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1、2013.11 电力系统一次电力系统一次设备设备CIM-15CIM-15模型模型 齐文斌 目 录 n 电力系统概述 n 电力系统模型 n 模型的基本属性 字段 n 线路模型 n 开关设备模型 n 变压器模型 n 发电机模型 n 负荷设备模型 n 物理母线模型 n 拓扑模型 n 量测关联 n CIM及SVG数据交换 n CSGC-3000/WAMS工 程实现 1 电力系统概述 发电发电用电用电输电输电变电变电配电配电 RTURTU RTURTURTU RTU 数据采集和传输 应用服务器应用服务器 电电 网网 调调 度度 1.1 电力系统 水库 G M M 电力网 电力系统 动力系统 发电厂 水轮
2、机 发电机 变电所 升压变压器 输电线路 变电所 降压变压器 用户 用电设备 1.2 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。具体组成如下： 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
3、以及核动力发电厂的反应堆等）包 含在内的系统。 通常，将发电厂电能送到负荷中心的线路叫输电线路。负荷中心至各用户的线路叫 配电线路。负荷中心一般设变电站 。 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
4、电力系统 超高压远距 离输电网 地方电力网 区域电力网 110 kV 35kV 35kV 500kV220kV110kV10 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： 低压网：电压等级在1kV以下； 中压网：110kV； 高压网：高于10kV、低于330kV； 超高压网：低于750kV； 特高压网：1000kV及以上。 2 公共信息模型CIM CIM(Common Information Model)描述了电力企 业的所有主要对象，特别是那些与电力运行有 关的对象。通过提供一种用对象类和属性及它 们之
5、间的关系来表示电力系统资源的标准方法 。 CIM是电网模型的定义。 CIM是IEC 61970的基础与核心 CIM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 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 2.2 变电站的一次接线 2.3
6、 一次接线图 3 容 器 3.1 基本层次关系 主控制区（HostControlArea） 子控制区(SubControlArea） 厂站（Substation） 分接头调节器（TapChanger） 电压等级（VoltageLevel） 间隔（Bay） 隔离开关（Disconnector） 断路器（Breaker） 接地刀闸（GroundDisconnector） 母线段（BusbarSection） 同步电机（SynchronousMachine） 电能用户（EnergyConsumer） 补偿器（Compensator） 变压器（PowerTransformer） 变压器绕组（Trans
7、formerWinding） -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.三峡厂.500kV.5011开 关间隔 S/S BS/S A Line #1 Line #2 4 线路模型(AclineSegment) 关联
8、量测 I、P 、Q 、V 4.1 线路基本属性 基本属性: struct ACLINESEGMENT_PARA intm_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; floatm_r; floatm_r0; floatm_x; floatm_x0; intm_basevoltage_id; intm_
9、fromBay_id; intm_toBay_id; ; 5 CIM-12开关设备模型 一般关联量测 I、P 、Q 、POS CIM-15开关模型 功能：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， 并能在保护装置作用下自动跳闸， 切除故障。 图形符号 5.1 断路器: breaker 220KV少油断路器 5.2 断路器:breaker QF 图形符号 500kVSF6断路器 5.3 隔离开关:disconector 功能：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 的灭弧装 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。 图形符号 5.4
10、 隔离开关:disconector 5.5 负荷开关: load disconector 5.6 开关基本属性 基本属性: struct BREAKER_PARA intm_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
11、PowerTransformer : 容器 PowerTransformEnd : 单端元件,I,P,Q Tapchanger : 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 10kV级SCB10型 (IP20) 10kV级SG10型 10kV级SCB10型（IP00) 高压接线端子 低压接线端子温控仪 冷却风机 低压绕组 高压绕组 环氧树脂 浇注 铁心 无载分接 开关 7 发电机模型 发电机 7.1 发电机模型属性 struct SYNCHRONOUSMACHINE_PARA intm_ID; charm_name32; charm_descripti
12、on64; 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
13、_xQuadSync; floatm_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 8.1 负荷设备模型属性 struct ENERGYCONSUMER_PARA intm_ID; charm_name32; charm_description
14、64; 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; floatm_qVexp; intm_loadDemandModels; floatm_loadDemandModelsIdx; intm_basevoltage_idx; ; 9
15、物理母线模型 S/S A Trans #1 CB110 CB120 LS111 LS112 LS121 LS122 Bus 1-1 Bus 1-2 Bus 2-1 Bus 2-2 157kV 77kV 表名： BusBarSection 单端元件 9.1 母线模型属性 struct BUSBARSECTION_PARA int m_ID; charm_name32; charm_description64; charm_phases4; int m_terminal0_id; int m_basevoltage_id; int m_equipmentcontainer_id; ; 10 拓朴关
16、系 Node and branch model CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CNCN Topology model TopologicalNode ConnectivityNode 11 量测关联 11.2 扩展PMU数据的量测属性 11.3 量测类型定义 表1- MeasurementType 命名规则 Name aliasNameDescription Current Amps非三相电电路的电电流(rm.) ThreePhaseCurrent TotAmps三相电电路的总电总电 流(rms) Frequency Hz频频率 (f) PowerFactortPwrFac功率因数 (pf) ThreePhasePowerFactorTotPF三相电电路的平均功率因数(pf) ThreePhaseApparent
