（电力系统及其自动化专业论文）cimxml的研究和应用.pdf

浙江大学硕士论文 a b s t r a c t w i mt h e d e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g y a n dm o d e mc o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y , t h e n e t w o r ka n d c o m p o n e n tt e c h n o l o g y a r e w i d e l y u s e di nt h e a u t o m a t i o ns o f t w a r eo f p o w e rs y s t e m t h ep r o c e s sb u so f s u b s t a t i o nb a yl e v e la n d p o w e ru t i l i t yi n t e g r a t i o nb u so f c o n t r o lc e n t e r , t h u s ，w i l lb ei n t e r c o n n e c t e d al o to f s o a p b a s e d t e c h n o l o g y , s u c h a sc o r b a ，e j b ，d c o ma n dx m lw e b s e r v i c e ，w i l l b e a p p l i e d o np o w e r s y s t e m a u t o m a t i o n & c o n t r 0 1 f o rt h ed e v e l o p m e n to f c o m p o n e n t i n t e g r a t i o n ，n o to n l yh a st h ei n t e r o p e r a t i o n m e c h a n i s mb e t w e e n c o m p o n e n t st ob es u p p l i e d ，b u ta l s ot h ec i m a n dc i sb e t w e e n t h e ms h o u l db ed e f i n e d s oi e c p u t sf o r w a r di e c6 1 9 7 0s p e c i f i c a t i o ns e r i e s ，w h i c h m a k ee m se a s i l yc o m p o n e n t - i n t e g r a t e d ，p l u g a n d - p l a y , o p e na n di n t e r c o n n e c t e d t h e ya l s or e d u c e t h ec o s to f i n t e g r a t i o na n dp r o t e c tt h er e s o u r c eo f c u s t o m e r s c i m i sa ni m p o r t a n tt o o lo fa p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o no np o w e rs y s t e m ，w h i c hi n c l u d e s p u b l i cc l a s s e s ，a t t r i b u t e s ，a s s o c i a t i o n se t c a m o n gt h e m ，c l a s s e sa l ea b s t r a c t c i mi s ak i n do fi n f o r m a t i o ne x c h a n g em o d e la n di ti st h es o u lo fl o g i c a ld a t as t r u c t u r e c i mc a nb eu s e di nm a n y p o w e rs y s t e ma p p l i c a t i o n s t h ep r o b l e m se x i s t i n gi np 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 l 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 l et h e ng i v e n t h ea u t h o rh a sd e v e l o p e da c i m x m lb a s e ds o f t w a r e p l a t f o r m ，w h i c hi s a p a r t o ft h ec i m x m lp r o j e c t s u p p o r t e db yh a n g z h o u p o w e r u t i l i t y s v gb a s e dp o w e rs y s t e mg r a p h i c se x c h a n g ea n dc o o p e r a t i o nb e t w e e ni e c 6 1 9 7 0a n di e c6 1 8 5 0a l ef i n a l l yd i s c u s s e di nt h i sp a p e r k e y w o r d s ： c 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 p l a n g u a g e ( x m l ) r e s o u r c ed e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ( r d f ) d o c u m e n t o b j e c tm o d e l ( d o m ) d a t a b a s e 2 浙江大学硕士论文 第一章绪论 1 1信息整合面临的问题 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的提高了电力企业运行效率。但随着运用的深入，一些问 题也逐步的暴露。在宏观上表现为：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再保留；当用户对系统中某一部分的 功能进行扩展时，如果用第三方软件，由于接口专用，要重复建设一些软件， 浪费了用户的资金和时间；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是由于不同的计算机的硬件平台、不同的操作系 统、不同的数据库技术和不同的通信规约在不同系统中的采用。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，就要做大量而频繁地协议转换工作，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的不同的功能内 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 力应用的综合管理系统，不能实现在较高的层次上的电力系统综合应用，从而 使电力应用的水平受到制约。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内容。这种局面给电力应 用系统的集成和一体化管理带来了极大的不便。 这些问题归根结底是信息整合和系统互联的问题。 浙江大学硕士论文 1 2 以前的解决方案 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丌发经验。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 把所有的东西都整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。 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 + m 1 ) 2 个。如此，不仅增加了开发的工作，而且使得系统难以维护。 图1 1 基于中心数据库的系统集成 6 浙江大学硕士论文 图1 2 点对点的系统集成 1 3 基于c i m 的新解决方案 随着计算机和网络技术的飞速发展，新的信息系统的基础条件如 i n t e r n e t 技术、面向对象技术、数据库技术、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， 在这些新技术的支持下，新的系统互联的结构如图1 3 所示。 图1 3 新系统互联结构图 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，在这个方面 的技术如c o r b a 、x m l 、s v g 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的互相之间通信问题，但是它并不能将系统连接 起来。打个比方，网络t c p p 协议解决了这些计算机之间的互通问题，但是 如果没有f t p 协议，就不可能在两台计算机之f 日j ：h - 便的上载、下载文件，没 ；雾 江大学蘸士论文 毒e m a i l 协议，就不能互相之闯发邮 牛。所以如聚纯粹只是基于l t 技术，那 么只能说有了互联的基础，但是还不能将系统互联起来。 i e c 豹t c 5 7 工作组一蠹致力于电力系统自动化和信息系统的标准起草工 作，从原有的w g 3 、w g 7 和w g 9 解决了r t u 、f t u 与控制中心之间，控制 中心与控制中，b 之闯的通信嫂约阔题烈现在灼w g l o 1 5 工作缎缌狭基于网 络的变电站综合自动化、e m s 和d m s 的信息集成，应该说，只有基于i t 技 术上充分的搜甥这些标雄彳怒熙决信息孤鼹的唯一途径。搜熙这些糍班力能真 正的实现丌放。 在标准未实施翦，系统之剃豹互联豹最主要阀题盎要图l 。4 所示，系统a 和 系统b 之间的模型不匹配，那么在系统a 和系统b 之间避行数据交换时，系 统a 弱数擐到系统b 蓐，系统b 先鬻凑系统a 兹数豢模型转换成叁身联对应 的模型，然后稃将自身的数据装入到模型b 中。这个过程往往由于各个厂商的 自我保护主义嚣缀难缳到较蹶剃豹实慈，司辩即夔熊够集成，那么也只能集成 为图1 2 的网状系统，因为不同的厂商有不同的数据模型。 t c 5 7 在摸型上为我织撬供了公共壤惑模型c l m ( c o n u n o ni n f o r m a t i o n m o d e l ) ，解决了一个统一模型的问题，如果使用c i m ，那么互联的结构将如图 l 。5 溪示。这孵，双方之闫只鬻要传羧数蕹， 嚣没毒必要翔遥双方飘鑫豹模型， 因为在传递的过程中大家使用的是统的模型。 图1 4 非统一模型的互联结构 n f o r m a t i o n o | d a t a 忿 l 双 圈 5 统一模型互联结梅 8 浙江大学硕士论文 1 4 本文所做的主要工作 在研究公共信息模型的基础上，结合杭州市电力局的c i m x m l 项目，作 者完成了一个基于c i m x m l 的软件平台的程序系统，在这当中涉及到基于面 向对象的关系数据库的设计、x m l 文本的解析、c i m 对象的生成、c i m 对象 关系的建立、c i m 的拓扑分析以及基于简单对象访问协议s o a p ( s i m p l eo b j e c t a c e e s sp r o t o c 0 1 ) 的x m l 文件的传输。 浙江大学硕士论文 2 1 概述 第二章公共信息模型c i m 国际电工技术委员会i e c 定义的两个系列标准i e c 6 1 9 7 0 和i e c 6 1 9 6 8 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 ni n f o r m a t i o nm o d e l ) 。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( o 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 e m s a p i 参考模型 如图2 1 ，e m s a p i 参考模型是一个抽象的体系结构，它提供了对问题的可 视化描述，对解决方案的描述和讨论，对人们理解采用e m s a p i 标准解决问题 的帮助以及定义了在这过程中采用的术语。 参考模型不是一个设计结构，也不试图描述软件的分层，虽然在这当中分 层的方法很难避免并且被隐藏于其中。它主要的功能是描述e m s a p i 标准所能 解决问题空间的那一部分，并且通过对比，指出哪些是e m s a p i 领域之外的。 参考模型也试图体现标准不同部分的关系。 图2 1 所示的参考模型中，阴影部分代表模型中与标准相关的部分，非阴 影部分代表的是可重用应用组件框架系统的核心部分。参考模型的每一部分将 在以下的小节讨论。 2 2 1 控制中心环境 这个参考模型将被运用于控制中心的环境中，它典型地包括与局域网相连 接和有时与广域网相连接的计算机网络。一个控制中心可以包括各种支持实时 公用事业运行的系统，如：e m s 、d m s 等。它支持多个不同的用户组和组织 功能，包括在值操作人员，监控人员，培训操作人员，计划操作人员，数据库 维护人员和软件开发人员。 2 2 2 应用程序环境 应用程序的环境由一组应用程序的集合构成，这个应用集作为一个组织单 浙江大学硕士论文 元协同工作来实现一些高级对象。 图2 2 给出了e m s 应用程序环境的例子。 a p p l i c a t i s i c o m p o n e f l t s i ( c o m p o n e n t e x e c u t i o n s y s t e m a p p l i c a t i o ni n f o m a t i o ne x c h a n g e a n dd a t aa c c e s ss 0 f t w a r e e 三三 e 三习 c h n m m c o n t a l m r p i c o m p o 矾c o r d l r m r 啊脚i m m s e r v i c e s c t 啪i c 甜o np m 啊瞻 哺啪e m 辨 图2 ie m s a p i 参考模型 c c e p o n c n te x e c u t i o ns o r v i c o s ： 一n s m i n g e v e n t s t r s n s a c t i o n s f k r s i s l c n c e s e c u r i t y 实时电力系统在线控制 运行研究运行网络应用程序来研究和或分析运行实践( 近期) 扩展计划研究运行网络和或仿真应用程序来评估方案( 长期) 训练为运行员提供训练环境，要求有仿真和分析运用程序 2 2 3 应用程序 图2 2e m s 应用环境的例子 一个应用程序包括一个或多个组件，这些组件实现了一个给定领域内的事 务功能。它由该领域的专家设计和编写。构成应用程序的组件的粒度由设计者 选择。应用程序的丌发者能够选择不同的丌发商或者不同厂商的组件来构建一 三二一 ，。l 浙江大学硕士论文 个应用程序。 2 2 4 组件 一个组件是一个可重用的软件模块。它是一个已经封装的应用程序代码 可以用来与其它的组件和手写代码相整合，以此快速的产生客户应用程序。 2 2 5 旧应用程序和包 这里所指的旧应用程序不同于更早给出的应用程序的定义。个旧应用程 序是一个完成某些事务功能的简单应用程序，它们可能是企事业单位为达到整 合目的，建立组件模型前而购买或者开发的应用程序，或者它是一个完整的系 统，为了与其它系统进行数据交换需要进行整合。 一个包是用于封装一个旧的应用程序或系统但没有遵循组件接口标准。它 把一个输入输出旧程序转化到一个或多个组件接口以便参与一个基于组件结 构的系统的信息交换。 2 2 6 组件模型 组件模型定义了组件的体系结构，详细说明了它的接口和机制，通过该模 型，组件能够与其容器和其它的组件相互作用。组件模型为创建和完成组件提 供了指导，而这些被创建和完成的组件能够协同工作来形成一个更大的应用程 序。 2 2 7 组件容器 组件是在一个容器中运行。容器为一个或多个组件提供运行环境，同时 也为组件提供管理和控制服务。在实际的系统中，容器为组件的运行提供一个 系统进程或线程，它隔离了组件和运行平台。当客户端调用服务端的组件时， 容器自动分配一个进程或线程，并初始化组件。容器代表组件管理着所有的资 源，同时也管理组件之间及组件与外系统之问的交互。 浙江大学硕士论文 2 2 8 组件适配器 组件的操作和行为由其模型定义和规定。对于容器的服务和接口怎么被提 供，组件模型为此作了约定。由此产生的结果是，为一种运行系统或环境丌发 的组件不能直接与其它的任何一种运行环境相兼容。因此为了取得在多个运行 系统的重用，每个运行系统就增加了一个组件适配器。作为选择，组件接口可 以根据某些中性标准定义，然后组件适配器就把这个标准接口映射成容器本身 提供的接口。 2 2 9 组件运行系统 服务组件运行在由应用程序或组件运行系统提供的环境中。组件运行系统 包含容器层以下的整个参考模型，有组件容器、中间件服务和通讯模型。它也 包括没有显示出来的由普通平台提供的服务，这些如操作系统和永久存储等。 2 2 1 0 中间件 中间件这个术语用来描述这样一组不同的软件产品，它的功能是作为一个 整合、变换和翻译层。中间件为事件、消息、数据获取和事务等提供一般的接 口。 2 2 1 1 通讯模型 通讯模型指定了特殊的协议和协议服务，这些协议和协议服务件使用在同 一运行系统的不同服务平台之间的信息交换。一些中间件产品运行在标准的模 型上，例如公共对象代理请求体系结构c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 矛l 企业j a v a 组件e j b ( e m e r p r i s ej a v a b e a n s ) 。 2 3 参考模型实例 图2 3 展示了一个遵循e m s a p i 参考模型的e m s 系统。各个应用组件通 过组件运行系统和组件适配器相互连结，组件运行系统和组件适配器为组件提 供体系服务，通过这些服务，组件能够找到其它的组件和存贮于不同e m s 环 浙江大学硕士论文 境的公共数据，并和它们通讯。 圈2 3 采用e m s a p i 组件标准接口的e m s 2 4 e m s a p i 标准体系 在图2 1 所示的参考模型中，公共信息模型c i m 和组件接口规范c i s 是模 型中需标准化的主要部分。事实上，它们就是国际电工委员会5 7 技术委员会 1 3 工作组制订的i e c6 1 9 7 0 系列标准- e m s a p i 的很大一部分。该标准结构 如下： 第1 部分：导则和总需求 第2 部分：术语 第3 x x 部分：公共信息模型( c i m ) 第4 x x 部分：组件接口规范( c i s ) 第5 x x 部分：c i s 技术映射 2 4 1e l m ( i e c6 1 9 7 0 第3 x x 部分) c i m 提供了一个可理解的电力系统逻辑视图，包括e m s 所需要的信息。 c i m 是一个抽象的模型，它代表了电力企业中所有的主要对象，包括了这些对 象的公共类、属性及其它们之间的关系。 c i m 是整个e m s a p i 框架的一部分。通过提供一个表示电力系统资源的 类、属性及其关系的标准，c i m 使得不同厂商独立丌发的e m s 应用程序的集 4 浙江大学硕士论文 成、整个e m s 内部的集成和e m s 与其它相关电力系统运行软件( 例如：发电 或配网管理系统) 间的集成变得容易。这个目标的实现要通过定义一种基于 c i m 的通用语言来使得这些运用程序或系统能够获取公共数据和独立的交换 信息。 c i m 中代表的对象是一个抽象的模型，可以被广泛的使用于不同的应用程 序中。已经远远超出了在e m s 中的运用。这个标准可以被看作一个系统集成 的工具，可以运用于任何涉及到电力系统模型的系统集成中去，以此来促进运 用程序间的互操作性和兼容性。 2 4 2c i s ( i e c6 1 9 7 0 第4 x x 部分) c i s 的目的是为独立开发的组件集成指定接口。虽然典型的应用程序和 组件作为e m s a p i 项目的一部分被确定，以此来帮助定义那些需要传输的信息 类型，但是其目的不是试图定义组件本身。组件发行商应能够自由的把具有不 同接口的组件包装成组件包，同时保持包的接口遵循e m s a p i 标准。 c l s 指定了组件接口的两个主要部分： 1 能够使组件问相互交换信息，能够使组件通过标准的方法获取公共 数据。组件接口描述了被应用程序使用的特定的事件、方法和属性。 2 组件之间交互的消息。 i e c6 1 9 7 0 第4 部分被组织成以下两个部分： 1 4 0 1 - - 4 4 9 ：这些部分被保留用作说明组件支持的一般服务。这些规 范采用文本、统一建模语言u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 、和 接口定义语言i d l ( i n t e r f a c ed e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 描述。这些规范定义 了一般的服务，这些服务用作应用程序之间交换信息和公共数据的 获取。 2 4 5 0 - - 4 9 9 ：这些部分被保留用作典型应用程序特定信息交换的需求。 这些规范定义了应用程序问标准的信息交换中的信息内容。它们被 定义成事件，但是交换中可以采用不同的方法，例如：作为消息发 布、通知请求和采用x m l 文本交换等。如果需要，属性和方法可以 被每个接口支持，当然也能够被区分。支持的文档包括用例图( u s e c a s ev i e w ) 和事件序列框i n ( s e q u e n c e v i e w ) 。 运用这些标准的目的在于使得中阳j 件的选择更加灵活，以此完成信 息的交换，同时确保互操作性。 浙江大学硕士论文 2 4 3c i s 技术映射( i e c6 1 9 7 0 第5 x x 部分) 由于c i s 基于独立的基础体系的设计，为了实现它，必须把其映射到特 定的技术。为了确保互操作性，每一个接1 2 1 到每一种技术都必须有标准的映射。 例如，我们选择j a v a 来完成这项技术，那么对于发布订阅等在c i s 中的特定 服务需要有一个到j a v a 服务的标准映射。 同样，事件的定义也必须映射到特定的语言。例如，一个消息代理被用 来发出x m l 消息，那么c i s 事件必须被映射到x m l 。 以下的映射或规范被期望成为这一系列标准的伴随标准。其中一些是特 定的语言，一些是特定的中间件。 c + + l a n g u a g e c l a n g u a g e c o r b a d c o m j a v a x m i 2 5c i m 规范综述 c i m 用面向对象建模技术定义。应特别指出的是，c i m 规范使用统一建 模语言( u m l ) ，它将c i m 定义成包。 c i m 中的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。然后根据类的属性和与其它类的关系，用文字形式定义各 类。 c i m 由一组包组成。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。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。实体可以具有跨包的关联。每一应用可以使 用几个包所表示的信息。 为方便起见，整个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 ) 发电动念包( g e n e r a t i o n d y n a m i c s ) 6 浙江大学硕士论文 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 ) 需要注意的是，包的界限并不意味着使用的界限。一个应用可以使用几个 包的c i m 实体。 图2 4 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。 j 图2 4c i m 包结构框幽 ， c ( g i o b a l d o m a i n 一 一 浙江大学硕士论文 2 6c i m 类之间的关系 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 i m 应当避免定义太多的具体子类型的类。 相反，c i m 定义通用类，由属性给定类型名。然后应用可以根据需要，用本信 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 中的每一个类包含描述和识别该类的具 体实例的属性。 每一属性均具有一个类型，它识别该属性是哪一种类型的属性。典型的属 性类型有整型、浮点型、布尔型、字符串型及枚举型，它们被称为原始类型。 然而，许多其他类型也被定义为c i m 规范书的一部分。例如，电容器具有电 压( v o l t a g e ) 类型的m a x i m u m k v 属性。数据类型的定义包含在域包中。 类之问的关系揭示了它们相互之间是怎样构造的。下面将展示c i m 类之 间的各种关系。 泛化关系 泛化是更通用的类与更具体的类之间的一种关系。更具体的类只能包含附 加信息。例如，变压器是电力系统资源的一种具体类型。泛化为具体的类提供 了从它上层的所有更通用的类继承属性与关系的方法。 图2 5 是泛化的一个例子。此例取自电线包，断路器( b r e a k e r ) 是开关 ( s w i t c h ) 的更具体类型，丌关( s w i t c h ) 又是导电设备( c o n d u c t i n g e q u p m e n t ) 的更具体类型，而导电设备( c o n d u c t i n g e q u p m e n t ) 本身又是电力系统资源 ( p o w e r s y s t e m r e s o u r e e ) 的更具体类型。变压器( p o w e r t r a n s f o r m e r ) 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 ) 的另一个更具体类型。 简单关联 关联是一种结构化的关系，指一种对象和另一种对象有联系。给定有关联 的两个类，可以从一个类的对象得到另一个类的对象。关联有两元关系和多元 关系。两元关系是指一种一对一的关系，多元关系是一对多或多对一的关系。 浙江大学硕士论文 关联两端的类以某种角色参与关联。每个关联有两个角色。每个角色具有重数， 重数表明了参与这个关联的对象的多少。同时，关联可以被命名。但是，在 c i m 中，没有命名关联。 如图2 6 所示，在c i m 中，分接头( t a p c h a n g e r ) 和调节计划 ( r e g u l a t i o n s c h e d u l e ) 存在着一个关联。 重数显示在关联的两端。在这个例子中，一个分接头( t a p c h a n g e r ) 对象 可以有0 或1 个调节计划，而一个调节计划可以属于0 、1 或者多个分接头对 象。 ip o w e r s y s t e m r e s o u r c ej ( f r o mc o r e ) l l 厂_ 1 面i 鬲i i f r o m c o r e ) j 图2 5 泛化的例子 厂i 丽画 面赢网 l 一o 。o1 l _ j t a p c h a n g e r sr e g u l a t i o n s c h e d u l e 幽2 6 简单关联的例子 聚合 聚合是关联的一种特殊情况。聚合表明类之间的关系是一种整体与局部的 关系，这卑，整体类由部分类构成或者包含局部类，局部类是整体类的一部分， 9 浙江大学硕士论文 局部类不像泛化那样从整体类继承而来。 图2 7 说明了拓扑岛类( t o p o l o g i c a l l s l a n d ) 与拓扑节点类 ( t o p 0 1 0 9 i c a l n o d e ) 之间的聚合关系，它取自拓扑包。如图2 7 所示，一个拓 扑节点( t o p o l o g i c a l n o d e ) 只能是一个确定的拓扑岛( t o p o l o g i c a l l s l a n d ) 的一 个成员，但是一个拓扑岛( t o p o l o g i c a l i s l a n d ) 却能包括任意数目( 至少有一个) 的拓扑节点( t o p o l o g i c a l n o d e ) 。 t o p o l o g i c a l l s l a n dt o p o l o g i c a l n o d e s 幽2 7 聚合的例子 2 7e l m 模型概念和例子 为了帮助对c i m 理解，下面将给出四个例子。第一个例子是电线包类图 的一部分，说明了变压器是怎么建模的。第二个例子说明了c i m 接线的概念 怎么在c i m 中实现建模。第三个例子显示了c i m 中设备的继承体系得建模。 第四个例子阐述了设备容器的重要概念。 变压器模型 图2 8 是电线包的一部分，它展示了变压器模型。 如图2 8 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 u i p m e n t ) 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 u i p m e n t ) 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，菱形指向的一端为整体类，另一端指向 局部类。从图中我们可以看出，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 于仅有的一个变压器( 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 r m 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 u i 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。 2 0 浙江大学硕士论文 、 + t o _ w i n d i n g “八j 仁，删“9 9 l w i n d i n g t e s t i 图2 8 变压器模型 连接模型 图2 9 显示了拓朴类图，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 个连接节点( c o n n e c t i v i t y n o d e ) ， 连接节点( c o n n e c t i v i t y n o d e ) 是这样一些点，在这些点处，导电设备的几个 端点通过零阻抗支路连接在一起。一个连接节点( c o n n e c t i v i t y n o d e ) 可能是 一个拓朴节点( t o p o l o g i c a l n o d e ) 的一个成员，而拓朴节点( t o p o l o g i c a l n o d e ) 又是一个拓朴岛( t o p 0 1 0 9 i c a l i s l a i l 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 m r e s o u r c e ) ，它拥有0 、1 或者多个连结节 点( c o n n e c t i v i t y n o d e ) 。 导电设备( c o n d u c t i n g e q u i p m e n t ) 一端点( t e r m i n a l ) 和端点( t e r m i n a l ) 一连结节点( c o n n 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 ) 与连结节点( c o n n e c t i v i t y n o d e ) 相连接。 浙江大学硕士论文 ( f r o mc o r e ) i j p o w e r s y s t e m r e s o u r c e ( f r o mc o r e ) 奠 + c o n d u c t i n g e q u p m e n t + t e r m i n a l s _ | c o ”m u c t i ! n g 。e 蜊q u i p m e n p i。? f 高 1 i n a i ； c o r e 】r + t e r m l n a l s j 7 ( 、 o1 i 、+ t e r m i r l a l ! e q u i p m e n t c o n t a i n e l + m e m b e r o l e q u i p m e n t c o n t a i n e r ( f r o m c o m ) 1 、 j + c 。n n e c t i v i 婶n 。o d n e s 、+ 。“。c t ! v ) o t y n l 。 1 、 i c o n n e c t i v i t y n o d e + m e a 8 ur e m e n t s i = 0 j 卜、o “i + c o n n e c t ；v i t y n o d e s 、 m e a s u 、 j 们t l、 + t o p o i i c a i n o d e oe i o1 m 0 0 8 0 d o l o a l c a l n o d e + t o p o l o g i c a l n o d e s b u s b r a n c h l m o d e i 图2 ，9 连接模型 设备继承体系 如图2 1 0 给出了c i m 继承体系的一个总的视图，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。 浙江大学硕士论文 p o w e r s y s t e m r e s o u r c e， ( f r o mc or e )j 。 1 v o l t a g e c o n t r o i z o n e 卜二二2 2 2 = 2 t a p c h a n g e r l o a d a t e a i ( f r o ml o a d m o d e l ) f_ _ 【lide - c 0 m p o s i t e s w i t c h e q u l p m e n tje q u i p m e n t c o r l t a i n e r| s u b s t a “o n f m mc o r o ) l ( f r o mc o r e ) 、 r ( f r o mc o r e 7。 图2 1 0 设备的继承体系 设备容器 图2 1 1 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设备。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阳j 的差异。每个容器代表了其它容器或设备的聚合。 浙江大学硕士论文 + 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 2 8 小结 + c o m p o s i t e s v , i t c h 图21 1 设备容器 c i m 提供了一个关于e m s 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。 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掘。 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