IEC_61970系列标准介绍

1、IEC 61970系列标准培训资料国电南瑞科技股份有限公司 曹阳 目录1、IEC 61970标准概述2、CIM介绍3、CIS介绍4、SVG介绍5、相关技术简介6、基于IEC 61970标准的互操作试验7、IEC 61970对EMS系统的深远影响8、数据整合和公共信息平台1、IEC 61970标准概述 1.1 IEC 61970标准是什么？ 1.2 关于IEC TC57 WG13 1.3 为什么需要IEC 61970？ 1.4 61970的文档结构 1.5 61970目前的进展情况 1.6 61970参考模型1.1 IEC 61970标准是什么？ IEC 61970是由IEC TC57 WG13

2、负责制定的用于定义能量管理系统（EMS）应用程序接口（API）的系列标准，又称为EMSAPI标准 本标准基于EPRI控制中心API (CCAPI)研究项目（RP-3654-1)的工作扩展而成。该项目的主要目标是： 减少向EMS中增加新应用所需要的费用和时间； 保护对EMS中正在有效工作的现有应用的投资。 1.2 关于IEC TC57 WG13 IEC是The International Electrotechnical Commission国际电工委员会的简称。IEC是一个全球性的标准化组织，由各国电工委员会（IEC国家委员会）组成。IEC的目标是就电工与电子领域内有关的各种标准化问题促成国际

3、间的合作。为此，IEC发布国际标准，技术规范，技术报告和导则等出版物 TC57是IEC的一个技术委员会，负责电力系统控制及其通信的相关标准的制定 WG13是TC57的一个工作组，负责制定与EMS专业相关的IEC 61970标准1.3 为什么需要IEC 61970？ IEC 61970目的就是推动： 由不同厂商开发的EMS应用的集成； 独立开发的完整EMS系统之间的集成； EMS系统与有关电力系统运行的其他系统之间的集成，例如发电或配电管理系统。 IEC 61970使EMS的应用软件组件化和开放化： 能即插即用和互联互通，使系统集成和信息共享更加容易。 对电力系统中的三个最主要的涉众最终用户、开

4、发商和行业管理者都具有重要的意义标准的意义：节省时间和金钱 标准化的目标之一就是使设计和生产更简单、更清晰、更可靠 使用标准，你可以不必每次重复开发，而是将精力专著于改进质量，促进技术进步 通过以下几个方面使应用和系统间的互操作所花精力最小 语义 语法 服务 标准化的知识将帮助研究和发明正确的技术 IEC工作组的工作，会让人们了解到很多新的、有价值的想法，从而避免犯大的错误1.4 61970的文档结构完整的标准文档包括以下五部分： 61970-1:导则 61970-2:术语 61970-3xx:CIM(Common Information Model ) 61970-4xx:CIS(Compo

5、nent Interface Specifications ) 61970-5xx:CIS技术映射1.5 61970目前的进展情况 IEC标准的状态流程如下： WD(工作组草案) CD(委员会草案) CDV(委员会投票草案) DIS(IEC标准草案) FDIS(最终IEC标准草案) IS(IEC标准)标准编号标准名称最新版本最新时间61970-1Guidelines and General Requirements FDIS2003/2/161970-2GlossaryFDIS2003/9/1961970-301Common Information Model (CIM) BaseFDIS20

6、03/8/1561970-302Common Information Model (CIM) Financial, Energy Scheduling, and ReservationsWD61970-401Component Interface Specification (CIS) FrameworkFDIS2003/9/1861970-402Common ServicesCDV2003/2/661970-403Generic Data Access (GDA)CDV2003/2/661970-404High Speed Data Access (HSDA)CDV2003/6/196197

7、0-405Generic Eventing and Subscription (GES)CDV2003/2/661970-407Time Series Data Access (TSDA)CDV2003/9/1861970-450CIS Information Exchange Model Specification Guide Draft Revision 12002/5/2461970-451CIS Information Exchange Model Specification GuideDraft Revision 12002/5/2461970-452CIM Model Exchan

8、ge Specification Draft Revision 32004/1/861970-501CIM RDF SchemaFDIS2004/2/2561970-502CDA CORBA Mapping61970-503CIM XML Model Exchange FormatDraft Revision 3b2004/4/9Common Graphics ExchangeDraft Version 2.02001/10/1511(CIM)组件适配器组件适配器组件容器组件容器 API信息模型信息模型应用信息交换和数据访问应用信息交换和数据访问API应用和组件应用和组件IEC 61970IE

9、C 61970标准标准组件执行组件执行 系统系统组件适配器组件适配器应用应用1应用应用2原来应用原来应用组件组件A组件组件B原来应用原来应用封套封套共用信息模型共用信息模型组件接口规范组件接口规范 （CIS）组件接口规范组件接口规范 （CIS）组件容器组件容器中间件服务中间件服务命名命名事件事件组件服务：组件服务：1.6 61970参考模型Component Execution Systemand Component Adapters (e.g., Integration Bus)LegacyWrapperProgramsProgramsProgramsAlarmProcessorLoadMa

10、nagementGenerationControlAccounting/SettlementProgramsPublicDataICCPNetworkICCPSCADANetworkUserPCsProgramsCIM ServerNetworkApplicationsTopologyProcessorPublicDataPublicDataPublicDataPublicDataPublicDataPublicDataProgramsPublicDataDistributionManagementSystemsComponentInterfaceLegacySCADASystemLegacy

11、SystemPrograms一个参考模型的例子2、CIM介绍 2.1 CIM是什么 2.2 CIM的组成和使用范围 2.3 CIM的表示法 2.4 CIM包 2.5 CIM类和关系 2.6 CIM XML文件2.1 CIM是什么 CIM是Common Information Model（公共信息模型）的缩写，它一个抽象模型，表示包含在企业运行中的电力企业所有主要对象 CIM通过提供一种公用对象类和属性及它们之间的关系来表示电力系统资源 CIM方便了实现不同供应商独立开发的EMS应用的集成，多个独立开发的完整EMS系统之间的集成，以及EMS系统和其他涉及电力系统运行的不同方面的系统，例如发电或配

12、电管理系统之间的集成 这是通过定义一种基于CIM的公共语言(即语法和语义)，使得这些应用或系统能够不依赖于信息的内部表示而访问公共数据和交换信息来实现的。 2.2 CIM的组成 61970 301：基本部分 涵盖了EMS绝大部分应用所需的信息模型 目前已基本成熟（FDIS） 61970 302：能量计划、检修和财务 初稿，目前尚未完善 61968： 是对61970中CIM的配网扩展。除了对已存在的类进行特化外，也增加了配网领域中发现的全新的类。 目前尚未完善2.2 CIM的适用范围 CIM中描述的对象本质上是抽象的，可以用于各种应用。 CIM的使用远远超出了它在EMS中应用的范围。 应当把本标

13、准理解为一种能够在任何一个领域实行集成的工具，只要该领域需要一种公共电力系统模型来帮助在几种应用和系统之间实现互操作和插入兼容性，而与任何具体实现无关2.3 CIM的表示法 CIM 用面向对象的建模技术定义。 具体地说，CIM规范使用统一建模语言(UML)表达方法，它将CIM定义成一组包。 CIM中的每一个包包含一个或多个类图，用图形方式展示该包中的所有类及它们的关系。然后根据类的属性及与其它类的关系，用文字形式定义各个类。 完整的CIM规模较大，所以将包含在CIM中的对象类分成了若个个逻辑包，每个逻辑包代表整个电力系统模型的某个部分。 由于整个 CIM 很大，为了便于管理，CIM 的开发者把

14、 CIM 中的类和类图组织为几个逻辑包（Package）一个包表示要建模的整个电力系统的一个特定部分 往往对应某些应用范围 Cim10_030501 包含 13 个逻辑包 257 个类 Domain 包 118 个类 其余 12 个包 139 个类 2.4 CIM包2.4 CIM包Naming名称类PowerSystemResource电力系统资源类Equipment设备类ConductingEquipment导电设备类Swtich开关刀闸类Breaker断路器类Core核心包Wires电线包Terminal终端类EquipmentContainer设备容器类名称电压等级连接关系通常状态遮断容

15、量2021T1_2021NameCIM示例2.5 CIM类和关系 每一个CIM包的类图展示了该包中的所有的类及它们之间的关系。 类- 一个类是对现实世界中发现的一种对象的表示。 类的属性- 类具有描述对象特性的属性。- 只有各个EMS应用共同感兴趣的那些属性才包括在类的描述中。 属性类型- 每一个属性都具有一个类型，它识别该属性是哪一种类型的属性。- 许多类型被定义为CIM规范的一部分。2.5 CIM类和关系 CIM类间关系 揭示了它们相互之间是怎样构造的。CIM的类以种种方式相互关联。 普遍化关系 即继承关系 简单关联关系 关联是类之间的一种概念上的联系。 聚集关系 是关联的一种特殊情况。

16、聚集表明类与类之间的关系是一种“整体-部分”的关系。 整体类由部分类“构成”或“包含”部分类，而部分类是整体类的“一部分” 。 部分类的对象不能独立于整体类的对象而存在。CIM关系的例子1、普遍化关系2、简单关联关系3、聚合关系2.6 CIM XML文件 CIM XML文件有两种类型： CIM模式文件 CIM的RDF模式文件，描述的是元数据。 如cim10_030501.rdf CIM网络模型文件 实际网络的实例化文件，描述的是整个网络的模型，包括所有网络设备的描述和它们的电气连接关系 可以由系统提供者通过专用的导出工具生成，然后由其他系统通过相似的导入工具导入，从而形成一个本地的网络工程数据

17、库。可用于CIM XML互操作试验。 如Siemens100母线模型文件siemens100_pti_11-06-02.rdf，Alstom60母线模型文件60bus.xml，ABB40母线模型ABB_40.9b.xml等。3、CIS介绍 3.1 CIS概述 3.2 CIS Level 1 3.3 CIS Level 23.1 CIS概述CIS是Component Interface Specification 组件接口规范的缩写，即组件接口规范。CIS详细描述了组件/应用应实现的能够以标准方式与其它组件/应用进行信息交换和/或访问公共数据的接口。该定义的要点： CIS描述的接口是标准的、通用

18、的 CIS描述的接口最终由组件/应用负责实现 接口的用途：信息交换访问公共数据(1) CIS的2个组成部分 接口：一个组件/应用应实现的能够以标准的方式与其它组件/应用交换信息和/或访问公共可用数据的接口。组件接口描述了为达到此目的而使用的特定的事件、方法和属性。 信息交换模型IEM：一个组件与其它组件所交换的信息内容或消息。(2) CIS文档结构 CIS Level 1: Part 4xx Part 4xx CIS规范以独立于底层具体实现技术的形式进行描述。 CIS Level 2: Part 5xx Part 5xx系列文档提供了如何将Part 4xx CIS规范映射到特定的底层实现技术

19、为了保证互操作性，必须针对每一个接口，为每一种技术提供一个标准的映射，如Java技术、CORBA技术，等等(如Part502: CDA CORBA Mapping)。 CIS文档中，为每一个应用以IEM形式定义的事件需要映射到信息传输所使用的特定语言，如XML。 Part 401449:通用服务(HOW)Part 450499:应用相关的信息交换模型(WHAT)Part 4xx: CIS Level 1:与具体实现技术无关的规范Part 5xx: CIS Level 2:将4xx规范映射到具体实现技术的规范Part 501:将以UML形式表达的CIM翻译成为机器可读的XML格式的规则。具体地，

20、使用资源描述框架（RDF）模式规范语言来表达模式。 Part 503 用于交换基于CIM的模型信息所需的格式和规则 技术映射(3) CIS各部分之间的关系(4) CIS目前的状态 Part 401449:通用服务 Part 401,402,403,404,405,407已经基本涵盖了电力应用信息交换所需的接口 目前尚未完善 是目前工作组的工作重点 Part 451499:IEM 目前只有IEM总则Part 450(451),452 各个应用相关的信息交换内容标准尚未形成 Part 5xx:具体实现技术映射 目前只有CIM RDF模式(Part 501)和CIM XML模型交换模式(Part 5

21、03)标准 各类具体技术映射(如CORBA映射、EJB映射等)标准尚未形成3.2 CIS Level 1 Part 4xx CIS Level 1按照以下2部分进行组织： Part 401-449： HOW:如何交换 指定组件接口所支持的通用服务。 这些规范定义了任何一个应用与其它应用交换信息或访问公共数据所使用的通用服务 Part 450-499： WHAT:交换什么 以IEM的形式为特定应用类型描述特定信息交换需求。这些规范定义了应用间标准信息交换的信息内容。 它们被定义为事件，但可以用多种方式进行交换。目的是在中间件的选择上尽可能提供更大的灵活性，以实际完成信息的交换，同时保证互操作 以

22、应用为单位进行组织3.2 CIS Level 1 由于许多组件接口服务为多个应用类型所共需，通用服务的定义与使用它们的应用之间应保持独立。 通用服务组织在一个系列中 401449 使用这些服务的特定应用及其交换的信息内容则组织在另一个系列中 450499CIS Level 1文档结构Part 401 ：CIS架构本文档提供了CIS系列标准的总概，并说明了在一个系统实现和系统集成项目中如何使用这些标准。Part 402-449 ：详细说明组件接口所支持的通用服务。这些规范定义了一个应用与其它应用进行信息交换和访问公共数据的通用服务。Part 450 ：CIS信息交换模型IEM本文档提供了定义信息

23、内容的用例过程（步骤）的总概以及使用CIS标准进行系统集成的例子。Part 451-499:描述了特定应用类型的特定信息交换需求这些规范定义了应用间标准信息交换的信息内容。每一个应用类型的信息内容以IEM的形式描述。3.3 CIS Level 2 Part 5xx CIS Level 2系列文档描述了如何将Part 4xx CIS规范映射到特定的底层实现技术 为了保证互操作性，必须针对每一个接口，为每一种技术提供一个标准的映射，如Java技术、CORBA技术，等等。 CIS文档中，为每一个应用以IEM形式定义的事件需要映射到信息传输所使用的特定语言，如XML。 目前， CIS Level 2只

24、包含2个文档：Part 501和Part 5034、SVG介绍 SVG(Scalable Vector Graphics，可缩放矢量图形)是一种基于XML的开放的矢量图形描述语言 SVG是一种使用XML来描述二维图形的语言。它允许3种形式的图形对象存在，分别是矢量图形、点阵图像和文本 SVG提供了丰富的图形对象，包括直线(line)、路径(path)、圆(circle)、图标(symbol)文字(text)、图像(image)等以图形为中心的交换模式SVG的优点 基于XML标准 XML是公认的下一代网络标记语言，拥有无穷的生命力 高质量的图像 由于基于矢量，使得SVG图像的质量得到大大的提高

25、灵活易用的文件格式 SVG文件以XML文本的形式存放，更改起来非常方便 支持交互和动画 SVG支持SMIL，使得用户可以自由的同SVG中的元素完成一些交互的动作，如鼠标单击、双击以及键盘输入等等。 SVG提供了丰富的消息触发及事件响应函数，获取用户消息 支持字符查找 查找“图片”中的字符，在SVG中成为可能 SVG图形IE浏览SVG图形图形包浏览5、相关技术简介 5.1 统一建模语言UML 5.2 可扩展标记语言XML 5.3 组件技术与CORBA中间件统一建模语言统一建模语言(Unified Modeling Language)(Unified Modeling Language)是使用面向

26、是使用面向对象概念进行系统建模的一组表示法对象概念进行系统建模的一组表示法( (主要是图形化的主要是图形化的表示法表示法) )。一种用于描述、构造软件系统以及商业建模的语言，一种用于描述、构造软件系统以及商业建模的语言，综合了在大型、复杂系统的建模领域得到认可的优秀综合了在大型、复杂系统的建模领域得到认可的优秀的软件工程方法。的软件工程方法。UMLUML是大多数公司采用的标准，是是大多数公司采用的标准，是ANSIANSI和和OMGOMG等部门采用的标准。等部门采用的标准。5.1 统一建模语言UML可扩展的标记语言可扩展的标记语言(XML) (XML) 也是也是(SGML)(SGML)的子集。的

27、子集。XMLXML文档使文档使用了自描述的和简单的语法，这使信息提供者可以根据需用了自描述的和简单的语法，这使信息提供者可以根据需要，自行定义标记以及属性，结构化地描述信息内容。良要，自行定义标记以及属性，结构化地描述信息内容。良好的数据存储格式、可扩展性、高度结构化、便于网络传好的数据存储格式、可扩展性、高度结构化、便于网络传输是输是XMLXML主要的四大特点。主要的四大特点。XMLXML是被设计用来存储数据、携是被设计用来存储数据、携带数据和交换数据的，不是为了显示数据而设计的。带数据和交换数据的，不是为了显示数据而设计的。XMLXML的主要作用的主要作用交换数据可以在不兼容的系统之间交换

28、数据交换数据可以在不兼容的系统之间交换数据 存储数据纯文本文件可以用来存储数据存储数据纯文本文件可以用来存储数据 共享数据共享数据提供与软件和硬件无关的共享数据方法提供与软件和硬件无关的共享数据方法 数据显示的多样性数据显示的多样性数据与显示方式分离，数据与显示方式分离，XMLXML定义的数定义的数据以不同的方式被显示据以不同的方式被显示 5.2 可扩展标记语言XML组件是具有一定功能的、能够独立工作或可以同其他组件组合起来协调工作的程序体,专门用于完成特定的预定工作。 1 组件可以一次编写，到处使用2 一旦实现与具体的编程语言无关3 强调与环境和其他组件的分离，因此组件的实现是严格封装的，外

29、界不必知道组件内部的实现细节4 功能的改变只需更新这个组件，而不用影响其他系统进程的运行或者功能的实现5 组件具有跨平台性和互操作的特性5.3 组件技术与CORBA中间件 组件执行环境由CORBA中间件提供 CORBA （Common Object Request Broker Architecture）通用对象请求代理体系结构，开放式的对象总线，规定了分布式对象间通信的完整体系结构，扩展了应用跨网络、跨语言、跨组件边界和跨操作系统的使用范围。 CORBA是集成框架，是组件容器，ORB是核心。 CORBA是OMG制定的规范，适合于分布式对象环境 CORBA中间件有专业的开发商，如IONA等 C

30、ORBA具有平台、位置和语言等无关性 DCOM和EJB也是组件模型，偏重桌面和JAVA CORBA是IEC61970标准首推的组件产品5.3 组件技术与CORBA中间件6、基于IEC 61970标准的互操作试验 目前已存在的标准尚不完善 许多标准尚未形成 要完善和形成这些标准，涉及到多方面的技术问题，需要通过试验才能确定。因此，IEC TC57 WG13的策略是：边做互操作试验，边完善标准6.1 国外互操作试验简介 非官方的，自愿参与原则 在每一次正式的互操作之前，会组织很多电话会议，作充分的前期准备 目前已经举行过六次互操作试验，正在准备进行第七次互操作实验6.2 国内互操作试验简介 密切跟

31、踪国外最新动态，特别是互操作试验的进展情况和标准的最新发展，积极组织国内主要EMS厂商进行互操作试验。 目前，国调中心已经成功推动和组织了五次互操作试验，正在准备进行第六次国内互操作实验。 第六次互操作试验中将进行IEC 61970 CIS部分 HSDA标准的测试。50第一次：2002.1.2324 北京国调 国外模型CIM XML导入/导出 7家第二次：网上的互操作实验第三次：2002.8.23 北京国调 国内模型CIM XML 5家第四次：2004.1.1215 北京国调 GDA/CIS 6家第五次：2004.9.1416 北京国调 GDA/CIS 6家第六次：2006.10.2627 北

32、京国调 HSDA/CIS 6家国内互操作试验概况7、IEC61970对EMS的深远影响 IEC 61970标准的推出，对EMS系统产生了深远的影响 应用开发模式将发生变化： 模型驱动（一个个CIM子集代表的模型） OOT：完全面向对象 应用组件化趋势将更加明显 应用之间、应用与系统之间的交互关系将发生变化，从而使得系统集成方式发生变化 以CIM和CIS作为交互和集成的标准依据 系统体系结构将发生变化 基于UIB、更易于扩展的体系结构 系统运行环境将发生变化： EMS应提供组件运行环境IEC61970带来的新变化8、数据整合和公共信息平台 8.1 数据整合的背景 8.2 数据整合的方式 8.3 公共信息平台8.1 数据整合的背景 控制中心内各系统实现互联互通的要求 解决调度控制中心信息孤岛问题 保护用户资源的要求 减