(完整版)CIM及CIS简介

1、cim简介王康元浙江大学电力系统自动化研究所2004.11.24cim概念用什么来建模他怎么样定义对软件开发的冲击如何来用他用什么来建模公共信息模型 (cim)提供了一个公共的电力系统模型，使得可以在任何领域作集成模型包括公共的类，他们的属性和他们之间的关系可以作为逻辑数据计划的启示 (例如：可操作的数据存储)为集成总线定义一种公共数据语言, 即 “信息交换模型” (iem)但需要指出的是cim不是数据库，而仅仅是数据模型(元数据)。遵从cim意味着公用接口的数据表示符合cim三方面的要求：语义命名和数据的意义，词法数据类型，关系根据与cim其他部分的关系，可以找到与此相关的数据。遵从cim并

2、不意味着数据库的结构与cim的类图完全一致，也不意味着支持cim的所有方面。5发电厂发电厂负荷负荷 交流线路交流线路发电公司发电公司控制区域控制区域operates拥有拥有供电公司供电公司供给能源供给能源母线母线连接到连接到连接到连接到连接到连接到提供传输提供传输控制控制对象含义标准的作用最小化互联的费用语义语法服务只需要一次转换而不是多次，当需要互联时61970所定义的cim主要的包61968扩展的包 class diagram: 61968 / 61968 从原理上来划分lctpt测制与保护模型（测制与保护模型（61850）l电气模型（操作模型）电气模型（操作模型）工程模型（资产）工程模型

3、（资产）ctptbreakertransformersparetransformercourtesy of psycor international, inc. 如何来用它outagemanagementinterface adapterdistwiresmodelemstranswiresmodeldacinterface adaptercustomerinfo. systemvrueventhistoryhumanresourcesdistributionautomationdatawarehouseplanningsystemsinterface adapteriec 61968 com

4、pliantmiddlewareservicesinformationexchangemodelworkmanagement.= iec 61968 interfacegisfinancial最终目标：企业总线近期应用新上应用的数据分析和设计对外接口的数据标准化系统间的移植类图cim详述类图类图技术已成为面向对象方法中真正的主要技术,事实上,每种方法都含有这种技术的变形情形.类图表述了系统中各个对象的类型和其间存在的各种静态关系.类图类是具有若干对象共性的对象，是“ 一类对象”的抽象描述。如：“ 计算机”类是各种各样具体计算机的抽象表示。类图的单元可以表示类的属性与行为。类图单元之间的连线可以

5、表示类间关系。类间关系包括：泛化关系(即继承关系)、依赖关系(即组成关系)、关联关系(即使用关系)1. 一般与具体的关系超类相对于子类来说更具一般性、普遍性；子类则是对超类的逐步具体化。子类可通过继承重用超类的属性与方法。powersystemresource(from core)company(from core)controlhouseequipment(from core)equipment(from core)equipmentcontainer(from core)+operates_psrs0.n+operatedby_companies0.n0.n0.n+contains_equ

6、ipments0.n+memberof_equipmentcontainer0.10.10.n2、聚合关系、聚合关系超类是子类的聚合；子类则是超类的分解。相对来说，超类称为聚合对象，可视为子类的“容器”；子类称为组成对象，可视为超类的“内含”。聚合对象(超类)可重用组成对象子类的方法。subcontrolarea(from core)substation(from core)voltagelevel(from core)bay(from core)0.11.n0.11.n0.110.n10.n0.10.n0.n0.10.n0.10.n3. 关联关系类间可通过“消息”传递方式来引用。powers

7、ystemresource(from core)company(from core)controlhouseequipment(from core)equipment(from core)equipmentcontainer(from core)+operates_psrs0.n+operatedby_companies0.n0.n0.n+contains_equipments0.n+memberof_equipmentcontainer0.10.10.n i. 类与对象用矩形框表示。类与对象用矩形框表示。矩形框中第一栏为类名。如变压器；矩形框中第一栏为类名。如变压器；矩形框中第二栏为类的属性

8、名；如矩形框中第二栏为类的属性名；如“ 容量容量”矩形框中第三栏为类的行为；如矩形框中第三栏为类的行为；如“得到名称得到名称” ii. 类间的关系用相应的连线表示。类间的关系用相应的连线表示。用法可视化图符名称描述类这个图符表示一个类，其中第一栏是类的名，第二栏是类的属性，第三栏是类的操作。 包包是一种分组机制，表示一个类图集合。关联关联用于表示类的对象间的关系。其特殊形式有组成关联(composition)和聚集关联(aggregation)聚集关联聚集关联用于表示类的对象之间的关系是整体与部分的关系classattributesoperationspackageuml类图中的元语组成关联组

9、成关联用于表示类的对象之间的关系：整体拥有各部分，部分与整体共存，如整体不存在了，部分也随之消失。泛化关系泛化关系(也称继承关系)定义了类和包间的一般元素和特殊元素之间的分类关系依赖关系有两个类或包元素x、y，修改元素x的定义可能会引起对另一个元素y的定义的修改，则称元素y依赖于元素x。对象对象是类的一个实例。objectvalues链接链接用于表示对象间的关联关系的一个实例。cim详述核心概念：电力系统资源和资产拓展概念各种资源和资产量测拓扑关系电力系统资源和资产电力系统资源和资产资产电力系统资源和资产电力系统资源和资产资源powersystemresource（电力系统资源）(from c

10、ore)company（公司）(from core)+operates_psrs0.+operatedby_companies0.0.0.equipment（设备）(from core)equipmentcontainer（设备容器）(from core)+contains_equipments+memberof_equipmentcontainer0.10.n0.10.n设备容器设备容器电压等级电压等级各种资源和资产各种资源和资产继承于电力系统资源powersystemresource（电力系统资源）(from core)equipment（设备）(from core)equipmentco

11、ntainer（设备容器）(from core)tapchanger（分接头）(from wires)line（线路）(from wires)继承于设备继承于设备equipment（设备）(from core)generatingunit（发电机组）(from production)conductingequipment（传导设备）(from core)protectionequipment（保护设备）(from protection)powertransformer（变压器）(from wires)heatexchanger（热交换器）(from wires)继承于传导设备继承于传导设备量测

12、量测拓扑拓扑bus/branch modelswitch/node modeltopologicalislandconductingequipment（传导设备）(from core)topologicalnode11.+topologicalisland1+topologicalnodes1.terminal（端点类）(from core)0.0.+terminals0.+conductingequipment0.equipmentcontainer（设备容器）(from core)connectivitynode0.0.+connectivitynodes0.+topologicalnod

13、e 0.0.0.+terminals0.+connectivitynode0.10.+memberof_equipmentcontainer 1+connectivitynodes 0.命名与编码命名的目的是标识对象，用来交流和定位对象。在一个系统中对象的名字应该是唯一的，而且要便于定位，还应该具有一定的人可读性。cim在这方面有个演进的过程，逐步明确，但是，还不够确定。实体的命名方案和实体的层次结构密切相关。命名类命名类命名cim10_011015简化了naming属性的说明：name：同一父对象范围内各对象的唯一名。discription：对象或实例的描述。pathname：所有容器名的串

14、联。aliasname：对象或实例的随意文字名对于电力系统资源的命名name：实例的局部短名。容器层次结构中对象的name的范围就是它所属的结构层次，在这个范围，每一个对象有唯一的name。pathname：容器层次结构中对象有一个pathname。这个pathname是包含该对象的所有的容器的name的串联。这类似于文件的路径名。例如，节点a包含节点b，节点b又包含节点c，那么节点c的pathname象是a.b.c。当然，name之间的分隔符并没有统一的规定，属于局部实现问题。aliasname：实例的自由文字名，可以用于本地化。description：实例的自由格式描述。非静态数据的命名n

15、ame：实例的主要分类。例如，对于unit类，取量测量单位的名称；对于measurementtype类，取量测类型的名称。pathname：实例的二级分类，是选项。aliasname：实例的自由文字名。还可以用于本地化或缩写。description：实例的自由格式描述。 基于cim的数据库设计技术用关系数据库来存储cim数据你想把车停在一个面向对象的车库里。把车开进车库，下车，关上车门，然后回到你的房间。当你想出去的时候，只要走进车库，钻进汽车，启动，然后开走。你想把车停在一个关系数据库的车库里。把车开进车库，下车，卸下车门，将它们放在地上；卸下所有的车轮，将它们放到地上；卸下保险杠及其它的东

16、西。然后回到你的房间。当你想出去的时候，走进车库，先安上车门，再安上保险杠，然后是车轮等等，都安完了，钻进汽车，点火，然后开走把cim类映射到关系数据库映射类和属性映射泛化关系映射泛化关系（1）只为超类建一张表优点：只有一张表能实现角色变化报表操作简单缺点：子类的修改会影响到整个结构数据库存在大量空值，浪费空间映射泛化关系（2）每个子类映射一张表优点：表中包含了具体子类的所有信息缺点：超类的修改会影响到所有子类表角色变化时，会造成id的重新赋值支持多重角色时，数据完整性难以维护映射泛化关系（3）超类子类都映射成表，超类主键作为所有类的主键1对0.1映射关联关系（1）外键放在0.1一端映射关联关

17、系（2）1对1外键放在任意一端映射关联关系（3）1对多外键放在“多”方映射关联关系（4） 多对多添加第三个表映射聚合/组合关系映射规则同二元关联equipment（设备）equipmentcontainer（设备容器）0.10.n0.10.n映射自身关联（聚合）主键的选择在能单一标识记录的字段中挑选有意义的字段作为主键（学号，工号）另外增加无意义字段作为主键（代理主键）讨论：主键的选择一个企业组织，“职员”应该用什么作为主键？l工号（03012045）l系统添加的idl姓名l身份证号（340205740801203）主键的作用唯一标识记录被其他表引用为外键主键不应有业务含义有业务含义，意味着可

18、能潜伏着变化任何对主键的修改都可能导致巨大的工作量代理主键的好处每个表的主键都是相同的数据类型表间连接被限定在单个列上，sql语句的书写不复杂更稳定的设计cis简介cis（component interface specification组件接口规范）是在cim基础上定义的规定组件（或应用程序）为了能够以一种标准方式和其它的组件（或应用程序）交换信息和/或访问公开数据而应该实现的各种接口 cimxml文件也是一种cis接口，只是其cis接口是静态的文件 ，只能实现一部分接口基于组件的接口才是真正灵活的接口cis简介-应用集成体系结构cis简介p p a a r r t t 4 4 0 0 2

19、2 基基 本本 服服务务 ( ( g g i i d d 公公 共共 服服 务务 ) )p p a a r r t t 4 4 0 0 4 4高高 速速 数数 据据访访 问问( ( d d a a i i s s d d a a ) )p p a a r r t t 4 4 0 0 3 3请请 求求 和和 应应 答答( ( d d a a f f + + g g i i d dc c d d a a ) )d a isd a fh d a iso p cd ao p ch d ap p a a r r t t 4 4 0 0 5 5 事事 件件和和 订订 阅阅( ( d d a a i i s

20、 s s s e e + +g g i i d d p p / / s s ) )d a iso p ca ep p a a r r t t 4 4 0 0 7 7历历 史史 数数 据据访访 问问ie co m go p ccis层次结构级别一是对接口作一般的描述，不涉及具体的计算机技术。401部分描述了cis的整体框架402部分定义了公用数据访问服务403部分描述了用于非实时数据和准实时数据访问的gda404部分定义了高速数据访问hsda405部分定义了事件与告警ges407部分定义了历史数据访问tsda 级别二是将cis映射到corba或xml等具体的计算机技术上。501部分是cim模型转

21、换成xml rdf格式502部分是cda映射到corba503部分是互操作试验的cim xml交换数据格式。 gda接口gda是用于访问基于cim组织的公共数据所需的api服务。面向请求-应答的服务是相对于scada数据快速访问的同步、非实时（或近实时）地访问复杂数据结构。 gda是请求/应答式 api，主要包括：读 (有过滤条件和无过滤条件)写变化通知hsda接口hsda是在opc da和omg dais的基础上发展而来的，提供了高速数据访问的一个规范。所访问的数据可以是电力系统的实时数据、计算数据等参数，这些数据带有时戳和质量码。hsda数据访问服务过程：一个客户浏览dais服务器中的数据

22、，并选择它想访问的数据。客户利用上面做的选择来建立要访问的数据的一个描述，并发出数据访问调用。如果访问调用是异步的，服务器在准备好以后发送响应到客户。如果访问是一个订阅请求，则服务器向客户发送更新的数据。ges接口ges是在opc ae，dais的se和gda的p/s的基础上发展而来的，提供了发布和订阅告警和事件的一个规范。提供智能订阅机制tsda接口ges是在opc hda，hdais的基础上发展而来的，提供了访问历史数据的一个规范。国内外互操作介绍目的1 证明来自不同厂商的产品间能进行基于cim的互操作。产品包括属于ems的应用以及由第三方供应商单独开发的应用。2 验证测试中用于交换的ci

23、m类/属性与cim的一致性。3 证实可用cim、rdf schema以及xml来表示模型数据来进行电力系统模型交换。4 验证iec草案的正确性和完整性，目的在于去除分歧，澄清模糊，最终得到一个高质量的标准。5. 为开发一个更为正式的、用于测试ccapi标准互操作和一致性的套件提供基础。 xml技术的运用北美可靠性委员会(nerc)已经正式要求所有计划在2002年9月1日后继续承担安全协调任务的安全协调机构，应该在2001年9月1日开始提供本区域的带开关和测量量的网络模型，采用ccapi(control center application programming interface)认可的扩展

24、标记语言xml(extensible markup language)格式描述的通用信息模型，交换文件格式采用资源描述框架rdf(resource description framework)作为xml的语义和语法，以便于其他实体单位进行实时的或预测的网络系统分析。国外互操作2000年12月18日到19日美国在orlando进行了第一次cim/xml互操作试验，2001年4月29日到5月1日又在las vegas进行了第二次cim/xml互操作试验，其目的是验证用于交换的cim版本，验证cim/xml格式，并且运行潮流计算程序，从较小模型开始，验证cim导则及合适的交换方式。这是cim的第一次

25、大规模的应用，必将促进cim的发展与普及。第一次图participantaparticipantbcim xmlimportcim xmldoc 1modelmaintsystemcim xmlimportmodelmaintsystemcim xmlexportcim xmldoc 2cim xmlvalidator11,42235541,45第二次图participantaparticipantbcim xml importcim xmldoc 1power flow application acim xml importpower flow application bcim xml ex

26、portcim xmldoc 2cim xmlvalidatorcim xml exportcim xmldoc 3solutionsolution(1) (5) (4) (6) (3) (3) (2,8) (2,8) (1,7) (6) (4) (7) (5) solution(8) (2) 第三次第四次今年国外互操作计划电力系统模型增量拆分gid（公共接口定义）gda（公共数据存取）hsda（高速数据存取）图形标准（当图形标准一旦成型即开始）functionality to be testedimport export client servermiddlewareproduct name

27、test date1power system model transfer1.acomplete model transferxxscada/emsnovember1.bincremental model transferxxscada/emsnovember1.cpartial model transferxxscada/emsnovember1.dpower flow solution transfer2gid2.agdaread accesswrite accessevents2.bhsdabrowsingxsoap/httpscada/emsfebruarydata accessxsoap/httpscada/emsfebruary2.cgesalarms and eventssimple eventing for generic messaging3xml messages3.agraphics data exchangeother4dms system model transfer4.acomplete model transferxxscada/dmsfebruary4.bincremental model transferxxscada/dmsfebruary4.cpartial mo