（电气工程专业论文）cimxml在企业计算中的应用.pdf

浙江人学硕】学位论文摘璎 a b s t r a c t an e ws t a n d a r d ，t h ec o m m o ni n f o r m a t i o nm o d e lf o rp o w e rs y s t e m s ( c i m ) h a s b e e nd e v e l o p e dt op r o v i d eag e n e r i cm o d e lo fap o w e rs y s t e m i nc o m b i n a t i o nw i t ht h e e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ( x m l ) t h i sh a sp r o v i d e da no p e ns t a n d a r df o rs t o r i n g p o w e rd a t a ，a n da c o m m o nf o r m a tf o rc o m p a n i e sc a nu s ew h e nd i s t r i b u t i n ga n ds h a r i n g t h e i rd a t a t h i sp a p e rr e s e a r c h e so ni n t e r p r e t i n gc i m x m l d a t at op s s e ( ap o w e rs y s t e m s i m u l a t o rs o f t w a r e ) p o w e r f l o wd a t aa n dg e t t i n gt h er e s u l t s a f t e rt h eb r i e f l yi n t r o d u c i n g o ft h ec i m ，t h i sa r t i c l ef o c u s e so nt w oa s p e c t so ft h ep r o j e c t , o n et od i s c u s st h em e t h o d s o ft o p o l o g i c a l a n a l y s i s a n dd i s t r i b u t i n gt h ep o w e rf l o wr e s u l t sd a t ab e t w e e nt h e s w i t c h e s ，t h eo t h e r t op r o v i d et h ew a yt oc r e a t i n gt h ed a t af o rt h ep s s e t h es c r i p tw o r k sw i t has m a l ld a t as a m p l eo fi e e e14n o d e s ，a n dg e tas a t i s f i e d r e s u l t s k e y w o r d s ：c i mc + + t o p o l o g i c a la n a l y s p s s e 绪论 第一章绪论 随着计算机和网络技术的迅速发展，开放式能量管理系统( e m s ) 也逐步发 展起来。然而目前的开放式e m s 只是平台的开放，还没有达到应用程序级的开放， 面临着不同种系统集成和二次开发的困难，无法实现大规模互连电力系统中各控 制中心e m s 之间的数据交换和信息共享。因此，迫切需要应用程序接u 方面有良 好的标准可循。 国际电工技术委员会i e c 推出的i e c6 1 9 7 0 ( e m s a p i 能量管理系统应用程序 接口) 标准，使得e m s 的应用软件做到组件化和开放化，能即插即用和互联互通， 降低了系统的集成成本和保护用户资源。目前，整个标准已目见稳定和成熟。i e c 6 1 9 7 0 将和i e c 的其他两个标准i e c 6 1 9 6 8 、i e c 6 1 8 5 0 一起构成电力系统整体数据 通信协议的基础。在国内，针对i e c6 1 9 7 0 的研究与应用也在积极的推进。我国国 家电力调度通信中心积极采纳了该标准。 e m s a p i 基于组件技术，其核心为组件执行系统或综合总线，各类应用以三种 方式之一接入：1 ，自然接入方式，应用程序完全按e m s a p i 设计，可以直接接入， 适用于新开发的完全面向对象的应用系统；2 适配器方式，指原应用系统通过a p i 适配器接入，适用于已经部分采用面向对象的应用系统；3 整体封装方式，指对原 传统应用系统不做任何修改，通过对其输入输出进行e m s a p i 封装，从而实现接 入，适用于传统应用程序。 通用信息模型c i m ( c o m m o n i n f o r m a t i o nm o d e l ) 是整个标准框架的重要基础， 它定义了应用程序接口的语义部分，包括公用类、属性、关系等。c i m 已经被许 多电力企业所接受，软件开发商可以提供众多的基于c i m 的应用，c i m 同时还被 其他标准化组织认可和引用。越来越多的符合c i m 标准的应用及数据被开发、积 累起来。例如，杭州电力局新近完成了对配电网络的c i m 描述，其中包含了近8 0 0 0 个丌关，规模是非常庞大的。怎样进一步利用这些有价值的数据是值得研究的课 题。作为应用集成的例子之一，对应于上面讲述的第三种接入方式，把电网的c i m 数据导出形成p s s e 数据，在借助p s s e 进行潮流计算后，将潮流计算结果返瞳i c i m 数据模型，描述h 各个元件的潮流，是本文的主要工作。其间所形成的p s s e 绪论 数据也能州于其他的进一步的电网分析研究。这对于拓展i e c6 1 9 7 0 标准的应片j ， 加深对c i m 的理解都有积极的意义。 电网计算是电力系统基本的技术分析手段之一，对电力的安全生产、经济运 行、规划发展、新技术研究以及电力市场运营都具有重要的价值。用于电网计算 的应用程序众多，其中b p a 、p s a s p 是国内出现比较早、用户较多的两个程序。 p s s e ( p o w e r s y s t e ms i m u l a t o r f o r e n g i n e e r i n g ) 是一个模拟仿真、分析和优化电力系 统性能的综合软件程序包，由美国的p t i 公司开发和维护。程序包为电力系统规 划师和设计师提供了完整的功能及运用灵活性，有足够大的计算能力( 支持5 0 0 0 0 个节点和相应数量的支路) ，能模拟各类系统元件并允许用户运行其自己的分析 模型和标准。该程序操作灵活，可通过用户图形界面或命令行进行操作，也支持 宏命令方式菁u 二次开发。p s s e 是北美业界广泛应用的一个电力系统分析计算程 序，全世界已有几百家公司，超过2 0 0 0 公司年的运用。其数据格式也是北美可靠 性协会n e r c 的标准之一。我国近年来也逐步引进了该产品，在国调、华东电力 公司和一些省电力公司有了日常的应用，清华大学、浙江大学等主要科研院所也 将其应用于各项研究中。因此，把电网的c i m 数据导出形成p s s e 数据具有实际 的应用价值。 在研究c i m 公共信息模型的基础上，本文以p s s e 2 5 版的数据格式为标准， 进行数据转换程序的编写。如图1 1 所示，该系统将基于c i m x - m l 的电网资源描 述文件读入后，转化为相应的p s s e 潮流数据文件，经p s s e 进行潮流计算和计 算结果输出后，由该系统形成一个描述各个元件潮流情况的文件。在这当中涉及 到x m l 文本的解析、c i m 对象的生成、c i m 对象关系的建立、c i m 的拓扑分析、 p s s e 潮流汁算数据文件的形成、各s w i t c h 元件的潮流分解以及元件潮流增补 文件的输出等。 夺通过x m l 文本的解析，提取x m l 文件中的信息； 夺c i m 对象的生成和c i m 对象关系的建立，将这些信息映射到编程语言 ( c + + ) 形成的结构中，为后面的分析处理做准备； 夺c i m 的拓扑分析将c i m 的基于开关、结点的模型转变为p s s e 的基于母 线、支路的模型，在这期间电网内的许多s w i t c h 类元件会被合并到母线 中： 浙江人学颂l 学位论文 绪论 夺根据各电力系统元件的电气参数值，按p s s e 的模型和格式，形成p s s e 能读取的正确反映电网实际状况的文件： 夺在p s s e 完成计算，并输出计算结果后，分析出各个在拓扑分析环节中被 略去的s w i t c h 类元件上的潮流； 夺最后，形成一个描述所有元件的潮流的x m l 文件。 图1 1c i m x m l 的p s s e 转换运行架构框图 本文用i e e e 的1 4 个节点的算例对程序进行了验证。程序通过输入清华大学 建立的c i m x m l 文件，生成相应的p s s e 数据文件，并用p s s e 进行潮流计算。 计算结果和i e e e 给出的标准结果进行比较，在排除数据有效位数的影响的条件下， 两者结果相同。由此可说明程序的设计是成功的，对c i m 模型的理解也是正确的。 此外，对本程序稍加修改，可将c i m x m l 数据转换成b p a 、p s a s p 等其他国内 常用的电力系统分析程序的数据。 浙江大学坝l 学位论文 公共信息模型c m 第二章公共信息模型c i m 随着电力企业信息化的完善，建设了大批综合性的、分布式应用的系统。这 些系统的运用极大的提高了电力企业运行效率。但随着运用的深入，一些问题也 逐步的暴露。在宏观上表现为： 夺当用户对老的系统更新换代时，由于运行平台不兼容，原来一些运行稳定 可靠的软件不能f 常运行，用户长期积累的数据资料和二次开发的工作不 能再保留： 夺当用户对系统中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，浪费了用户的资金和时间； 夺当用户进行后期功能招标时，由于第三方软件的接口问题，往往使用户选 择原来系统的厂家，不能选择最好的应用软件； 在微观上即技术层面上是出于不同的计算机的硬件平台、不同的操作系统、 不同的数据库技术和不同的通信规约在不同系统中的采用。具体表现为： 夺网络协议互不兼容 夺管理信息不能互通 夺缺乏对整个网络的综合管理 夺管理内容庞杂、操作界面多样 这些问题归根结底是信息整合和系统的互联的问题，有几种解决方案。如： 基于中心数据库的系统集成、点对点方式的系统互联及较新提出的基于 c i m ( c o n m l o n i n f o r m a t i o nm o d e l 公共信息模型1 的解决方案。 2 1 集成解决方案 1 基于中心数据库的系统集成 把所有的东西都整合进一一个中心数据库，如图2 1 所示。但把横跨几个领域的 数据都集成到一个中心数据库中存在着以下几个疑问。第一，当应用系统不断的 增加时，数据库对于事件触发就成了一个瓶颈。因为，在这当中，对于各个分布 式应用程序数据的快速改变，数据库并没有对这种异步处理进行优化。第二，传 统的系统开发通常是一个基于事件触发的程序，这使得系统很难被维护。第三， 由于中心数据库使用，增加了原来独立运行的程序的耦合性。 浙江人学硕l j 学位论文 公共信息模型c i m 煎鬻l 簿震 f 瀵蘸銎翅鎏凄毙一i 攮瓣i 鬯夔鼷jl 篝 图2 1 基于中心数据库的系统集成 2 点对点方式的系统互联 通过侮个系统之间的互联来达到信息整合的目的。这种方式虽然暂时建立了 系统间的简单互联。但是对于这样的网状互联方式，如图2 2 ，当在原来已经互联 的n 个系统中增加一个系统联结时，需要为这个新增加的系统建立与其它n 个系 统的互联接口。而且当n 个系统互联时，需要建立的接口程序就有n t ( n - 1 ) 2 个。 如此，不仅增加了开发的工作，而且使得系统难以维护。 在标准未实施前，系统之间的互联的最主要问题表现为：系统a 和系统b 之 问的模型不匹配，那么在系统a 和系统b 之间进行数据交换时，系统a 的数据到 系统b 后，系统b 先要将系统a 的数据模型转换成自身所对应的模型，然后再将 数据装入到模型b 中，各系统最终集成为图2 2 的网状系统。 图2 2 点对点的系统集成 3 基于c i m 的解决方案 随着计算机和网络技术的飞速发展，新的信息系统的基础条件如i n t e r n e t 技术、面向对象技术、数据库技术、j a v a 技术、中间件技术、多代理技术、j _ 站 自动化技术、安全防护技术、电力市场运营技术等已经具备，在这些新技术的支 持下，新的系统互联的结构如图2 3 所示。集成系统是个松耦合的系统，数据分布 在各个应用对象中，数据访问代理为客户提供数据访问的透明性，保证系统内各 应用对象即插即用。 羹 霪 鬈 浙江大学倾1 学位论文 图2 3 新系统互联结构图 在图2 3 中，可以将接口体系看作基于i t 技术的中间件技术，这个方面的技 术有c o r b a 、x m l 、s v g 等等，这些技术解决了多个系统之间互联的底层问题， 也就是说解决了软件的互相之间通信问题，但是它并不能将系统连接起来。 图中的条状部分代表了i e ct c 5 7 的工作成果。t c 5 7 一直致力于电力系统自 动化和信息系统的标准起草工作，其w g l o 一15 工作组解决基于网络的变电站综 合自动化、e m s 、d m s 的信息集成。w g l 3 工作组提出了i e c 6 1 9 7 0 系列标准， 即能量管理系统应用程序接口( e m s a p i ) 标准。该标准的定义使得电力系统各应 用程序以及e m s 能够不依赖信息的内部表示存取公共数据和交换信息。其中的 c i m ( 公共信息模型) 解决了一个统一模型的问题。使用c i m ，双方之间只需要 传输数据，而没有必要知道双方私自的模型，因为在传递的过程中大家使用的是 统一的模型。图2 3 所示新的系统互联的结构也就形成了。 e m s a p i 参考模型如图2 4 。e m s a p i 参考模型慕于组件技术，为方便分粕计 算环境的集成，重点定义了组件接口标准。e m s a p i 的主要应用领域包括：s c a d a 、 负荷管理、配电网管理、设备管理、电力市场营运、调度员模拟培训、网络分析 等等。 黪勰冀，滤 一墓芝 公共信息模型c i m 至亘 至亘 m r l 电容器州 m 件包容器 中问件 m 女 柬a 化机制 ! 一一一一一一l ji 。i 、一i ij 3 德磐_ ： l _ 、 | = _ _ _ ： | f j 叠删誊霄。曩；_ _ _ _ 薯 已_ _ _ _ 薹。：童 董型： 图2 4e m s a p i 参考模型 图2 5 展示了一个遵循e m s a p i 参考模型的e m s 系统。各个组件通过组件运 行系统和组件适配器相互的连结，组件运行系统和组件适配器为组件提供体系服 务，通过这些服务，组件能够找到其它的组件和存贮于不同e m s 环境的公共数据， 并和它们通讯。 图2 5 采用e m s a p i 组件标准接口的e m s 2 2e i s a p i 标准体系 在图2 4 所示的参考模型中，公共信息模型c i m 和组件接口规范c i s 是模型 中需标准化的主要部分。事实上，它们就是国际电工委员会5 7 技术委员会j 3 工 。|，lj，illhjfl 一， ，lljll媾il【_ 舢 藤 浙姐凡学倾i 学位论文 公共信息模型c i m 作组制订的i e c6 1 9 7 0 系列标准e m s a p i 中的很大一部分。e m s a p i 标准结构 如下： 第l 部分：导则和总需求 第2 部分：术语 第3 x x 部分：公共信息模型( c i m ) 第4 x x 部分：组件接口规范( c 1 s ) 第5 x x 部分：c i s 技术映射 2 2 1c i m 国际电一l ：技术委员会i e c 定义的两个系列标准i e c 6 1 9 7 0 和i e c 6 1 9 6 8 分别描 述了能量管理系统和配电管理系统的应用程序接口。两个系列标准共同定义了一 种电力系统公共信息模型c i m ( c o m m o n i n f o r m a t i o nm o d e l ) 。 c i m 提供了一个电力系统逻辑视图，包括e m s 所需要的信息。c i m 是一个抽 象的模型，它代表了电力企业中所有的主要对象，包括了这些对象的公共类、属 性及其它们之间的关系。 c i m 使得不同厂商独立开发的e m s 应用程序的集成、整个e m s 内部的集成 和e m s 与其它相关电力系统运行软件( 例如：发电或配网管理系统) 问的集成交 得容易。这个目标的实现要通过定义一种基于c i m 的通用语言来使得这些程序或 系统能够获取公共数据和独立的交换信息。 c i m 中代表的对象是一个抽象的模型，可以被广泛的使用于不同的应用程序 中，远远超出了在e m s 中的运用。这个标准可以被看作一个系统集成的工具，可 以运用于任何涉及到电力系统模型的系统集成中去，以此来促进程序间的互操作 性和兼容性。 2 2 2c i s c s 的目的是为独立开发的组件集成指定接口。虽然e m s a p i 项目确定了典 型的应用程序和组件，以此来帮助定义那些需要传输的信息类型，但是其目的不 是试图定义组件本身。组件发行商应能够自由的把具有不同接口的组件包装成组 件包，同时保持包的接口遵循e m s a p i 标准。 c i s 指定了组件接口的两个主要部分： 公共信息模型c i m 1 组件接口描述了被应用程序使用的特定的事件、方法和属性。能够使组 件间相互交换信息，能够使组件通过标准的方法获取公共数据。 2 组件之间交互的消息。 第4 部分被组织成以下两个部分： 】4 0 1 4 4 9 ：这些部分被保留用作说明组件支持的一殷服务。这些规范采 用文本、统一建模语言( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e - - u m l ) 、和 i d l ( i n t e r f a c ed e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 描述。这些规范定义了般的服务，这 磐服务用作应用程序之间交换信息和公共数据的获取。 2 4 5 0 4 9 9 ：这些部分被保留用作典型程序特定信息交换的需求。这些规 范定义了应用程序问标准的信息交换中的信息内容。它们被定义成事件， 但是交换中可以采用不同的方法，例如：作为消息发布、通知请求和采 用x m l 文本交换等。如果需要，属性和方法可以被每个接口支持，当 然也能够被区分。支持的文档包括用例图和事件序列框图。 运用这些标准的目的在于使得中间件的选择更加灵活，以此完成信息的交换， 同时确保互操作性。 2 2 3c i s 技术映射 由于c i s 基于独立的基础体系的设计，为了实现它，必须把其映射到特定的 技术。为了确保互操作性，每一个接口到每一种技术都必须有标准的映射。例如， 选择j a v a 来完成这项技术，那么对于发布订阅等在c i s 中的特定服务需要有一 个到j a v a 服务的标准映射。 同样，事件的定义也必须映射到特定的语言。例如，一个消息代理被用来发 出x m l 消息，那么c i s 事件必须被映射到x m l 。 以下的映射或规范被期望成为这一系列标准的伴随标准。其中一些是特定的 语言，一些是特定的中间件。 c + + l a n g u a g e c l a n g u a g e c o r b a d c o m j a v a 公共信息模型c l m x m l 2 3 c i m 规范综述 2 3 1概况 c i m 片；j 面向对象建模技术定义。c i m 规范采用统。建模语言( u m l l ，在 r a t i o n a l 软件公司的r a t i o n a lr o s e 上进行建模和维护。它将c i m 定义成各种类别 的包。 c i m 中的每一个包中包含一个或多个类图，用图形表示浚包中的所有类和它 们之间的关系。然后根据类的属性和与其它类的关系，用文字形式定义各类。 c i m 由一组包组成。一个包一般意义上是指将相关模型元件分组的方法，没 有具体的语义意义。包的选择是为了使模型更易于设计、理解和查看。实体可以 具有跨包的关联。每一应用可以使用几个包所表示的信息。 为方便起见，整个c i m 分为下面几个包，同时包分成组，以此作为一个单独 的标准文件。 i e c6 1 9 7 0 第3 0 1 部分 核心包( c o r e ) 域包( d o m a i n ) 发电包( g e n e r a t i o n ) 发电动态包( g e n e r a t i o nd y n a m i c s ) 负荷包( l o a d m o d e l ) 测量包( m e a s ) 停运包( o u t a g e ) 生产包( p r o d u c t i o n ) 保护包( p r o t e c t i o n ) 拓扑包( t o p o l o g y ) 电线包( w i r e s ) i e c6 1 9 7 0 第3 0 2 部分 能量计划包( e n e r g ys c h e d u l i n g ) 财务包( f i n a n c i a l ) 浙江人学硕1 学位论文 储备包( r e s e r v a t i o n ) 需要注意的是，包的界限并不意味着使用的界限。个应用可以使用几个包 的c i m 实体。 图2 6 表示在i e c6 1 9 7 0 - 3 0 1 部分中定义的各包及它们问的依赖关系。虚线表 示依赖关系，箭头从依赖包指向它所依赖的包。 国、，固单圜 宙因 嚣国 图2 6 c i m 包结构框图 2 3 2c i m 类之问的关系 每一个c i m 包中的类图表示了该包中所有的类和它们之间的关系。在与其他 包中的类存在关系时，这些类被标以符号以区别于拥有这些类的包。 对e m s 应用而言，就是类与对象以通用的方式对电力系统中需要表示的模型 进行建模。类是对现实世界中发现的对象的描述，例如变压器、发电机和负荷等， 它们都是e m s 中整个电力系统模型的一部分。 还应该注意到，定义c i m 是为了方便数据交换。c i m 实体除了缺省地生成、 删除、更新和读出外，没有其它行为。为了使c i m 尽可能地通用，非常希望对于 特定的应用，c l m 应易于配置。一般来说，改变属性的值或域比改变类定义更为 容易。这些原则暗示c i m 应当避免定义太多的具体子类型的类。相反，c i m 定义 通用类，由属性给定类型名。然后可以根据应用需要，用本信息去实例化具体的 o j 、 浙江人学坝l 学位论文公共信息模型c i m 对象类型。应川可能需要其他信息去定义有效类型与关系的集合。 类具有拙述对琢特性的属性。c i m 中的每一个类包含描述和识别该类的具体 实例的属性。每一属性均具有一个类型，它识别该属性是哪一种类型的幅性。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，许多其他类型也被定义为c i m 规范的一部分。例如，电容器具有电压 ( v o l t a g e ) 类型的m a x i m u m k v 属性。数据类型的定义包含在域包中。 类之间的关系揭示了它们相互之间是怎样构造的。下面将展示c 1 m 类之间的 各种关系。 泛化关系 泛化是更通用的类与更具体的类之间的一种关系。更具体的类只能包含附加 信息。例如，变压器是电力系统资源的一种具体类型。泛化为具体的类提供了从 它上层的所有更通用的类继承属性与关系的方法。 图2 7 是泛化的一个例子。此例取自电线包，断路器( b r e a k e r ) 是开关( s w i t c h ) 的更具体类型，开关( s w i t c h ) 又是导电设备( c o n d u c t i n g e q u p m e n t ) 的更具体类 型，而导电设备( c o n d u c t i n g e q u p m e n t ) 本身又是电力系统资源 ( p o w e r s v s t e m r e s o u r c e l 的更具体类型。变压器( p o w e r t r a n s f o r m e r ) 是电力系统资源 f p o w e r s y s t e m r e s o u r c e ) 的另一个更具体类型。 图2 7 泛化的例子 简单关联 关联足一种结构化的关系，指一种对象和另一种对象有联系。给定有关联的 两个类，可以从一个类的对象得到另一个类的对象。关联有两元关系和多元关系。 两元关系是指一种一对一的关系，多元关系是一对多或多对一的关系。关联两端 的类以某种角色参与关联。每个关联有两个角色。每个角色具有重数，重数表明 公共信息模型c i m 了参与这个关联的对象的多少。同时，关联可以被命名。 例如，图2 8 ，分接头( t a p c h a n g e r ) 和调节计划( r e g u l a t i o n s c h e d u l e ) 存在着 一个关联。 重数显示在关联的两端。在这个例子q 1 ，一个分接头( t a p c h a n g e r ) 对象可以 有0 或1 个调节计划，而一个调节计划可以属于0 、1 或者多个分接头对象。 t a p c h a n g e mr e g u l a t i o n s c h e d u l e 图2 8 简单关联的例子 聚合 聚合是关联的一种特殊情况。聚合表明类之间的关系是一种整体与局部的关 系。这里，整体类由部分类构成或者包含局部类，局部类是整体类的一部分，局 部类不像泛化那样从整体类继承而来。 图2 9 说明了拓扑岛类( t o p o l o g i c a l l s l a n d ) 与拓扑节点类( t o p o l o g i c a l n o d e ) 之间的聚合关系，它取自拓扑包。如图2 7 所示，一个拓扑节点( t o p o j o g i c a l n o d e ) 只能是一个确定的拓扑岛( t o p o l o g i c a l l s l a n d ) 的一个成员，但是一个拓扑岛 ( t o p o l o g i c a l l s l a n d ) 却能包括任意数目( 至少有个) 的拓扑节点 ( t o p o l o g i c a l n o d e ) 。 1 t o p o l o g i c a l l s l a n dk 一t o p o l o g i c a i n o d e j l 一一一 11 n l j t o p o l o g c a a n dt o p o i o g i c a i n o d e s 图2 9 聚合的例子 2 3 3 c i m 模型概念和例子 为了帮助对c i m 理解，下面将给出五个例子。第一个例子展示了c i m 中设备 的继承体系建模。第二个例予是电线包类图的一部分，说明了变压器是怎么建模 的。第三个例子随明了c i m 设备连接的概念，怎么在c i m 中实现拓扑建模。第四 个例子介绍了c i m 的测量模型。第五个例子阐述了设备容器的重要概念。这些例 子在以后的文章中将被用到或做进一步的介绍。 浙江人学坝i j 学位论文 公共信息模型c i m 1 继承体系 如图2 1 0 给出了c i m 继承体系的一个总的视图，它被包含在电线包中，但事 实上它跨越了c i m 的大多数的包。 一”。”。9 8 。“。2 。“。l 厂i i i 鬲；i _ _ ( f r o ml o a d m o d e l ) 图2 1 0 设备的继承体系 2 。变压器模型 图2 1 l 是电线包的一部分，它表达了变压器模型。 一，1 磊赢州e m 矗五i 磊1 一 7 【的mc o r e ) 、 图2 n 变压器模型 如图2 1 l 所示，变压器类( p o w e r t r a n s f o r m e r ) 是设备类( e q u i p m e n t ) 的泛 化，设备类( e q u i p m e n t ) 是电力系统资源类( p o w e r s y s t e m r e s o u r c e ) 的泛化，其 它类的泛化亦可从图中看出。这是用泛化关系表达了类的继承结构，关系箭头指 向父类，这样就允许变压器类( p o w e r t r a n s f o r m e r ) 继承设备类( e q u i p m e n t ) 和电 力系统资源类( p o w e r s y s t e r n r e s o u r c e ) 的属性。 变压器( p o w e r t r a n s f o r m e r ) 拥有绕组( t r a n s f o r m e r w i n d i n g ) ，这种关系采用 聚合关系进行建模，关系连线中，菱形指向的一端为局部类，另一端指向整体类。 从图中可以看出，变压器( p o w e r t r a n s f o r m e r ) 可以有一个或多个绕组 ( t t r a n s f o r m e r w i n d i n g ) ，但是一个绕组( t r a n s f o r m e r w i n d i n g ) 只能属于仅有的一 个变压器( p o w e r t r a n s f o r m e r ) 。 绕组( t r a n s f o r m e r w i n d i n g ) 拥有的其它关系如下： 绕组( t r a n s f o r m e r w i n d i n g ) 泛化自导电设备( c o n d u c t i n g e q u i p m e n t ) 。 与绕组测试类( w i n d i n g t e s t ) 有关联关系。 与分接头( t a p c h a n g e r ) 有聚合关系。 3 设备连接模型 浙江人学坝i ：学位论文 公共信息模型c 1 m 图2 1 2 显示了拓朴类图，它建立了不同类型的导电设备之问的连接模型。此 图叶 还包括了与测量有关的测量包类图的一部分，它说明测量设备怎样与导电设 备相关联。 。一i ( f r o m c o r e ) i “ u p o w e r s y s t e , m r e s o u r c e l ( f r o mc o r e ) l 3 + c o n d u c l i n g e q u p m e n t + t e r m i n a l s c o n 竺麓。q u i p m en t 。1o it 。e r m 。i n 删a l f 黾j i 一 + t e r m i n a l s , o1 7 ，7+ t e r m i n i e q u i p m e n t c o n t a i n e r + m e m b e r o fe q u i p m e n t c o n t a i n e r + c o n n e c t i 讲坤n a d e s o n ”。y ：”： 。connectivlt￥nodei 。+ d _ 、= 二1 ”翟 + c o n n e c t，i l y n o d e s 、 m e a s u 、。l 塑 + t o p o i -目b a i n o d 。 f j , i 忙h ，n o d 。 c 、o1i “6 e i j i 。p 。l 。g 。3 i n 。d 。| 巾吣m “8 卜、 黼h c + t o 叫鼍。炉。 n 丽五盏面 图2 1 2 连接模型 为了建立连接关系模型，定义了端点类( t e r m i n a l ) ，为导电设备提供0 ，1 或更 多个的外部连接。每一端点连接0 或1 个连接节点( c o n n e c t i v i t y n o d e ) 。连接节点 ( c o n i l e c t i v i t y n o d e ) 是这样一些点，在这些点处，导电设备的端点通过零阻抗支 路连接在一起。一个连接节点( c o n n e c t i v i t y n o d e ) 可能是一个拓朴节点 ( t o p o l o g i c a l n o d e ) 的一个成员，而拓朴节点( t o p o l o g i c a l n o d e ) 又是一个拓朴岛 ( t o p o l o g i c a l l s l a n d ) i 生, j 一个成员。设备容器( e q u i p m e n t c o n t a i n e r ) 泛化白电力系统 公共信息模型c i m 资源( p o w e r s y s t e m r e s o u r c e ) ，它拥有0 、1 或者多个连结节点( c o n n e c t i v i t y n o d e ) 。 关联关系： 导电设备( c o n d u c t i n g e q u i p m e n t ) 一端点( t e r m i n a l ) 和端点( t e m l i n a l 广连结 红点( c o n n e c t i v i t y n o d e ) ，构成了实际电力系统网络的拓扑。通过端点( t e r m i n a l ) 来区别不同导电设备( c o n d u c t i n g e q u i p m e n t ) 与刷连结节点( c o n n e c t i v i t y n o d e ) 的连接。 图2 1 3 电力系统网络图 塑坚尘兰塑土兰丝堕墨 竺苎笪：垦堡型! 型 图2 1 4 电力系统c i m 模型图 图2 1 3 所示的个电力系统网络由连接节点和端点表达为如图2 1 4 所示基于 开关、结点的模型；为了表达基于母线、支路的模型( p s s e 所采用的模型) ，c i m 中引入了拓扑包。拓扑包中定义了连接节点( c o r m e c t i v i t y n o d e ) 类，拓扑节点 ( t o p o l o g i c a l n o d e ) 类，拓扑岛( t o p o l o g i e a l l s l a n d ) 类，他们和核心包的终端 ( t e r m i n a l ) 类一起成为构建所描述网络的基础。 4 测量模型 测量模型用以表达各个元件的测量量，测量模型实体定义包含： 夺测量( m e a s u r e m e n t ) ：测量把测量量关联到电力系统资源 p o w e r s y s t e m r e s o u r c e 的基本机制，这些测量量包括与电力系统资源相关 的估计、测定、分析或计算量。测量可以直接与电力系统资源相关联，也 可以通过端点t e r m i n a l 与电力系统资源p o w e r s y s t e m r e o u r c e 相关联。测 量表中的每一个单位集都有定义于测量单位中的一个唯一的域。除此外， 每个测量可以包含另一个测量。 夺测量单位( m e a s u r e m e n t u n i o ：测量定义了所有测量值类型的域集。简单的 说，测量单位中的每个条目唯一的描述了了测量中的测量量。测量单位中 公共信息模型c i m 的条目包括有：“m w ”、“m v a r ”、“k v ，a n g l e ”和“t a p ”等。每 个测量单位都有一个名称和一个描述。 夺测量值( m e a s u r e m e n t v a l u e ) ：测量值包括与准一测量相关联的字符、浮点、 整数或者状态信息。测量值能够根据其运用环境被进一步分类。 夺测量源( m e a s u r e m e n t s o u r c e ) ：测量源被运用于测量值的来源。例如测量源 条目有s c a d a 、e s t i m a t e d 或p o w e r f l o w 等。它也可以用来区分不同的使 用着。 图2 1 5 给出了测量数据模型示图。 图2 1 5 测量数据模型 5 设备容器 图2 1 6 显示了c i m 模型中设备容器的概念。设备容器代表了设备的组织和命 名方法，典型的如变电站中的设备。可以看到，它提供了一种灵活性，使得容器 可以运用在一些特定的c i m 中，以此适应不同的国际情况以及输电变电站与配电 变电站之问的差异。每个容器代表了其它容器或设备的聚合。 9 公共信息模掣( ：】m + m e m b e 幔e q u p m e r 屹o n 协l n e r + c o m p o s i t e s “t c h + s “t c h e s 图2 1 6 设备容器 2 4c i m 运用的注意事项 c i m 提供了一个关于电力能量管理系统信息的全面逻辑视图，是一个代表电 力企业所有主要对象的抽象模型，包括了这些对象的公有类和属性，以及它们之 间的关系。需要指出的是： 1 c i m 不是数据库，而仅仅是数据模型( 元数据) 。 2 遵从c i m 意味着公用接口的数据表示符合c i m 三方面的要求：语义一命 名和数据的意义，词法一数据类型，关系一根据与c i m 其他部分的关系， 可以找到与此相关的数据。 3 遵从c i m 并不意味着数据库的结构与c i m 的类图完全一致，也不意味着 支持c l m 的所有方面。所以对于应用来说，他只要在接口上遵循c 1 m 原 浙江人! 莩埘f 。学位论史公共信息模型( ：i m 4 ) 则，就l u 以说其遵循了c i m 。 由于c i m 覆盖了电力系统的大部分领域，所以对于应用来说，它只要实现 他所关注的领域的c i m 模型，而没有必要将所有的c i m 模型都导入成自 己的模型。 对t - c i m 来说，虽然他覆盖了电力系统的大部分领域，但是对象是发展的， 电力系统会不停的出现新的设备，新的装置，那么在这些新设备的c i m 标 准没有出来之前，c i m 可以自己扩展。 为了在实际使用中的便利和避免错误，在运用中形成了以下的一些惯例： 1 文档要包括每个资源类似于丰键的属性。例如，c i m ：n a m i n g n a n q e 和 c i m ：e q u i p m e n t m e m b e r o fe q u i p m e n t c o n t a i n e r 属性是很可能需要的属性。 原因：应用程序的一个大类可能要载入带有模型数据的数据库。许多数据 库的模式在插入时需要主键值。 2 最好是包含单值属性而不是与其相对的多值属性。例如，使用 c i m ：e q u i p m e n t m e m b e r o f _ e q u i p m e n t c o n t m n e r 而不是 c i m ：e q u i p m e n t c o n t a i n e r c o n t a i n s _ e q u i p m e n t s 。 原因：这些属性都是相对的，一方的申明暗含着相对一方的申明。使单值 属性比使用多值属性能够减少错误。 3 当碰到多对多的关系时，通常有一个主要的关系方向。 例如，最好使用c i m ：s y n c h r o n o u s m a c h i n e m v a r c a p a b i l i t y c u r v e 而不是 c i m ：m v a r c a p a b i l i t y c u r v e s y n c h r o n o u s m a c h i n e s ，因为主要的关系是从 s y n c h r o n o u s m a c h i n e 到m v a r c a p a b i l i t y c u r v e 。 原因：与条款2 的原因一致。 4 当碰到一对的关系时，只要包含其中一个，不需要两边都包括。导入软 件必须能够处理引用的任何一方，并推断出相对的一方。 原因：属性是相对的，一方的申明暗含着相对一方的申明。这样申明能够 减少错误，并且使得文档的编辑和传输更加容易。 第三章c i m x m l 语言 c i m 仅仅定义了系统的模型，并没有定义其具体实现。而以x m l 语言为载体， 用c 1 mr d fs c h e m a 定义其u m l 关系，并以简单r d f 语法为描述规则束实现c i m 电网模型是当前普遍认同的方法。 3 1 町扩展标记语言x 札 x m lf e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 万维网联n ( w 3 c ) 设计，是通用标记语言 s g m l ( s t a n d a r dg e n e r a lm a r k u pl a n g u a g e ) 的一个子集。概括地说，x m l 是一种 元数据标记语言( m e t a m a r k u pl a n g u a g e ) ，可提供描述结构化资料的格式；详细 来说，x m l 是一种类似于h t m l ，被设计用来描述数据的语占。x m l 提供了一 神独立于运行程序的方法来共享数据，它是用来自动描述信息的一种新的标准语 占，它通过计算机通信把i n t e m e t 的功能由信息传递扩大到人类其他多种多样的活 动中去。目前，把x