董張卓，孔永超，趙元鵬

（西安石油大學(xué) 電子工程學(xué)院，陜西 西安710065）

0 引 言

隨著電力信息化的不斷發(fā)展，各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)共享、信息集成的需求日益突出［1，2］。設(shè)備編碼作為一種信息索引標(biāo)識(shí)，在信息集成中起著關(guān)鍵性的作用，然而在跨平臺(tái)應(yīng)用中，由于系統(tǒng)采用各自的編碼方案，導(dǎo)致異構(gòu)系統(tǒng)之間無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息交互和共享［3］；其次有些系統(tǒng)對(duì)同一資源所采用的描述方法不同，會(huì)出現(xiàn)編碼重疊、信息偏差、編碼穩(wěn)定性差等問(wèn)題［4］；再次由于系統(tǒng)工作人員對(duì)編碼規(guī)則理解不同，造成系統(tǒng)的編碼沒(méi)有規(guī)律性、規(guī)格混亂，無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理［5］。因此，亟需構(gòu)建一套統(tǒng)一的、唯一的、便于計(jì)算機(jī)管理的電力系統(tǒng)資源編碼體系，以適應(yīng)電力信息化的發(fā)展需求?；诖?，本文提出了一種電力資源ID編碼方案，以期解決上述問(wèn)題。

1 編碼現(xiàn)狀分析

電力系統(tǒng)資源ID編碼，是指將參與電力工程的建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)中所涉及的設(shè)備對(duì)象，采用某種規(guī)范對(duì)其進(jìn)行分類、標(biāo)識(shí)，便于計(jì)算機(jī)處理的一種手段。

從20世紀(jì)中期以來(lái)，國(guó)外的編碼系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展，其中主要包括KKS、EIIS、CCC、ALSTOM、ERDS、EDF、EAM、SDN、BSI等編碼系統(tǒng)，這些編碼體系已在眾多的電廠建設(shè)和營(yíng)運(yùn)中得到廣泛的應(yīng)用。

我國(guó)的電力行業(yè)發(fā)展比較晚，國(guó)內(nèi)的編碼體系還不成熟。目前我國(guó)編碼標(biāo)識(shí)系統(tǒng)中一部分采用隨設(shè)備進(jìn)口的國(guó)外編碼體系，另一部分是參考國(guó)外分類方法，自行設(shè)計(jì)編碼字段及碼位組合［6］。我國(guó)先后也制定了多個(gè)電力編碼標(biāo)準(zhǔn)，例如2005年12月正式發(fā)布的 《電廠標(biāo)識(shí)系統(tǒng)編碼規(guī)定》和2010年5月31號(hào)發(fā)布的DB／T50549—2010，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在我國(guó)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。由于國(guó)內(nèi)的電力編碼體系主要依據(jù)國(guó)外的一些著名編碼體系改編而來(lái)，缺乏國(guó)內(nèi)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中存在較多問(wèn)題［7－10］。主要表現(xiàn)在：使用混合的編碼方式，無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一致性和實(shí)用性差；設(shè)計(jì)人員對(duì)編碼規(guī)則的理解和認(rèn)識(shí)不同，對(duì)同類型的設(shè)備可能產(chǎn)生編碼差異或編碼重疊，使得系統(tǒng)編碼維護(hù)困難；考慮的設(shè)備過(guò)于細(xì)微，導(dǎo)致編碼結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，可擴(kuò)充性差、耦合度太高，不利于資源的計(jì)算機(jī)處理。因此，制定一套規(guī)范的、統(tǒng)一的、可擴(kuò)充性好［11］的電力資源ID編碼，有助于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)模型的共享和信息的互通。

公共信息模型 （CIM）［12］是電力系統(tǒng)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，它采用面向?qū)ο蟮姆椒?，使電力系統(tǒng)中的資源對(duì)象都由其對(duì)應(yīng)的屬性唯一確定，編碼信息作為對(duì)象的屬性值，這樣設(shè)計(jì)出合理的編碼，就可確定其所對(duì)應(yīng)的資源對(duì)象［13，14］。本文在CIM模型基礎(chǔ)上，通過(guò)分析電力系統(tǒng)的設(shè)備模型層次結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種基于CIM的編碼機(jī)制。

2 電力系統(tǒng)資源層次模型

將電能的輸送、分配再到消耗的整個(gè)過(guò)程，可用6個(gè)層次來(lái)描述［15］。第一層為供電公司，它為用戶提供電能，負(fù)責(zé)將電能安全可靠的輸送給用戶；第二層是供電分區(qū)，從供電公司傳送來(lái)的電能通常會(huì)分配到多個(gè)供電分區(qū)。供電分區(qū)的構(gòu)建是為了使電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)有一個(gè)合理的規(guī)劃，以保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行；第三層是電能的分配和變換層，由某個(gè)供電分區(qū)通過(guò)線路將電能分配給變電站或配電網(wǎng)，這一層主要實(shí)現(xiàn)了電壓等級(jí)的變換以及電能的匯聚與配送；第四層是設(shè)備層，主要是為實(shí)現(xiàn)電能的分配和變換所涉及的電氣設(shè)備，這一層資源主要包括電壓等級(jí)、線路、饋線等；第五層是對(duì)第四層設(shè)備的分解，比如電站可分解為母線段和斷路器等；第六層，這是整個(gè)層次模型的最后一層，這一層主要是饋線區(qū)段上的電力元件，像負(fù)荷、電容器、電抗器都屬于這一層。根據(jù)以上分析，可以將整個(gè)電力系統(tǒng)資源設(shè)備結(jié)構(gòu)用一個(gè)樹(shù)狀的層次模型來(lái)描述，如圖1所示。

圖1 是基于CIM的電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，它將輸、配電網(wǎng)絡(luò)模型層次按照樹(shù)形結(jié)構(gòu)統(tǒng)一地表示出來(lái)。

3 編碼規(guī)則

電力系統(tǒng)資源ID是一組特征組合碼，一共由18位十進(jìn)制數(shù)構(gòu)成。排列順序從左到右依次為：一位供電公司編碼，兩位供電分區(qū)編碼，三位地址碼，四位設(shè)備碼，四位元件碼，四位饋線區(qū)段元件編碼。編碼結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 描述了電力系統(tǒng)的資源ID結(jié)構(gòu)圖，可用字母表示為：A BB C1CC D1DDD E1EEE F1FFF，層與層之間用空格隔開(kāi)。其中第4、7、11、15位為標(biāo)識(shí)位，他們是區(qū)分同層不同設(shè)備的關(guān)鍵碼元，在每一層都有其規(guī)定的取值范圍。標(biāo)識(shí)位之后連續(xù)的兩位或三位 （即下一個(gè)標(biāo)識(shí)位出現(xiàn)之前）表示具體的設(shè)備編號(hào)。編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析如下：

（1）供電公司編碼 （A）：是指某地區(qū)的電能服務(wù)機(jī)構(gòu)，它是整個(gè)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的第一級(jí)，用一位數(shù)表示即可，見(jiàn)表1。

表1 供電公司編碼

表1 中編號(hào)為0～9分別對(duì)應(yīng)10家不同的供電公司。假設(shè)1代表西安供電公司，如果某個(gè)設(shè)備的資源ID的第1位的值是1，則表示該資源是西安供電局旗下的某個(gè)資源設(shè)備。

（2）供電分區(qū)編碼 （BB）：表示某個(gè)供電公司隸屬的某個(gè)特定的供電分區(qū)。供電分區(qū)的劃分，有助于電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃。一個(gè)供電公司通常包含幾個(gè)到幾十個(gè)供電分區(qū)不等，用兩位數(shù)來(lái)表示，范圍是00～99。編碼見(jiàn)表2。

表2 供電分區(qū)編碼

（3）地址碼 （C1CC）：表示在同一供電公司、同一供電分區(qū)下的變電站或線路或配電網(wǎng)。第四位C1是一個(gè)標(biāo)識(shí)位，取值為1、2、3中的一個(gè)。1代表變電站區(qū)域，2代表線路區(qū)段，3代表配電網(wǎng)區(qū)域。緊跟C1后兩位表示C1區(qū)域內(nèi)某個(gè)具體的站點(diǎn)，其編號(hào)用兩位數(shù)來(lái)表示，范圍是00～99，見(jiàn)表3。

表3 地址碼

表3 列出了第三層的編碼結(jié)構(gòu)。例如，某資源ID的第4、5、6位的值是2、0、1，則表示它是01號(hào)線路。

（4）設(shè)備碼 （D1DDD）：設(shè)備碼的編制策略和地址碼一樣，只不過(guò)除標(biāo)識(shí)位D1外用了三位數(shù)來(lái)表示具體設(shè)備。標(biāo)識(shí)位D1的取值為1～6的整數(shù)，順次分別表示電壓等級(jí)、變壓器、線段、電站、母線聯(lián)絡(luò)斷路器、饋線。D1之后連續(xù)3位，即格式碼中的第8、9、10位表示具體設(shè)備，見(jiàn)表4。

表4 設(shè)備編碼

設(shè)備層的編碼如表4所示，例如當(dāng)某資源ID的7、8、9、10位的值分別為4、0、1、2時(shí)，表示它是編號(hào)為12的電站。

（5）元件碼 （E1EEE）：元件碼的編制方法和設(shè)備碼的編制方法基本相同，除標(biāo)識(shí)位E1以外，同樣用三位數(shù)字來(lái)表示具體元件。標(biāo)識(shí)位E1的取值范圍是1～7，順次表示電壓等級(jí)母線段、開(kāi)關(guān)、繞組、電站母線段、斷路器／隔離開(kāi)關(guān)、饋線區(qū)段、饋線分段斷路器。緊跟E1的三位是具體元件的編號(hào)。元件碼編碼見(jiàn)表5。

表5 元件編碼

元件編碼及名稱如表5所示，如果某資源的11、12、13、14位的值為3、0、0、3，則表示該變壓器是3繞組變壓器。

（6）饋線區(qū)段元件碼 （F1FFF）：饋線區(qū)段元件碼的編制策略和設(shè)備碼、元件碼的編制策略基本相同，首位是標(biāo)識(shí)位，標(biāo)識(shí)位F1的取值范圍是1～3，順次分別表示負(fù)荷、電容器／電抗器、饋線段。緊跟著3位是具體元件編碼，編碼范圍是000～999。饋線區(qū)段元件碼的編碼見(jiàn)表6。

表6 饋線區(qū)段元件編碼

4 標(biāo)識(shí)位說(shuō)明

設(shè)計(jì)的編碼體系從第3層開(kāi)始，每層都設(shè)置了標(biāo)識(shí)位，標(biāo)識(shí)位的取值直接決定了資源所屬的區(qū)段。通常情況標(biāo)識(shí)位不為0，若一個(gè)資源的某一層沒(méi)有信息，則可將該層的標(biāo)識(shí)位置為0，并將其之后的每一位都置為0，說(shuō)明該資源的路徑信息到該標(biāo)識(shí)位就截止了。

4.1 標(biāo)識(shí)位為0的情況

若四位標(biāo)識(shí)位中某一位為0，并從該位起之后的每一位都為0，則表示該資源ID從這一位起沒(méi)有其后的資源信息。如果用ω表示標(biāo)識(shí)位的權(quán)重，則四位標(biāo)識(shí)位的權(quán)重由大到小的排序是ω4＞ω7＞ω11＞ω15。當(dāng)某資源的ID第4位為0時(shí)，并且該資源ID正常 （第4位以后全為0）則表示該資源只是某個(gè)供電公司下的某個(gè)供電分區(qū)，它的最后一層是供電分區(qū)，不存在供電分區(qū)之后的信息。如果該資源異常，即該位之后存在非0位，則表示該資源ID命名異常，系統(tǒng)不存在該資源。若從7位開(kāi)始全為0但第4位不為0，則表示該資源存在于圖1中的地址層，具體是變電站還是線路還是配電網(wǎng)則由第4位的值決定。同樣的，若該資源ID異常則表示系統(tǒng)不存在該資源。若第11位及其以后位都為0，但第4位和第7位都不為0，則表示該資源存在于圖1中的第4層，具體是哪一設(shè)備是由第7位的值決定，若該資源ID異常則表示系統(tǒng)不存在該資源對(duì)象。同樣的，若第15位為0并且第4位、第7位、第11位都不為0，則表示該資源存在于圖1中的第5層，具體是哪一設(shè)備是由第11位的值決定，若該資源ID異常則表示系統(tǒng)不存在該資源對(duì)象。對(duì)標(biāo)識(shí)位為0的情況可以總結(jié)為：四位標(biāo)識(shí)位中從某一位標(biāo)識(shí)位開(kāi)始為0，則其后的每一位都應(yīng)該為0否則該資源ID異常，但該標(biāo)識(shí)位之前的標(biāo)識(shí)位一定不為0。

4.2 正常資源ID

為了編制出正確的資源ID，根據(jù)圖1和圖2繪制了表7。表7描述整個(gè)電力系統(tǒng)資源ID，它不僅給出了各層資源ID的正常取值范圍，而且給出了父層與子層之間的關(guān)系。

表7 資源ID取值范圍及區(qū)域聯(lián)系

表7 是針對(duì)圖1和圖2設(shè)計(jì)的區(qū)域聯(lián)系表，表中給出了每個(gè)區(qū)域段的取值范圍。只要按照表7編制的資源ID肯定是合理的，這樣就避免了異常資源ID的產(chǎn)生。

5 舉 例

例如一個(gè)資源ID可用位串10210310031002 0000表示，結(jié)合表1到表6逐位解析，可得到如圖3所示的結(jié)果。

圖3 電壓等級(jí)母線段示例

圖3 是一個(gè)電壓等級(jí)母線段的例子，其資源ID是利用本文提出的編碼方式設(shè)計(jì)的。通過(guò)對(duì)資源ID為102103100310020000的資源對(duì)象進(jìn)行ID解析后，可以清楚的知道該資源所處的路徑信息。為了驗(yàn)證提出編碼方法的正確性，在.Net環(huán)境下編制了高速數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口的測(cè)試程序，通過(guò)運(yùn)行程序，可以正確的得出資源ID的路徑名，結(jié)果如圖4所示，其中父層與子層之間的拓?fù)潢P(guān)系是通過(guò)“.”來(lái)連接的。

6 結(jié)束語(yǔ)

圖4 資源ID路徑解析

在輸配電網(wǎng)分析平臺(tái)的接口設(shè)計(jì)中，需要用資源ID查找該資源的屬性信息，也可以通過(guò)資源ID來(lái)添加、刪除、更改信息。本文在CIM數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上，分析了電力系統(tǒng)資源層次結(jié)構(gòu)，并按照此結(jié)構(gòu)提出了一種描述電力系統(tǒng)資源ID的編碼方法，之后針對(duì)該編碼方法編寫(xiě)了資源ID的解析程序。編碼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于存取、具有定位長(zhǎng)等特點(diǎn)。在輸配電網(wǎng)分析平臺(tái)測(cè)試中采用該編碼體系，不僅實(shí)現(xiàn)了資源對(duì)象的可交互，而且提高了資源的存取、傳輸效率。由于電力系統(tǒng)資源信息的龐大、復(fù)雜，本文提出的編碼思想，不可能包含所有的電力資源對(duì)象，在今后的電力資源編碼研究中還需對(duì)該方法進(jìn)行擴(kuò)展或改進(jìn)。

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