（电气工程专业论文）iec61970cimxml在调度自动化系统中的应用.pdf

山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t a l o n g 、耐t l lt h ed e v e l o p m e n to fe l e c t r i cp o w e rs y s t e ma u t o m a t i o n e m s d m s b a s e do nd i s p a t c h i n ga u t o m a t i o nt og l o b a la u t o m a t i o n ，i n t e g r a t i o na n d d e v e l o p m e n tt o e n s u r ed i s p a t c h i n gc o n t r o lt h r o u g h o u tt h e 西d s e c u r i t ye c o n o m i ce f f i c i e n to p e r a t i o n u s i n gt h eu n i f o r mm o d e lo fp o w e rs y s t e m ，t h ew a yt oa c h i e v eu n i f i e de x p r e s s i o n o fi n f o r m a t i o ns h a r i n g ，a n da c h i e v em u t u a lo p e r a t i o n ，t h ed i f f e r e n ts y s t e m s ，a n dt h e r e s o u r c e ss h a r i n gd a t ae x c h a n g et oo b t a i nr e a l - t i m em o n i t o r i n gs y s t e mo fm a r k e t i n f o r m a t i o n ，t h es t a t es e c u r i t y , e c o n o m i ca n a l y s i s ，r e a l i z eo p t i m i z e do p e r a t i o na n d i m p r o v ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o ne n t e r p r i s eo v e r a l le f f i c i e n c y t h ei n t e r n a t i o n a l e l e c t r o t e c h n i c a lo r g a n i z a t i o ne s t a b l i s h e dp o w e ra p p l i c a t i o ns y s t e mi n t e r f a c es t a n d a r d s - s e r i e si e c 619 7 0t o s o f t w a r e ”p l u ga n dp l a y , a n ds c h e d u l i n gs y s t e mi n t e g r a t i o n , i n c l u d i n gc o m m o ni n f o r m a t i o nm o d e l ( c i m ) a n dc o m p o n e n ti n t e r f a c e ( c i s ) t w o r e s p e c t sc o n t e n t i t sp u r p o s ea n dm e a n i n gl i e si n ： ( 1 ) f a c i l i t a t et h ee m ss y s t e mf r o md i f f e r e n tm a n u f a c t u r e r sw i t h i n e a c h a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ； ( 2 ) f a c i l i t a t ee m s s y s t e ma n do t h e rs y s t e m so fd i s p a t c h i n gc e n t e ro ft h ei n t e r n e t ； ( 3 ) f o rd i f f e r e n ts c h e d u l i n gc e n t r ee m ss y s t e mm o d e lo ft h ee x c h a n g eb e t w e e n t or e a l i z ec o m p r e h e n s i v ed i s p a t c h i n ga u t o m a t i o no fe l e c t r i cp o w e rs y s t e m l a i daf o u n d a t i o n 。 t h i st o p i ci s ”b e i j i n ge l e c t r i cp o w e rc o m p a n y1 + 16b i gm o d u l u sm e r g e r ”p r o j e c t t h i sp a p e r , b yu s i n ge n g i n e e r i n gc o m m i s s i o n i n g ，c i mx m ld e r i v a t i o nt e c h n o l o g y t oa c h i e v ed i f f e r e n ts c h e d u l i n gs y s t e mn e t w o r km o d e lo fm e r g e r , t h r o u g hs v g f o r m a t sf o rg r a p h i ce x c h a n g e ，s h a r e g r a p h i c s ，i e c 10 4 t h r o u g hr e a l t i m ed a t a t r a n s m i s s i o n p r o t o c o l s ，i e c 6 19 7 0s t a n d a r d s a p p l i e d t ov a r i o u se m ss y s t e m r e a l i z i n gt h eg r i do n l yn e e dap l a c ef o rg r a p h i c s ，e n s u r et h et i m e l yu p d a t i n g m a i n t e n a n c ea n da c c u r a c y k e yw o r d s ：i e c 6 1 9 7 0c i ms v gd i s p a t c h i n ga u t o m a t i o n i i 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：醉 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) ：畔新虢坶 山东大学硕士学位论文 1 1 概述 第1 章引言 当前，电力系统自动化的发展趋势是各级主站以e m s d m s 调度自动化为基 础向全局自动化、集成调度控制发展，以保证整个电网安全经济高效地运行。采 用统一的电力系统对象模型的描述，统一的表达方式来达到信息的共享，达到不 同系统的相互操作，交换共享数据和资源，以获取实时的市场信息、监视系统状 态，进行安全经济分析，实现应用集成优化运行，提高企业整体效益【l 捌。i e c 第5 7 技术委员会的1 3 工作组推出的主站侧各应用系统接口的系列标准i e c 6 1 9 7 0 ，i e c 6 1 9 7 0 是一个为实现面向对象“即插即用应用程序接口a p i 的国 际标准，其核心部分是c c a p i - - c i m ，即控制中心接口的公用信息模型。 i e c 6 1 9 7 0 标准中c i m 用一套规范化的、面向对象的标准格式描述电力系统 模型，通过采用对象类、对象属性以及它们之间的关系描述电力系统的资源。 c i m 数据模型的建立为异构系统和不同广家的应用之间的数据交换提供了可靠 和稳定的数据平台，但目前e ms 系统中的大量应用马上移植到c i m 模型上难 度是很大的，尤其是c i m 模型本身也在不断的完善和发展中，所以现阶段基于 c i m x m l 方式的导人导出是系统和应用之问进行数据交换的主要方式之一。 我国的c c a p i 工作在国调中心的统一组织和协调下，经成功地进行多次互操作 实验，包括中国国内多家单位积极参加【5 刁】。 电力系统的信息化起步于上世纪6 0 年代，几度潮起潮落，既有成绩，也有 困惑。一方面是各种基础设施和应用软件在不断升级换代，另一方面随着建设水 平不断提升，一些单位和部门从各自的需求出发，建立了各自不同的信息管理系 统，如办公自动化系统、管理信息系统、电力市场和营销系统、能量管理系统、 配电管理系统、呼叫中心等。这些系统的建设，大大提高了电力企业内业务流程 的自动化以及企业的运行效率。然而，随着电力改革的深入和竞争机制的逐步引 入，电力市场对电力企业的运作效率和灵活性提出了更高的要求。特别是一些业 务流需要跨越多个部门、多个系统才能完成，以及企业的一些决策需要综合多个 业务部门的信息。 山东大学硕士学位论文 由于现有业务系统缺乏从整个企业的角度进行统一规划和设计，开发实践不 同，使用的操作系统，系统模型，数据格式都各异，系统间信息交互困难，形成 了越来越多、大大小小的信息“孤岛”。应用系统之间的数据交换接口就成为困 扰企业信息管理发展的一大难题。为摆脱这一困境，专家认为，只有在把握企业 信息化发展规律的基础上，加强应用建设和资源整合，联通“孤岛”，搭建起统 一高效的信息平台，才能更好地满足企业现代化管理的要求 8 - 9 。 1 2 本课题研究的意义 随着电力工业的发展，各个应用系统之间信息共享和应用集成需求凸现出 来，其需求覆盖了不同的层次，从电力公司内部不同应用之间，到不同电力公司 之间，都要求方便、灵活地实现信息共享和应用集成。 应用系统之间的信息的交换与共享可以在多个层次上进行，从最基本的数据 交换，到模型信息的交换，到应用功能层面上的共享和集成。电力行业应用系统 之间的数据交换十分普遍，例如能量管理系统( e n e r g y ma n a g e m e n t s ys t e m e m s ) 之间的实时数据交换。数据交换的手段和实现方式非常丰富，依赖于各个应用系 统的具体情况。 电力系统模型信息交换的需求由来己久。一个典型的应用就是相邻的电力公 司相互交换电网运行模型信息，以支持系统规划功能，包括电网规划、检修计划 和运行方式规划，搭建仿真计算环境进行电力系统经济性安全性分析。为了能 正确地进行分析，除了本组织所辖的电网外，相邻电网的主要部分必须在系统中 建模。 随着电力市场的出现，电网运行操作必须完全开放以促进电力公司间的公平 竞争。为了高效地协调输电网的使用，确保电网安全可靠运行，在美国出现了独 立运营商( i n d e p e n d e n t s e r v i c e o r g a n i z a t i o n i s o ) 和地区输电商 ( r e g i o n a l t r a n s m i s s i o no r g a n i z a t i o n r t o ) 。这些组织必须维护一个跨越多个服务 区域的电网运行模型，以便正确地检查电网操作的安全性、可靠性。为了实现这 个目标，他们和各电力公司必须定期交换基于节点开关的详细的系统模型，基 于规划模式的数据格式不能满足这个要求。i s o r t o 借助特定的格式转换程序， 将来自不同参与公司的节点开关模型，人工进行数据维护。 2 山东大学硕士学位论文 应用功能的共享和集成是今后信息系统建设的方向，目标是建设一个统一 的、“即插即用的应用平台，支持各类应用系统功能模块之间的集成和共享。 这也是目前正在快速发展的“企业应用集成，( e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o nn t e g r a t i o n e a i ) 的核心内容。 针对蓬勃发展的信息共享和应用集成的需求，目前的应用系统接口己不能适 应。在电力系统生产的神经中枢一调度中心控制中心，这一趋势表现得尤为明 显，问题尤其突出。 电网控制中心的核心系统是能量管理系统( e m s ) ，e m s 系统是为电力系统控 制中心提供数据采集、监视、控制和优化，以及为电力市场提供交易计划安全分 析服务的计算机软硬件系统的总称。它包括为上层电力应用提供服务的支撑软件 平台和为发电和输电设备安全监视和控制、经济运行提供支持的电力应用软件， 其目的是用最小成本保证电网的供电安全性。随着电力系统规模的不断扩大，电 网管理自动化水平的不断提高，电网能量管理系统的实用化应用水平不断深入， e m s 已从传统的数据采集与监控系统、自动发电控制系统( s c a d a a g c ) 的实用 化提高到电网能量管理系统的负荷预测、状态估计、调度员潮流、安全分析、电 压无功优化、最优潮流等电力应用软件的实用化。 此外，为了满足特殊的需要，不同的功能由许多不同类型的计算机系统和应 用软件来执行，而这些系统和应用软件很少有被设计成能够彼此交换信息的。通 常每个系统的数据格式应用接口都是不同的，每个应用需要针对其他应用开发 专门的数据接口转换程序以实现信息共享。随着应用系统数量的增加，这样做的 成本很高，管理维护困难，不能灵活地实现各个应用间的互操作，不能充分有效 地保护在各个应用中己有的投资。 1 3 国内外研究现状 电力企业希望通过数据资源的集成和整合，优化企业数据关系，有效配置企 业资源，提升企业的效率和成本控制电力企业的集成很关键的一点是企业数据 的集成，也就是企业范围内信息模型的统一。 过去的电力企业的信息系统设计，采用的模型都是各个系统供应商根据企业 的实际需求而设计，模型设计不规范，并且私有不开放。为此，国际电工技术委 山东大学硕士学位论文 员会( i n t e n r a t i o n a l e le c t r o t e c h n i c a l co m m i s s i o n ，i ec ) 第5 7 技术委员会的1 3 工作组 推出了主站侧各应用系统接口的系列标准i e c 6 1 9 7 0 ，以满足上述需求，其主要 部分以通用信息模型( c o m m o ni n f o r m a t i o nm o d e l ，c i m ) 描述电网的公共信息，为 电力信息系统的集成和开放奠定了基础。i e c 6 1 9 7 0 种第三篇定义了c i m 1 0 9 1 。 c i m 提供了能量管理信息系统的一个综合的逻辑视图。c i m 采用面向对象的 技术，以一种标准的类与类之间的关系来描述电力系统模型。采用c i m 作为标 准的信息模型，可以将不同应用程序间的数据传递花销降低为最小，数据交换时 接受方明确知道数据的定义，方便了用户的移植和升级，大大降低开发和维护的 费用。 目前，c i m 己经被多个电力企业接受，我国主要e m s d m s 开发单位正在积 极研制开发支持c i m 的新一代调度自动化系统，同时为了保护原有投资，基于 c i m 改造原有系统能够集成和优化原有各应用系统，又能满足当前和未来的挑 战性需求，以实现整个电力运营的全过程管理和控制，及时真实地了解、应用、 分析各方面的信息，提高判断和决策的及时性和准确度。 一些专家学者也基于c i m 对电力企业的信息共享和应用集成进行了研究， 比如，基于c i m 的s c a d a 系统的整合封装；用c i m 和x m l 构造e m s 统一信 息交换模型。围绕企业应用和数据集成，研究如何用c i m 及信息总线创建个 更有力和更灵活的企业构架等。 c i m 是一个代表电力企业所有主要对象的抽象模型，但它并不能覆盖电力 企业的所有对象模型，因此，采用u m l 语言，研究c 1 m 的扩展模型，来满足电 力企业的实际需要。包括其在配电网中的扩展，包含预想故障集、直流输电系统 的通用信息模型的扩展，基于c i m 的电力设备维护管理系统模型等。 1 4 本文内容 本文在研究了t c 5 7 小组制定6 1 9 7 0 标准的内容基础上，通过具体的“北京 电力公司1 + 1 6 大模合并研究”项目，采用c i m i x m l 导入导出技术实现不同调 度系统电网模型的合并，通过s v g 格式进行图形交换，达到图形共享。满足了 各e m s 系统的信息共享与应用集成的要求，进一步提高了系统的互操作性及开 放性。本文重点就这三方面进行讨论和研究： 4 山东大学硕士学位论文 1 、i e c 6 1 9 7 0 标准分析 2 、电力系统模型数据交换方案 3 、工程m c 6 1 9 7 0 应用的实现 山东大学硕士学位论文 第2 章i e c 6 1 9 7 0 标准相关分析 1 9 9 3 年，美国电力科学研究院( e p r i ) 启动了“控制中心应用接口”( c c a p i ) 研究项目，其主要目标是： 1 ) 减少向e m s 中增加新应用所需要的费用和时间。 2 ) 保护对e m s 中正在有效工作的现有应用的投资。 3 ) 促进不同系统控制中心内部以及控制中心与外部系统之间信息交换的能力。 随着研究的逐步深入，在电力工业市场化改革的背景下，对网络安全计算的 需求、对s c a d a e m s 与d m s 集成的需求，使c c a p i 项目的用户需求和实施 范围逐渐超出控制中心内部，扩展到发电、输电、配电等领域。同时，软件技术 的发展进步使传统的自顶向下的软件工程设计方法向面向对象的方法变化，组件 技术或分布对象技术是其中一个很重要的发展方向。c c a p i 的研究成果经i e c t c 5 7w g l 3 提交为m c 6 1 9 7 0 系列标准【2 0 。2 6 】。 i e c6 1 9 7 0 系列标准包括： 第一部分：导则和总体要求； 第二部分：术语表； 第三部分：公共信息模型( c i m ) ； 第四部分：组件接口规范( c i s ) ； 第五部分：组件接口规范映射。 2 1 公共信息模型( c i m ) 现代电力系统是一个涵盖发电、输电、配电、售电各个环节，包括发电机、 变压器、断路器、输电线路、用电设备等各类电气设备，涉及到发电公司、电网 公司、代理商、市场运营方、监管方、大用户、零售用户各方面，实行实时闭环 控制的复杂系统。 对这样一个系统进行建模、描述，首先要抽象出问题域中的实体的类型、类 型的性质。这些抽象的描述就是所谓的“元数据( m e t a d a m ) ”。元数据是指“关于数 据的数据”或者“关于数据的结构数据”，即关于数据的内容、质量、状况和其他 特性的信息。例如：书的文本就是书的数据，而书名、作者、版权数据都是书的 元数据。元数据最基本的用途就是管理数据，从而实现查询、交换和共享。 7 山东大学硕士学位论文 对于电力系统域而言，公共信息模型( c i m ) 就是电力系统元数据的模式，可 以用来描绘具体的电力系统数据模型。 在i e c6 1 9 7 0 协议中，c i m 模型是i e c6 1 9 7 0 协议整体框架的基础。它是 一种描述电力系统所有对象逻辑结构和关系的信息模型，为各个应用提供了与平 台无关的统一的电力系统逻辑描述，尤其是在e m s 系统领域。它定义了电力工 业的标准对象模型，提供了一种表示电力系统对象，包括其属性和相互关系的标 准。 c i m 模型中的对象本质上是抽象的，可以应用在各个系统中。c i m 模型有 助于不同供应商开发的e m s 系统的集成，有助于e m s 系统和其他涉及到电力 系统运行操作不同领域的应用系统的集成，例如发电管理和配电管理。 从1 9 9 8 年4 月开始，c c a p i 开始采用面向对象统一建模语言u m l 来描 绘c i m 。在u m l 中，现实世界实体的类型被定义为“类”，实体类型的性质被定 义为“类的属性”，实体类型之间的关系用“类之间的关系”来描述，包括：继承、 关联、聚集。 整个c i m 很大，为了便于管理，c i m 的开发者把c i m 中的类组织为多个 包( p a c k a g e ) 。一个包表示针对特定内容的相关的模型元素的组合，往往针对某 些特定的应用范围。包的建立在语义上没有特定的含义，主要为了使整个模型更 容易设计、理解和研究。 图2 1 表示在c i mi e c6 1 9 7 0 3 0 1 篇中定义的各包及它们之间的依赖关系。 虚线表示依赖关系，箭头从依赖性包指向它所依赖的包。 8 山东大学硕士学位论文 2 1 1c o r e 包( 核心包) 图2 - 1c i m3 0 1 包框图表 这个包包含核心命名，p o w e r s y s t e m r e s o u r c e ，e q u i p m e n t c o m t a i n e r 和c o n d u c t i n g - e q m p m e m 实体，这些实体被所有的应用程序及这些实体的公共集合所共享。并 不是所有的应用程序需要所有的c o r e 实体。这个包不依赖于任何其他的包，但 是其他包中的大部分具有依赖于本包的关联和普遍化。 2 1 2t o p o l o g y 包( 拓扑包) 这个包是c o r e 包的扩展，它与t e r m i n a l 类一起来建立连接模型，而连接模型是 设备怎样连接在一起的物理定义。另外，它还建立了拓朴模型，这是设备怎样通 过闭合开关连接在一起的逻辑定义。t o p o l o g y 的定义与其它电气特征无关。 2 1 3w i r e s 包( 电线包) w i r e s 包是c o r e 和t o p o l o g y 包的扩展，它建立了输电和配电网络的电气特征的 9 山东大学硕士学位论文 信息模型。这个包用于网络应用，例如状态估计、潮流及最优潮流。 2 1 4o u t a g e 包( 停运包) 这个包是c o r e 和w i r e s 包的扩展，它建立了当前及计划( 规划) 网络结构的信 息模型。这些实体在典型的网络应用中是可选的。 2 1 5p r o t e c t i o n 包( 保护包) 这个包是c o r e 和w i r e s 包的扩展，它建立了保护设备，例如继电器的信息模型。 这些实体用于培训模拟和配电网故障定位应用。 2 1 6m e a s 包( 量测包) m e a s 包包含对各应用之间交换的动态测量数据进行描述的实体。 2 1 7l o a d m o d e l 包( 负荷模型包) 这个包以曲线及相关的曲线数据的形式，为能量用户及系统负荷提供模型。这里 还包括影响负荷的特殊情况，例如季节与日期类型。 本信息由负荷预测和负荷管理使用。 2 1 8g e n e r a t i o n 包( 发电包) g e n e r a t i o n 包分成两个子包：p r o d u c t i o n 包和g e n e r a t i o n d y n a m i c s 包。 2 1 9p r o d u c t i o n 包( 生产包) 这个包提供了各种类型发电机的模型。它还建立了生产成本信息模型，用于发电 机间进行经济需求分配及计算备用量大小。 本信息用于机组组合、水火发电机组的经济调度、负荷预测及自动发电控制应用。 2 1 10g e n e r a t i o n d y n a m i c s 包( 发电动态包) 这个包提供原动机的模型，例如汽轮机和锅炉的模型，这些模型在模拟和培训应 1 0 山东大学硕士学位论文 用中需要用到。 此信息用于动态培训模拟应用的机组建模。 2 1 1 1d o m a i n 包( 域包) d o m a i n 包是量与单位的数据字典，定义了可能被其他任何包中任何类使用的属 性的数据类型。 e l m 是一个综合的电力系统信息模型，可以满足电力系统控制中心大部分应 用的需要。对于某些应用，只需要使用c i m 的一部分，即c i m 的一个子集 ( p r o f i l e ) 。 2 2c i mx m l 模型交换格式 国际标准i e c 6 1 9 7 0 为能量管理系统应用程序接口定义了一套组件接口规范 ( c z s ) 。本部分规定了基于c i m 的模型信息交换的格式和规则。它使用第5 0 1 部 分中描述的c i mr d f 模式作为元模型框架来构建电力系统信息模型的x m l 文档。 这些文档的风格被称为c i mx i d l 格式。这个标准支持独立供应商提供的软件可以 生成和使用基于公用格式的描述c l m 的模型信息。提出的解决方案为： 该信息模型既可以适合机器读取也可以适合人工读取，但主要的目的是程序 可读。 可以被支持文档对象模型( d o m ) 的任何工具读取或者被其它标准x m l 应用 程序接口读取。 自描述 利用当前万维网联盟( w 3 c ) 建议的成果。 该标准是接口规范的第二层次，以描述的方式( 用基于c i m 的文本和例子来) 来详 细定义c i m x m l 格式。 2 2 1c i mx m l 格式和约定 根据i e c 6 1 9 7 05 0 1 标准所描述的c i mr d f 模式，一个e m s 电力系统模型能 被转换导出为个x m l 文档，参看图2 2 。这个文档称为c i mx m l 文档。c i mr d f 山东大学硕士学位论文 模式提供了c i mx m l 文档所使用的资源描述格式。最终的c i mx m l 模型交换文档 能被解析，其中的信息将被导入到一个外部系统。 图2 - 2 基于x m l 的e m s 数据的交换机制 类似于使用任何编程语言，创建一个c i mx m l 文档可以有很多种方法可供 选择。r d f 语法本身可以有多种用法而生成相同的基本结果。一种处理c i m r d f 模式的方法在生成一个c i mx m l 文档的时候可以变化出不同的形式。 2 2 2c i mx m l 格式风格导则 r d f 语法一个有用的特征就是它允许电力系统模型的任意子集在文档中序 列化。然而，这是一把双刃剑。某方生成的文档如果没有包含另外一方所需的所 有属性，则对于另外一方可能是不可用的。而且，一个包含了部分模型的文档如 果其资源u p d 与其它文档不一致的话，它也是不可用的。 下面的导则适用于c mx m l 文档的内容： ( 1 ) 在每一个资源引入的时候最好是包含主键属性。例如，c i m ：n a m i n g n a m e 和c i m ：e q u i p m e n t m e m b e r o fe q u i p m e n t c o n t a i n e r 属性即是所需要的属性。 ( 2 ) 包含单值属性而不是它们反向的多值属性。 例如，使用c i m ：e q u i p m e n t m e m b e r o f _ e q u i p m e n t c o n t a i n e r 而不是 c i m ：e q u i p m e n t c o n t a i n e r c o n t a i n s e q u i p m e n t s ( 3 ) 在遇到多对多的关联的时候，一般有一个引用的主方向。包含主要的引 1 2 山东大学硕士学位论文 用而不是它们多值的反向引用。例如，使用 c i m ：s y n c h r o n o u s m a c h i n e m v a r c a p a b i l i t y c u r v e s ， 而不用 c i m ：m v a r c a p a b i l i t y c u r v e s y n c h r o n o u s m a c h i n e s ，因为主要的关系是从 s y n c h r o n o u s m a c h i n e 到m v a r c a p a b i1 it y c u r v e 。 ( 4 ) 当遇到一个单值关联到一个反向单值，可以包含任意一个，但不要同时 包含两个。导入工具需要能够处理任意方向的关联，并能补齐反向关联。 ( 5 ) 在指定r d f ：i d 的时候使用x m l 名字约定规则。也就是说，“一个名字是 一个以字母或少许标点符号中的一个符号开头的，紧跟着字符，数字，连字符， 下划线，冒号或者句号共同组成的作为名字字符串的标记 。 ( 6 ) 在一个模型分散在多个文档或者使用多个版本的模型的时候对于r d f ：i d 应该使用稳定的标识符。一个稳定的标识符是这样的，它不会被重用也从不会改 变。从随机数导出标识符是一种减少偶然重用的方法。基于属性值的标识符( 例 如一个名字) 和顺序号获得的标识符容易被改变。 2 2 3 从c i m 视图到c i mr d f 子集生成 6 1 9 7 0 标准系列的第5 0 1 部分讨论了c i mr d f 模的生成。c i mx m l 模型交换 文档使用c i m 的一个子集来满足一个特定用例( 参看第4 x x 篇，c i mx m l 模型交 换规范) 的模型交换的需求。一个c i m 子集定义了c i mx m l 文档导入导出者应 该处理的c i m 的某一部分。 c i mu m l 中的每一个类、属性和关联能被标记上一个相关的视图标识符。例 如，在“传输安全协调交换”的用例中，一个”n e r c 视图标识指出了c i m 特定 部分是该交换用例子集的一部分。 c i mr d f 模式生成器使用c i m 其中的一部分将子集信息转换为一个c i mr d f 模式文档。例如，n e r c 子集在每一个相应的类、属性或者关联之后读取。这个 信息可以使软件用来只读取它感兴趣的部分；举例来说，c i mx m l 验证工具能够 就c i mx m l 文档的一部分进行c i m 检查。 2 2 4c i m 扩展 x m l 中的x 代表了可扩展( e x t e n s i b l e ) 。这就意味着c i mx m l 文档能够为 1 3 山东大学硕士学位论文 模型提供厂商或者为企业的特别需求进行扩展。c i mr d f 模能够通过提供一个 不同的名字空间扩展新类和属性。因为如果使用一个不同的名字空问，用户定制 的c i m 讧l 文档清晰地区分了哪些是c i m 标准，哪些是用户定制的。若干种 不同的定制扩展能够在同一个x m l 文档中存在并被清晰地辨识。当这些用户定 制的文档导入到并不能识别扩展的信息系统中时，带有不认识的标签的元素将被 忽略掉。 2 3s v g 文件描述 s v g ( s c a b l ev e c t o rg r a p h i c s ，可升级矢量图形) 是一种基于x m l 的用来描 述二维矢量图形和矢量点阵混合图形的标记语言，是一种全新的矢量图形规范。 它使用元素和属性来描述位置、大小和每种形状的轮廓，c s s 样式则用于附加颜 色、字体和其他的抽象几何形状的细节。s v g 文件是与x m l l 0 兼容的文档，s v g 元素是指示如何绘制图像的一些指令，阅读器( v i e w e r ) 解释这些指令，把s v g 图像在指定设备上显示出来。s v g 使w e b 开发人员、设计人员和用户能够摆脱 其他图形格式的限制，并通过一个简单的说明性编程模型创建丰富的视觉内容和 交互功能。 2 3 1s v g 优势 ( 1 ) 基于x m l 标准 x m l 是公认的下一代网络标记语言，拥有无穷的生命力。而s v g 是基于x m l 的应用，使其成为被广泛接受的新标准。而且开发人员能够使用现有的x m l 技术， 并利用现有的基于x m l 的基础结构和开发工具。 ( 2 ) 高质量的图像 s v g 图像是基于矢量的，图像质量得到极大的提高。用s v g 创建的图形可以 在不同平台和设备间进行缩放，而不会有质量损失。 ( 3 ) 灵活易用的文件格式 s v g 文件是以文本形式( x m l ) 保存的，更改方便，其中的图形描述可方便重复 使用。此外由于s v g 把设计与内容分开，因而很容易进行更新。 ( 4 ) 支持交互和动画 1 4 山。东大学硕士学位论文 s v g 中的元素可完成一些交互的动作和动画效果，用户可以通过键盘或鼠标 与s v g 进行交互。s v g 定义了丰富的事件，通过s c r i p t 编程，访问s v gd o m 的 元素和属性，即可响应特定的事件，从而提高了s v g 的动态和交互性能。 2 3 2s v g 与其它x m l 规范的关联 作为w 3 c 的推荐格式，s v g 与现有的其他开放标准有很好的相容性。s v g 与其他组织的标准化技衍也能很好的协调一致，如u n i c o d e ，j a v a s c r i p t ，j a v a 等。s v g 完全支持d o m 。因而s v g 以及s v g 中的对象可以通过脚本语言接受 外部事件的驱动，例如鼠标动作、键盘操作等，实现对自身或对其他对象、图象 的控制，制作互动式的图形和动画。 山东大学硕士学位论文 3 1 方案背景 第3 章电力系统模型数据交换方案 北京电力公司1 + i 6 电力系统模型合并( 简称大模合并) 就是在e m s 系统中， 把市调和1 6 个区县调的电网模型通过某种方式合并成一个具有正确拓扑关系的 大电网模型，从而实现北京市全电网模型的监控分析 2 7 - 3 1 l 。 3 2 方案总体框架 北京市调与下属1 6 个区调的电力系统模型都必须遵循i e c6 1 9 7 0 标准f 能量 管理系统应用程序接口) 。i e c 6 1 9 7 0 系列标准主要包括公共信息模型( c m 和组 件接口规范( c t s ) 两方面内容。为实现s c a d a e m s 的基本功能，完成市调和区 调之间的模型数据交换，需要满足公共电力系统模型( c p s m ) 第一版、通用数据 访问接r l 规范和c i mx m l 模型交换格式。对于数据生成者( 导出数据的一方) 和 数据接收者( 导入数据的一方) 都应当遵循这些标准。 其中，c p s m 给出了状态估计、潮流和安全分析所需的最小输入数据，而 其他应用例如最优潮流需要的数据没有考虑在c p s m 中，这些数据模型都满足 1 e c 6 1 9 7 0 3 0 1 公共信息模型( c i m ) 摹础的要求。针对项目需求。结合当前新技术， 提出方案如下： 方案l ；c i m x m l l 文件方式阍3 - 1 ) 市调 e 自e 自2 g 自3 图3 - l 基于文件传输的模型合并 山东大学硕士学位论文 ( 1 ) 模型合并的数据流程 数据交换在i i 区进行。 各个区调每当数据模型发生变化，形成本区调的全网模型，并主动通过r d 传送到市调i i 区指定的模型文件目录以下。 当p a s 需要时，利用模型合并工具形成市调的全网模型的x m l 文件。 ( 2 l 时区调的要求 支持本区级全网模型c i m x m l 文件导出。文件内容符台模型合并的需求( 模 型边界数据按要求形成) ，模型文件命名按统一命名要求。 提供工具采用邱方式传送到市调i i 区指定的模型文件目录以下。 ( 3 ) 对市调的要求 支持模型数据的c m 删l 文件导 、导出。 提供模型合并工具，可以将区调上传的x m l 模型文件，与市调导出的x m l 模型文件合并成一个完整的系统模型。 方案2 ：利用g d a 接口服务实现的模型合新图3 - 2 ) 市自 匡调 ( 1 ) 模型合并的数据流程 区月2 e 自3 图3 - 2 基于g d a 接口的模型合并 山东大学硕士学位论文 数据交换在i i 区进行。 各个区调、市调当数据模型发生变化，形成当地的完整数据模型，利用g d a ，事件接口通知市调模型获取程序。 市调的模型获取程序访问变化方的g d a 服务器，利用其提供的d a f 接口服 务获得新的区调数据全模型( 以r d f 格式表示) 。 对通过d a f 接口获得的以r d f 格式表示的各个区调的数据模型的处理可以 采取两种方法： 将r d f 格式表示的各个区调的数据模型转换x m l 模型数据文件， 存于市调i i 区x m l 模型文件目录下。当需要时通过合并程序形成市 调的全网模型的x m l 文件。并最终存放到市调的e m s 数据库之中。 将各个r d f 格式表示的各个区调的数据模型进行合并处理，存放到 到市调的e m s 数据库之中。 ( 2 ) 对区调的要求 安装标准的c o r b a 中间件； 提供g d a 服务器， a ) 实现u m sd a f 读接口服务，提供市调对本地模型的访问。 b ) 实现g d a 事件接口服务，负责本地模型的变化通知。 ( 3 ) 对市调的要求 安装标准的c o r b a 中间件； 提供g d a 服务器， a ) 实现u m sd a f 读接口服务，提供市调对本地模型的访问。 b ) 实现g d a 事件接口服务。 负责本地模型的变化通知。 基于g d a 事件接口的客户端接口方法的实现，提供程序获取变化后 全模型。具体如下： 当接收到模型变化通知后，向数据提供方发出读取数据模型的请求，形成新 的区调或市调数据模型( 以r d f 格式表示) 。并可以根据需要将此r d f 格式的模 型转换成x m l 表达的数据模型文件( 文件内容符合模型合并的需求，模型文件命 名按统一命名要求) 。也可以触发模型合并程序及时处理r d f 格式的模型。进行 合并存放到市调的e m s 数据库。 1 9 山东大学硕士学位论文 提供模型合并程序并具有以下功能： 可以将形成的区调、市调的x m l 模型文件，合并成一个完整的系统模型。 存放到市调的e m s 数据库。 可以处理各个区调的r d f 格式的数据模型，进行合并形成完整的模型存放 到市调的e m s 数据库。 3 3 建模要求 按照i e c 6 1 9 7 0 标准建立电网模型( 市调、区调分别建模) ，包括控制区、变 电站发电厂、线路、母线、开关刀闸、发电机、变压器、电容电抗器、负荷等， 建模时包括各设备的参数和拓扑连接关系，遥测遥信和与设备的关系。由于各地 的模型都要用来进行合并，而且各地采用的调度自动化系统为不同公司的e m s 系统，因此对模型的建立采用以下要求 3 3 1 命名规则 各设备、量测、基本节点的命名要统一而且唯一。命名规则按照北京电力 调度通信中心的要求给定。 3 3 2 各地的c i m x m l 文件形成的原则 一个大型电力系统原始数据的获得完全可以通过对其子系统模型的合并来 实现。另外，随着互联电力系统的发展，一个电力公司控制区的e m s 功能受相 邻电网的影响较大，因此需要了解很多相邻外网的信息，包括网络结构和量测信 息。相邻电力公司间的信息交换也最好采用国际标准模型和方式，为模型合并而 形成的c 巧嗄x m l 文件应遵循以下原则。 ( 1 ) 原子性原则 针对电力系统的结构特点，各地x m l 文件可以按子控制区 ( s u b c o n t r o l a r e a ) ，也可以按厂站( s u b s t a t i o n ) 和电压等级( v o l t a g e l e v e l ) 进行归并。 但这里规定厂站为最小单元。即一个文件中的数据模型最小是若干个厂站的集 合，不能只包含电压等级和设备而没有它们所属的厂站。每个厂站应包括与它相 关联的所有信息，一个完整的厂站模型大致包含如下信息： 山东大学硕士学位论文 c o m p a n y ，s u b c o n t r o l a r e a ，s u b s t a t i o n ，v o l t a g e l e v e l 、b a y ，p o w e r t r a n s f o r m e r ， b u s b a r s e c t i o n ， c o n n e c t i v i t y n o d e ，t e r m i n a l ， b r e a k e r ，d i s c o n n e c t o r ， e n g e r y c o n s u m e r 、c o m p e n s a t o r 、s y n c h r o n o u s m a c h i n e 等。 ( 2 ) 信息的重叠性原则 各地的模型文件中，必须有些信息是重叠的，但应注意重叠的部分要保持 标识一致。原则上所有的类都可以重叠，但应当规定基本属性以哪个为主。在第 一次模型合并校验时，首先给出重叠信息列表，由用户选择重叠信息以哪个为主， 形成主来源配置文件，以后都按此配置文件自动选择基本属性的主来源文件，此 配置文件可以修改。 ( 3 ) 模型的关联原则 一般来说，为了合并电力系统模型，两个模型之间必定有关联关系，这样 在不同的模型文件中必须包含相同信息，这些相同的信息二般在边界区域。可以 规定每个市调或区调在边界区域，如果管辖某条线路( 或变压器) 到对端的刀闸， 则必须定义到线路( 或变压器) 对