电力系统一次设备与CIM-15模型

1、2013.11齐文斌齐文斌目目 录录n 电力系统概述电力系统概述n 电力系统模型电力系统模型n 模型的基本属性模型的基本属性字段字段n 线路模型线路模型n 开关设备模型开关设备模型n 变压器模型变压器模型n 发电机模型发电机模型n 负荷设备模型负荷设备模型n 物理母线模型物理母线模型n 拓扑模型拓扑模型n 量测关联量测关联n CIMCIM及及SVGSVG数据交换数据交换n CSGC-3000/WAMSCSGC-3000/WAMS工工程实现程实现1 电力系统概述数据采集和传输数据采集和传输1.1 电力系统水库GMM电力网电力系统动力系统发电厂水轮机 发电机变电所升压变压器输电线路变电所降压变压器

2、用户用电设备 1.2 电力系统电力系统 电力网：电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的统一体 。 电力系统：由发电厂中的电气部分、各类变电所及输电、配电线路及各种类型的用电设备组成的统一体，称为电力系统电力系统。具体组成组成如下： 发电厂：生产电能。 电力网：变换电压、传送电能。由变电所和电力线路组成。 配电系统：将系统的电能传输给电力用户。 电力用户：高压用户额定电压在1kV以上，低压用户额定电压在1kV以下。 用电设备：消耗电能。 动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。 通常

3、，将发电厂电能送到负荷中心的线路叫输电线路输电线路。负荷中心至各用户的线路叫配电线路配电线路。负荷中心一般设变电站变电站 。1.3 一次设备 通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备，称为一次设备。它们包括：n 生产和转换电能的设备，如发电机、电动机、变压器等。发电机将机械能转换成电能，电动机将电能转换成机械能，变压器将电压升高或降低以满足输配电需要。n 接通或断开电路的开关电器，如断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、接触器等。它们用于正常或事故时，将电路闭合或断开。n 载流导体，如裸导体、电缆等。用于传输电能或连接电气设备。1.4 电力系统超高压远距离输电网地方电力网区域电力网110kV

4、35kV35kV500kV220kV110kV10 kV水力发电厂火力发电厂变电所A：枢纽变电所C：地方变电所D：终端变电所B：中间1.5 电力网 电力网： 按电压等级分类：低压低压网网：电压等级在：电压等级在1kV以下；以下；中压网中压网：110kV；高压网高压网：高于：高于10kV、低于、低于330kV；超高压网超高压网：低于：低于750kV；特高压网特高压网：1000kV及以上。及以上。 2 公共信息模型CIM CIM(Common Information Model)CIM(Common Information Model)描述了电力企描述了电力企业的所有主要对象，特别是那些与电力运行

5、有业的所有主要对象，特别是那些与电力运行有关的对象。通过提供一种用对象类和属性及它关的对象。通过提供一种用对象类和属性及它们之间的关系来表示电力系统资源的标准方法。们之间的关系来表示电力系统资源的标准方法。 CIMCIM是电网模型的定义。是电网模型的定义。 CIMCIM是是IEC 61970IEC 61970的基础与核心的基础与核心 CIMCIM是可以扩展的是可以扩展的2.1 CIM模型标准文件n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nDraft IEC 61970: Energy Management System Application Prog

6、ram 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2.2 变电站的一次接线2.3 一次接线图W4W5W3G1G2W1W2WL4QF4T2WL3QF3T1QF2QF1G3QF5T3WL1WL2220kV110kV3 容 器3.1 基本层次关系主控制区（主控制区（HostControlArea）子控制区子控制区(SubControlArea）厂站（厂站（Substation）分接头调节器（分接头调节器（TapChangerTapChanger）电

7、压等级（电压等级（VoltageLevelVoltageLevel）间隔（Bay）隔离开关（隔离开关（DisconnectorDisconnector）断路器（断路器（BreakerBreaker）接地刀闸（接地刀闸（GroundDisconnectorGroundDisconnector）母线段（母线段（BusbarSectionBusbarSection）同步电机（同步电机（SynchronousMachineSynchronousMachine）电能用户（电能用户（EnergyConsumerEnergyConsumer）补偿器（补偿器（CompensatorCompensator）变压

8、器（变压器（PowerTransformerPowerTransformer）变压器绕组（变压器绕组（TransformerWindingTransformerWinding）-省调以上可能没有建模省调以上可能没有建模lID : XML及数据管理中用到的关键字段.l name 属于相同父对象的所有对象的唯一名称. laliasName 对象或实例的任意文本名.ldescription 对象或实例的描述信息.lpathName 所属每个容器的所有名称的串联.3.2 模型的基本属性字段3.3 属性例子nName: 5011开关间隔nAliasName:5215线路开关间隔nPathName :国网

9、.三峡厂.500kV.5011开关间隔S/S BS/S ALine #1Line #24 线路模型(AclineSegment) 关联量测关联量测I I、P P 、Q Q 、V V 4.1 线路基本属性 基本属性:struct ACLINESEGMENT_PARAintm_ID;charm_name32;charm_description64;charm_phases4;intm_terminal0_id;intm_terminal1_id;floatm_length;charm_type10;floatm_bch;floatm_b0ch;floatm_gch;floatm_g0ch;floa

10、tm_r;floatm_r0;floatm_x;floatm_x0;intm_basevoltage_id;intm_fromBay_id;intm_toBay_id;5 CIM-12开关设备模型 JumperSwitchFuseDisconnectorLoadBreakSwitchBreakerGroundDisconnector一般关联量测一般关联量测 I I、P P 、Q Q 、POS POS CIM-15开关模型功能功能：不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一：不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，定时间的短路电流， 并能在保护装置作用下自动跳闸，并能在保护装

11、置作用下自动跳闸，切除故障。切除故障。图形符号图形符号5.1 断路器: breaker220KV少油断路器5.2 断路器:breakerQF图形符号图形符号500kVSF6断路器5.3 隔离开关:disconector 功能功能：主要用来隔离高压电源以保证其：主要用来隔离高压电源以保证其他设备的安全检修。它没有专门他设备的安全检修。它没有专门 的灭弧的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。但它可装置，因此不允许带负荷操作。但它可以用来通断一定的小电流电路等。以用来通断一定的小电流电路等。图形符号图形符号5.4 隔离开关:disconector5.5 负荷开关: load disconector5.6

12、 开关基本属性 基本属性:struct BREAKER_PARAintm_ID;char m_name32;char m_description64;char m_phases4;intm_terminal0_id;intm_terminal1_id;SF_Bytem_normalOpen;SDateTimem_switchOnDate;intm_basevoltage_id;intm_equipmentcontainer_id;6 变压器模型 6.1 变压器模型基本表 PowerTransformer : 容器容器 PowerTransformEnd : 单端元件单端元件,I,P,QTapc

13、hanger : POS按绕组分类按绕组分类双绕组变压器双绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器分裂绕组变压器分裂绕组变压器自耦变压器自耦变压器续上页续上页10kV级级SCB10型型 (IP20) 10kV级级SG10型型10kV级级SCB10型（型（IP00)高压接线端子高压接线端子低压接线端子低压接线端子温控仪温控仪冷却风机冷却风机低压绕组低压绕组高压绕组高压绕组环氧树脂环氧树脂浇注浇注 铁心铁心无载分接无载分接开关开关7 发电机模型 发电机7.1 发电机模型属性 struct SYNCHRONOUSMACHINE_PARAintm_ID;charm_name32;charm_descript

14、ion64;intm_company_id;intm_terminal0_id;floatm_baseMVar;floatm_damping;floatm_inertia;floatm_r;floatm_r0;floatm_x;floatm_x0;floatm_xDirectSubtrans;floatm_xDirectSync;floatm_xDirectTrans;floatm_xQuadSubtrans;floatm_TD0Subtrans;floatm_TD0Trans;floatm_TQ0Subtrans;floatm_TQ0Trans;floatm_xQuadSync;floatm

15、_xQuadTrans;shortm_operatingMode;shortm_type;intm_basevoltage_id;intm_basevoltage_idx;intm_swingRank;intm_avr_model;intm_avrID;intm_gov_model;intm_govID;intm_pss_model;intm_pssID;8 负荷设备模型 EquivalentLoad(from LoadModel)InductionMotorLoad(from LoadModel)EnergyConsumerStationSupply(from LoadModel)Custo

16、merMeter(from LoadModel)8.1 负荷设备模型属性 struct ENERGYCONSUMER_PARAintm_ID;charm_name32;charm_description64;intm_terminal0_id;floatm_pFexp;floatm_pFixed;floatm_pFixedPct;floatm_pNom;floatm_pNomPct;floatm_powerFactor;floatm_pVexp;floatm_qFexp;floatm_qFixed;floatm_qFixedPct;floatm_qNom;floatm_qNomPct;floa

17、tm_qVexp;intm_loadDemandModels;floatm_loadDemandModelsIdx;intm_basevoltage_idx;9 物理母线模型 S/S ATrans #1CB110CB120LS111LS112LS121LS122Bus 1-1Bus 1-2Bus 2-1Bus 2-2157kV77kV表名：表名： BusBarSection 单端元件单端元件9.1 9.1 母线模型属性母线模型属性 struct BUSBARSECTION_PARAint m_ID;charm_name32;charm_description64;charm_phases4;i

18、nt m_terminal0_id;int m_basevoltage_id;int m_equipmentcontainer_id;10 拓朴关系Node and branch modelCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCN CNCNCNTopology modelTopologicalNodeConnectivityNode11 11 量测关联量测关联 11.2 扩展扩展PMU数据的量测属性数据的量测属性11.3 11.3 量测类型定义量测类型定义NameNamealiasNamealiasNameDescriptionDescriptionCurrent Curr

19、ent AmpsAmps非三相电路的电流非三相电路的电流(rm.)(rm.)ThreePhaseCurrent ThreePhaseCurrent TotAmpsTotAmps三相电路的总电流三相电路的总电流(rms)(rms)Frequency Frequency HzHz频率频率 ( (f)f)PowerFactortPowerFactortPwrFacPwrFac功率因数功率因数 ( (pfpf) )ThreePhasePowerFactorThreePhasePowerFactorTotPFTotPF三相电路的平均功率因数三相电路的平均功率因数( (pfpf) )ThreePhaseA

20、pparentPower ThreePhaseApparentPower TotVATotVA三相电路的总视在功率三相电路的总视在功率 ( (S S) )ThreePhaseReactivePowerr ThreePhaseReactivePowerr TotVATotVA三相电路的总无功功率三相电路的总无功功率( (Q Q) )ThreePhaseActivePower ThreePhaseActivePower TotWTotW三相电路的总有功功率三相电路的总有功功率( (P P) ) ApparentPower ApparentPower VoltAmpVoltAmp非三相电路的视在功率

21、非三相电路的视在功率( (S S) )ReactivePower ReactivePower VoltAmpRVoltAmpR非三相电路的无功功率非三相电路的无功功率 ( (Q Q) )Voltage Voltage VoltsVolts电压电压 ( (V V) (r.m.s.) (r.m.s.)ActivePowerActivePowerWattsWatts非三相电路的有功功率非三相电路的有功功率 ( (P P) )PressurePressurePresPres压力压力Temperature Temperature TempTemp温度温度ThreePhaseAngle ThreePhas

22、eAngle TotAngTotAng三相电路的相角三相电路的相角(phi)(phi)11.3 11.3 量测类型定义量测类型定义( (续续) )NamealiasNameDescriptionApparentEnergyApparentEnergyTotVAhTotVAh视在能量视在能量ReactiveEnergy ReactiveEnergy TotVArhTotVArh无功能量无功能量ActiveEnergy ActiveEnergy TotWhTotWh有功能量有功能量Automatic Automatic AutoAuto自动运行自动运行 ( (非手动非手动). automatic = TRUE). automatic = TRUELocalOperation LocalOperation LocLoc当地运行当地运行 ( (非远动非远动). local =TRUE). local =TRUEAutomaticControAutomaticControl LTCBlkl LTCBlkLTC LTC 闭锁的自动控制闭锁的自动控制 ( (受约束的受约束的). block