基于CIM/CIS的异构电力应用系统互连接口技术研究
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摘要
电力系统数据是各类应用系统进行高级分析的基础。但是电力系统数据庞大繁杂,系统构架互异,因此数据交换共享一直是信息整合的一大难点。随着计算机技术和现代通讯技术的飞速发展,电力系统数据交互共享正在逐步标准化,网络化和组件化。
国际电工技术委员会(IEC)推出的系列标准IEC 61970,使得应用软件组件化和开放化,能即插即用和互联互通,降低了系统的集成成本和保护了用户资源。该系列标准核心内容包括CIM和CIS两个方面。公共信息模型CIM是电力企业应用集成的重要工具、是逻辑数据结构的灵魂、是可定义的信息交换模型。而CIS则定义了访问CIM模型及其数据的组件接口规范。
首先,本文深入研究了CIM对象模型的含义和特点,针对TODSS的具体应用需求,改进原有的基于CIM模型的数据库模式。
然后,基于CIM/CIS,使用CORBA中间件实现客户端-服务器的数据交互模式,并使用NHibernate实现对象/关系数据库映射层。其次,基于CIM/XML,使用SAX解析方式实现数据文本导入导出模式。使用大型算例验证了两种模式的正确性和高效性,并进行基于树结构的拓扑分析,从而筛选出过滤后的设备,并进行潮流计算。
最后,本文还针对P5系统的所提供的API,进行ICE的接口封装,从而实现P5对外接口的平台无关性和系统的无关性;并编写ICE客户端验证了接口的可靠性和正确性,实现了P5与TODSS数据交换。
Data in power system are the important source to be used by many power system advanced applications which is the base for decisions of power system. But there are a lot of difficulties in data sharing and information integration because of heterogeneous and huge data source. With the fast development of computer science, the trend of electrical information integration is standardization, network and module.
For the purpose of making integration convenient, International Electrical Commission (IEC) puts out IEC 61970 as the standard in the field of power system data sharing. It helps to realize plug, reduce the cost of integration and protect the resources. The core of IEC 61970 includes two parts: Common Information Model (CIM) and Component Interface Specification (CIS). CIM is an important tool in integration, which has defined the information sharing model. It is also soul of logical data structure. CIS is the component interface specification for the access of CIM itself and the data.
Firstly, based on a firmly study of CIM, for the sake of TODSS’s integration, an updated CIM database schema is proposed.
Secondly, based on CIM/CIS and distributed component technology such as Common Object Request Broker Architecture (CORBA), a C/S data exchange application for heterogeneous system is developed. The data exchange application also use NHibernate to make up of the ORM layer. Next, based on CIM/XML, an import/export application is developed. A large data example has proved the above two solutions correctly and efficiently.
Lastly, based on ICE, an application which exchanges data between P5 and TODSS is developed.
国际电工技术委员会(IEC)推出的系列标准IEC 61970,使得应用软件组件化和开放化,能即插即用和互联互通,降低了系统的集成成本和保护了用户资源。该系列标准核心内容包括CIM和CIS两个方面。公共信息模型CIM是电力企业应用集成的重要工具、是逻辑数据结构的灵魂、是可定义的信息交换模型。而CIS则定义了访问CIM模型及其数据的组件接口规范。
首先,本文深入研究了CIM对象模型的含义和特点,针对TODSS的具体应用需求,改进原有的基于CIM模型的数据库模式。
然后,基于CIM/CIS,使用CORBA中间件实现客户端-服务器的数据交互模式,并使用NHibernate实现对象/关系数据库映射层。其次,基于CIM/XML,使用SAX解析方式实现数据文本导入导出模式。使用大型算例验证了两种模式的正确性和高效性,并进行基于树结构的拓扑分析,从而筛选出过滤后的设备,并进行潮流计算。
最后,本文还针对P5系统的所提供的API,进行ICE的接口封装,从而实现P5对外接口的平台无关性和系统的无关性;并编写ICE客户端验证了接口的可靠性和正确性,实现了P5与TODSS数据交换。
Data in power system are the important source to be used by many power system advanced applications which is the base for decisions of power system. But there are a lot of difficulties in data sharing and information integration because of heterogeneous and huge data source. With the fast development of computer science, the trend of electrical information integration is standardization, network and module.
For the purpose of making integration convenient, International Electrical Commission (IEC) puts out IEC 61970 as the standard in the field of power system data sharing. It helps to realize plug, reduce the cost of integration and protect the resources. The core of IEC 61970 includes two parts: Common Information Model (CIM) and Component Interface Specification (CIS). CIM is an important tool in integration, which has defined the information sharing model. It is also soul of logical data structure. CIS is the component interface specification for the access of CIM itself and the data.
Firstly, based on a firmly study of CIM, for the sake of TODSS’s integration, an updated CIM database schema is proposed.
Secondly, based on CIM/CIS and distributed component technology such as Common Object Request Broker Architecture (CORBA), a C/S data exchange application for heterogeneous system is developed. The data exchange application also use NHibernate to make up of the ORM layer. Next, based on CIM/XML, an import/export application is developed. A large data example has proved the above two solutions correctly and efficiently.
Lastly, based on ICE, an application which exchanges data between P5 and TODSS is developed.
引文
[1] Draft IEC 61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 301: Common Information Model (CIM) base
[2] Draft IEC61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 302: Common Information Model (CIM) Financial, Energy Scheduling
[3] Draft IEC61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 303: Common Information Model (CIM) SCADA
[4] Draft IEC 61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 401: Component Interface Specification Framework
[5] Draft IEC 61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 402: Common Services
[6] Draft IEC 61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 403: Generic Data Access
[7] Draft IEC 61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 404: High Speed Data Access
[8] Draft IEC61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 501:CIM RDF Schema
[9] 刘崇茹,孙宏斌,张伯明,等.基于 CIM XML 电网模型的互操作研究.电力系统自动化,2003,27(14), P45-48
[10] 姚玉斌,刘仲尧,陈勇.基于 CIM 的电力变压器模型分析.电力系统自动化,2005, 29 (18),57-61
[11] 李荔芳,刘东,陈清鹤.公共信息模型在配电网建模工具中的应用.电力系统自动化,2005, 29(24),55-59
[12] 潘毅,周京阳,吴杏平,等.基于电力系统公共信息模型的互操作试验.2003,电网技术,27(10),P25-28
[13] 潘坚跃,祝春捷,夏翔.电力系统 CIM 模型的研究及应用.2004,浙江电力,3(10),P9-12
[14] 张慎明,刘国定.IEC61970 标准系列简介.电力系统自动化,2002,26(14):1-6
[15] 王民昆.电力系统 CIM 模型描述及数据交换实现的研究. [学位论文],四川大学,2004
[16] 胡继芳,王宁. IEC 61970 与新一代 EMS 数据库管理系统. 2000,24(20),38-40
[17] 邵立冬,吴文传,张伯明.基于 CIM 的 EMS/DMS 图形支撑平台的设计和实现.电力系统自动化,2003,27(20),11-15,39
[18] 吴文传,孙宏斌,张伯明,等.基于 IEC 61970 标准的 EMS/DTS 一体化系统的设计与开发. 电力系统自动化,2005,29(4),53-57
[19] 周志全.基于 IEC 61970 的地区电网高级应用软件的系统架构研究与设计. [学位论文],浙江大学图书馆,浙江大学,2005
[20] 何友林.基于扩展 CIM 电力生产信息集成平台及应用研究. [学位论文],浙江大学图书馆,浙江大学,2006
[21] 袁泉.电力系统信息整合与技术集成的研究及应用. [学位论文],浙江大学图书馆,浙江大学,2005
[22] 刘波.基于安全分区和IEC 61970的调度数据共享平台中若干问题研究. [学位论文],浙江大学,2006
[23] 王国为,代伟,万磊,等.调度自动化系统数据共享模式的探讨.电力系统自动化,2005,29(4),88-91
[24] 严亚勤.支持 IEC 61970 标准的 EMS 异构数据平台的研究和实践. [学位论文],清华大学
[25] 潘坚跃. 应用 CIM 模型进行系统集成. 电力信息化,2005,3(6):53-56
[26] 张慎明,黄海峰.基于 IEC61970 标准的电网调度自动化系统体系结构.电力系统自动化,2002,26(10):45-47
[27] 吴琳,周炜. 基于 UIB 软总线的配电管理系统内部信息交互.电力信息化,2007,(06):60-62
[28] 刘清瑞,张强.IEC 61970 中应用的几项主要软件技术.电力自动化设备,2006,26(6),89-92
[29] 翁芳芳,林俐,杨以涵,等.CIM 模型与关系模型的一种映射方法的探讨.现代电力,2005,22(4),20-24
[30] 乐江源,万晓东.基于 IEC 61970 的电力系统仿真数据库研究.计算机仿真,2004,21(6),152-154,166
[31] 张慎明,卜凡强,姚建国,等.遵循 IEC 61970 标准的实时数据库管理.电力系统自动化,2002,26(24),26-30
[32] 冯竹建.基于 IEC 61970CIM 的 SCADA 数据库系统设计及通用数据访问研究. [学位论文],西南交通大学,2006
[33] 何 江,吴杏平,李立新,等.基于组件技术的电力系统实时数据库平台. 电网技术,2002,26(3):64-67
[34] 吴玉生,吴杏平.基于 IEC61970 系列标准的数据库接口的研究.中国电力科学院,2003
[35] 周昊.通用数据访问及其 SOAP 实现方法的研究. [学位论文],浙江大学图书馆,浙江大学,2005
[36] 王志南,吴文传,张伯明,等. 基于 IEC 61970 的 CIS 服务与 SVG 的研究和实践.电力系统自动化,2005,29(22),60-63,80
[37] 严亚勤,吴中习,张耀明.基于 Ice 中间件技术的 IEC 61970CIS 的实现和测试.电力自动化设备, 2005,25(2),86-88,89
[38] 方烁,梁成辉,徐庆平,等.IEC 61970 标准中 CIS 的 Web 服务定义与实现.电力系统及其自动化,2006,30(15),81-84
[39] 张志柳,李晓明,张莲梅.基于 CORBA 的异构电力信息系统的集成与数据交换.2004,电力建设,25(8),P63-65
[40] 宋朝青.利用分布式组件对象模型构建 SCADA 系统网络模型.电力系统自动化,2000,24(17),65-66
[41] 杨光.IEC61850 及其 CORBA 实现方法的研究. [学位论文],浙江大学图书馆,浙江大学,2003
[42] 屈蕴茜,赵雷,杨季文.基于组件技术的异构数据交换接口的设计与实现.苏 州 大 学 学 报(工 科 版),2006,26(2):46-48
[43] 黎明.基于 XML 的数据交换中间件的研究与实现. [学位论文],苏州大学,2005
[44] 廖轶. 基于 CIM/CIS 的 SCADA 异步处理机制的研究. [学位论文],上海交通大学,2007
[45] 陈树勇,李健,白晓民.基于 CORBA 的应用软件标准接口的研究.中国电机工程学报,2002,22(6):16-19
[46] 仇宏祥.EMS 的 CIMXML&SVG 导入导出及编辑. [学位论文],浙江大学图书馆,浙江大学,2006
[47] 邱智勇.CIM/XML 的研究和应用. [学位论文],浙江大学图书馆,浙江大学,2003
[48] 李荔芳.基于 CIM 模型的配网信息交换的应用研究. [学位论文],上海交通大学图书馆,上海交通大学,2006
[49] 仇宏祥,王康元.能量管理系统数据 CIM 导出的实现.2006,继电器,34(1),P66-70
[50] 韩昭.基于 XML 的数据交换与数据访问技术及其应用研究. [学位论文],西北工业大学,2004
[51] 陆承宇. CIMXML 在企业计算中的应用. [学位论文],浙江大学. 2004
[52] 董越,孙宏斌,吴文传,等.EMS 中公共信息模型导入导出技术.电力系统自动化,2003,27(14),10-14 [51] 陆承宇. CIMXML 在企业计算中的应用. [学位论文],浙江大学. 2004
[53] S Neumann. CIM Extensions for Electrical Distribution. in Power Engineering Society Winter Meeting, IEEE Volumn:2 2001,904-907
[54] Wang Xiaofeng, N.N Schlz, S Neumann. CIM extensions to electricaldistribution and CIM XML for IEEE radial test feeders. Power Systems, IEEE Transaction on, 2003, 18(3),1021-1028
[55] A.W McMorran, G.W Ault, I.M Elders, etc. Translating CIM XML power system data to a proprietary format for system simulation.Power Systems, IEEE Transactions on,2004 19(1), 229-235
[56] 陈清鹤.配网经济运行决策支持系统研究. [学位论文],上海交通大学图书馆,上海交通大学,2006
[57] A.deVos,S.E.Widergren,J.Zhu. XML FOR CIM MODEL EXCHANGE. IEEE,2001
[58] 王忠群,谢晓东.基于 XML 的异构数据源的集成研究.安徽工程科技学院学报,2003,18(4):37-43
[59] 李晓明,潘艳蓉,张莲梅.异构电力信息系统综合查询的设计与实现.电力系统自动化,2004,28(3):81-85
[60] 黄荣.异构信息共享交换平台的体系结构分析与设计. [学位论文],福州大学,2002
[61] 金志敏.一个 RDF Schema 处理器的设计与实现. [学位论文],东南大学,2004
[62] 苏义荣. 配电网络拓扑分析方法的研究. [学位论文],浙江大学. 2002 .
[63] 罗四夕. CIM/CIS 标准在电力企业信息化领域中的应用.电力信息化, 2005,(10):19-21.
[2] Draft IEC61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 302: Common Information Model (CIM) Financial, Energy Scheduling
[3] Draft IEC61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 303: Common Information Model (CIM) SCADA
[4] Draft IEC 61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 401: Component Interface Specification Framework
[5] Draft IEC 61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 402: Common Services
[6] Draft IEC 61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 403: Generic Data Access
[7] Draft IEC 61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 404: High Speed Data Access
[8] Draft IEC61970: Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)-Part 501:CIM RDF Schema
[9] 刘崇茹,孙宏斌,张伯明,等.基于 CIM XML 电网模型的互操作研究.电力系统自动化,2003,27(14), P45-48
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[11] 李荔芳,刘东,陈清鹤.公共信息模型在配电网建模工具中的应用.电力系统自动化,2005, 29(24),55-59
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[25] 潘坚跃. 应用 CIM 模型进行系统集成. 电力信息化,2005,3(6):53-56
[26] 张慎明,黄海峰.基于 IEC61970 标准的电网调度自动化系统体系结构.电力系统自动化,2002,26(10):45-47
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[31] 张慎明,卜凡强,姚建国,等.遵循 IEC 61970 标准的实时数据库管理.电力系统自动化,2002,26(24),26-30
[32] 冯竹建.基于 IEC 61970CIM 的 SCADA 数据库系统设计及通用数据访问研究. [学位论文],西南交通大学,2006
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[48] 李荔芳.基于 CIM 模型的配网信息交换的应用研究. [学位论文],上海交通大学图书馆,上海交通大学,2006
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[52] 董越,孙宏斌,吴文传,等.EMS 中公共信息模型导入导出技术.电力系统自动化,2003,27(14),10-14 [51] 陆承宇. CIMXML 在企业计算中的应用. [学位论文],浙江大学. 2004
[53] S Neumann. CIM Extensions for Electrical Distribution. in Power Engineering Society Winter Meeting, IEEE Volumn:2 2001,904-907
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