IEC-61970系列标准介绍-nari

IEC61970系列标准培训资料IEC61970系列标准介绍国电南瑞科技股份有限公司目录1、IEC61970标准概述2、CIM介绍3、CIS介绍4、SVG介绍5、相关技术简介6、基于IEC61970标准的互操作试验7、IEC61970对EMS系统的深远影响1、IEC61970标准概述1.1IEC61970标准是什么？1.2关于IECTC57WG131.3为什么需要IEC61970？1.461970的文档结构1.561970目前的进展情况1.661970参考模型1.1IEC61970标准是什么？IEC61970是由IECTC57WG13负责制定的用于定义能量管理系统（EMS）应用程序接口（API）的系列标准，又称为EMSAPI标准本标准基于EPRI控制中心API(CCAPI)研究项目（RP-3654-1)的工作扩展而成。该项目的主要目标是： —减少向EMS中增加新应用所需要的费用和时间；

—保护对EMS中正在有效工作的现有应用的投资。

1.2关于IECTC57WG13IEC是TheInternationalElectrotechnicalCommission——国际电工委员会的简称。IEC是一个全球性的标准化组织，由各国电工委员会（IEC国家委员会）组成。IEC的目标是就电工与电子领域内有关的各种标准化问题促成国际间的合作。为此，IEC发布国际标准，技术规范，技术报告和导则等出版物TC57是IEC的一个技术委员会，负责电力系统控制及其通信的相关标准的制定WG13是TC57的一个工作组，负责制定与EMS专业相关的IEC61970标准1.3为什么需要IEC61970？IEC61970目的就是推动：由不同厂商开发的EMS应用的集成；独立开发的完整EMS系统之间的集成；EMS系统与有关电力系统运行的其他系统之间的集成，例如发电或配电管理系统。IEC61970使EMS的应用软件组件化和开放化：能即插即用和互联互通，使系统集成和信息共享更加容易。对电力系统中的三个最主要的涉众——最终用户、开发商和行业管理者——都具有重要的意义标准的意义：节省时间和金钱标准化的目标之一就是使设计和生产更简单、更清晰、更可靠使用标准，你可以不必每次重复开发，而是将精力专著于改进质量，促进技术进步通过以下几个方面使应用和系统间的互操作所花精力最小语义语法服务标准化的知识将帮助研究和发明正确的技术IEC工作组的工作，会让人们了解到很多新的、有价值的想法，从而避免犯大的错误1.461970的文档结构 完整的标准文档包括以下五部分：61970-1:导则61970-2:术语61970-3xx:CIM(CommonInformationModel)61970-4xx:CIS(ComponentInterfaceSpecifications)61970-5xx:CIS技术映射(CIM)组件适配器组件容器

API信息模型应用信息交换和数据访问API应用和组件IEC61970标准组件执行系统组件适配器应用1应用2原来应用组件A组件B原来应用封套共用信息模型组件接口规范（CIS）组件接口规范（CIS）组件容器中间件服务命名事件……组件服务：1.661970参考模型9/8/20239一个参考模型的例子2、CIM介绍2.1CIM是什么2.2CIM的组成和使用范围2.3CIM的表示法2.4CIM包2.5CIM类和关系2.6CIMXML文件2.1CIM是什么CIM是CommonInformationModel（公共信息模型）的缩写，它一个抽象模型，表示包含在企业运行中的电力企业所有主要对象CIM通过提供一种公用对象类和属性及它们之间的关系来表示电力系统资源CIM方便了实现不同供应商独立开发的EMS应用的集成，多个独立开发的完整EMS系统之间的集成，以及EMS系统和其他涉及电力系统运行的不同方面的系统，例如发电或配电管理系统之间的集成这是通过定义一种基于CIM的公共语言(即语法和语义)，使得这些应用或系统能够不依赖于信息的内部表示而访问公共数据和交换信息来实现的。2.2CIM的组成61970301：基本部分涵盖了EMS绝大部分应用所需的信息模型目前已基本成熟（FDIS）61970302：能量计划、检修和财务初稿，目前尚未完善61968：是对61970中CIM的配网扩展。除了对已存在的类进行特化外，也增加了配网领域中发现的全新的类。目前尚未完善2.2CIM的适用范围CIM中描述的对象本质上是抽象的，可以用于各种应用。CIM的使用远远超出了它在EMS中应用的范围。应当把本标准理解为一种能够在任何一个领域实行集成的工具，只要该领域需要一种公共电力系统模型来帮助在几种应用和系统之间实现互操作和插入兼容性，而与任何具体实现无关2.3CIM的表示法CIM用面向对象的建模技术定义。具体地说，CIM规范使用统一建模语言(UML)表达方法，它将CIM定义成一组包。CIM中的每一个包包含一个或多个类图，用图形方式展示该包中的所有类及它们的关系。然后根据类的属性及与其它类的关系，用文字形式定义各个类。完整的CIM规模较大，所以将包含在CIM中的对象类分成了若个个逻辑包，每个逻辑包代表整个电力系统模型的某个部分。由于整个CIM很大，为了便于管理，CIM的开发者把CIM中的类和类图组织为几个逻辑包（Package）一个包表示要建模的整个电力系统的一个特定部分往往对应某些应用范围Cim10_030501

包含13个逻辑包257个类Domain包118个类其余12个包139个类

2.4CIM包2.4CIM包Naming名称类PowerSystemResource电力系统资源类Equipment设备类ConductingEquipment导电设备类Swtich开关刀闸类Breaker断路器类Core核心包Wires电线包Terminal终端类EquipmentContainer设备容器类名称电压等级连接关系通常状态遮断容量2021T1_2021Name…CIM示例2.5CIM类和关系每一个CIM包的类图展示了该包中的所有的类及它们之间的关系。类

-一个类是对现实世界中发现的一种对象的表示。类的属性

-类具有描述对象特性的属性。

-只有各个EMS应用共同感兴趣的那些属性才包括在类的描述中。属性类型

-每一个属性都具有一个类型，它识别该属性是哪一种类型的属性。

-许多类型被定义为CIM规范的一部分。2.5CIM类和关系CIM类间关系揭示了它们相互之间是怎样构造的。CIM的类以种种方式相互关联。普遍化关系即继承关系简单关联关系关联是类之间的一种概念上的联系。

聚集关系是关联的一种特殊情况。聚集表明类与类之间的关系是一种“整体-部分”的关系。整体类由部分类“构成”或“包含”部分类，而部分类是整体类的“一部分”。部分类的对象不能独立于整体类的对象而存在。CIM关系的例子1、普遍化关系2、简单关联关系3、聚合关系2.6CIMXML文件CIMXML文件有两种类型：CIM模式文件CIM的RDF模式文件，描述的是元数据。如cim10_030501.rdfCIM网络模型文件实际网络的实例化文件，描述的是整个网络的模型，包括所有网络设备的描述和它们的电气连接关系可以由系统提供者通过专用的导出工具生成，然后由其他系统通过相似的导入工具导入，从而形成一个本地的网络工程数据库。可用于CIMXML互操作试验。如Siemens100母线模型文件siemens100_pti_11-06-02.rdf，Alstom60母线模型文件60bus.xml，ABB40母线模型ABB_40.9b.xml等。3、CIS介绍3.1CIS概述3.2CISLevel13.3CISLevel23.1CIS概述CIS是ComponentInterfaceSpecification组件接口规范的缩写，即组件接口规范。CIS详细描述了组件/应用应实现的能够以标准方式与其它组件/应用进行信息交换和/或访问公共数据的接口。该定义的要点：CIS描述的接口是标准的、通用的CIS描述的接口最终由组件/应用负责实现接口的用途：信息交换访问公共数据(1)CIS的2个组成部分接口：一个组件/应用应实现的能够以标准的方式与其它组件/应用交换信息和/或访问公共可用数据的接口。组件接口描述了为达到此目的而使用的特定的事件、方法和属性。信息交换模型IEM：一个组件与其它组件所交换的信息内容或消息。(2)CIS文档结构CISLevel1:Part4xxPart4xxCIS规范以独立于底层具体实现技术的形式进行描述。CISLevel2:Part5xxPart5xx系列文档提供了如何将Part4xxCIS规范映射到特定的底层实现技术为了保证互操作性，必须针对每一个接口，为每一种技术提供一个标准的映射，如Java技术、CORBA技术，等等(如Part502:CDACORBAMapping)。CIS文档中，为每一个应用以IEM形式定义的事件需要映射到信息传输所使用的特定语言，如XML。Part401~449:通用服务(HOW)Part450~499:应用相关的信息交换模型(WHAT)Part4xx:CISLevel1:与具体实现技术无关的规范Part5xx:CISLevel2:将4xx规范映射到具体实现技术的规范Part501:将以UML形式表达的CIM翻译成为机器可读的XML格式的规则。具体地，使用资源描述框架（RDF）模式规范语言来表达模式。Part503用于交换基于CIM的模型信息所需的格式和规则技术映射(3)CIS各部分之间的关系(4)CIS目前的状态Part401~449:通用服务Part401,402,403,404,405,407已经基本涵盖了电力应用信息交换所需的接口目前尚未完善是目前工作组的工作重点Part451~499:IEM目前只有IEM总则Part450(451),452各个应用相关的信息交换内容标准尚未形成Part5xx:具体实现技术映射目前只有CIMRDF模式(Part501)和CIMXML模型交换模式(Part503)标准各类具体技术映射(如CORBA映射、EJB映射等)标准尚未形成3.2CISLevel1Part4xxCISLevel1按照以下2部分进行组织：Part401-449：

HOW:如何交换指定组件接口所支持的通用服务。这些规范定义了任何一个应用与其它应用交换信息或访问公共数据所使用的通用服务Part450-499：

WHAT:交换什么以IEM的形式为特定应用类型描述特定信息交换需求。这些规范定义了应用间标准信息交换的信息内容。它们被定义为事件，但可以用多种方式进行交换。目的是在中间件的选择上尽可能提供更大的灵活性，以实际完成信息的交换，同时保证互操作以应用为单位进行组织3.2CISLevel1由于许多组件接口服务为多个应用类型所共需，通用服务的定义与使用它们的应用之间应保持独立。通用服务组织在一个系列中

401~449使用这些服务的特定应用及其交换的信息内容则组织在另一个系列中

450~499CISLevel1文档结构Part401：CIS架构本文档提供了CIS系列标准的总概，并说明了在一个系统实现和系统集成项目中如何使用这些标准。Part402-449：详细说明组件接口所支持的通用服务。这些规范定义了一个应用与其它应用进行信息交换和访问公共数据的通用服务。Part450：CIS信息交换模型IEM本文档提供了定义信息内容的用例过程（步骤）的总概以及使用CIS标准进行系统集成的例子。Part451-499:描述了特定应用类型的特定信息交换需求这些规范定义了应用间标准信息交换的信息内容。每一个应用类型的信息内容以IEM的形式描述。3.3CISLevel2Part5xxCISLevel2系列文档描述了如何将Part4xxCIS规范映射到特定的底层实现技术为了保证互操作性，必须针对每一个接口，为每一种技术提供一个标准的映射，如Java技术、CORBA技术，等等。CIS文档中，为每一个应用以IEM形式定义的事件需要映射到信息传输所使用的特定语言，如XML。目前，CISLevel2只包含2个文档：Part501和Part503SVG标准

SVG是什么?ScalableVectorGraphics(简称SVG)，是“可升级矢量图形”的意思。SVG是由W3C制定的基于可扩展标记语言(XML)来描述二维矢量图型的一个开放标准。SVG严格遵从XML语法，SVG并用文本格式的描述性语言来描述图像内容，因此SVG是一种和图像分辨率无关的矢量图形格式。

SVG特点（1）SVG是纯XML的，是一个开发标准。SVG不属于任何个体的专利，而是工业标准，通过协作共同开发的标准。SVG的图像文件可读，易于修改和编辑；SVG文件比JPEG和GIF更小压缩比更大；SVG图像是可以任意无损缩放，并以任何分辨率高清晰打印；SVG特点（2）SVG与现有的WEB技术可以互相融合(如与HTML、GIF、JPEG、PNG、SMIL、ASP、JSP集成)。SVG文件还可嵌入JavaScript脚本来控制SVG对象；SVG里的文字是可供选择和搜索的,所以SVG图形格式可以方便的建立文字索引，从而让SVG实现基于内容的图像搜索；SVG描述的的主要对象

SVG是图形、图像和文字的有机统一。根据功能不同，SVG的主要对象可以归为基本要素对象和页面描述功能对象两大类。SVG的主要对象（1）-基本要素对象文字。图形。图形分为基本图形（如矩形、圆、椭圆多边形、直线以及点划线等等）和路径。图像。SVG的主要对象（2）-页面描述功能填充。包含单色填充、渐变填充、样式。坐标变化。透明。对象组合。链接。颜色。动画。字体描述信息。一个例子<?xmlversion="1.0"standalone="no"?>

<!DOCTYPEsvgPUBLIC"-//W3C//DTDSVG1.0//EN"

"/TR/2001/REC-SVG-20010904/DTD/svg10.dtd">

<svgwidth="300"height="100"xmlns="/2000/svg">

<rectx="25"y="10"width="280"height="50"

fill="red"stroke="blue"stroke-width="3"/>

</svg>

这个文档指示浏览器创建一个矩形，并提供属性信息，如位置（x,y）、大小（height,width）、颜色（fill,stroke）和线宽（stroke-width）。基于SVG的公共图形交换规范（1） 本规范依据IEC61970标准图形交互方案草案的要求，主要目的在于解决不同EMS系统之间的公共图形交互问题，但也具有扩展性，能够支持其它电力相关系统（如EMS与DMS，数据平台系统等）之间的图形互操作。基于SVG的公共图形交换规范（2） 公共图形交互要求与EMS-API（能量管理系统应用程序接口）的方针准则及IEC61970通用要求相一致。为保持与CCAPI先前工作的一致性，图形交互必须与现有的CIM标准及CIM/XML数据交互格式紧密衔接，这是因为图形交互将与这些数据结构及交互标准密切相关。所采用的符号集将被限制在CIM中已定义好的设备类的范围内。基于SVG的公共图形交换规范（3） 图形对象不能独立存在，必须基于CIM建模。实际的图形交互需求并非交换图形的一个“快照”，而是需要一个交换的元数据，以使接收方能够动态刷新CIM量测和其他的动态信息，而无需与发送方相连。所以，图形交互的目的并不是用于显示，而是以SVG为载体描述电气信息，发送方传送图形时，必须保证CIM模型信息同步传送，或者是CIM模型信息先于图形信息传送，以确保图形和模型是匹配的。图形交互的两种方式 根据应用的出发点不同，CCAPI对图形交互提出了两种方法： 图形中心域中心以图形为中心以图形为中心的交互方式中，可视化与数据存储之间是一种松耦合的关系，并且容易支持每个对象表示的多样性；容易支持图表中的背景数据；容易将图形集成到图表中；可以方便地使用SVG浏览器。该方式主要针对EMS和SCADA系统。以域为中心以域为中心的交互方式中，CIM在包含动态和静态的参数属性的同时，还包含图形属性，这样有利于GIS（地理信息系统）的集成。但是，域中心方法需要扩展CIM，这使得图形交互的变更都要影响到相应的CIM定义的变更，可扩张性比较差。

SVG文件结构

文件头<?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"standalone="no"?><!DOCTYPEsvgPUBLIC"-//W3C//DTDSVG1.0//EN""/TR/2001/REC-SVG-20010904/DTD/svg10.dtd"><svgwidth="1024"height="768"viewBox="0020001000"

xmlns="/2000/svg"xmlns:xlink=/1999/xlinkxmlns:cge="http://">在文件头中主要有几个参数需要注意：encoding：统一采用“UTF-8”标准编码格式。svg的根元素中主要描述整个图形的宽、高以及其名字空间等信息。图形中含有的电气模型信息放在特定的名空间cge中。描述规则

–字体与颜色在电力系统中有很多标准的字体和颜色，例如不同电压等级的设备的显示颜色是不同的，所以在公共部分定义一些公共的字体和颜色是非常有好处的。这部分内容定义在<style>元素中，接收方可以不使用，也可以将之替换为自己的字体和颜色。<styletype="text/css"><![CDATA[.kv35{stroke:rgb(90,160,70);fill:none}.kv110{stroke:rgb(255,0,0);fill:none}.kv220{stroke:rgb(0,255,255);fill:none}]]></style>描述规则

–图元定义这一部分主要定义整个图形中需要的符号以及字体和颜色。符号是描述不同电力系统设备图元在图中的显示方式，例如开关既可以显示成小车形状，也可以显示成标准开关形状。这部分内容定义在<defs>元素中，接收方可以不使用，也可以将之替换为自己的符号内容，即建立接收方和发送方图元集之间的映射关系。需要指出的是，为便于描述元件的电气信息，变压器图元要细分到各个绕组；小车开关类图元要区分到开关和刀闸。CIMSVG的设备描述按照不同的元件类型进行分层，对于每一层下具体的电力设备元件，分别描述三种信息：标准SVG描述信息；电气模型信息；私有属性信息。 其中电气模型信息和私有属性信息放在metadata元素中，方便电气信息和私有信息的扩展。采用这种方式的好处在于：充分利用SVG已有功能，不依赖于SVG版本的更新；扩展信息集中在metadata中处理，无论对于直观性以及数据进行后期加工都带来了便利，同时限制了其影响范围；引入名字空间，支持信息的无限扩展而不互相干扰。图层分类

–静态背景层图形静态背景层（Head_Layer），包括整个图幅的宽度、高度、背景色、前景色等。电力设备元件层 按照不同的电力设备元件类型进行分层，如间隔层(Bay_Layer)、母线层(Bus_Layer)、负荷层(Load_Layer)、交流线段层(ACLineSegment_Layer)、线路层（ACLine_Layer）、开关层(Breaker_Layer)、刀闸层(Disconnector_Layer)、接地刀闸层(GroundDisconnector_Layer)、两卷变层(Transformer2_Layer)、三卷变层(Transformer3_Layer)、发电机层(Generator_Layer)、终端设备层(Terminal_Layer)、小车开关层(DollyBreaker_Layer)、电容器层(Compensator_Layer)、电抗器层(Reactor_Layer)、电压互感器层（PT_Layer）、电流互感器层（CT_Layer）等。静态文本层（Text_Layer）和量测层（MeasurementValue_Layer）

静态文本用<text>元素描述，主要包括坐标位置、字体大小、类型、字体走向、颜色、是否加黑等；量测层描述动态文本信息，与静态文本相比，多了<metadata/>元素中的图元id号、CIM类型、电压等级等信息。连接关系层（Link_Layer） 图形上的连接线用<path/>元素描述，包括连接线的起点、终点及各个拐点的坐标位置、颜色、线宽等描述信息。 对于图形中不包括电气含义的一些对象，放入其他层（Other_Layer）。5.1统一建模语言UML5.2可扩展标记语言XML5.3组件技术与CORBA中间件统一建模语言(UnifiedModelingLanguage)是使用面向对象概念进行系统建模的一组表示法(主要是图形化的表示法)。一种用于描述、构造软件系统以及商业建模的语言，综合了在大型、复杂系统的建模领域得到认可的优秀的软件工程方法。UML是大多数公司采用的标准，是ANSI和OMG等部门采用的标准。5.1统一建模语言UML可扩展的标记语言(XML)也是(SGML)的子集。XML文档使用了自描述的和简单的语法，这使信息提供者可以根据需要，自行定义标记以及属性，结构化地描述信息内容。良好的数据存储格式、可扩展性、高度结构化、便于网络传输是XML主要的四大特点。XML是被设计用来存储数据、携带数据和交换数据的，不是为了显示数据而设计的。XML的主要作用交换数据－可以在不兼容的系统之间交换数据

存储数据－纯文本文件可以用来存储数据

共享数据－提供与软件和硬件无关的共享数据方法

数据显示的多样性－数据与显示方式分离，XML定义的数据以不同的方式被显示

5.2可扩展标记语言XML组件是具有一定功能的、能够独立工作或可以同其他组件组合起来协调工作的程序体,专门用于完成特定的预定工作。

1组件可以一次编写，到处使用2一旦实现与具体的编程语言无关3强调与环境和其他组件的分离，因此组件的实现是严格封装的，外界不必知道组件内部的实现细节4功能的改变只需更新这个组件，而不用影响其他系统进程的运行或者功能的实现5组件具有跨平台性和互操作的特性5.3组件技术与CORBA中间件组件执行环境由CORBA中间件提供CORBA（CommonObjectRequestBrokerArchitecture）–通用对象请求代理体系结构，开放式的对象总线，规定了分布式对象间通信的完整体系结构，扩展了应用跨网络、跨语