（电力系统及其自动化专业论文）电力系统信息整合与技术集成的研究及应用.pdf

浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o no fe l e c t r i cu t i l i t y , al o t so f a l l a r o u n da n dd i s t r i b u t e da p p l i c a t i o ns y s t e m sa r eb u i l t t h e s ea p p l i c a t i o ns y s t e m sa r e m a y b e b u i l ti nd i f f e r e n tp e r i o d ，h a r d w a r ea n ds o f t w a r eo fw h i c hm a y b ec o m ef r o m d i f f e r e n tm a n u f a c t u r e s ，a n dt h e i r sd a t aa n dr e p o r tf o r mf o r m a ta f e m a y b en o t c o m p a t i b l e t h ed e s i g ne m p h a s e s o ft h e s es y s t e m sa l w a y sl o c a t ei np r o v i d i n g p e r f e c t s o l u t i o nf o rs o n 2 es p e c i f i c a l l yp r o b l e m ，b u ti ti g n o r e st h ei n t e r f a c ew i t ho t h e rs y s t e m s ， s oi ti s v e r yd i f f i c u l tt or e a l i z et h ei n f o r m a t i o ns h a r i n g t h ed e p l o y m e n to ft h e s e s y s t e m s ，m a k ee n t e r p r i s er u ni n t ot h eb e m u s e m e n to f “i n f o r m a t i o ni s o l a t e di s l a n d ” u n d e rt h i sb a c k g r o u n d ，i n f o r m a t i o nc o n f o r m i t yo f e l e c t r i cu t i l i t yi sn e c e s s a r y t h ep r o b l e m se x i s t i n gi n p r e s e n ti n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o no fp o w e rs y s t e ma r e i n t r o d u c e di nt h i sp a p e ra n dt h es o l u t i o n sa r et h e ng i v e n i tg i v e se m p h a s i st o e x p a t i a t et h ec o l n l n o ni n f o r m a t i o nm o d e l ( c i m ) ，w h i c h i st h er e p r e s e n t a t i v es o l u t i o n i ni n f o r m a t i o nc o n f o r m i t yf i e l d ，a n dg o e so nt h er e s e a r c ha tt h ev i e wo ft e c h n i c a l a p p l i c a t i o n m s ot h i sp a p e r d e s c r i b e st h ec u r r e n ts o l u t i o n so f t e c h n o l o g yi n t e g r a t i o n a tt h el a s t ，t h ea u t h o r d e s i g n s ac o m m o ni n f o r m a t i o ni n t e r a c t i o n p l a t f o r m a n d c o m p l e t e si ts u c c e s s f u l l yc o m b i n e dw i t ht h ea c t u a lt a s k , w h i c hi st h ev a l i d a t i o nt o i n f o r m a t i o nc o n f o r m i t y k e y w o r d s ： i n f o r m a t i o nc o n f o r m i t y ：t e c h n o l o g yi n t e g r a t i o nc o m m o ni n f o r m a t i o nm o d e l ( c i m ) e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ( x m l ) ；c o m m o ni n f o r m a t i o ni n t e r a c t i o np l a f f o r m ； s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s ( s v g ) i s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c o l ( s o a p ) ； u 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1电力企业应用系统的现状 随着电力企业信息化的完善，建设了大批综合性的、分布式应用的系统。这 些系统的运用极大地提高了电力企业运行效率。但随着运用的深入，一些问题也 逐步暴露。这些应用系统可能是在不同时期开发的，采用的硬件、软件可能分别 来自不同的厂商，数据、报表格式可能也互不兼容。这些系统的设计重点通常放 在了对某类特定问题提供完善的解决方案，而忽略了与其它系统的接口，使得信 息的共享非常困难。这些系统的部署，使企业陷入了“信息孤岛”的困惑。 具体来说，在宏观层面上，它的问题表现为：当用户对老的系统更新换代 时，由于运行平台不兼容，用户原来的一些运行稳定可靠的软件不能再正常运行， 用户长期积累的数据资料和二次开发的工作不能保留；当用户对系统中某一部 分的功能进行扩展时，如果使用第三方软件，由于接口专用，需要重复编写一些 相同功用的软件，浪费了用户的资金和时问；当用户进行后期功能招标时，由 于第三方软件的接口问题，往往使用户选择原来系统的厂家，不能选择最好的应 用软件。 在微观上，即技术层面上，由于不同的计算机硬件平台、不同的操作系统、 不同的数据库技术和不同的通信规约的采用，出现的问题表现在： 网络协议互不兼容 由于各个电力应用程序往往是由不同的开发商分别研制开发的，大多数采用 各自的通讯协议，互不兼容。这样使得各个系统通信问题复杂化，下一级系统要 无条件地满足上一级系统要求，需要频繁地做大量协议转换工作，很难实现各个 子系统地相互通信。 管理信息不能互通 在同一级的系统中，这些分离的子系统分别负责系统中不同的功能内容，它 们互相之间几乎没有信息交换，这给全系统综合应用造成了很大的局限性。 缺乏对整个网络的综合管理 各个子系统在物理上互相连接，在功能上相互依赖。但目前缺乏对整个电力 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 应用的综合管理系统，不能实现高层次的电力系统综合应用，从而使整个系统的 应用水平受到制约。例如，数据库格式不统一，各个子系统按照自己的数据格式 进行数据处理，造成数据库资源浪费。 管理内容庞杂、操作界面多样 不同时期建立、不同厂商开发、未遵循统一标准的各种各样的子系统必然拥 有形式多种多样的操作界面、具有千差万别的管理功能。这种局面给电力应用系 统的集中和一体化管理带来了极大的不便。 1 2 电力企业对信息共享的要求 新时期的国内电力行业面临着重大变革，在保障电力安全生产的基础上，提 高管理效益和以客户为中心的经营思想逐渐渗透到供电企业管理的各个层面。在 保留现有系统实用化功能的基础上，建立一个坚实的i t 架构，优化企业资源配 置，简化管理流程，提高管理效率和客户服务水平，使得信息化系统能够适应变 化、超越变化，这对于供电企业具有重大的意义，信息共享的需求也随之曰益强 烈。 信息系统当前面临的问题归根结底就是信息整合和系统互联的问题。信息共 享为此提供了一条解决途径，它包括系统的集成和信息的整合两部分内容。 在系统集成方面，主要表现为：将多个应用系统互联以达到信息共享。 应用系统的互联是信息共享的物理基础，从硬件上达到系统的互联，才有真正意 义上的数据传输的“通道”；将应用软件的数据交换标准化以实现多系统的数 据统一交换。每套系统都可能有其独有的数据格式，每两个系统之间进行数据传 递就需要分别在两个系统之上添加一个针对对方数据格式的接口，如此多系统的 接口将非常密集，管理也非常困难。而且一旦新系统投运，需要添加的接口将成 倍数增长。因此，如果实现应用软件的数据交换标准化，每套系统只需要针对标 准数据格式实现和管理一个接口，整个环境将变得非常简单，易于管理和维护： 根据业务处理需求来协调不同应用的功能，增强整个体系的协作能力。企业 的业务流程通常会涉及到很多不同的应用，而这些应用又可能分布在不同的信息 系统中。一个完整的业务处理需要这些系统协同工作，而系统的集成能够使这些 业务流程化，最大限度地增强体系协作能力。 浙江大学硕士学位论文第一章绪论 此外，对于信息整合的要求在于：对信息进行正确的描述。信息的准确 度至关重要，只有准确的信息才具有真实的意义；能够在异构的环境中实现 信息的共享在正确的地方提供正确的信息。在异构的环境中，一个系统将正 确的信息传递到需求系统，这才是信息共享的目的；能够实时更新信息以反 映企业运营的实际状态。某些信息具有时效性，要掌握当前企业的运营状态，实 时信息的更新十分重要；协调企业的商业过程并对企业运营进行组织和调整。 当然，要达到这些要求，还需要一个能够对数据交换进行有效部署的集成框 架。 1 3以前的集成解决方案 以前的集成解决方案概括来说大致有三种 从一个厂商购买所有的产品 一个系统或其子系统都从一个签署承包责任的厂商购买。这个解决方案的优 点在于：最小化了系统间的互联、减少了数据错误传送的几率和一个有效的责任 负责商。缺点在于：每一个厂商都有其专有的解决方案，因此，他们往往是让用 户选择替代产品，而不是替用户对现有产品进行升级。此外，几乎很少有一个厂 商在所有的应用领域都拥有杰出专业知识和开发经验。这就限制了用户对某一应 用系统领域最佳产品的选择。 基于中心数据库的系统集成 把所有的东西都楚合进一个中心数据库，如图1 1 所示。但把横跨几个领域 的数据都集成到一个中心数据库中也存在着以下几个疑问。第一，当应用系统不 断的增加时，数据库对于数据的分配就成了一个瓶颈。因为，在这当中，对于各 个分布式应用程序数据的快速改变，数据库并没有对这种异步处理进行优化。第 二，传统的系统开发通常是一个基于触发器的程序，这使得系统很难被维护，特 别调用的接口函数没有被整合进数据库。第三，由于中心数据库使用，增加了原 来独立运行的程序的耦合性。 浙江大学硕士学位论文第一章绪论 图1 1基于中心数据库的系统集成 点对点方式的系统互联 通过每个系统之间的互联来达到信息整合的目的。这种方式虽然暂时建立了 系统间的简单互联。但是对于这样的网状互联方式，如图1 2 ，当在原来已经互 联的n 个系统中增加一个系统联结时，需要为这个新增加的系统建立与其它n 个系统的互联接口。而且当n 个系统互联时，需要建立的接口程序就有n * ( n - 1 ) 2 个。如此，不仅增加的了开发的工作，而且使得系统难以维护。 图1 2 点对点的系统集成 1 4 更为灵活的集成策略 电网自动化系统发展迄今已历经三代，随着计算机和网络技术的飞速发展， 第四代自动化系统的基础条件如i n t e r n e t 技术、面向对象技术、数据库技术、 4 浙江大学硕士学位论文第一章绪论 j a v a 技术、中间件技术、多代理技术、厂站自动化技术、安全防护技术、电力 市场运营技术等已经具备，因此也就出现了更为灵活的集成策略，即基于集成总 线方式的解决方案。 新一代电网自动化系统的集成结构如图1 3 所示，系统将各部件封装成对象， 依次插在这个“接口体系”上，任何一个系统的变化，只要它遵循接口体系，则 另外的系统就不需要有任何变化。以此方式实现的系统中，可以集成不同厂家、 运行于不同的计算机平台、采用不同语言实现的各种应用对象，并且这些应用对 象可以很方便地拆卸和更换。整个集成系统是个松耦合的系统，它改变了以往系 统以数据库为中心，所有数据由某一数据库管理系统管理的局面，数据可能分散 在各个应用对象中，数据访问代理为客户提供透明的数据访问，保证系统中各应 用对象的“即插即用”。 图1 3 基于接口体系的集成策略 在图1 3 中，可以将接口体系看作基于i t 技术的中间件技术，这方面的技 术包括c o r b a 、e j b 、d c o m 等等。这些技术解决了多个系统之间互联的底层 问题，也就是说解决了软件之间的通信问题，但是它并不能将整个系统“有效地” 连接起来。打个比方，网络t c p i p 协议解决了计算机之间的互通问题，但是如 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 果没有丌p 协议，就不可能在两台计算机之间方便的上载、下载文件，没有 e m a i l 协议，就不能互相之间发邮件。所以如果纯粹只是基于i t 技术，那么只 能说有了互联的基础，但还是不能将系统互联起来。所以，上层的数据传递需要 通过标准接口，它根据相关的数据标准，将各种不同的数据格式导出为相同的符 合标准的数据形式，再通过接口体系进行数据的通讯和交互。 1 5 本文所做的工作 在电力自动化系统中，e m s 的作用不可替代，它的信息化进程直接关乎电 力企业的经济效益和运行效率。而随着e m s 系统的发展，数据交换的压力越来 越大。在这之中，电力系统模型和公共图形的交换需求尤为巨大。在8 0 年代末， 为了解决e m s 系统间数据的共享，美国e p r i 成立了c c a p i 小组，他们的努力 产生了交换电力系统模型和公共图形信息的方法学。 c c a p i 小组制定起草了许多关于相关标准，后来提交给i e ct c 5 7 工作组。 i e ct c 5 7 工作组也一直致力于电力系统自动化和信息系统的标准起草工作，为 解决基于网络的变电站综合自动化、e m s 、d m s 的信息集成等问题，逐步制订 并演变成为i e c6 1 9 7 0 标准。同时，随着企业其他应用间共享数据的要求，将除 去6 1 9 7 0 规定部分的内容外的所有电力系统对象均纳入到i e c6 1 9 6 8 标准中。 c c a p i 的公共图形交换组也于2 0 0 1 年春季成立，其主要目的就是为基于 s v g 的企业图形交换定义标准，它现在的工作是在e m s 的图形交换。当然这个 工作组也希望能够将图形交换的工作扩展到各个电力领域，w g l 4 工作组已经接 手做这个工作，它采用了i e c6 1 9 6 8 标准中的l o c a t i o n 包来规范这个作用。 本文的工作首先是研究相关的国际标准i e c6 1 9 7 0 、i e c6 1 9 6 8 ，探索电力系 统领域的信息整合问题，并从i t 技术上对其进行可行性研究，适当进行相关应 用程序的开发；另外，由于s v g 标准还在制定当中，对s v g 图形及其相关交互 语言的开发进行初步探索；最后是技术集成方面的问题，研究目前国际比较流行 的解决方案，分析时下比较成熟的技术实现。以此前期研究为基础，以e m s 数 据交换为切入点，借助杭州电力局企业集成总线及其已成功开发完成的c i m 标 准数据服务器，本文的目标是设计完成一套公共信息交互平台。它以从e m s 中 导出的已成为标准格式的电网模型数据和公共图形数据为数据源，利用一定的计 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 算机技术达到电网模型与公共图形交互的效果，以此对信息整合做出有效性的验 证。在此基础之上，利用w e bs e r v i c e 技术，本文还在平台上开发了部分高级应 用功能，即在使用s v g 显示的电网一次接线图上，动态分析电网拓扑关系，显 示设备带电状态，由此实现动态着色功能，同时在此基础上附带开关操作预判、 变电站失电预警以及实时量测数据显示、具体设备的属性访问等功能，以此诠释 信息整合在电力企业信息化进程中的良好的前景和广阔的应用空间。 7 浙江大学硕士学位论文第二章电力系统信息整合 2 1 概述 第二章电力系统信息整合 信息资源是实现企业信息化的基础，企业信息模型是企业全域资源的组织， 是按标准、规范有序组织的结果。企业信息模型的建设应包括企业生产、经营和 管理活动的数据采集、加工和处理以及以“信息为中心”由低级逐步向高级发展综 合应用数据库的建设，达到企业资源的优化配置，不断提高企业管理的效率和水 平，进而提高企业经济效益和核心竞争能力。 电力企业信息系统发展迄今已经形成了e m s 、调度生产管理、电费计量、 配电网自动化、电力市场技术支持等各式各样的系统，这些系统是根据实际生产 和管理的需要而提出来的，包含了电力企业大部分的信息资源。随着计算机和网 络技术的飞速发展和新技术的不断涌现，国际电工委员会( i e c ) 正以此为基础 上积极准备新的标准体系来诠释这些信息资源。其中i e c6 1 9 7 0 和i e c 6 1 9 6 8 是 与信息整合极为密切相关的两大标准体系，它们分别描述了能量管理系统和配电 管理系统的应用程序接口。两个系列标准共同定义了一种电力系统公共信息模型 c i m ( c o m m o n i n f o r m a t i o nm o d c l l 。它主要定义了电力系统模型交换的数据标准。 2 2 公共信息模型( c i m ) 公共信息模型c i m 是电力企业应用集成的重要工具，它包括公用类、属性、 关系等，其类( c l a s s ) 及对象( 0 b j e c t ) 是抽象的，可以用于许多电力系统应用，它 是逻辑数据结构的灵魂，可定义信息交换模型。 2 2 1c i m 规范综述 c i m 是使用面向对象建模技术统一建模语言( u m l ) 定义的。它将c 1 m 定义成很多包，每一个包中包含一个或多个类图，用图形表示该包中的所有类和 它们之间的关系。 一个包一般意义上是指将相关模型元件分组的方法。没有具体的语义意义。 浙江大学硕士学位论文第二章电力系统信息整合 包的选择是为了使模型更易于设计、理解和查看。公共信息模型是由一整套包所 组成的。模型元件对象实体可以具有跨包的关联。每一应用可阻使用几个包所表 示的信息。 整个e m s 应用中的c i m 分为下面几个包，同时包再分成组，以此作为一 个单独的标准文件。 i e c6 1 9 7 0 第3 0 1 部分 核心包( c o r e ) 域包( d o m a i n ) 发电包( g e n e r a t i o n ) 发电动态包( g e n e r a t i o nd y n a m i c s ) 负荷包( l o a d m o d e l ) 测量包( m e a s ) 停运包( o u t a g e ) 生产包( p r o d u c t i o n ) 保护包( p r o t e c t i o n ) 拓扑包( t o p o l o g y ) 电线包( w i r e s ) i e c6 1 9 7 0 第3 0 2 部分 能量计划包( e n e r g ys c h e d u l i n g ) 财务包( f i n a n c i a l ) 储备包( r e s e r v a t i o n ) i e c 6 1 9 7 0 第3 0 3 部分 s c a d a 包 需要注意的是，包的界限并不意昧着使用的界限。一个应用可以使用几个 包的c i m 实体。 图2 1 表示在c i mi e c6 1 9 7 0 3 0 1 部分中定义的各包及它们间的依赖关系。 虚线表示依赖关系，箭头从依赖性包指向它所依赖的包，比如m e a s 包依赖于 t o p o l o g y 包。 9 浙江丈学硕士学位论文第二章电力系统信息整合 图2 1c i m 包结构框图 每一个c i m 包中的类图表示了该包中所有的类和它们之间的关系。在与其 他包中的类存在关系时，这些类被标以符号以区别于拥有这些类的包。 对e m s 应用而言，就是类与对象以通用的方式对电力系统中需要表示的模 型进行建模，类是对现实世界中发现的对象的描述，例如变压器、发电机和负荷 等，它们都是e m s 中整个电力系统模型的一部分。 还应该注意到，定义c i m 是为了方便数据交换。c i m 实体除了缺省地生成、 删除、更新和读出外没有其它行为。为了使c i m 尽可能地通用，非常希望对 于特定的应用，c i m 应易于配置。一般来说，改变属性的值或域比改变类定义 更为容易。这些原则暗示c t m 应当避免定义太多的具体子类型的类。相反，c i m 定义了很多通用类，由属性给定类型名，然后应用可以根据需要，用此信息去实 例化具体的对象类型。应用可能需要其他信息去定义有效类型与关系的集合。类 具有描述对象特性的属性，c i m 中的每个类包含描述和识别该类的具体实例 的属性。 1 0 浙江大学硕士学位论文 第二章电力系统信息整合 2 2 2c i m 类的定义 c i m 是一个非常巨大的模型，为了便于对其进行管理，按照一定的分组原 则将各个类分配到几个特定的包中。由于本文所做的工作时间有限，仅参考c i m 模型中的部分内容，并以其作为数据来源的基础，以满足本文的工作需求为限。 涉及的内容如下。 域( d o m a i n ) 包和核心( c o 嘲包是c i m 中两个屉基本的包。在域包中，定义了 大量的基本数据类型使用于其他的包中。这些类型包括枚举类型、实数类型、整 数类型、字符串类型和其他类型。核心包包含了电力系统中大多数应用都会使用 到的核心对象，几乎其它的每个包都要间接或直接依赖于这个包，比如继承体系 中非常基础的命名类( n a m i n g ) 、电力系统资源类( p o w e r s y s t e m r e s o u r c e ) 、变 电站类( s u b s t a t i o n ) 等等。c i m 的基类是电力系统资源( p o w e r s y s t e m r e s o u r c e ) 类，它表达一个电力系统一般的组件意义。在概念上，一个电力系统资源可以是 一个设备( 例如开关) ，也可以是包含设备的区域( 例如变电所) 。在类的设计上， 就是这些设备和包含设备的区域从电力系统资源类继承。另外，在这个包里，端 点( t e r m i n a l ) 类也是一个非常重要的类。每个传导设备包括若干个端点。这些端 点表示了这些传导设备空间上的连接信息。在整个c i m 中，有两个内容层次： 一个就是以电力系统资源类为中心，关注这些资源的本身的参数( 例如电容的电 导和电纳) 、关联的参数( 例如开关一端的电流) 和所属关系，另一个是以端点 类为中心，建立了传导设各的连接关系，从而形成了拓扑。 拓扑( 1 o p o l o g y ) 包包含t - - 个类，分别是：连接点( c o r m e c t i v i t y n o d e ) 、拓 扑点( t o p o l o g i e a l n o d e ) 和拓扑岛( t o p o l o g i c a r s l a n d ) 。它们是甩于形成网络拓 扑模型的类。 线( w i r e ) 包包含了输电网和配电网的电气特性信息。 量测包主要包含电力系统设备的量测量和这些量的值。量钡l j ( m e a s u r e m e n t ) 类是量测包中的核心类，表示各种量测量，这种量测量可以是通过测量得到的( 例 如通过采集获取的) ，也可以是通过计算得到的( 例如是通过状态估计得到的) ， 或者其他方法得到的( 例如人工设置) 。电力系统资源类与量测类的关联表示了 该量测量是属于哪个电力系统资源的；端点类与量测类的关联表示了该量的空间 位置。量测值( m e a s u r e m e n t v a l u e ) 类描述一个量测量在各个不同时刻的状态。根 浙江大学硕士学位论文 第二章电力系统信息整合 据不同的来源以及不同的时间，一个量测对象可以关联着多个量测值对象。 就c i m 类之间的关系而言，主要存在三种关系；泛化关系、简单关联关系 和聚合关联关系。而在关联关系中，有可能存在一对一、一对多或多对一、多对 多等关联形式。 2 2 3c i m 的模型概念 在c i m 的建模过程中，有一个非常重要的特点就是它注意了电力系统模型 的概念，将实体的共性抽取出来，抽象到一定高度形成一些非常抽象的类，比如 前面举出的电力系统资源的例子。特定的一部分类与类之间的关联就可以勾勒出 一套完整的电气模型。下面选取几个具有代表性的例子做具体阐述。 夺变压器模型 如图2 2 所示，变压器类( p o w e r t r a n s f o r m e r ) 是设备类( e q u i p m e n t ) 的泛 化，设备类( e q m p m e m ) 是电力系统资源类( p o w e r s y s t e m r e s o u r c e ) 的泛化， 其它类的泛化亦可从图中看出。这是用泛化关系表达了类的继承结构，关系箭头 指向父类，这样就允许变压器类( p o w e r t r a n s f o r m e r ) 继承设备类( e q m p m e m ) 和电力系统资源类( p o w e r s y s t e m r e s o u r c e ) 的属性。 变压器( p o w e r t r a n s f o r m e r ) 拥有绕组( t r a n s f o r m e r w i n d i n g ) ，这种关系采 用聚合关系进行建模，关系连线中，菱形指向的一端为局部类，另一端指向整体 类。从图中可以看出，变压器( p o w e r t r a n s f o r m e r ) 可以有一个或多个绕组 ( t t r a n s f o r m e r w i n d i n g ) ，但是一个绕组( t r a n s f o r m e r w i n d i n g ) 只能属于一个变 压器( p o w e r t r a n s f o r m e r ) 。 绕组( t r a n s f o r m e r w i n d i n g ) 拥有的其它关系如下： 绕组( t r a n s f o m a e r w i n d i n g ) 泛化自导电设备( c o n d u c t i n g e q m p m e n t ) 。 与绕组测试类( w i n d i n g t e s t ) 有关联关系。 与分接头( t a p c h a n g e r ) 有聚合关系。 羔鬯苎兰塑主堂竺燮 蔓三皇皇查墨篓堡皇壁垒 幽2 2 变压器模型 令网络拓扑模型 图2 3 显示了拓扑类图，它建立了不同类型的导电设备之间的连接模型。此 图中还包括了与测量有关的测量包类图的一部分，它说明测量设备怎样与导电设 备相关联。 为了建立连接关系模型，定义了端点类( t e r m i n a l ) ，为导电设备提供0 ，1 或 更多个的外部连接。每一端点连接0 或1 个连接点( c o n n e c t i v i t y n o d e ) ，连接点 ( c o n n e c t i v i t y n o d e ) 是导电设备的几个端点通过零阻抗支路连接在一起的点。 个连接点( c o n n e c t i v i t y n o d e ) 可能是一个拓扑点( t o p o l o g i c a l n o d e ) 的一个 成员，而拓扑点( t o p o l o g i c a l n o d e ) 又是一个拓扑岛f r o p o l o g i c a l i s l a n d ) 的一个成 员。设备容器( e q u i p m e n t c o n t a i n e r ) 泛化自电力系统资源( p o w e r s y s t e r n r e s o u r c e ) ， 它拥有0 、1 或者多个连接点( c o n n e e t i v i t y n o d e ) 。关联关系：导电设备 ( c o n d u c t i n g e q u i p m e n t ) 一一端点( t e r m i n a l ) 和端点( t e 珊j n a l ) 一连接点 ( c o r m e c t i v i t y n o d e ) ，反映了实际电力系统网络的拓扑。导电设备 ( c o n d u c t i n g e q u i p m e n t ) 通过端点( t e r m i n a l ) 与连接点( c o r m e c t i v i t y n o d e ) 相 浙江大学硕士学位论文第二章电力系统信息整合 连接来区别于别的端点( t e r m i n a l ) 连接到相同的连接点( c o n n e c t i v i t y n o d e ) ， 因为导电设备( c o n d u c t i n g e q u i p m e n t ) 所进行的是电气连接。 i”。哑马2 刊“ fp i1 ii p o w e r s y s l e m r e s 。u r c e j i l 一塑竺三! 堕j i t + c o n d u c l 旧e q u - m e n l + t e ! i s i ；c o m 帅u c t l n g c e q o r e ) u i p m ”1 0 。1 0 1 协t e m r m c i n m a t ) | 印“。壶型0n - + ”e 文r m i n a + c o n n e ( ，h o f l e 8 溺；i i+ ：1 “、匾 i+ 。b 。，。l b 。 h 。 图2 , 3网络拓扑模型 夺设备继承体系 如图2 4 给出了c i m 继承体系的一个总的设备继承体系视图，它被包含在 电线包中，但事实上它跨越了c i m 的大多数的包。 1 4 浙江大学硕士学位论文第二章电力系统信息整合 lp o w e r ! s 塑y s ! t e 三m 竺r e l s o u r c e 午 i - - 0 0 n * 。2 。n 日l f l o a d a r e a i 恒m l o a d m o d e l ) j 图2 4 设备的继承体系 夺设备容器 图2 5 显示了c i m 模型中设备容器的概念。设备容器代表了设备的组织和 命名方法，典型的如变电站中的电压等级和间隔。可以看到，它提供了一种灵活 性，使得容器可以运用在一些特定的c i m 运用中，以此适应不同的国际情况以 及输电变电站与配电变电站之间的差异。每个容器代表了其它容器或设备的聚 浙江大学硕士学位论文 第二章电力系统信息整合 a 2 2 4c i m 小结 + c o m p o s i t e s w t c h 图2 5 设备容器 c i m 提供了一个关于电力能量管理系统信息的全面逻辑视图，是一个代表电 力企业所有主要对象的抽象模型，包括了这些对象的公有类和属性，以及它们之 间的关系。但是需要指出的是： 1 c i m 不是数据库，而仅仅是数据模型( 元数据) 。 2 遵从c i m 意味着公用接口的数据表示符合c i m 三方面的要求：语义一 命名和数据的意义。词法一数据类型，关系一根据与c i m 其他部分的关 系，可以找到与此相关的数据。 1 6 浙江大学硕士学位论文 第二章电力系统信息整合 3 遵从c i m 并不意味着数据库的结构与c i m 的类图完全一致，也不意味 着支持c i m 的所有方面。所以对于应用来说。他只要在接口上遵循c i m 原则，就可以说其遵循了c i m 。 4 由于c i m 覆盖了电力系统的大部分领域，所以对于应用来说，它只要实 现其所关注的领域的c i m 模型，而没有必要将所有的c i m 模型都导入 成自己的模型。 5 对于c i m 来说，虽然他覆盖了电力系统的大部分领域，但是对象是发展 的，电力系统会不停的出现新的设备，新的装置，那么在这些新设备的 c i m 标准没有出来之前，c i m 可以自己扩展。 2 3c i m 的静态实现一一x m l 语言 c i m 标准中仅仅定义了系统的数据模型，而对于其实现并没有具体定义。 而以x m l 语言为载体，用c i mr d fs c h e m a 定义其u m l 关系，并以简单r d f 语法为描述规则来实现c i m 电网静态模型是当前常用的方法。它能够反映电网 某个断面的全部信息。 2 3 1 可扩展标记语言( x m l ) x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 万维网联n ( w 3 c ) 设计，是通用标记语 言s g m l ( s t a n d a r dg e n e r a lm a r k u pl a n g u a g e ) 的一个子集。概括地说，x m l 是一种元数据标记语言( m e t a - m a r k u pl a n g u a g e ) ，可提供描述结构化资料的格 式；详细来说，x m l 是一种类似于h t m l ，被设计用来描述数据的语言。x m l 提供了一种独立于运行程序的方法来共享数据，它是用来自动描述信息的一种新 的标准语言，它通过计算机通信把i n t e r n e t 的功能由信息传递扩大到人类其他多 种多样的活动中去。目前，把x m l 语言作为e m s 等应用之间传递c i m 数据的 载体己得到广泛的认可。其它如医疗保健、化学工业、金融等各业界，都曾以 x m l 为载体建立了各自的应用标准。 x m l 是一种语法要求十分严格的标记语言，因此其语法有严格的限制，满 足所有语法限制的x m l 文档称之为结构良好( w e l l f o r m e d ) 的x m l 文档。 以下是一个结构良好的x m l 文档文件s u b s t a t i o n x m l 。这个例子描述了一个 浙江大学硕士学位论文第二章电力系统信息整台 变电所内断路器的情况，每个断路器都有名字、是否是常开、最后动作时间、开 断电流、开断时间等信息； 、 、 、 、 、 是标记的开始标记， 、 、 、 、 、 是标记的结束 标记。标记的开始和标记的结束必须配对使用。 1 # 主变5 0 1 6 开关 t r u e 2 0 0 1 1 0 1 31 1 ：5 1 ：2 3 6 3 0 0 0 0 0 6 为了使文档有意义，文档的作者和文档的使用者之间必须有一种约定。双方 都必须明 表示断路器的名字， 表示的是断路器的常开状 态等，这样文档对于双方才是有意义的。同时，为了使文档能够被有效地使用， 文档必须遵守一种应用层次上的语法。比如说， 、 、 、 、 元素必须包含在 ：元素中 而不是其他元素之中，并且几个元素之间出现的先后顺序必须是 、 、 、 、 这样的顺序。所 有的这些元素都必须包含在根元素 之中。 如何定义这些规则? 这就需要x m l 文档类型模式s c h e m a 。符合s c h e m a 的 x m l 文件称之为有效的( v a l i d a t i n g ) x m l 文档。上述文档中的s c h e m a l o c a t i o n 属 性告诉s c h e m a 解析器，h t t p ：w w w b r e a k e r s t o m 名域空间中的元素是在 浙江大学硕士学位论文第二章电力系统信息整合 s u b s t a t i o n x s d 文件中定义它应该遵循的规则；这样解析器就可以调用文件 s u b s t a t i o n ，x s d 来进行有效性检验。 x m ls c h e m a 的优点很多： 1 数据类型非常丰富，s c h e m a 有4 4 种内置的类型；并且s c h e m a 可以自 定义数据类型，比如定义一个范围在1 1 2 0 0 之间的自然数。 2 s c h e m a 提供的是一种面向对象的解决方案。可以通过继承来扩展或限 制一种数据类型，从而生成一种新的数据类型。 3 引入了名域空间的概念，一个v i l 文档可以调用多个s c h e m a 文档， 使得s c h e m a 代码的重用性和可扩展性都非常好。 x m ls c h e m a 的功能非常强大，但是，c i mx m l 语言需要处理一个非常巨 大的数据模式，完全是以数据为中心，直接用s c h e m a 来表达c i m 模式将有几个 问题：s c h e m a 是针对大多数情况而设计的，并不是一种以数据为中心的解决方 案；用s c h e m a 表达c i mx m l 语言过于庞大和复杂。所以，需要一种以数据为 中心的、语法简单的解决方案c i mr d fs c h e m a 。 2 3 2 公共信患模型资源描述框架模式( c i mr d fs c h e m a ) 资源描述框架r d f 是一种通用的元数据结构，是描述数据的保存、分布、 产生、使用等情况的x m l 应用。r d f 以数据为中心，为交换机器可读信息的应 用程序提供一种交互性。资源描述框架r i