變電站模型導出臨時變電站配置文件，供后續(xù)變電站配置一致性校驗使用；步驟二、變電站平臺將變電站模型提交給主站平臺的S22階段：變電站圖模一體化建模平臺通過調度數據網將圖模一體化變電站模型發(fā)送至主站圖模一體化電網模型管理平臺；步驟三、主站平臺對變電站模型進行全網模型一體化處理與無縫連接，生成主站端變電站模型的S23階段：3.1在主站圖模一體化電網模型管理平臺對圖模一體化變電站模型進行全網模型一體化處理與無縫連接，在主站由主站模型庫保存的其他變電站模型及外網信息生成主站模型或全網模型，以此與變電站提交的圖模一體化模型進行連接，確定變電站與電網的連接設備，剔除重復定義的設備，同時對變電站模型中的設備及系統(tǒng)變量名稱進行檢查，依據系統(tǒng)設備與變量命名機制對變電站模型中新添加設備進行重命名；3.2在主站圖模一體化電網模型管理平臺，將一體化處理與無縫連接后的圖模一體化變電站模型重新輸出，定義為主站端圖模一體化變電站模型；3.3在主站圖模一體化電網模型管理平臺，可由所轄各個變電站的圖模一體化變電站模型構建圖模一體主網模型，圖模一體主網模型與主站外網模型可建立圖模一體全網模型；由圖模一體主網模型或圖模一體全網模型可導出61970標準的CIM、CIM/E電網模型和/或SVG、G格式變電站圖形及全網地理接線圖。同時建立主站模型庫，啟動對主站端圖模一體化變電站模型、圖模一體主網模型和圖模一體全網模型版本管理。步驟四、判斷圖模一體化變電站模型在主站平臺進行的一致性校驗是否通過的S24階段：在主站側對主站端圖模一體化變電站模型和變電站平臺提交的初始變電站模型進行變電站模型一致性校驗，即在主站圖模一體化電網模型管理平臺，應用軟件工具對新生成的主站端圖模一體化變電站模型與變電站平臺初始提交的圖模一體化變電站模型進行比較，對比變電站一二次設備的圖形與模型信息、變電站設備的拓撲連接關系、IED配置數據、通訊配置等項內容，確保全網模型一體化處理與無縫連接正確操作，同時判斷圖模一體化變電站模型的完整性和正確性，如果判斷結果為“是”，則進入下一步S25階段，否則跳轉至S28階段的入口處，下一步執(zhí)行S28階段；步驟五、主站平臺將變電站模型下發(fā)給變電站平臺，變電站平臺生成變電站配置文件的S25階段：主站平臺將主站端圖模一體化變電站模型下發(fā)給對應的變電站平臺，變電站平臺根據主站端圖模一體化變電站模型生成變電站配置文件；5.1主站平臺將通過變電站模型一致性校驗的主站端圖模一體化變電站模型通過調度數據網發(fā)送給變電站平臺，由變電站圖模一體化建模平臺導出新的變電站配置文件；步驟六、判斷變電站平臺進行的配置一致性校驗是否通過的S26階段：變電站圖模一體化建模平臺根據對變電站配置文件與臨時變電站配置文件進行變電站配置一致性校驗，即在變電站圖模一體化建模平臺，通過軟件工具對新導出的變電站配置文件和初始的臨時變電站配置文件進行變電站配置一致性校驗，確保主站的全網模型一體化處理與無縫連接不更改變電站配置，通過一致性校驗判斷新生成的變電站配置文件與臨時變電站配置文件是否一致，如果判斷結果為“是”，則進入下一步S27階段，否則返回至S23階段的入口處，下一步重新進入S23階段；步驟七、平臺將變電站配置文件應用到變電站監(jiān)控系統(tǒng)的S27階段：變電站圖模一體化建模平臺將主站端圖模一體化變電站模型修訂為圖模一體化變電站模型新版本，對圖模一體化變電站模型和變電站配置文件進行版本管理，將變電站配置文件應用到變電站監(jiān)控系統(tǒng)，即：7.1在變電站圖模一體化建模平臺，對經過主站全網模型一體化處理與無縫連接且通過變電站配置一致性校驗的主站端圖模一體化變電站模型及其導出的變電站配置文件啟動版本管理并建立變電站模型庫，將主站端圖模一體化變電站模型更新為變電站維護的圖模一體化變電站模型；7.2變電站根據與主站協同建模生成的變電站配置文件，實施61850變電站工程的配置流程；建模階段流程至此結束；步驟八、主站平臺判斷變電站模型建模是否存在問題的S28階段：在主站平臺判斷所存在變電站配置更改問題，是否歸屬于電站模型建模的問題，如果判斷結果為“是”，說明屬于變電站建模有問題，則流程返回至S21階段的入口處，下一步重新進入S21階段；否則，說明問題屬于主站全網模型一體化處理與無縫連接中的問題，則流程返回至S22階段的入口處，下一步重新進入S22階段。所述的建立圖模一體化變電站模型的具體做法是：將變電站設備(一次、二次)模型和對應圖形及設備間拓撲連接關系融為一體，存儲于同一文件或數據庫，其中的設備模型與設備圖形是一一對應的關系，即以圖形方式覆蓋61850變電站的模型內容。在模型建立或編輯中采用所見即所得的圖形化界面，在圖形界面中通過添加某一設備的圖形來添加設備，通過編輯圖形屬性來修改設備參數(一次設備參數、二次設備參數或定值)；設備間拓撲連接關系包括了一次設備間的連接關系、一次設備與二次設備間的連接關系、變電站內的網絡配置等。圖模一體化變電站模型建模與傳統(tǒng)的先建立變電站設備建模，再根據設備模型建立圖形的建模方式有明顯區(qū)別。所述的變電站配置文件的內容為：61850變電站當前主要的配置文件類型，即ICD文件、SSD文件、SCD文件、CID文件等。ICD文件是智能電子設備(IED)的能力描述文件，由裝置廠商提供給系統(tǒng)集成廠商，該文件描述IED提供的基本數據模型及服務，但不包含IED實例名稱和通信參數；SSD文件是系統(tǒng)規(guī)范文件，全站唯一，該文件描述變電站一次系統(tǒng)結構以及相關聯的邏輯節(jié)點，最終包含在SCD文件中；SCD文件是全站系統(tǒng)配置文件，全站唯一，該文件描述所有IED的實例配置和通信參數、IED之間的通信配置以及變電站一次系統(tǒng)結構，由系統(tǒng)集成廠商完成；CID文件是IED實例配置文件，每個裝置有一個，由裝置廠商根據SCD文件中本IED相關配置生成。在傳統(tǒng)的61850變電站工程實施過程中，系統(tǒng)集成商提供系統(tǒng)配置工具，并根據用戶的需求負責整個系統(tǒng)的配置及聯調，裝置廠商提供裝置配置工具，并負責裝置的配置及配合系統(tǒng)集成商進行聯調。在圖模一體化變電站模型建模過程中，ICD文件仍由裝置廠商提供，圖模一體化變電站模型建模工具具有系統(tǒng)集成功能，圖模一體化變電站模型覆蓋了SCD文件內容，由圖模一體化變電站模型可導出SSD、SCD等變電站配置文件。所述的全網模型一體化處理與無縫連接的具體做法是：全網模型一體化處理與無縫連接主要在主站對變電站內設備模型對象進行重命名，并把圖模一體化變電站模型與外部電網模型進行連接，剔除重復定義設備，并使電網模型定義覆蓋61850、61970等標準內容，同時滿足電網在線、離線安全穩(wěn)定分析的需求。對于在變電站初次建立的圖模一體化變電站模型，在建模過程中已經對設備進行命名，為避免全局屬性的電網設備或信息變量名稱重復，需要建立對應的命名機制并對相關設備或信息變量在主站重命名。全局屬性的電網設備或信息變量經主站命名后，在后續(xù)編輯中不可在變電站側重新命名。圖模一體化變電站模型與變電站外部電網連接時，需要確定變電站與外部電網的連接設備，并剔除重復定義的連接設備。圖模一體化變電站模型中與外部電網的連接設備一經確立，在后續(xù)編輯中不可在變電站側進行編輯修改。全網模型一體化處理與無縫連接不更改變電站配置。所述的變電站模型一致性校驗的具體做法是：變電站模型一致性校驗通過比較修改前后的圖模一體化變電站模型來實現，由軟件工具進行對比并輸出校驗報告，人工予以確認。校驗內容包括：變電站一次、二次設備的圖形與模型信息，變電站設備的拓撲連接關系，IED配置數據，通訊配置等。所述的變電站配置一致性校驗的具體做法是：變電站配置一致性校驗通過比較基于SCL描述的SCD文件實現，在圖模一體化變電站模型修改前后分別導出變電站配置文件，由軟件工具進行對比并輸出校驗報告，人工予以確認。校驗內容包括：變電站一次、二次設備及其拓撲連接關系，IED配置數據，通訊配置等。與傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)建模和調度自動化系統(tǒng)建模方案相比，本發(fā)明提供的方法具有如下優(yōu)勢：1)采用圖模一體化進行變電站建模，覆蓋了IEC61850標準，由圖模一體化變電站模型導出變電站配置描述文件，與現有變電站配置流程進行對接，保護了已有投資和電網信息化標準建設；2)采用圖模一體化變電站模型與全網模型進行一體化處理和無縫連接，覆蓋了IEC61970標準，可導出全網CIM或CIM/E模型及SVG、G格式圖形，與現有調度自動化系統(tǒng)進行對接，減少電網調度運行中變電站維護的重復性工作，促進了電網模型的可操作性；3)改變了變電站模型建模和全網模型維護方式，促進了電網模型源端維護、全網共享和IEC61850、IEC61970標準應用的系統(tǒng)化，為全網模型一體化和無縫連接提供了基礎。