通用信息模型在电力信息化建设中的应用

2016-12-27 02:52内蒙古电力设计院内蒙古呼和浩特010000

低碳世界 2016年34期

关键词：电力设备端子变电站

韩昆，李乐（内蒙古电力设计院，内蒙古呼和浩特010000）

通用信息模型在电力信息化建设中的应用

韩昆，李乐（内蒙古电力设计院，内蒙古呼和浩特010000）

作为国民经济发展中重要的基础能源设施，电力行业信息化发展的脚步一直强劲。随着电力信息化建设的不断发展，通用信息模型在电力信息化建设中的应用变得越来越广泛。本文主要阐述了通用信息模型在电力信息化建设中的应用。

电力；信息化；建设；通用信息模型；CIM

引言

由于历史遗留问题，在电力信息化建设中因为缺乏统一的规划，导致电力企业各个信息系统之间缺乏关联，导致很难实现信息共享，造成信息孤岛现象。而通用信息模型能够对该问题进行有效的解决。将通用信息模型应用在电力信息化建设中，可以实现进行数据交换的应用系统双方之间只需要传输数据，不必要知道双方各自的模型，为建立电力企业信息集成平台、实现信息和数据共享打下良好的基础。

1 传统EMS电网模型

CIM模型的核心就是电网的信息模型，要能够准确表达电网的组成、结构和特性。而这些电网信息模型其实一直都在电力自动化控制系统（也就是能量管理系统）中制定，经过长达几十年的运行和使用，这套模型已相当的成熟和稳定，CIM模型正是在此基础上演化和完善形成的。传统EMS电网信息模型主要是由公司、区域、变电站、电压等级等模型构成的层次结构，见图1。

图1 传统EMS电网信息模型层次结构

一个电网公司一般由几个地区电网构成。例如内蒙古电网公司就可以分为呼和浩特电网、包头电网等若干个区域电网。区域电网中主要包括变电站和线路。变电站下一般有两到三个不同的电压等级区和变压器。电压等级区包括了该电压等级下的所有设备，包括断路器、刀闸、互感器、继电保护、馈线等，其中馈线是负责向负荷供电的线路，也是由各种设备构成的。变压器下通常有两、到三组绕组，分别对应变电站的电压等级区。线路实现电能的传输，将不同的节点连接成电网，同时为了线路运行维护管理方便，线路一般会分为若干个线路段。

2 IEC 61970 CIM电网信息模型

通用信息模型（CIM）用对象类和属性及它们之间的关系来描述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，通用信息模型（CIM）是一个抽象模型，没有具体实现，CIM是用面向对象建模技术定义。

在CIM模型中，电网的层次结构与传统EMS电网模型基本保持一致，使用了地理区域、变电站、设备等模型对电网进行建模，其中地理区域（Geographica1Region）、子地理区域（SubGeographica1Region）对应区域（DV），变电站（Substation）对应变电站（ST），电压等级区（Vo1tageLeve1）对应电压等级（kV），设备（Equipment）表示各类电力设备。另外，CIM模型中增加了一个“间隔（Bay）”的模型，以对应实际变电站中的间隔，见图2。

图2 CIM模型层次结构

CIM模型中使用了一个很重要的概念，就是设备容器。设备容器是一个抽象化模型，它本身是由多个设备构成的。变电站（Substation）、电压等级区（Vo1tageLeve1）、间隔（Bay）、线路（Line）等几个模型都是设备容器，也就相当于它们都隐含的包含了多个设备。

3 电网连接模型

在实际的电网中，各种设备是相互连接在一起的，构成了一个网状的拓扑结构。那么在CIM模型中，是如何来对电网的拓扑结构进行建模的呢。电网结构要分为两部分来理解，分别是电网连接模型和电网拓扑模型。其中电网连接模型是表示电网各元件之间的电气连接关系，是静态的，不考虑开关位置和电气连同情况，对应电网的主接线图。而电网拓扑模型则是动态的，它是计算了所有开关位置，反映了电网的实时状态。我们首先来了解电网的连接模型，电网的拓扑模型另外进行专门的研究。首先，在CIM模型中，用以对电网设备连接关系进行建模的类主要有Equipment（设备），ConductingEquipment（导电设备）、ConnectivityNode（连接点）、和Termina1（端子）。

其中，ConductingEquipment是设备的一个子类，表示所有的可导电设备，即能够与其它设备相互连接的设备。端子（Termina1）是导电设备与其它设备进行连接的一个逻辑连接点，ConductingEquipment具有一个或多个端子的关联，表示一个ConductingEquipment具有一个或多个端子。

那不同的导电设备的端子之间是如何关联的呢？这就是连接点（ConnectivityNode）的作用了，一个ConnectivityNode可以关联多个端子，也就是指被一个共同的ConnectivityNode关联到的Termina1，它们之间是连接在一起的，图3是一个实际的示意图，可以更清楚的看到三者之间的关系。

图3 导电设备的端子关联示意图

在这个例子里，有三个设备（分别是Break、Load、Line）连接在一起，每个设备都关联到一个Termina1，而这三个Termina1又关联到了统一ConnectivityNode。

4 基于CIM的电力设备建模

4.1 应用模式建模

电力设备的建模采用责任模式的责任知识级模式，在建模过程中将资源和资产分开，在资源部分存在很多的设备，包括变压器、闸刀、断路器等，同时随着科技的发展出现了越来越多的新设备，因此Equipment不是一成不变的。同理我们可知，在资产部分，在产也会发生着不断的变化。资产执行资源中相应设备的角度，比如在资源中欧断路器，它的功能由资产中实实在在的物理的断路器来实现。结合电力设备的现状，以CIM为基础，应用责任知识级模式对电力设备建模，其概念模型见图4。

图4 基于CIM的概念模型图

从图2中我们看出左面部分饮用CIM中的资源部分，右面部分饮用CIM的资产部分，中间的constraint对资源和资产的对应关系进行了约束，图中的设备Type和资产Type是应用模式。

4.2 技术框架设计

在电力设备建模技术方面主要是利用面向对象的分析和设计方法，使用分布式多层体系构架。客户端主要是对用户的操作界面的设计以及对应用读物段的调用进行实现。因公服务端主要是对电力设备业务组件的建立进行实现，从而将接口提供给客户端用业务组件；对象模型展示电力设备建模系统的实体类的属性，为应用服务端的调用提供接口，主要是将应用服务端与ora1ce数据库服务分离，保证ora1ce数据库的安全，数据服务为ora1ce数据库。