（电力系统及其自动化专业论文）基于iec61970标准的能量管理系统体系架构的研究.pdf

华南理工大学工学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t h t h e r a p i d d e v e l o p m e n t o f c o m p u t e r t e c h n o l o g y , t h e l e v e l o f e l e c t r i c a l p o w e r s y s t e m s a u t o m a t i o n h a s i m p r o v e d . e n e r g y m a n a g e m e n t s y s t e m p r o v i d e s t h e i m p o r t a n t s u p p o r t f o r p o w e r s y s t e m r u n n i n g s a f e l y a n d e c o n o m i c a l y . i t b e c o m e s a i m p e n d i n g p r o b l e m t h a t t h e r e a l i z a t i o n o f h o w t o s p a r e i n f o r m a t i o n , e x c h a n g e d a t a b e t w e e n s y s t e m s o r a p p l i c a t i o n s f r o m d i f f e r e n t v e n d o r s , p r o t e c t a n d k e e p c o m p a t i b i l i t y e x i s t i n g a p p l i c a t i o n s o r s y s t e m s w h e n b u i l d i n g n e w s y s t e m s o r a p p l i c a t i o n s . i e c p r o v i d e s t h e i e c 6 1 9 7 0 s e r i e s o f s t a n d a r d s . t h e t a r g e t o f 工 e c 6 1 9 7 0 i s t o r e d u c e t h e c o s t a n d t i m e n e e d e d t o a d d n e w a p p l i c a t i o n s t o a n e m s a n d p r o t e c t t h e i n v e s t m e n t o f e x i s t i n g a p p l i c a t i o n s o r s y s t e m s t h a t a r e w o r k i n g e f f e c t i v e l y w i t h a n e m s . w i t h d e f i n i n g s t a n d a r d a p p l i c a t i o n p r o g r a m i n t e r f a c e , a p p l i c a t i o n s o r s y s t e m s a r e a b l e t o e n a b l e t o l o a d / s a v e c o m m o n d a t a , e x c h a n g e i n f o r m a t i o n a n d t h e i n t e g r a t i o n o f e m s i s a c h i e v e d . t h e i e c 6 1 9 7 0 s e r i e s o f s t a n d a r d s m a i n l y c o n s i s t o f c i m a n d c i s . w i t h t h e r e a l i z a t i o n o f i e c 6 1 9 7 0 , t h e s t r u c t u r e o f e m s s y s t e m b a s e d o n j e c 6 1 9 7 0 i s d i s c u s s e d i n t h i s p a p e r . t h e r t d b m s o f c c - 2 0 0 0 e m s s y s t e m i s r e s e a r c h e d a n d t h e m a p p i n g r e l a t i o n b e t w e e n d b b a s e d o n c i m a n d c c - 2 0 0 0 r t d b i s a n a l y s e d. t h e m a p p i n g r e l a t i o n w i l l o f f e r f u l l i n f o r m a t i o n f o r i m p r o v e m e n t o f c c - 2 0 0 0 e m s s y s t e m b a s e d o n i e c 6 1 9 7 0 s e r i e s o f s t a n d a r d s . f i n a l l y , t h e a c c o m p l i s h m e n t o f i m p o r t i n g a n d e x p o r t i n g d a t a b a s e d o n c i m / x m l b e t w e e n d b o f c i m a n d c c - 2 0 0 0 r t d b i s p r o v i d e d . k e y w o r d s : e m s , i e c 6 1 9 7 0 , x m l , c c - 2 0 0 0 s y s t e m i v 华南理工大学工学硕士学位论文 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明: 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。 除了文中特别加以标注引用的内容外， 本论文 不包含任何其他个人或集体己 经发表或撰写的成果作品。 对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体， 均己在文中以明确方式标明。 本人完 全意识到本声明的法律后果由 本人承担。 作 者 签 “ : p i 日 期: 初 夺 年( z 月l 二 日 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。 本人授权华南理工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、 缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打 “ j ? 作者签名 导师签名 ,p * 4 年1 2月( l日 手 年了 、 月 卜日 第一章 绪论 第一章 绪论 1 . 1 概述 能量管理系统是实现电力系统调度自动化的软件和硬件的总称。它包括计算 机操作系统、e m s 支撑软件、 e m s 应用软件。 e m s 系统的处理对象是电网中的各种 数据，数据管理是e m s 支撑软件的核心。 由于在调度中心运行的应用系统可能是来 自 多个厂家开发的应用软件，每个 系统中又包含多种应用。系统和应用之间需要共享信息，交换数据;同时还需要 不断开发、引进新的系统或应用。新的应用如何与原有系统很好的兼容，降低接 口的难度与成本，就成为急需解决的问题。 为了解决上述问题，国际电工委员会 工 e c推出了i e c 6 1 9 7 0系列国际标准， 又称为e m s - a p i 标准，它定义了公用信息模型 ( c o m m o n i n f o r m a t i o n m o d e l ，简 称c i m ) 和组件接口 标准 ( c o m p o n e n t i n t e r f a c e s p e c i f i c a t i o n ， 简称c i s ) . c i m 模型提供 e m s信息模型的物理方面的逻辑视图，c i s规定了组成 e m s应用的各个 组件之间的接口规范。以这样的标准设计的系统可以达到 “ 即插式”水平，能够 促进不同厂家独立开发的各个 e m s 应用程序之间、独立开发的各个完整的e m s 系 统之间以 及e m s 系统和控制中心的其它应用之间的集成。 ， ， 该标准可称之为电力系统自 动化界的一个划时代的标准。它的提出使电网从 底层的变电站到上层的调度中心高级应用软件之间的总体互操作成为可能，其精 髓在于面向对象、互操作、即插即用。新一代调度自 动化的基础是 工 e c 6 1 9 7 0 标 准，今后开发e m s 产品必须要遵循的标准。 1 . 2 选题说明 工 e c 6 1 9 7 0 系列标准形成以后，国内外各 e m s系统开发商开始着力研究 c i m 模型以及c i s 接口，根据标准建立了自己的c i m 库，并开发了c i s 接口。显然各 厂家按此标准完成的e m s系统，在标准化以及通用性上将达到要求。其余的自 行 设计的e m s 系统将渐渐被市场所淘汰，因此，对该标准进行深入研究，对 e m s系 统用户和e m s 厂商开发单位都是非常重要和有意义的。 目前国内 运行的第三代e m s 系统，经过多年的发展积累了大量优秀成熟的应 用软件。在此基础上，从 e m s - a p i 的设想提出、形成完善的技术标准到实际应用 的具体实现，最终在实际系统中投入实用化，仍然需要长时间的探索。 该项标准对于各级电网调度如何减少向e m s中增加新应用所需要的费用和时 间，保护对现有应用的投资，具有非常现实的意义。 华南理工大学工学硕士学位论文 1 . 3国内外研究现状和进展 目 前， c i m己被a b b , a l s t o m , s i e m e n s , s i s c o 和i c l 等2 0 多个开发商用于 s c a d a , n a 和o t s 等 3 0 多种应用;n e r c , w s c c ， 加利福尼亚i s o 等3 0 多个电力企 业接受c i m 。 在国内， 几乎所有的省调和大型地调的招标文件中都有遵循 i e c 6 1 9 7 0 标准系列的要求，国内n a r i , e p r i ,清华大学和鲁能集成电子公司等主要 e m s 开 发单位正在抓紧研制基于c i m 的新一代调度自 动化系统。e 美国e m s 开发商先后进行了3 次互操作试验， 其结果表明c i m 总体是可行的， 但也有一些需要进一步规范的内容，减少二义性。 我国的e m s - a p 工 工作组的第一次扩大会议于2 0 0 0 年9月在南京举行，讨论 工 e c 6 1 9 7 0 的翻译工作。第二次扩大会议于2 0 0 1 年 1 月在北京举行，讨论互操作 试验，当时的重点在于c o r b a 的应用。第三次扩大会议2 0 0 1 年7 月在南京举行， 这次会议把焦点从c o r b a 转向x m l ，用c 工 m / x m l交换电网模型进行互操作试验， 确定了互操作的电网模型、试验步骤和时间表，这次会议是我国e m s - a p i 互操作 试验的起步。第四次扩大会议于 2 0 0 1 年 1 1 月在烟台举行，会议讨论了实验中遇 到的问题， 确定了下一步互操作试验的计划。 第五次扩大会议于2 0 0 2 年 1 月在北 京国调举行，进行了国内第一次e m s - a p i 互操作试验，有电科院、n a r i 、清华大 学、山东大学一鲁能集成电子公司和东方电子5 家单位，有两个单位各有两个课 题组参加， 总共7 个互操作成员。 第六次扩大会议于2 0 0 2 年8 月2 - 3日在国调中 心召开。由鲁能积成提供纵向的分离模型，其他各个单位进行导入、合并、潮流 计算。此次对实际数据进行了第三次互操作实验，导入/ 导出完成产品化。 1 . 4 论文工作 本文讨论了基于 i e c 6 1 9 7 0标准的能量管理系统结构体系，对现有 e m s系统 实施数据库与基于c i m的x m l 文件互操作进行了研究。 文章深入研究了c c - 2 0 0 0 能量管理系统的实时数据库，了解了模式数据库系 统、数据库实体及管理系统、应用接口 和维护工具系统，并掌握了其基本服务的 应用。在深入了解6 1 9 7 0 - 3 0 0 模型的基础上，找到了c i m 与c c - 2 0 0 0 实时数据库 的映射关系，为c c - 2 0 0 0 系统进行符合 工 e c 6 1 9 0 标准进行实时数据库改造提供了 详尽的资料。 随后在 i e c 6 1 9 7 0的实施方面，探讨了c i m与c c - 2 0 0 0实时数据库的映射和 使用 x m l 文件的公用模型 ( c i d 互操作的实现。 第一章 绪论 1 . 5 本文组织结构 本论文对目前 i b c 6 1 9 7 0标准在 e m s系统中的应用做了一定的研究。第一章 是论文的背景、选题目标及论文工作概要。第二章介绍了能量管理系统的历史、 现状和存在问题，并介绍了i e c 6 1 9 7 0 标准相关技术，如中间件技术、u m l 语言、 x m l 语言等。第三章介绍了工 e c 6 1 9 7 0 标准的内容。第四章论述了工 e c 6 1 9 7 0 标准 的实施和研究了基于 工 e c 6 1 9 7 0 标准的能量管理系统架构体系，并第五章介绍了 c c - 2 0 0 0 s c a d a能量管理型实时数据库以及研究了其映射为基于 c i m实时数据库 的方法。第六章研究了c i m / x m l 数据库的导入/ 导出在在c c - 2 0 0 0 系统上的实现。 1 . 6 本章小结 本章介绍了 工 e c 6 1 9 7 0标准和国内外在这一领域开展的工作情况， 并提出了 本课题进行的主要工作:研究符合 c i m模型的实时数据库管理系统，分析了c i m 与c c - 2 0 0 0 s c a d a 能量管理系统实时数据库的映射关系， 并研究了c i m / x m l 数据库 的导入/ 导出在在c c - 2 0 0 0 系统上的实现。 华南理工大学工学硕士学位论文 第二章:能量管理系统现状 2 . 1 概述 能量管理系统 ( e m s )是以计算机为基础的现代电力系统的综合自 动化系统。 它包括一个软件平台提供基本的支持性服务和一个应用集合提供发电和电力传输 的功能性需求，确保花费最少的代价而获取安全稳定的电能供应。 e m s支撑系统由数据库系统、实时运行环境、人机系统三个部分组成。其上 的应用软件有自 动发电控制 a g c ( a u t o m a t i o n g e n e r a t i o n c o n t r o l ) 、经济调度 e d ( e c o n o m i c d i s p a t c h ) 、 网络拓扑n t ( n e t w o r k t o p o l o g y ) 、 状态估计s e ( s t a t e e s t i m a t i o n ) 、调度员潮流 d l f ( d i s p a t c h e r l o a d f l o w ) 、短期负荷预报 s t l f ( s h o r t - t e r m l o a d f o r e c a s t ) 、安全分析s a ( s e c u r i t y a n a l y s i s )等。 能量管理系统软件可以分为四级:数据收集级、能量管理级、网络分析级和 培训模拟级。这些软件的工作方式分为实时型和研究型两种模式。 2 . 2能量管理系统的发展 2 . 2 . 1 发展历程 能量管理系统发展己经经历了三代，这三代系统的结构可以归纳为主机终端 结构、客户一服务器结构和功能分布式结构3 种，见图2 - 1 第一代系统为 7 0年代基于专用机和专用操作系统的 s c a d a系统，特点是采 用自 顶向下的模块化设计方法的集中式系统，见图 2 - 1 ( a ) ;第二代系统为 8 0 年 代基于通用计算机和集中式的s c a d a i e m s系统，部分 e m s应用软件开始进入实用 化，分布式系统，见图2 - 1 ( b ) 。 目前流行的第三代能量管理系统，属于基于r 工 s c / u n i x 的开放式、分布式的 s c a d a / e m s系统， 采用的是商用关系型数据库和先进的图形显示技术， e m s 应用软 件更加丰富和完善，己经有十年的发展历史。如图2 - 1 ( c ) 所示的情况，它实质上 是一种复杂的客户一服务器结构，将服务器分为数据服务器和应用服务器，是一 种功能分布式结构。这种结构对电力系统公用信息的描述都是私有的，没有类似 i e c 6 1 9 7 0 标准中c i m 的统一的“ 工作语言， ，数据通信由 专用的网络管理软件支 撑，是一种有限度的开放式结构。 华南理工大学工学硕士学位论文 第二章:能量管理系统现状 2 . 1 概述 能量管理系统 ( e m s )是以计算机为基础的现代电力系统的综合自 动化系统。 它包括一个软件平台提供基本的支持性服务和一个应用集合提供发电和电力传输 的功能性需求，确保花费最少的代价而获取安全稳定的电能供应。 e m s支撑系统由数据库系统、实时运行环境、人机系统三个部分组成。其上 的应用软件有自 动发电控制 a g c ( a u t o m a t i o n g e n e r a t i o n c o n t r o l ) 、经济调度 e d ( e c o n o m i c d i s p a t c h ) 、 网络拓扑n t ( n e t w o r k t o p o l o g y ) 、 状态估计s e ( s t a t e e s t i m a t i o n ) 、调度员潮流 d l f ( d i s p a t c h e r l o a d f l o w ) 、短期负荷预报 s t l f ( s h o r t - t e r m l o a d f o r e c a s t ) 、安全分析s a ( s e c u r i t y a n a l y s i s )等。 能量管理系统软件可以分为四级:数据收集级、能量管理级、网络分析级和 培训模拟级。这些软件的工作方式分为实时型和研究型两种模式。 2 . 2能量管理系统的发展 2 . 2 . 1 发展历程 能量管理系统发展己经经历了三代，这三代系统的结构可以归纳为主机终端 结构、客户一服务器结构和功能分布式结构3 种，见图2 - 1 第一代系统为 7 0年代基于专用机和专用操作系统的 s c a d a系统，特点是采 用自 顶向下的模块化设计方法的集中式系统，见图 2 - 1 ( a ) ;第二代系统为 8 0 年 代基于通用计算机和集中式的s c a d a i e m s系统，部分 e m s应用软件开始进入实用 化，分布式系统，见图2 - 1 ( b ) 。 目前流行的第三代能量管理系统，属于基于r 工 s c / u n i x 的开放式、分布式的 s c a d a / e m s系统， 采用的是商用关系型数据库和先进的图形显示技术， e m s 应用软 件更加丰富和完善，己经有十年的发展历史。如图2 - 1 ( c ) 所示的情况，它实质上 是一种复杂的客户一服务器结构，将服务器分为数据服务器和应用服务器，是一 种功能分布式结构。这种结构对电力系统公用信息的描述都是私有的，没有类似 i e c 6 1 9 7 0 标准中c i m 的统一的“ 工作语言， ，数据通信由 专用的网络管理软件支 撑，是一种有限度的开放式结构。 第二章 能量管理系统现状 终端终端客户客户 主机服务器 工作站工作站 数据 服务器 应用 服务器 ( a ) 主 机终端结构( b ) 客 户一 服务 器结构( c ) 功能分布结构 图 2 - 1 e m s 系统结构 2 . 2 . 1 存在问魔 1 、e m s 系统 在调度自动化系统的更新和升级过程中，传统的应用系统升级存在以下问题 8 ( 1 )当用户对老的系统进行更新换代时，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运行，用户长期积累得数据资料和二次开发的工 作不能在保留。 ( 2 )当用户要对系统中的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，如果一些用户运行有多家运行软件，浪费 了用户的资金和时间。 ( 3 )当用户进行后期功能的招标时，由于第三方的软件接口问题，往往使 用户选择原来的厂家，不能选择最好的软件。 2 、信息系统互联和信息交换 控制中心应用系统互连、数据共享、软件互操作是开放性系统发展和建设的 趋势。随着计算机软硬件技术的飞速发展和电力企业自动化需求的不断提高，电 力企业自动化系统产品的不断更新和换代，目前的电力企业自 动化水平有了显著 的提高，大多数电力企业或多或少的配备或正在建设以下实时或非实时系统 ( r / n r ) ， 如e m s 系统( r / n r ) , t m r 系统( r / n r ) , t m s 系统( r / n r ) , d m s 系统( r / n r ) , 企业资源规划 ( e r p )系统 ( n r ) , a m / f m / g i s系统 ( n r ) , m i s 系统 ( n r )等，这 些系统分别承担着电力企业的输配电网运行和控制、维护、管理、规划、用户服 务、计划编制等任务，根据建设的时间和服务的领域不同，目前这些系统具有以 下共同的异构特征: ( i )多种计算机硬件平台，包括s u n , c o m p a q , i b m , h p 等公司的u n i x 服务 器、u n i x 工作站和一系列的 p c 机等: 第二章 能量管理系统现状 终端终端客户客户 主机服务器 工作站工作站 数据 服务器 应用 服务器 ( a ) 主 机终端结构( b ) 客 户一 服务 器结构( c ) 功能分布结构 图 2 - 1 e m s 系统结构 2 . 2 . 1 存在问魔 1 、e m s 系统 在调度自动化系统的更新和升级过程中，传统的应用系统升级存在以下问题 8 ( 1 )当用户对老的系统进行更新换代时，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运行，用户长期积累得数据资料和二次开发的工 作不能在保留。 ( 2 )当用户要对系统中的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，如果一些用户运行有多家运行软件，浪费 了用户的资金和时间。 ( 3 )当用户进行后期功能的招标时，由于第三方的软件接口问题，往往使 用户选择原来的厂家，不能选择最好的软件。 2 、信息系统互联和信息交换 控制中心应用系统互连、数据共享、软件互操作是开放性系统发展和建设的 趋势。随着计算机软硬件技术的飞速发展和电力企业自动化需求的不断提高，电 力企业自动化系统产品的不断更新和换代，目前的电力企业自 动化水平有了显著 的提高，大多数电力企业或多或少的配备或正在建设以下实时或非实时系统 ( r / n r ) ， 如e m s 系统( r / n r ) , t m r 系统( r / n r ) , t m s 系统( r / n r ) , d m s 系统( r / n r ) , 企业资源规划 ( e r p )系统 ( n r ) , a m / f m / g i s系统 ( n r ) , m i s 系统 ( n r )等，这 些系统分别承担着电力企业的输配电网运行和控制、维护、管理、规划、用户服 务、计划编制等任务，根据建设的时间和服务的领域不同，目前这些系统具有以 下共同的异构特征: ( i )多种计算机硬件平台，包括s u n , c o m p a q , i b m , h p 等公司的u n i x 服务 器、u n i x 工作站和一系列的 p c 机等: 华南理工大学工学硕士学位论文 ( 2 )多种操作系统平台，包括 s o l a r i s u n 工 x , t r u 6 4 u n i x , a 工 x u n i x , n t , l i n u x等; ( 3 )多种商用数据库平台， 包括 o r a c l e , s y b a s e , d b 2 、 工 n f o r m i x , s q l s e r v e r 等; ( 4 )多种构件技术， 包括公用对象请求代理体系结构 c o r b a ) 技术、 分布式 公用对象管理 ( d c o m )技术、企业 j a v a b e a n ( e j b )技术; ( 5 )大型主机模式、客户/ 服务器 ( c / s )模式、w e b浏览器/ 服务器 ( b / s ) 模式; ( 6 )多种开发语言，如 c , c + + , j a v a , p o w e r b u i l d e r 等。 为了使不同厂家、不同时期建设的电力企业自 动化应用系统能够做到数据共 享、软件互连，目前国内系统通常的做法是:( 1 )跨部门收集各个应用系统的数 据;( 2 )根据需要开发点对点的系统接口 ( 如图 2 - 2 所示) 。 点对点的开发方法需要每个应用必须理解其他应用中的数据表示方法，需集 成的应用越多，开发的复杂性和维护的难度越大，最终导致集成死锁。最终将导 致整个信息系统的结构十分复杂，缺乏灵活性，很难维护和推广。而且多种软硬 件需要常规升级和维护，维护费用昂贵。 这样，同时新建的系统虽然暂时避免了成为 “ 自动化系统的孤岛” ，但是不 会建立一种企业 自动化系统共享的、高效的分布式数据平台，其结果是给未来的 电力市场或数据仓库的建立，创建了更多的 “ 自动化孤岛” 。 面对上述 e m s 和信息系统应用之间频繁数据共享、 软件互连的需要，结合 i t 软件技术的发展。使用基于中间件技术实现多个系统的信息共享和一体化技术， 见图 2 - 3 ，是可行的解决方案。 第二章 能量管理系统现状 能污曾理系统 二m s 一 一 一 图 2 - 2电力企业自动化应用系统互连现状 封装层 i 封装层 图 2 - 3电力企业自 动化应用系统互连解决方案 3 、新一代能爱管理系统的特点 新一代e m s 技术应表现为一种标准化的、对用户开放的系统，符合统一化、 标准化，更加易于扩充。新一代e m s 系统采用先进的开放分布式应用环境的网络 管理技术、面向对象数据库、通信中间件技术、w e b技术、国际标准等，为电力 企业的调度自动化、配电自动化、电力市场运营系统等提供符合国际标准的统一 支撑平台。在此 e m s 支撑系统上，用户可以不断开发，扩充新的功能，增加新的 硬件，以满足较长时间内充实e m s 功能的要求。 国内外各 e m s开发商都积极进行这方面的研究。国际标准化组织颁布的 i e c 6 1 9 7 0系列标准，就是为 e m s系统的数据提出了通用的信息交换模型，为 e m s 应 用提出接口互联的规范，这样根据此规范开发的e m s系统或其它应用、甚至与控 华南理工大学工学硕士学位论文 制中心外部的其它系统都可以进行集成。其余自 行开发的不符合标准的e m s系统 将逐渐被市场所淘汰。 2 . 3 i e c 6 1 9 7 0 标准的相关技术 计算机软硬件技术的飞速发展，为各种电力自动化系统应用产品提供了很好 的技术平台。充分、适度地采用这些新技术，继承更多的新技术带来的利益和价 值，自动化系统可以将更多的精力投入到核心应用的开发上，而不像以往一样， 过多地拘泥于软件底层的技术细节，过多地考虑硬件资源的限制。 下面简要阐述在 工 e c 6 1 9 7 0 标准中一些关键技术，如面向对象技术、中间件 技术、 x m l 语言和统一建模语言u m l 等，以上技术在标准中都得到了充分的应用。 2 . 3 . 1 面向对象技术 传统的能量管理系统大都是 “ 面向过程”的，即程序和数据是分离的。与面 向过程相对的是 “ 面向对象 0 0 ( o b j e c t - o r i e n t e d ) 。面向对象方法的基本思想 是直接以问题域 ( 如电力系统)中的事物为中心来思考问题、认识问题，并根据 这些事物的本质恃征，把它们抽象地表示为系统中的对象 ( 如电力系统元件等) ， 作为系统的基本构成单位。 同传统的软件开发方法相比，面向对象的技术可以更直观地对现实世界抽 象，更符合软件开发的规律，使软件开发和调试更加规范化，大大提高了软件的 可继承性、可靠性、可维护性和可扩充性。 下面介绍面向对象方法的主要概念 ( 1 )对象 对象是构成电力系统的一个独立单位，它具有自己的静态特征和动态特征。 在软件开发中，一个对象由一组属性和对这组属性进行操作的一组服务构成。 ( 2 ) 类 类的定义是具有相同属性和服务的一组对象的集合， 它为属于该类的全部对 象提供了统一的抽象描述，其内部包括属性和服务两个主要部分，类的作用是定 义对象。而对象则是符合这种定义的一个实体，所以一个对象又称作类的一个实 例。对象既具有共同性，也具有特殊性。 ( 3 )封装 封装是把对象的全部属性和全部服务结合在一起，形成一个不可分割的独立 单位， 而且尽可能隐蔽对象的内部细节，对外形成一个边界 ( 或者说屏障) ，只保 留有限的对外接口使之与外部发生联系。这主要是指对象的外部不能直接地存取 华南理工大学工学硕士学位论文 制中心外部的其它系统都可以进行集成。其余自 行开发的不符合标准的e m s系统 将逐渐被市场所淘汰。 2 . 3 i e c 6 1 9 7 0 标准的相关技术 计算机软硬件技术的飞速发展，为各种电力自动化系统应用产品提供了很好 的技术平台。充分、适度地采用这些新技术，继承更多的新技术带来的利益和价 值，自动化系统可以将更多的精力投入到核心应用的开发上，而不像以往一样， 过多地拘泥于软件底层的技术细节，过多地考虑硬件资源的限制。 下面简要阐述在 工 e c 6 1 9 7 0 标准中一些关键技术，如面向对象技术、中间件 技术、 x m l 语言和统一建模语言u m l 等，以上技术在标准中都得到了充分的应用。 2 . 3 . 1 面向对象技术 传统的能量管理系统大都是 “ 面向过程”的，即程序和数据是分离的。与面 向过程相对的是 “ 面向对象 0 0 ( o b j e c t - o r i e n t e d ) 。面向对象方法的基本思想 是直接以问题域 ( 如电力系统)中的事物为中心来思考问题、认识问题，并根据 这些事物的本质恃征，把它们抽象地表示为系统中的对象 ( 如电力系统元件等) ， 作为系统的基本构成单位。 同传统的软件开发方法相比，面向对象的技术可以更直观地对现实世界抽 象，更符合软件开发的规律，使软件开发和调试更加规范化，大大提高了软件的 可继承性、可靠性、可维护性和可扩充性。 下面介绍面向对象方法的主要概念 ( 1 )对象 对象是构成电力系统的一个独立单位，它具有自己的静态特征和动态特征。 在软件开发中，一个对象由一组属性和对这组属性进行操作的一组服务构成。 ( 2 ) 类 类的定义是具有相同属性和服务的一组对象的集合， 它为属于该类的全部对 象提供了统一的抽象描述，其内部包括属性和服务两个主要部分，类的作用是定 义对象。而对象则是符合这种定义的一个实体，所以一个对象又称作类的一个实 例。对象既具有共同性，也具有特殊性。 ( 3 )封装 封装是把对象的全部属性和全部服务结合在一起，形成一个不可分割的独立 单位， 而且尽可能隐蔽对象的内部细节，对外形成一个边界 ( 或者说屏障) ，只保 留有限的对外接口使之与外部发生联系。这主要是指对象的外部不能直接地存取 华南理工大学工学硕士学位论文 制中心外部的其它系统都可以进行集成。其余自 行开发的不符合标准的e m s系统 将逐渐被市场所淘汰。 2 . 3 i e c 6 1 9 7 0 标准的相关技术 计算机软硬件技术的飞速发展，为各种电力自动化系统应用产品提供了很好 的技术平台。充分、适度地采用这些新技术，继承更多的新技术带来的利益和价 值，自动化系统可以将更多的精力投入到核心应用的开发上，而不像以往一样， 过多地拘泥于软件底层的技术细节，过多地考虑硬件资源的限制。 下面简要阐述在 工 e c 6 1 9 7 0 标准中一些关键技术，如面向对象技术、中间件 技术、 x m l 语言和统一建模语言u m l 等，以上技术在标准中都得到了充分的应用。 2 . 3 . 1 面向对象技术 传统的能量管理系统大都是 “ 面向过程”的，即程序和数据是分离的。与面 向过程相对的是 “ 面向对象 0 0 ( o b j e c t - o r i e n t e d ) 。面向对象方法的基本思想 是直接以问题域 ( 如电力系统)中的事物为中心来思考问题、认识问题，并根据 这些事物的本质恃征，把它们抽象地表示为系统中的对象 ( 如电力系统元件等) ， 作为系统的基本构成单位。 同传统的软件开发方法相比，面向对象的技术可以更直观地对现实世界抽 象，更符合软件开发的规律，使软件开发和调试更加规范化，大大提高了软件的 可继承性、可靠性、可维护性和可扩充性。 下面介绍面向对象方法的主要概念 ( 1 )对象 对象是构成电力系统的一个独立单位，它具有自己的静态特征和动态特征。 在软件开发中，一个对象由一组属性和对这组属性进行操作的一组服务构成。 ( 2 ) 类 类的定义是具有相同属性和服务的一组对象的集合， 它为属于该类的全部对 象提供了统一的抽象描述，其内部包括属性和服务两个主要部分，类的作用是定 义对象。而对象则是符合这种定义的一个实体，所以一个对象又称作类的一个实 例。对象既具有共同性，也具有特殊性。 ( 3 )封装 封装是把对象的全部属性和全部服务结合在一起，形成一个不可分割的独立 单位， 而且尽可能隐蔽对象的内部细节，对外形成一个边界 ( 或者说屏障) ，只保 留有限的对外接口使之与外部发生联系。这主要是指对象的外部不能直接地存取 第二章 能量管理系统现状 对象的属性，只能通过几个允许外部使用的服务与对象发生联系。可以简单的表 示如图 2 - 4 所示: 图 2 - 4对象示意图 ( 4 ) 继承 继承的定义是:特殊类的对象拥有其一般类的全部属性与服务，称作特殊类 对一般类的继承。 继承意味着 “ 自动地拥有”， 或者说 “ 隐含地复制”。 就是说， 特殊类中不必重新定义已在它的一般类中定义过的属性和服务，它却自 动地、隐 含地拥有其一般类的所有属性与服务。 一个特殊类既有自己新定义的属性和服务， 又有从一般类中继承下来的属性与服务。也就是说，继承关系是传递的。 ( 5 ) 消息 在面向对象方法中把向对象发出的服务请求称作消息。通过消息进行对象之 间的通信也是面向对象方法的一个原则，它与封装的原则有密切的关系。 封装使 对象成为一些各司其职、互不干扰的独立单位。消息通信则为它们提供了唯一合 法的动态联系途径，使它们行为能够互相配合，构成一个有机的运动的系统。 2 . 3 . 2中间件技术 中间件是位于应用层与异构平台和协议这一层之间的一层，它使应用不再依 赖于包括异构运行环境、硬件平台、通信协议的管道。中间件就为软件提供了隔 离的一层，屏蔽掉了包含异构的操作系统、硬件平台、通信协议、数据库库和大 量的开发工具。 第二章 能量管理系统现状 对象的属性，只能通过几个允许外部使用的服务与对象发生联系。可以简单的表 示如图 2 - 4 所示: 图 2 - 4对象示意图 ( 4 ) 继承 继承的定义是:特殊类的对象拥有其一般类的全部属性与服务，称作特殊类 对一般类的继承。 继承意味着 “ 自动地拥有”， 或者说 “ 隐含地复制”。 就是说， 特殊类中不必重新定义已在它的一般类中定义过的属性和服务，它却自 动地、隐 含地拥有其一般类的所有属性与服务。 一个特殊类既有自己新定义的属性和服务， 又有从一般类中继承下来的属性与服务。也就是说，继承关系是传递的。 ( 5 ) 消息 在面向对象方法中把向对象发出的服务请求称作消息。通过消息进行对象之 间的通信也是面向对象方法的一个原则，它与封装的原则有密切的关系。 封装使 对象成为一些各司其职、互不干扰的独立单位。消息通信则为它们提供了唯一合 法的动态联系途径，使它们行为能够互相配合，构成一个有机的运动的系统。 2 . 3 . 2中间件技术 中间件是位于应用层与异构平台和协议这一层之间的一层，它使应用不再依 赖于包括异构运行环境、硬件平台、通信协议的管道。中间件就为软件提供了隔 离的一层，屏蔽掉了包含异构的操作系统、硬件平台、通信协议、数据库库和大 量的开发工具。 华南理工大学r学硕士学位论文 cu s t o m ap p l s h r i n k wr a p p e d ap p l d a p p ld e v l to o l n e tw o rkm n g t 5 扣恤m mn 砂 dice mom, d t p , ol e i com 热燕 寻 奈蒸赢熟 澎撬 夏暇 象 毅燕彩 or日 tc p gp ! s haredm em ory sp x 1 1 p x sn ad e cn e t x. 2 5 u n i x , v 翻 s , n t , m a c i n t o s h , win d o w s , o s 1 2 , 臼 iv s , o s 1 4 0 0 . . . . . . . 图 2 - 5 中间件示意图 对象请求代理 ( o r b ) :对象请求代理是面向对象的中间件策略。一些是符合 c o r b a 的，一些是符合 o l c / c o m / d c o m的。 c o r b a 是o m g 推出的中间件标准， 这些标准定义了 对象是如何定义、创建、 分派、触发，以 及它们是如何互相通信的 ， ， 。 o r b 是c o r b a的核心，它提供了 对 象发出请求作出响应的机制。根据c o r b a的规定，所有的通信通过o r b 进行，所 以对于通信的双方对象是否在本地是无关的， 但是o r b 是如何执行的， 各自 产品各 有不同。 2 . 3 . 3 扩展标记语言x i l x m l ( e x t e n s i b l e m a r k u p l a n g u a g e )是 s g m l的一个子集，它保留了 s g m l 的8 0 % 的功能，却摒弃了8 0 % 的复杂性。x m l 是自 描述的，提供了一种人可读的方 式来定义数据对象的名字、 属性和方法， 可以 用统一资源标识符 ( u r i ) 来搜索关 于数据对象的信息，并且可以充当不同 标准之间的桥梁16 1 为了建立机器可理解的交换文件，还需要有关于元数据的标准，如 r d f( 资 源描述框架) . r d f 定义了一个用命名的属性和值的方法来描述资源间的关系的简 单模型，并引进了用 x m l表达的用于编码和传输元数据的语法规则。x m l在数据 中附加标记来表达数据的逻辑结构和含义，解决了数据的统一接口问题;而使用 of 语法的x m l 可以生成一个文件来交换所需数据的一部分或全部 x m l 的特点: ( 1 )使不同来源的数据集成。 ( 2 )多种应用得到的数据 ( 3 )本地计算和处理 华南理工大学r学硕士学位论文 cu s t o m ap p l s h r i n k wr a p p e d ap p l d a p p ld e v l to o l n e tw o rkm n g t 5 扣恤m mn 砂 dice mom, d t p , ol e i com 热燕 寻 奈蒸赢熟 澎撬 夏暇 象 毅燕彩 or日 tc p gp ! s haredm em ory sp x 1 1 p x sn ad e cn e t x. 2 5 u n i x , v 翻 s , n t , m a c i n t o s h , win d o w s , o s 1 2 , 臼 iv s , o s 1 4 0 0 . . . . . . . 图 2 - 5 中间件示意图 对象请求代理 ( o r b ) :对象请求代理是面向对象的中间件策略。一些是符合 c o r b a 的，一些是符合 o l c / c o m / d c o m的。 c o r b a 是o m g 推出的中间件标准， 这些标准定义了 对象是如何定义、创建、 分派、触发，以 及它们是如何互相通信的 ， ， 。 o r b 是c o r b a的核心，它提供了 对 象发出请求作出响应的机制。根据c o r b a的规定，所有的通信通过o r b 进行，所 以对于通信的双方对象是否在本地是无关的， 但是o r b 是如何执行的， 各自 产品各 有不同。 2 . 3 . 3 扩展标记语言x i l x m l ( e x t e n s i b l e m a r k u p l a n g u a g e )是 s g m l的