全景数字电网模型建模与拼接技术规范（征求意见稿）

团体标准

T/DGDLHX001-2020

全景数字电网模型建模与拼接技术规范

Technicalspecificationformodelmodelingandsplicingofpanoramicdigital

powergrid

2021-XX-XX发布2021-XX-XX实施

东莞市电力行业协会发布

前言

为指导东莞市电网企业开展数字电网的信息模型构建和拼接，实现业务系统间的集成和信息的共

享，支撑电网企业向数字化、精益化、智能化转型。以《南方电网公司企业公共信息模型》和《南方电

网一体化电网运行智能系统技术规范第3部分：数据第6篇：全景建模规范（QCSG1204005.36-2014）》

为基础，制定《全景数字电网模型建模与拼接技术规范》。

本指引由东莞市电力行业协会归口管理和负责解释。

本指引主要参编单位：东莞供电局、中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司。

本指引主要起草人员：刘丽媛、罗金满、韩汉贤、薛峰、黄学劲、李家淇、张鑫、苏华锋、张翔、

叶暖强、尹稚玲、刘飘、梁浩波、刘文豪、刘宗扬、陈喆、张锐、王海吉、胡健坤、解文艳、冯国平、

吉小恒、陈志坚、谢绍文。

本指引在执行中如有问题和意见，请及时反馈至东莞市电力行业协会。

III

全景数字电网模型建模与拼接技术规范

一、范围

东莞企业公共信息模型(DongGuanEnterpriseCommonInformationModel，DG-ECIM)是一个抽象模型，

特指东莞电网企业公共信息模型，它以南方电网企业公共信息模型（EnterpriseCommonInformationModel，

ECIM）为基础，结合东莞电网自身业务特点，进行适应性删减、调整和扩充，描述东莞电网的信息化建

设的主要对象。DG-ECIM通过提供一种用对象类和属性及他们之间的关系来表示电力系统对象的标准方

法，可方便实现不同厂商独立开发的业务系统之间的集成并指导业务系统的建设，例如可支撑能量管理系

统与配电管理系统之间的集成，也可指导不同厂商独立开发的业务应用快速“插入”一个业务系统。这是

通过定义一种基于DG-ECIM的公共语言(即语法和语义)，使得不同的应用或系统能够基于DG-ECIM形成

统一的公共语义，从而可以实现跨信息系统的数据共享和集成。

DG-ECIM中描述的对象类本质上是抽象的，可以用于各种应用。应当把本模型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，使得应用和系统之间能够实现互操

作和插入兼容性，而与任何具体实现无关。

由于完整的DG-ECIM的规模较大，所以将包含在DG-ECIM中的对象类分成了多个逻辑包，每个逻

辑包代表整个电力系统模型的某个部分，本规范的第5章节列出了当前及未来规划的标准文档中包的划分。

本技术规范适用于东莞市电网中从输电、变电、配电到用户典型“站-线-变-户”模型和分布式能源“源

网荷储”模型以及物联网“物模型”的全链路拼接、集成和共享。

二、规范性引用文件

下列文件中的条款通过本部分的引用而构成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的

修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是

否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。

《南方电网公司企业公共信息模型》

《QCSG1204005.36-2014南方电网一体化电网运行智能系统技术规范第3部分：数据第6篇：全景

建模规范》

三、术语和定义

IEC60050（国际电工词汇）和以及下文中给出的术语和定义适用于本部分。

一、能量管理系统EMS

一种计算机系统，包括提供基本支持服务的软件平台，以及提供使发电和输电设备有效运行所需功能

的一套应用，以便用最小成本保证适当的供电安全性。

1

一、应用程序接口API

由可执行应用组件提供的公用函数集，供其他可执行应用组件使用。

（一）统一建模语言UML

统一建模语言，是用面向对象方法来对软件密集系统进行可视化建模的一种语言。

（二）公共信息模型CommonInformationModel，CIM

描述电力企业中所有主要对象的抽象模型，这些对象一般包含在能量管理系统（EMS）的信息模型中。

通过提供一种用对象类和属性及他们之间的关系来表示电力系统资源的标准方法，CIM方便了实现不同卖

方独立开发的能量管理系统（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间的集成。

（三）企业公共信息模型EnterpriseCommonInformationModel，ECIM

ECIM，特指南方电网企业公共信息模型，是以CIM为基础，结合南方电网的实际业务和集成需求，

在选定的基准CIM版本上，按照CIM的建模技术与体系对CIM进行适应性删减、调整和扩充，形成适应

公司的公共信息模型，业务范围涵盖公司生产管理、物资管理、营销管理、计划管理、工程管理、财务管

理、安监管理等核心业务领域，用于实现各信息系统间的信息共享与集成，并指导业务系统的建设。

（四）东莞企业公共信息模型DongGuanEnterpriseCommonInformationModel，

DG-ECIM

DG-ECIM，特指东莞企业公共信息模型，是以ECIM为基础，结合东莞电网的实际业务和集成需求，

在选定的基准ECIM版本上，按照ECIM的建模技术与体系对ECIM进行适应性删减、调整和扩充，形成

适应公司的公共信息模型，业务范围涵盖公司生产管理、物资管理、营销管理、计划管理、工程管理、财

务管理、安监管理等核心业务领域，用于实现各信息系统间的信息共享与集成，并指导业务系统的建设。

（五）能源互联共享平台（Internetofenergysharingplatform）

对接全域物联网平台数据，向用户提供全面状态感知、协同互动、价值挖掘、设施运维、智能服务等

业务支持。

四、全景数字电网模型建模

（一）ECIM版本

企业公共信息模型的总版本是：ECIM01v01。

企业公共信息模型各个子部分的版本分别是：

—IEC61970：CIM14v13；

—IEC61968：CIM10v28

—CSG：CSG-CIM01v01

此外，企业公共信息模型重点参考的CIM版本还包括：

—IEC61970CIM15v32

—IEC61968CIM11v13

2

（二）DG-ECIM内容

1．ECIM概述

（1）ECIM建模表示法

ECIM用面向对象的建模技术定义。具体地说，ECIM规范使用统一建模语言（UML）表达方法，它

将ECIM定义成一组包。

ECIM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。需要注意的是，为了方便阅读，类图中的类、属性

的标签均使用中文表示，而不是英文。

UML表示法在对象管理组（OMG：ObjectManagementGroup）的文档中描述。

（2）ECIM包

企业公共信息模型（ECIM）划分为一组包。包是一种将相关模型元件分组的通用方法，没有特殊的

语义意义。包的选择是为了使模型更易于设计、理解与查看。ECIM由完整的一组包组成。实体可以具有

越过许多包边界的关联。每一个应用将使用多个包中所表示的信息。

（3）ECIM类和关系

每一个ECIM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，这些

类也展示出来，而且标以表明其所属的包的符号。

类与对象所建模的正是电力系统中需要以一种对各种应用通用的方法来描绘的东西。一个类是对现实

世界中发现的一种对象的表示。其它类型的对象包括应用需要处理、分析与储存的计划、量测、文档等。

这些对象需要一种通用的表示，以达到应用间兼容和互操作的目的。

在电力系统中具有唯一身份的一个具体对象被建模成它所属类的一个实例。

类具有描述对象特性的属性。CIM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。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，许多其它类型也被定义为ECIM规范的一部分。

数据类型的定义分布在各个包中，使用版型《datatype》标识。

类之间的关系揭示了它们相互之间是怎样构造的。如下文所述，ECIM的类以种种方式相互关联。

1泛化

泛化是一个较普遍的类与一个较具体的类之间的一种关系。较具体的类只能包含附加的信息。例如，

一台电力变压器（PowerTransformer）是电力系统资源（PowerSystemResource）的一种具体类型。泛化

使具体的类可以从它上层的所有更普遍的类继承属性和关系。

泛化使得面向对象方法在信息模型管理方面相对于实体－关系模型表述具有更多的灵活性。同时也带

来了一定的复杂性。

3

图1泛化的例子

图1是泛化的一个例子。此例取自电线（Wires）包，断路器（Breaker）是保护开关（ProtectedSwitch）

更为具体的类型，保护开关（ProtectedSwitch）是开关（Switch）的更为具体的类型，开关（Switch）是导

电设备（ConductingEquipment）的更为具体的类型，导电设备（ConductingEquipment）又是设备（Equipment）

的更为具体的类型，设备（Equipment）是电力系统资源（PowerSystemResource）的更为具体的类型。电

力变压器（PowerTransformer）是设备（Equipment）的另一个具体类型。

2关联

关联是类之间的一种概念上的联系。每一种关联都有两个角色（role）。每一个角色表示了关联中的

一种方向，表示目标类角色（即，作用goesto的类）和源类（即，作用goesfrom的类）有关系。角色

为目标类的名字，可以带或不带动词。每个角色还有重数/基数（Multiplicity/cardinality），用来表示有多

少对象可以参加到给定的关系中。

重数（Multiplicity）在关联的两端都有显示。组合使用关联两端的重数值（0..1，1，0..n，1..n等）表

示关联的对象之间的一对一、一对多、多对一和多对多关联。

例如，在ECIM中，分接头调节器（TapChanger）与分接头计划（TapSchedule）有关联（参见图2，

来自电线（Wires）包）。

图2简单关联的例子

重数（Multiplicity）在关联的两端都有显示。这个例子中，一个分接头调节器（TapChanger）对象可

以有0、1、或者多个个分接头计划（TapSchedule），而一个分接头计划（TapSchedule）对象必须属于1个

分接头调节器（TapChanger）对象。

3聚集

聚集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和部分的关系，这里，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”。

4

图3聚集的例子

图3说明了变电站（Substation）类与电压等级区（VoltageLevel）类之间的聚集关系，它取自核心（Core）

包。如图所示，一个电压等级区（VoltageLevel）只能是一个变电站（Substation）的一个成员，但是一个

变电站（Substation）能包含任意数目的电压等级区（VoltageLevel）。

注：一个变电站能包含任意数目的电压等级区只是从UML语法角度讲的，实际中一个变电站包含电压等

级区的数目一般不会超过3个。

2．ECIM模型的概念和例子

ECIM类、属性、类型和关系的完整信息在《企业公共信息模型第2部分：基础》、《企业公共信息

模型第3部分：配网扩展》和《企业公共信息模型第4部分：公司扩展》中详细说明。

为了帮助理解对ECIM的解释，以下段落中给出了四个例子。第一个例子是电线（Wires）包类图的一

部分，说明了电力变压器（PowerTransformer）是怎样建模的。第二个例子说明了ECIM中连接（Connectivity）

这一重要概念是如何建模的。第三个例子表示了ECIM中设备模型的继承层次结构。第四个例子阐明了设

备容器这一重要概念。

（1）变压器模型

图4显示了在电线（Wires）包的类图中建立变压器（PowerTransformer）设备模型的部分。

图4变压器模型

如图所示，变压器（PowerTransformer）和导电设备（ConductingEquipment）是设备（Equipment）的

子类，设备（Equipment）与分接头调节器（TapChanger）一样，都是电力系统资源（PowerSystemResource）

的子类。这是用泛化关系来表示的，它用一个箭头指向父类，因此允许变压器（PowerTransformer）类从

5

设备（Equipment）和电力系统资源（PowerSystemResource）继承属性。

变压器（PowerTransformer）还具有一个变压器绕组（TransformerWinding），这种模型的建立使用了

聚集类型的关系，使用菱形符号从部分类指向整体类。如图所示，一个变压器（PowerTransformer）可以

有（或包含）一个或多个变压器绕组（TransformerWinding），但是一个变压器绕组（TransformerWinding）

仅属于一个变压器（PowerTransformer）（或是变压器的一个成员）。

分接头调节器（TapChanger）有两个子类：变比分接头调节器（RatioTapChanger）、相位分接头调节

器（PhaseTapChanger）。

变压器绕组（TransformerWinding）还有其它的关系：

—与导电设备（ConductingEquipment）的泛化关系；

—与绕组测试（WindingTest）类的关联关系，因此一个变压器绕组（TransformerWinding）对象可

以包含0、1、或多个绕组测试对象；

—与变比分接头调节器（RatioTapChanger）及相位分接头调节器（PhaseTapChanger）的聚集关系，

一个变压器绕组（TransformerWinding）对象可以具有0或1个变比分接头调节器（RatioTapchanger）

对象，也可以具有0或1个相位分接头调节器（PhaseTapchanger）对象。

（2）连接模型

图5显示了拓扑的类图，它建立了不同类型的导电设备（ConductingEquipment）之间的连接模型。此

图中还包括了与量测有关的量测（Meas）包类图的一部分，用来说明量测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（Terminal）和连接点（ConnectivityNode）类。一个端点（Terminal）

属于一个导电设备（ConductingEquipment），但导电设备（ConductingEquipment）可能有任意数目的端点

（Terminal）。每个端点（Terminal）可以连接于一个连接点（ConnectivityNode），连接点（ConnectivityNode）

是导电设备的端点通过零阻抗连接在一起的点。一个连接点（ConnectivityNode）可以有任何数目的连接端

点，而且可以是一个拓扑点（TopologicalNode）的一个成员，而一个拓扑点（TopologicalNode）又是一个

拓扑岛（TopologicalIsland）的成员。拓扑点（TopologicalNode）和拓扑岛（TopologicalIsland）是由拓扑处

理结果建立的，拓扑处理是根据“已建立”的拓扑关系和实际的开关位置进行的。

设备容器（EquipmentContainers），是连接点容器（ConnectivityNodeContainer）的子类，它可以包含

0个或多个连接点（ConnectivityNode）。关联ConductingEquipment–Terminal和Terminal–ConnectivityNode

表达了实际电力系统网络已建立的拓扑关系。对于连接点（ConnectivityNode）的每一个端点（Terminal），

它与其它连接同一个连接点（ConnectivityNode）的端点（Terminals）之间的关联确定了导电设备

（ConductingEquipment）对象的电气连接关系。

为了建立诸如电压和功率等模拟量的模型，每一端点（Terminal）都和量测（Meas）包的量测

（Measurement）类有一个关联。虽然在图中没有显示，一个量测（Measurement）对象至少和一个量测值

（MeasurementValue）对象关联。每一个量测值（MeasurementValue）对象是来自某一特定源（例如SCADA）

的测量实例。在一个研究上下文中，量测值也可以用一个计算源替代。

注：Node意为“节点”，简称为“点”，图中的连接节点即连接点，拓扑节点即拓扑点。

6

图5连接模型

1连接和包容的例子

为了阐述连接模型和包容模型是怎样表示对象的，图6给出了一个小例子。这个例子表示了一条跨越

两个变电站的T型连接的输电线路，其中一个变电站含有通过变压器连接的两个电压等级。输电线路包括

两条不同的电缆。其中一个电压等级有一个母线段，该母线段包含一条单一母线和连接到该母线的两个非

常简单的开关间隔设备。

图6简单电网的例子

图7显示了在CIM中怎样建立连接关系模型，以及在图5中建立包容关系模型的一种方法（但不是唯

一的方法）。

7

图7基于ECIM拓扑的简单网络的连接模型

阴影框代表设备容器（EquipmentContainer），白框代表导电设备（ConductingEquipment）。黑色阴影

表示设备容器（EquipmentContainer）在包容层次结构中处于较高层（也就是说，变电站（Substation）在

最上层，接下来是电压等级区（VoltageLevel），等等）。白圈表示连接点（ConnectivityNode），黑色的

小圈表示端点（Terminal）。一个端点（Terminal）属于一个导电设备（ConductingEquipment），一个连接

点（ConnectivityNode）属于一个设备容器（EquipmentContainer）。这就意味着导电设备

（ConductingEquipment）之间的边界（或者说接触点）是它们通过连接点（ConnectivityNodes）相互连接

的端点（Terminal）。

LineSS1-SS2有两个交流线段（ACLineSegment）——Cable1和Cable2。分离出的变电站（Substation）

SS3有连接点（ConnectivityNode）CN2，它建立了交流线段（ACLineSegment）之间的连接点模型以及到

Cable3的T节点模型，Cables3提供了SS3与变电站（Substation）SS4的连接。每个交流线段

（ACLineSegment）有两个端点（Terminal）。Cable1通过它的端点（Terminal）连接到CN3和CN2上。CN3

包含于电压等级区（VoltageLevel）400kV。断路器（Breaker）BR1有两个端点（Terminal），其中一个

连接到CN3。其他的关系留给感兴趣的读者自己探索。

量测（Measurement）由矩形标注表示，其箭头指向端点（Terminal）。P1连接到属于断路器（Breaker）

BR1的右端端点（Terminal）上。注意P1画在了表示BR1的方块内。这是因为一个量测（Measurement）属

于一个电力系统资源（PowerSystemResource简称PSR），像本例子中的BR1。P2画在了电压等级区

（VoltageLevel）400kV内，意味着它属于400kV电压等级区（VoltageLevel）而不属于BR3。

（3）继承的层次结构

图8描述了ECIM中建立设备继承层次模型的概况。此概况图被包含在Wires包的一张视图中，但它

实际上跨越了IEC61970CIM的大多数包。

8

图8设备继承层次

（4）设备容器

图9描述了ECIM中建立设备容器模型的概念。设备容器描述了一种组织和命名设备的方法，典型的

如变电站。正如可以看到的那样，容器为ECIM的特定应用提供了一些灵活性，以便适应不同的国际惯例

和差异，典型的如输电变电站和配电变电站之间的差异。每个容器代表其他容器和或设备对象的聚集。

图9设备容器

9

3．命名空间

ECIM中源自CIM的部分，采用的CIM14的模式的命名空间为：

http://iec.ch/TC57/2009/CIM-schema-cim14#

采用的CIM15的模式的命名空间为：

http://iec.ch/TC57/2011/CIM-schema-cim15#

采用CIM14之前的模式的命名空间为：该模式出现的最后CIM版本对应的命名空间。

南方电网公司扩充的模式的命名空间为：

/2012/CIM-schema-ecim01#

4．信息模型详述

通过文字、表格的形式描述ECIM模式元素的详细信息，包括：包、类、属性、关联。

使用一级标题表示包元素，所有包元素的标题均为一级标题，不通过大纲级别表示包的父子关系。包

元素的标题由“父包的标题+::+包名称”组成，例如，IEC61970包的标题为：IEC61970，Core包的标

题为：IEC61970::Core。根据包元素的标题可以识别包之间的父子关系。包元素标题下有描述性的文字。

使用二级标题表示类元素，从属于父包元素标题。类元素的标题为：中文名(英文名)。例如，VoltageLevel

类的标题为：电压等级区(VoltageLevel)。下面以VoltageLevel类为例描述类元素文档的组织形式。

类元素的文档内容包括：

—描述信息

—固有属性：该类自身定义的属性。固有属性使用表1的样式描述，包含属性名称、属性的数据类

型、属性的描述信息。

表1固有属性表样式

名称类型描述

最高电压限值(highVoltageLimit)电压(Voltage)最高电压限值

最低电压限值(lowVoltageLimit)电压(Voltage)最低电压限值

—继承属性：该类从祖先类继承的属性。继承属性使用表2的样式描述，包含属性名称、属性的数

据类型、属性的所属类。为避免冗余，不在继承属性表中显示属性的描述信息，如果需要，可到

该属性所属类的固有属性章节中查阅。

表2继承属性表样式

名称类型所属类

别名(aliasName)字符型命名对象(IdentifiedObject)

(String)

描述(description)字符型命名对象(IdentifiedObject)

(String)

10

—固有关联：该类自身定义的关联。固有关联使用表3的样式描述，包含关联的源基数、角色名称、

目标基数、目标类、描述信息。

表3固有关联表样式

源基数角色名目标基目标类描述

数

(0..1)Bays(0..n)间隔(Bay)本关联在命名层次结构中使

用。

(0..n)Substation(1)变电站(Substation)本关联在命名层次结构中使

用。

继承关联：该类从祖先类继承的关联。继承关联使用表4的样式描述，包含关联的源基数、角色

名称、目标基础、目标类。为了避免冗余，不在继承关联表中显示描述信息，如果需要，可到该

关联所属类的固有关联章节中查阅。不将所有继承的关联在一个表中描述，而是每个祖先类的关

联使用单独的表描述，按照继承层次从低到高的顺序依次排列。表4、表5分别描述了VoltageLevel

类从EquipmentContainer类、IdentifiedObject类继承的关联的信息。

从设备容器(EquipmentContainer)继承的关联

表4继承关联表样式1

源基数角色名目标基目标类

数

(0..1)Equipments(0..n)设备(Equipment)

从命名对象(IdentifiedObject)继承的关联

表5继承关联表样式2

源基数角色名目标基目标类

数

(1..n)ModelingAuthoritySet(0..1)(建模主管机构集

合)ModelingAuthoritySet

（三）ECIM框架

1．包的组织与划分

ECIM划分为一组包。包是一种将相关模型元件分组的通用方法，没有特殊的语义意义。包的选择是

为了使模型更易于设计、理解与查看。企业公共信息模型由完整的一组包组成。实体可以具有越过许多包

边界的关联。每一个应用将使用多个包中所表示的信息。

为了方便，整个ECIM划分为下面几个包，其中各包详细信息在单独的标准文档中说明。

基础部分

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—域包（Domain）

—核心包（Core）

—操作限制包（OperationalLimits）

—发电包（Generation）

—负荷模型包（LoadModel）

—量测包（Meas）

—停运包（Outage）

—保护包（Protection）

—拓扑包（Topology）

—电线包（Wires）

—辅助设备包（AuxiliaryEquipmentPackage）

—监视控制与数据采集包（SCADA）

—等值包（Equivalents）

—控制区包（ControlAreaPackage）

—预想事故包（ContingencyPackage）

—状态变量包（StateVariables）

配网扩展部分

—公共包（Common）

—资产包（Asset）

—资产型号包（AssetModel）

—资产型式包（TypeAssetPackage）

—客户包（Customer）

—GML支持包（GMLSupport）

—计量包（Metering）

—负荷控制包（LoadControl）

—付费表计包（PaymentMetering）

—电线扩展包（WiresExt）

—工作包（WorkPackage）

将来对公司生产管理、物资管理、营销管理、计划管理、工程管理、财务管理、安监管理等核心业务

领域进行更加全面的信息建模，扩展的信息模型通过若干包来组织。

注意，包的边界并不意味着应用的边界。一个应用可能使用几个包的ECIM实体。

下面各段概述了当前ECIM包的内容。

（1）基础部分

图10展示了基础部分CIM的基本包及它们之间的依赖关系。虚线表示依赖关系，箭头从依赖性包指

向它所依赖的包。

12

图10基础部分的包图

1域包(Domain)

Domain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一个值（value）属

性和一个可选的量测单位（unit），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（documentation）中用UML约束句法在大括号（{}）内列出。字符串

长度在文档中列出，并也被指定为长度属性。

2核心包(Core)

这个包包含所有应用共享的核心命名对象（IdentifiedObject），电力系统资源（PowerSystemResource），

设备容器（EquipmentContainer）和导电设备（ConductingEquipment）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Core实体。这个包只依赖域（Domain）包，不依赖于其他的包，而其他

包中的大部分都具有依赖于本包的关联和泛化。

3操作限制包（OperationalLimits）

操作限制包描述设备和其他运行实体的相关限制。

4发电包(Generation)

1）电力生产包(Production)

这个包提供了各种类型发电机的模型。它还建立了生产成本信息模型，用于发电机间进行经济需求分

配及计算备用量大小。

这一信息用于机组组合（UnitCommitment）、水力和火力发电机组的经济调度（EconomicDispatch）、

负荷预测及自动发电控制（AutomaticGenerationControl）等应用。

13

2）发电动态包(GenerationDynamics)

这个包提供原动机，例如涡轮机和锅炉的模型，这些模型在模拟和培训应用中需要用到。

这一信息用于动态培训仿真器（DynamicTrainingSimulator）应用的机组建模。

5负荷模型包(LoadModel)

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。

这一信息由负荷预测（LoadForecasting）和负荷管理（LoadManagement）使用。

6量测包(Meas)

Meas包包含描述各应用之间交换的动态测量数据的实体。

7停运包(Outage)

这个包是Core和Wires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。

8保护包(Protection)

这个包是Core和Wires包的扩展，它建立了保护设备，例如继电器的信息模型。这些实体用于培训仿

真器和配电网故障定位应用。

9拓扑包(Topology)

这个包是Core包的扩展，它与Terminal类一起建立连接性（Connectivity）的模型，而连接性是设备

怎样连接在一起的物理定义。另外，它还建立了拓扑（Topology）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。拓扑定义与其它的电气特性无关。

10电线包(Wires)

Wires包是Core和Topology包的扩展，它建立了输电（Transmission）和配电（Distribution）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（StateEstimation）、潮流（LoadFlow）及最

优潮流（OptimalPowerFlow）。

11辅助设备包（AuxiliaryEquipmentPackage）

这个包包含不常用的电力设备，如传感器、故障指示器、浪涌保护器。这些装置不像导电设备一样定

义传输电能的拓扑连接，但是会关联其他导电设备的端点。

12监视控制与数据采集包（SCADA）

SCADA包包含建模监控与数据采集SCADA应用所使用的信息的实体。监视控制支持设备的人工操

14

作，如断开或闭合一个断路器。数据采集用于从多个来源搜集遥测的数据。遥测技术实体的子类型与UCA

和IEC61850中的定义匹配。

13控制区包（ControlAreaPackage）

控制区包建模可用于诸多目标的区域描述。本包整体上建模实际发电控制、负荷预报或基于潮流的计

算分析所需描述的区域。

（2）配网扩展部分

图11展示了配网扩展CIM的基本包及它们之间的依赖关系。虚线表示依赖关系，箭头从依赖性包指

向它所依赖的包。

图11配网扩展部分的包图

1公共包（Common）

本包包含支持配网管理一般功能的类。

2资产包（Asset）

资产包用于定义对象资产级别的模型。资产可以由其他资产组成，并可以有到其他资产的关联。资产

也有到在电线模型中的PowerSystemResource的关联。

15

3资产型号包（AssetModel）

这个包是Asset包的扩展，包含支持资产管理、网络和工作规划应用的核心信息类。使用特定的文档

类描述制造商特定产品型号资产。对应一个型号常常有很多资产实例。

4资产型式包（TypeAssetPackage）

这个包包含了描述资产型式的类，用于设计目的的一般化的资产或材料的描述。

5客户包（Customer）

本包包含支持客户支付应用的类。

6GMLSupport

本包给出了由OpenGIS协会提议的称为地理标识语言（GML）的图形标准部分模型。这部分模型利

用电力企业的应用（CIM）与地理信息系统（GIS）和其他应用的集成。本包并没有自建一套CIM类用于

地理信息建模，而是引用部分“GML”类并进行适当扩充。注意本包已经特别注重将描述要素几何特性与

要素的图形化展示分离。GML支持地理要素概念，即“一个现实世界现象的抽象，当与一个地球相关的

位置联系起来的时候，是地理要素”。因此，现实世界的一个数字化表述可以视作一组要素，每个要素的

状态定义为特性的集合，每个特性可设想为{name，type，value}的三元组。一个要素包含的特性的数目

与它们的名字和类型，由其类型定义决定。具有几何信息的地理要素拥有可设定几何值的特性。

7计量包（Metering）

这个包包括计量和远程抄表的核心类，这些类描述计量设备和远程抄表功能，以支持终端设备应用。

这些类通常与计量点关联。

8负荷控制包（LoadControl）

这个包是计量（Metering）包的扩展，包含支持特殊应用（如使用负荷控制进行需求侧管理）的类。

这些类通常与服务交付点关联。

9付费计量包（PaymentMetering）

这个包是计量（Metering）包的扩展，包含支持特殊应用（如表计预付费）的类。这些类通常与由提

供服务而获得的客户收益的集合和控制相关联。

10电线扩展包（WiresExt）

这个包是IEC61970::Wires包的扩展，用于为配电网络建模，主要包含馈线类（Circuit）。

11工作包（WorkPackage）

这个包包含了支持工作管理和电网工作计划的类。

16

2．顶层类及其关系

信息模型需要描述现实世界对象（RWO）的不同侧面，以从整体实现对RWO的完备描述。ECIM的

有名对象所属的类均继承自命名对象（IdentifiedObject）类，（命名对象）IdentifiedObject类的直接子类处

于类架构的较高层次，视作各个信息描述体系的根类。

ECIM通过电力系统资源（PowerSystemResource）、资产（Asset）、文档（Document）、ERP组织

（ErpOrganisation）、位置（Location）等命名对象（IdentifiedObject）的直接子类建立电力系统资源体系、

资产体系、文档体系、组织体系、位置体系等核心体系，分别描述对象的功能、物理实体、配套文档、所

属组织、所在位置等信息。这些核心体系之间彼此关联，由此将对象的不同侧面有机地联系到一起，既符

合信息抽象的概括性、又保证了信息的完整性。

图12ECIM的核心顶层类

图12以省略各类之间关联关系的方式列出了核心体系的顶层类。包含关联关系的类图见图13。核心

体系的顶层类两两之间都有可用的关联，但应注意，这种关联大多是通过角色类间接建立的：如文档

（Document）与人员（ErpPerson）通过文档–人员（DocErpPersonRole）关联；资产（Asset）与文档

（Document）通过文档–资产（DocAssetRole）关联。

顶层类之间有关联关系使得建立对象链接有了一种后备的方法。当核心体系中各顶层类的子类间没有

特定关联可用但又期望建立两个对象链接时，可以使用顶层类之间的关联关系。

为使对象间访问具有较高的效率，如果子类间有直接的关联，应该优先使用。这条原则适合于整个

ECIM。

图13核心体系各类的顶层关系

17

除核心体系各类外，另有一些命名对象（IdentifiedObject）的直接子类构成辅助类体系的根类，这包

括量测体系、曲线、（日程）计划、活动记录等（图14）。

图14辅助体系

辅助类体系中的类通常用于描述核心体系中各类的特定方面。如量测（Measurement）和量测值

（MeasurementValue）主要用于描述电力系统资源（PowerSystemResource）和资产（Asset）的“测量的、

计算的或者非测量、非计算的量”（图15）。

图15量测体系与电力系统资源、资产

凡是影响对象状态的活动并且需要外部调阅的部分，通过活动记录（ActivityRecord）对象存储相应信

息。活动记录与电力系统资源、资产等具有关联（图16）。

图16活动记录与核心体系顶层类的关系

18

（四）IEC61970

企业公共信息模型基础部分主要采用了IEC61970公共信息模型（CIM）相关内容，主要定义了基本

包集，提供了能量管理系统的物理方面的逻辑视图。CIM是一个抽象模型，它表示了电力企业运行的各个

方面所需要的模型中典型包含的所有主要对象。模型包含这些对象的公共类和属性，以及它们之间的关系。

我们把公共信息模型基础部分分成一些子包，例如：域包（Domain）定义了其它包所使用的数据类型。

发电包（Generation）再细分为电力生产包（Production）和发电动态包（GenerationDynamics）。

包里的类是按字母顺序列出的。类的固有属性先列出，然后列出继承的属性。对于每一个类，先列出

其固有关联，然后列出继承的关联。

图1展示了基础部分的各个包以及它们之间的依赖关系。

图基础部分主框架

1．IEC61970::域(Domain)1-

域包是量及单位的一个数据字典，它们定义了其它包的所有类的属性都可以使用的数据类型。这个

包定义了基本的数据类型，包括度量单位和容许的值。每一种数据类型包括一个值属性和一个可选的度量

单位，这个度量单位被指定为由度量单位的文本描述所初始化的静态变量。“单位”字符串的值可能取决于

特定的国家或用户，其典型值已给定。枚举型允许值在对应属性的文字说明（documentation）中用UML

限定语法列在大括弧内。在需要的地方，变长字符串的长度也列在说明文本中。

图2展示了基本数据类型，例如：布尔型、整型、浮点型、字符串型等。

图3展示了定义的枚举类型，例如：单位定义。

图4展示了通用的数据类型，例如：长度、温度、角度、频率等。

图5展示了与时间相关的数据类型，例如：时、分、秒等。

图6展示了与费用相关的数据类型，例如：货币类型、每瓦时费用等。

19

图7展示了与电力相关的数据类型，例如：电压、电流、功率等。

图基本数据类型

2

图枚举数据类型

3

20

图通用数据类型

4

图时间数据类型

5

图费用数据类型

6

21

图电力数据类型

（1）有功功率(ActivePower)7

电压有效值（RMS）及电流同相分量的有效值（RMS）的乘积。

有功功率(ActivePower)的属性：

固有属性：

名称类型描述

倍率(multiplier)单位乘数(UnitMultiplier)倍率

单位(unit)单位定义(UnitSymbol)单位

取值(value)Float取值

（2）有功功率变化率(ActivePowerChangeRate)

有功功率变化率

有功功率变化率(ActivePowerChangeRate)的属性：

固有属性：

名称类型描述

倍率(multiplier)单位乘数(UnitMultiplier)倍率

单位(unit)单位定义(UnitSymbol)单位

取值(value)Float取值

（3）导纳(Admittance)

导纳，电流对电压的比率。

导纳(Admittance)的属性：

固有属性：

22

名称类型描述

倍率(multiplier)单位乘数(UnitMultiplier)倍率

单位(unit)单位定义(UnitSymbol)单位

取值(value)Float取值

（4）度(AngleDegrees)

以度为单位的角。

度(AngleDegrees)的属性：

固有属性：

名称类型描述

倍率(multiplier)单位乘数(UnitMultiplier)倍率

单位(unit)单位定义(UnitSymbol)单位

取值(value)Float取值

（5）弧度(AngleRadians)

以弧度为单位的相角。

弧度(AngleRadians)的属性：

固有属性：

名称类型描述

倍率(multiplier)单位乘数(UnitMultiplier)倍率

单位(unit)单位定义(UnitSymbol)单位

取值(value)Float取值

（6）视在功率(ApparentPower)

电压的有效值与电流的有效值的乘积。

视在功率(ApparentPower)的属性：

固有属性：

名称类型描述

倍率(multiplier)单位乘数(UnitMultiplier)倍率

单位(unit)单位定义(UnitSymbol)单位

取值(value)Float取值

（7）电容(Capacitance)

当充电1库仑电量，其两端点出现1伏特的电位差时，此电容量为1法拉。

电容(Capacitance)的属性：

固有属性：

名称类型描述

23

名称类型描述

multiplier单位乘数

(UnitMultiplier)

unit单位定义(UnitSymbol)

valueFloat

（8）电导(Conductance)

该数与电压相乘后，得出相应电路中功率损失。导纳的实部。

电导(Conductance)的属性：

固有属性：

名称类型描述

倍率(multiplier)单位乘数(UnitMultiplier)倍率

单位(unit)单位定义(UnitSymbol)单位

取值(value)Float取值

（9）事故元素状态量(ContingencyElementStatus)

事故元素状态量

事故元素状态量(ContingencyElementStatus)的属性：

固有属性：

名称类型描述

取值(value)String取值

（10）给定单位电能的成本(CostPerEnergyUnit)

给定单位电能的成本

给定单位电能的成本(CostPerEnergyUnit)的属性：

固有属性：

名称类型描述

倍率(multiplier)单位乘数(UnitMultiplier)倍率

单位(unit)每瓦时费用(MonetaryAmountPerEnergyUnit)单位

取值(value)Float取值

（11）费用（每小时）(CostRate)

费用（每小时）

费用（每小时）(CostRate)的属性：

固有属性：

名称类型描述

倍率(multiplier)单位乘数(UnitMultiplier)倍率

24

名称类型描述

单位(unit)每秒费用(MonetaryAmountRate)