（计算机应用技术专业论文）基于cim的配网管理系统数据模型转换方法研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 捅要 随着计算机和现代通信技术的发展，电力系统自动化水平越来越高，包括的功能系 统也越来越多，比如e m s 、d m s 、g i s 等，为发挥整体效益，系统间需要信息交互。但 这些电力系统往往属于不同的厂家，而每个厂家都有自己的数据模型，这就为系统间的 信息交互带来了困难。为此，国际电工委员会制定了m c6 1 9 7 0 6 1 9 6 8 标准，并定义c i m ( c o m m o ni n f o r m m i o nm o d e l ) 用作电力系统间模型转换的基础模型。本文使用的转换 模型文件是c i m 的导出格式文件- 原d f 格式模型文件。 本文对配网系统中数据模型的转换进行研究。首先介绍了i e c6 1 9 7 0 6 1 9 6 8 标准的主 要内容和应用情况，深入探讨了c m 的各种包和c i m 类之间关系；重点研究了c i m x m l r d f 格式文件。对c i m 类之间的继承关系以及c i m 对象在c i mx m l r d f 格式文 件中的具体描述进行了深入研究，并给出深圳配网模型中各个类的描述。本文还对配网 系统的特点、c d 到d m s l o o o e 系统的映射原理及c i m 和s v g 图形之间关联进行了研 究，并给出c i m 类和d m s l 0 0 0 e 系统部件表之间的对应关系。 最后利用q t + o r a e l e + v i s u a l c + + 的开发环境，结合深圳配网数据模型的特点，在积成 电子e m s 模型导入工具的基础上，设计并完成了配网系统模型转换工具。最后，利用该 模型转换工具将深圳g i s 的车公庙变电站f 8 的模型导入d m s l 0 0 0 e 系统中，并验证模 型转换的正确性。本文设计的模型转换工具与图形转换工具组成模型转换系统，可以把 其他系统导出的图形文件和模型文件转换成d m s l 0 0 0 e 系统的图形和模型文件，实现配 网系统与其他系统间的模型交互。 关键词c i m ；资源描述框架；配网管理系统；馈线；馈线段；配电站 西南交通大学硕士研究生学位论文第| i 页 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e r t e c h n o l o g ya n dm o d e mc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , t h e l e v e lo fa u t o m a t i o na b o u tp o w e rs y s t e mi si n c r e a s i n g p o w e rs y s t e mh a sal o to fs u b s y s t e m ， o f t e nb e l o n gt od i f f e r e n tm a n u f a c t u r e r , i no r d e rt o s a t i s f yt h e f u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t s i n f o r m a t i o ne x c h a n g ei sn e e d e db e t w e e ns u b s y s t e m st or e a l i z et h eo v e r a l le f f i c i e n c yh o w e v e r , e a c hm a n u f a c t u r e rh a si t so w nd a t am o d e l ，w h i c hc r e a t e sd i f f i c u l t i e sf o rt h ei n f o r m a t i o n e x c h a n g e i n t e r n a t i o n a le l e c t r o t e c h n i c a lc o m m i s s i o n ( i e c ) p u t sf o r w a r di e c6 1 9 7 0 6 1 9 6 8 s p e c i f i c a t i o ns e r i e s ，p r o v i d i n gc i m ( c o m m o ni n f o r m a t i o nm o d e l ) a st h eb a s e dd a t am o d e lo f m o d e lt r a n s f o r m a t i o nb e t w e e np o w e rs y s t e m s t h ef o r m a to fd a t am o d e lf i l e ，u s e di nt h i st h e s i s ， i sx m l r d f i nt h i sf o r m a tf i l e , e a c ho b j e c to f c i mi si d e n t i f i e dw i t har d f ：i d i nt h i st h e s i s ，t h em a i nc o n t e n ta n da p p l i c a t i o n so fi e c619 7 0 619 6 8s p e c i f i c a t i o ns e r i e s a r ei n t r o d u c e d , t h ev a r i o u sp a c k a g e so fc i ma n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec i mc l a s s e sa r e d i s c u s s e d , t h ec i mx m l r d ff o r m a tf i l e i sm a i n l yf o c u s e do n i nt h i st h e s i s ，t h ei n h e r i t e d r e l a t i o n s h i po fc i m c l a s s e sa n dh o wt od e s c r i p ta l lo b j e c t i o no fc i mi nc i mx m l r d ff o r m a t f i l ea r cr e s e a r c h e do n , t h ed e s c r i p t i o no fa l lc l a s s e si ns h e n z h e n sm o d e lf i l ea r eg i v e n t h e f e a t u r e so fd m sa n dt h em a p p i n gr e l a t i o n s h i po fc i ma n dd m s 10 0 0 ea n da s s o c i a t i o n b e t w e e nc i ma n ds v g g r a p h i c sa r es t u d i e do ni nt h i st h e s i s f i n a l l y , ad a t am o d e le x c h a n g e dt o o lo fd i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ns y s t e mi sd e s i g n e da n d d e v e l o p e d , u s i n gq t + o r a c l e + s u a l c + + d e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t t h i st o o li sb a s e do nt h e i m p o r tt o o lo fe m s d a t am o d e la n dc o m b i n e dw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so fs h e n z h e nd i s t r i b u t i o n s y s t e m sd a t am o d e l t h i sm o d a le x c h a n g e dt o o li sv e r i f i e dc o r r e c t n e s sb yi m p o r t i n gam o d e l f i l eo fs h e n z h e ng i si n t od m s10 0 0 e t h i st o o lc a l lb eu s e dt oi m p o r tt h em o d e lf i l e sa n d g r a p hf i l e si n t od m s 10 0 0 e ，t o g e t h e rw i t hag r a p he x c h a n g e dt o o l ，t or e a l i z et h em o d e l e x c h a n g e db e t w e e n t h ed i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ns y s t e ma n do t h e rs y s t e m s k e yw o r d s ：c i m ( c o m m o ni n f o r m a t i o nm o d e 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 , d i s t r i b u t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ( d m s ) ，f e e d e r , f e e d e rs e c t i o n , d i s t r i b u t i o n s t a t i o n 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本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、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密彰使用本授权书。 ( 请在以上方框内打”) 学位论文作者签名：徐祗成 指导老师签名： 日期：2 0 f 。7 多 日期：2 口f 。7 乡 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 本文主要研究如何把其它系统提供的c i mx m l r d f 格式模型文件转换到配网系 统d m s l 0 0 0 e 中，并在e m s 的模型转换工具的基础上开发了配网系统模型转换工具。 本人做的工作主要有： 1 根据c i m 类之间的关系和c i m 对象的属性及关联的描述开发读入模型模 块，用来解析需要转换的c i m 模型文件。 2 增量模型转换时c i m 对象的关联对象合法性检查和d 分配。 3 根据c i m 类和数据库的映射关系，到数据库相应的表中为转换的c i m 对象 创建记录，并根据属性和关联的值为每列赋值。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 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已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名： 徐桶戡 日期：2 0 1 0 年6 月 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 选题背景和研究意义 随着我国电网改造的深入，一些有条件的大城市开始引入d m s ( d i s t r i b u t i o nm a n a g e s y s t e m ，配网管理系统) 。d m s 主要指1 0 k v 中压系统及0 4 k v 级低压，一般是从变电站 的主变低压1 0 k v 侧和1 0 k v 母线开始，直至电力用户为止。 d m s 结构简单，但覆盖面广，涵盖了整个城市的每个角落，所以它的数据模型很大。 为了减轻配网系统的负担，配网的数据模型一般由第三方提供和维护，比如深圳配网系 统使用积成电子的d m s l 0 0 0 e ，而数据模型是由康拓扑公司提供和维护的。与主网相比， 配网系统的数据模型变化是很频繁的。一条馈线供电线路的变化，配电站的一个开关线 路走向的变化，配电站自身的改造等都会引起配网数据模型的变化。为了保证配网系统 各种应用的正确性，必须保证配网数据模型实时性，这就要求配网系统频繁地与第三方 进行模型交互，与现场保持一致。 此外，电力系统中除了配网系统还有其它的系统，比如：e m s ( e n e r g y m a n a g es y s t e m ， 能力管理系统) 、g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，地理信息系统) 等，而这些系统 往往属于不同的厂家，都有自己的数据模型。为了保证业务协同，发挥整体效益，各个 系统间也需要模型转换。 对于电网系统，为各个功能系统间的模型转换规定一个标准的数据模型很重要叽这 个问题并不是我国电力企业信息化特有的问题，而是国际上各行各业信息化过程都遇到 的一个普遍问题。为了解决不同电力系统间的信息交互问题，国际电工委员会 ( i e c i n t e r n a t i o n a le l e c t r o t e c h n i c a lc o m m i s s i o n ) 负责电力系统控制及其通信的相关标准 的第5 7 技术委员会( i e ct c5 7 ) $ f l 定了i e c6 1 9 7 0 和i e c6 1 9 6 8 标准【h3 1 。其中，i e c6 1 9 7 0 由第1 3 工作组制定，主要负责e m s 系统；i e c6 1 9 6 8 由第1 4 工作组制定，主要负责d m s 系统。i e c6 1 9 7 0 6 1 9 6 8 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 ) 3 】。c i m 解决了不同电力系统之间的信息交换问题，使 各系统间能方便进行数据模型转换，降低系统集成成本和保护用户资源。 本文是在积成电子股份有限公司深圳配网项目中完成的，主要研究如何把其它系统 导出的c i m 模型转换成d m s l 0 0 0 e 系统的数据模型，并利用q t + o r a c l e + v i s u a lc + + 开发 个模型转换工具。 1 2 国内外研究现状 为解决系统间互联互通问题，电力系统采取过的方案有 3 5 】： ( 1 ) 从一个商家购买所有产品 一个电力系统及其子系统都从一个厂商购买。这个解决方案的优点在于： 最小化了系统间的互联 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 减少了数据错误传送的几率 个有效的责任负责商 缺点在于： 限制了用户对某一应用系统领域最佳产品的选择。 缺少竞争，厂家对产品的升级态度不积极。 ( 2 ) 基于中心数据库的系统集成 把所有的数据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问题： 当应用系统不断增加时，数据库对于数据的分配就成了一个瓶颈。 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。 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。 图1 1 基于中心数据库的系统集成【3 5 】 ( 3 ) 点到点方式的系统互联 通过每个系统之间的互联来达到信息整合的目的，如图1 2 。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存在这样的问题： 当n 个系统互联时，需要建立的接口程序就有n * ( n - 1 ) 2 个。 当在原来已经互联的n 个系统中增加一个系统时，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。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 图1 2 点到点的系统集成【3 5 】 为彻底解决电力系统间互联互通问题，国际电工委员会制定了i e c6 1 9 7 0 和i e c 6 1 9 6 8 两个标斛k3 刀。i e c6 1 9 7 0 和i e c6 1 9 6 8 共同定义一个公共信息模型( c i m ) ，用作 电力系统间数据模型转换的标准模型。各个系统只需做到将自己的数据模型导出成c i m 模型文件和将c i m 模型文件导入成自己的数据模型，就能与其它系统方便地进行数据模 型转换。图1 3 是采用c i m 的系统集成方案。 为了验证c i m 模型的完整性、通用性、实用性和正确性，以及通过c i m 进行数据 交换的可行性，目前一般采用互操作试验的方式( 3 】。进行e m s a p i 互操作实验意义重大， 试验的目的是多个e m s 厂家的产品可以实现信息交换和“即插即用”，这对快速提高我国 自动化技术水平具有巨大的促进作用，是赶超世界先进水平、实现与国际接轨的有利时 机。 + 应用系统与cm 间的模型转换 图1 3 基于c i m 的系统集成【3 5 】 国外从2 0 0 0 年1 2 月开始己进行了四次基于c i m 的互操作试验【3 6 】。现在，互操作试 验的工作重点已由c o r b a 等中间件的应用，转移到以c i m x m l 为载体实现电力系统数 据和信息的交换，并在交换的基础上实现不同厂家的各应用产品的互操作。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 在美国进行的互操作试验，有多个具有电力系统e m s 产品的公司参加( 并不是所有 厂家都参加了全部互操作试验) ，包括a b b ，a l s t o m ，c i m l o g i c ，l a n g d a l e ，p s y c o r ， s i e m e n s ，s i s c o ，g en e t w o r ks o l u t i o n ，l a n g d a l ec o n s u l t i n g 和p t i 。为了用x m l 标准 文档格式在多个e m s 厂家之间交换电力系统模型，每个厂家都准备了基于c i m 的x m l 交换文件，并通过试验证明他们都能将电力系统模型转化成x m l 文件，并将x m l 文件 描述的电力系统模型转化成各自软件所需的数据格式，进行应用软件计算【3 7 】。 在导出过程中，每一个试验参与者必须将模型从自己私有的数据描述格式转化为标 准的c i m x m l 文件格式。该c n d ) ( m i 文档能够通过浏览器读到，而且必须通过格式 校验与x m l r d f 语法致。导入过程就是将标准的c i m x m l 文件转化成参与者私有 的内部数据描述形式【3 】。导入的正确性应当由参与者特有的校验工具进行检验。 我国从2 0 0 1 年7 月开始进行基于m c6 1 9 7 0 标准( 主要是c 眦) 的互操作试验。第 一次试验主要是用网上发布的例题( p s y c 0 1 的2 厂站小模型s m a l l m o d e l 、a b b4 0 、e s c a 6 0 、 s i e m e n s e l 0 0 ) ，对所给的基于c i m 的x m l 文件进行导导出，实际上是一个自测试的 过程，并没有在各厂家的产品之间真正的传送数据模型进行互操作。对于应用软件计算， 也是各厂家对模型样本文件导入后进行的，并没有涉及互操作。由于是第一次进行试验， 大家都认为应当由易到难，由浅入深，首先试验x m l 文件的导入和导出，所使用的网络 模型也是在具有代表性的基础上，选择简单的模型文件【3 】。 2 0 0 2 年1 月由国家电力调度通信中心组织国内知名的s c a d 觚m s 研发单位进行了 基于i e c6 19 7 0 标准的又一次互操作实验，参与试验的共有5 个厂家的7 种产品。实际 上这是一次正式的互操作试验，各厂家都带来了自己的硬件和软件产品。以c i m x m l 为载体实现了电力系统数据和信息的交换，在各个单位的不同硬件和软件系统平台上分 别进行了x m l 文件的导入、电力系统潮流计算、x m l 文件的导出等操作试验，在交换 的基础上实现不同厂家的各应用之间的互操作【l 】。 2 0 0 2 年8 月在国调中心进行了第三次互操作试验。本次试验各s c a d a e m s 厂家都 准备了基于实际系统的c i m x m l 文件，在此基础上进行导入导出操作和潮流计算，并 进行了模型的拆分和合并试验引。 在国调中心组织互操作实验的同时，大学的研究机构也进行了电力系统c i m 的数 据模型转换研究。四川大学王民昆在文献 3 6 e 0 研究了实际电路到c i mx m l 文档的转 化，并通过映射和数据转换生成潮流计算所需的数据模型。钱海峰等在文献【4 5 】中总结 了c i m 在湖州电网中的转换应用，通过将c i m 包映射为数据库，类映射为表，对象映 射为记录，属性映射为表的列，类之间的关联映射为指针列，类的继承映射为表的扩 充来实现c i m 到相应电力系统数据库的转换。 1 3 主要研究内容 本论文主要研究配网管理系统中模型转换实现。根据c i m 层次结构特点，结合配网 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 系统数据库组织结构，完成模型转换。主要包括以下几个部分： 探讨c i m 模型的结构特点，了解c i m 模型类间的关系。c i m 是国际电工委员会 指定的电网模型转换的标准数据模型，深入了解它的结构特点和类之间关系，简 单介绍了模型转换中用到的相关技术。 探讨c i mx m l r d f 格式文件是如何表示c i m 的。c i m 需要先导出成c i m x m l f r d f 格式文件再导入到别的系统中。探讨c i m 到数据库的映射，c i m 和 s v g 图形的关联。 结合配网模型特点，在e m s 模型转换系统的基础上，利用q t + o r a e l e + v i s u a lc + + 开发并实现配网模型转换工具，并通过实例验证它的正确性。 1 4 论文组织结构 本论文共5 章，按如下结构进行组织： 第1 章阐述了配网管理系统中模型转换的研究背景和意义。首先，阐述了配网管理 系统的特点和配网管理系统中模型转换的问题及解决方法；然后，介绍国际电工委员会 为解决电网系统中模型转换问题而提出的i e c6 1 9 7 0 6 1 9 6 8 标准，回顾并总结国内外电网 系统模型转换互操作现状，最后，概述了本论文研究的内容及各章节的组织安排。 第2 章对i e c6 1 9 7 0 6 1 9 6 8 标准特别是c i m 进行研究。首先，对i e c6 1 9 7 0 6 1 9 6 8 标准提出的背景和结构进行概要的阐述；然后，对c i m 模型的特点、类间的关系进行研 究，为后面模型文件的解析做准备；最后，对模型转换中用到的其它技术进行简单介绍。 第3 章对c i mx m l c r d f 格式文件及c i m 与d m s l 0 0 0 e 系统数据库的映射、c i m 与s v g 图形的映射的研究。首先，根据c i m 分类对导出的c i mx m l r d f 格式文件进 行研究；然后，研究c i m 到d m s l 0 0 0 e 系统数据库( o r a c l e ) 的映射，c i m 和s v g 图 形的关联。 第4 章设计配网系统模型转换工具。首先介绍系统开发环境配置和系统流程图，并 给出模型转换工具的界面设计；然后，结合深圳配网模型的特点，设计并实现各功能模 块；最后，通过实例验证设计的模型转换工具。 结论。对本文的研究工作进行了总结并对未来的工作提出了展望。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 第2 章i e c6 1 9 7 0 6 1 9 6 8 标准及相关技术 2 1i e c6 1 9 7 0 6 1 9 6 8 概述 随着电力系统的发展和自动化水平的不断提高，用户往往要运行多套系统，这些系 统的更新换代、功能扩展和第三方软件的介入等问题，对保护用户资源提出新的要求。 不同系统之间的集成，应用系统的接口标准化对开发商和集成商意义重大。电力市场境 下的e m s 应用软件非常多，不可能由一家产品包打天下，必须以标准的接口联接多家产 品，共享信息和资源。由于软件行业新技术的流行等诸多因素的影响，急需开发一组规 范来解决以上问题。 国际电工技术委员会第5 7 分会第1 3 工作组制定了i e c6 1 9 7 0 系列标准，这是一套 能量管理系统应用程序接口( e m sa p i ) 的国际标准，该标准的定义使电力系统各种应 用以及e m s 能够不依赖信息的内部表示存取公共数据和交换信息，其主要目标使为e m s 系统中不同厂商的应用功能之间，或不同的e m s 系统之间，或e m s 系统与电力行业其 他应用系统之间的数据交换和应用集成提供便利，允许多个厂家的应用能够在一个e m s 环境中运行，支持大范围的电力系统应用，允许长期的扩展和更新。 i e c6 1 9 6 8s i d m ( 配电管理系统接口) 是由i e ct c 5 7 脚g 1 4 制定的，范围为配电 管理系统( d m s ) ，包括电网运行、档案与资产管理、运行计划与优化、维护与建设、电 网拓展规划、顾客支持、电量抄表与负荷控制、外部连接等八类业务。i e c6 1 9 6 8 要促 进这些业务应用系统的集成，不可避免要涵盖类似6 1 9 7 0 的五部分内容，很多工作会是 重叠的。 i e c6 1 9 7 0e m s a p i 是一个系列标准，大体上包括五部分【1 ，2 3 5 ，7 】： ( 1 )导则与基本要求。确定目标和任务，采用的应用集成框架。 ( 2 )术语。列出了标准中特定的或者需要解释的术语和缩写。 ( 3 ) 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 ) ，确定信息交换的内容。 ( 4 ) 组件接口规范c i s ( c o m p o n e n ti n t e r f a c es p e c i f i c a t i o n ) ，确定信息交互的方法。 ( 5 )c m 删l 模型交互格式。 2 2 公共信息模型( c i m ) 2 2 1c i m 概述 国际电工技术委员会i e c 定义的两个系列标准i e c6 1 9 6 8 和i e c6 1 9 7 0 分别描述了 配电管理系统和能量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 公用信息模型c i m ( c o m m o ni n f o r m a t i o nm o d e l ) 。 公用信息模型( c 蹦) 是电力企业应用集成的重要工具，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 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 这些对象的公有类和属性，以及它们之间的关系。c i m 的类( 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。 对于c i m 需要指出的剧3 j ： c i m 不是数据库定义，而仅仅是数据模型( 元数据) 的定义。 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。 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 订。 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，它只要实现他所 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。 对于c 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 m 可以自己扩展。 2 2 2c i m 包的划分 为了使模型更易于设计、理解与查看，c 蹦被划分为一组包，公共信息模型是由这 些完整的包集组成。包是对相关模型元素进行分组的通用方式，毫无特定的语义含义。 实体可以具有跨越多个包边界的关联。图2 1 给出了c i m 部分包的依赖关系，箭头从依 赖性包指向它所依赖的包。 g e n e r a t l o n 氯奢限j 蔓l 童d e i生电 图2 - 1c d 部分包的依赖关裂3 】 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 下面对i e c6 1 9 7 0 的几个主要包进行详细介绍 4 】： ( 1 ) c o r e ( 核心包) 这个包包含所有应用共享的核心p o w e r s y s t e r n r e s o u r c e ( 电力系统资源) 和 c o n d u c t i n g e q u i p m e n t ( 导电设备) 实体，以及这些实体的常见的组合。并不是所有的应 用都需要所有的c o r e 实体。这个包不依赖于任何其他的包，而其他包中的大部分都具有 依赖于本包的关联和普遍化。 ( 2 ) t o p o l o g y ( 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 类一起建立连接性( c o n n e c t i v i t y ) 的模型， 而连接性是设备怎样连接在一起的物理定义。另外，它还建立了拓朴( t o p o l o g y ) 的模 型，拓扑是设备怎样通过闭合开关连接在一起的逻辑定义。拓扑的定义与其它的电气特 性无关。 ( 3 ) w i r e s ( 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( t r a n s m i s s i o n ) 和配电 ( d i s t r i b u t i o n ) 网络的电气特性的信息模型。这个包用于网络应用，例如状态估计( s t a t e e s t i m a t i o n ) 、潮流( l o a df l o w ) 及最优潮流( o p t i m a lp o w e r f l o w ) 。 ( 4 ) o u t a g e ( 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。 ( 5 ) p r o t e c t i o n ( 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。 ( 6 ) m e a s ( 量测包) m e a s 包包含描述各应用之间交换的动态测量数据的实体。 ( 7 ) l o a d m o d e l ( 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，例如季节与日类型。 ( 8 ) g e n e r a t i o n ( 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 e s 包。 ( 9 ) d o m a i n ( 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的任何类使用的属性 的数据类型。 此包包含原始数据类型的定义，包括量测的单位和允许的值。每一种数据类型包含 个值( v a l u e ) 属性和一个可选的量测单位( u n i t ) ，这个单位指定为一个被初始化为该 量测单位文字描述的静态变量。枚举型数据的允许值在该属性的文档( d o c u m e n t a t i o n ) 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 中用u l m 约束句法在大括号( 0 ) 内列出。字符串长度在文档中列出，并也被指定为长 度性质。 2 2 3c i m 类之间的关系 每一个c i m 包的类图展示了该包中的所有的类及它们的关系。在与其它包中的类存 在关系时，那些类也被展示，并标以其所属的包。 以类与对象建立了电力系统中各种事物的模型，它们需要以通用于e m s 应用的方式 来表达。类是对现实世界中发现的对象的描述，例如变压器、发电机或负荷就需要表示 为在e m s 中整个电力系统模型的一部分。其它类型的对象包括诸如计划与量测那样的， 同样也是e m s 应用需要处理、分析与保存的对象。这些对象需要一种通用表示，以达到 e m s - a p i 标准的插入兼容和互操作目的。在电力系统中具有唯一标识的一个具体对象则 被建模为它所属类的一个实例。 类间的关系揭示了它们相互之间是如何构造的。c i m 类之间的关系主要分为：泛化、 简单关联和聚集6 1 。 2 2 3 1 泛化 泛化是一种继承关系，是一个较一般的类和一个更具体的类之间的关系。泛化使具 体的类可以从它上层所有更一般的类继承属性和关系 3 。图2 2 是泛化的一个例子，此 例取自电线包w i r e s 。 图2 2 中，断路器类b r e a k e r 是开关类s w i t c h 的更为具体的类型，开关类s w i t c h 又 是导电设备类c o n d u c t i n g e q u p m e n t 的更为具体的类型，而导电设备类 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类p o w e r s y s t e m r e s o u r c e 的更为具体的类型。 电力变压器类p o w e r t r a n s f o r m e r 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 的另一个具体类 型。 2 2 3 2 简单关联 关联是类与类之间的一种概念上的联系。每一关联都有两个作用，而每一个作用表 示了关联的一个作用方向。有向作用描述了相对于源类( 即施加作用类) ，目标类( 即被 作用类) 所受到的作用。作用赋以目标类的名，可带可不带动词。每一作用还有对象重 数或称为对象基数，用来指明有多少对象可以参与到给定的关系中。图2 3 是关联的一 个例子，此例取自电线包w i r e s 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 图2 2 泛化例子 1 a p c h a n g 叮r e g u l a t i o n s c h e d u l e 0 n 0 t t 印c h 钍g 盯s r e g i l l a t io n s c h e d u l e 图2 。3 简单关联例子 图2 3 显示了分接头调节器类t a p c h a n g c r 和调节计划类r e g u l a t i o n s c h e d u l e 之间的关 联关系，对象重数显示在关联的两端。在这个例子中，一个分接头调节器对象t a p c h a n g e r 可以有o 个或1 个调节计划r e g u l a t i o n s c h e d u l e ，而一个调节计划r e g u l a t i o n s c h e d u l e 可 以属于0 个、1 个、或多个分接头调节器对象t a p c h a n g e r 。 2 2 3 3 聚集 聚集是关联的一种特殊情况。聚集表明类间的关系是某种整体一部分的关系，整体 类由各部分类“构成”或整体类“包含”部分类，而部分类是整体类的“一部分”。部分类不 像一般化，部分类并不从整体类继承。图2 _ 4 是聚集的一个例子，取自拓扑包t o p o l o g y 。 t o p o l o g i c a l l s l a n d t o p o l o g i c a l n o d e 1 1 a t o p o l o g ic d i s l 蛳d t o p o l o g ic l l n o d e s 图2 4 聚集的例子 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 图2 4 显示了拓扑岛类t o p o l o g i c a i i s l a n d 与拓扑节点类t o p o l o g i c a l n o d e 之间的聚集 关系，菱形箭头的方向代表从组成部分指向整体，对象重数显示在聚集的两端。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，但是个拓扑 岛t o p o l o g i c a l l s l a n d 却能包括任意个，但至少一个，拓扑节点t o p o l o g i c a l n o d e 。 2 3 组件接口规范c i s 组件接口规范( c i s ) 规定了组件( 或应用) 以标准的方式和其它组件( 或应用) 交 换信息和或访问公共数据的接口。这些组件接口描述了可以被应用程序用于此目的的特 定的事件、方法和特性【别。 c i s 的目的是规定应用或系统所使用的接口，从而可以方便地与其它独立开发的应 用或系统集成。虽然为了帮助定义必须转换的信息类型，把一些典型的应用和组件看成 是e m s a p i 项目的一部分，但是其目的并不是要定义这些组件本身。组件厂商应该能够 自由地把不同的组件接口包装到组件包里，同时还保证满足e m s a p i 标准。 对基于消息的信息交换来讲，c i s 的一个主要目标是规定在两个或更多的应用之间 进行交换的信息内容，以及用什么服务来传递这些消息。对于新的应用来讲，允许被开 发的应用预先知道可以什么信息在处理时是可用的和如何使用这些信息，以及接收的应 用期望获得什么样的信息和如何获得这些信息。对于现有系统的集成来讲，c i s 为数据 提供了一个公共的内容和格式，从而为一个给定的基础技术构建一个单一的适配器且不 依赖于其它系统的开发商。 既然很多组件接口服务是多种应用类型共同需要的，那么服务的定义应当看作是通 用的服务而不依赖于用到它的特定的应用。正因为这个原因，这些通用服务被编排在标 准的一个系列中，而使用这些服务的特定类型的应用以及特定应用之间交换的信息内容 将在其它系列中描述，具体如下【6 】： 4 0 1 部分：c i s 框架一此文档给出了c i s 系列标准的总概，并解释了在系统实现和 系统集成项目中怎样应用这些标准。 4 0 2 4 4 9 部分：这些部分用来规定组件接口支持的通用服务。这些规范用文本叙述 条款、统一建模语言( 切l ) 符号、以及接口定义语言( i d l ) 来描述标准化的接口功 能。这些规范定义了任何应用之间用来交换信息或访问公共数据的通用服务。 4 5 0 部分：c i s 信息交换模型此文档提供了用来定义信息内容的使用案例过程的 总概及用c i s 标准进行系统集成的例子。同时它也提出了4 5 1 9 9 规范的公共需求。 4 5 1 4 9 9 部分：这些部分用来规范参考文献1 中定义的典型应用的具体信息交换要 求。这些规范定义了应用之间信息交换的信息内容。信息内容定义成事件，但可以以不 同的方式交换，包括作为消息发布、作为紧随一个请求的通知、或者是x m l 文件。如果 需要，每个接口所支持的特性和方法也可以定义。相关的支持文档包括应用案例图和事 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 件序列图。 2 4 其他相关技术介绍 2 4 1可缩放矢量图形( s v g ) 电力系统的多个系统( 如e m s 、d m s 、g i s 等) 中均有大量的图形存在，为保持图 模一致，系统之间进行数据交换的同时，往往也需要进行图形交换。国际工委员会规定 s v g 为电网系统标准图形格式。 s v g ( s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s ，可缩放矢量图形) 是由w 3 c 组织制定的一套基于 x m l 语言的可缩放矢量图形描述规范，用来描述二维矢量图形和矢量点阵混合图形的置 标语言1 7 1 。w 3 c 组织对s v g 的解释是“一种使用x m l 来描述二维图形的语言”。它允许 3 种形式的图像对象存在：矢量图形、点阵图像和文本。与其它格式图形文件相比，s v g 有如下特点【4 3 】： ( 1 ) 基于x m l 标准 可以在使用中开发更多功能，定义各种标记来描述文件中的任何数据元素。 ( 2 ) 矢量图形 文件大小与图形的复杂程度有关，与图形的尺寸大小无关；图形的显示尺寸可以任 意缩放，缩放后不影响分辨率和图形质量；高效的s v g 语法词汇表大大的缩减了图像文 件的大小。 ( 3 ) 由文本构成的图形 s v g 是一种文本格式的图像，即图像可以完全有文本构成，不需要任何的图像处理 软件。因为基于文本的特点，s v g 中的文字可以被搜索引擎所搜寻，实现基于内容的图 像搜索引擎。 ( 4 ) 灵活的文件格式 s v g 的图像由矢量图形、文字和点阵图像组成，不仅仅可以应用矢量图形和文字对