林山　許進　劉紅霞

摘 要：本文通過使用統(tǒng)一建模語言（Unified Modeling Language ，UML）工具對配電網(wǎng)模型差異化進行分析，利用公共信息模型（common information model，CIM）映射技術(shù)，解決了配電網(wǎng)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)標準、模型不一致，導致語義沖突，無法進行互操作的問題。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；公共信息模型；同名映射；異名映射；統(tǒng)一建模語言；EA

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.166

0 引言

配電網(wǎng)的設(shè)備具有點多、面廣、線路長的特點，且配電網(wǎng)大都為基礎(chǔ)設(shè)備，對比主網(wǎng)設(shè)備，其操作較為頻繁，導致配電網(wǎng)數(shù)據(jù)頻繁變動；其次配電網(wǎng)人均設(shè)備量大，配電網(wǎng)的調(diào)度、運行、維護、檢修、改造等工作量較大，以至于配網(wǎng)數(shù)據(jù)不完整、不統(tǒng)一；再者配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分散在不同系統(tǒng)中，系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)標準、模型不一致，且由于各地使用DAS的廠家不同、建設(shè)時間不同，DAS遵循的標準不一或不盡完全遵循標準，作圖不規(guī)范或使用系統(tǒng)方式不對等均會導致模型、數(shù)據(jù)的不標準[1]，導致配電網(wǎng)信息模型不統(tǒng)一，不易實現(xiàn)信息交互[2]。

配電網(wǎng)日常工作的應(yīng)用系統(tǒng)，對模型準確性（正確的模型數(shù)據(jù)、連接關(guān)系以對電網(wǎng)進行分析、計算），數(shù)據(jù)準確性（有準確的現(xiàn)場數(shù)據(jù)以供調(diào)度員使用）的要求都是非常高的，直接影響防誤分析、高級應(yīng)用、仿真成票、操作票內(nèi)容的準確性，影響系統(tǒng)的實用化程度。

基于配電網(wǎng)信息模型不統(tǒng)一的問題，本文為實現(xiàn)“全局共享，源端唯一”的CIM信息交互信息原則[3]，通過UML工具對配電網(wǎng)信息模型進行差異化分析，確定映射關(guān)系，再根據(jù)映射關(guān)系進行配電網(wǎng)模型映射，實現(xiàn)不同版本模型間的數(shù)據(jù)層次映射。

1 配電網(wǎng)模型文件分析

1.1 配電網(wǎng)模型分析

IEC61970是由IECTC57 WG13負責制定的系列標準，該標準的定義使電力系統(tǒng)各種應(yīng)用能夠不依賴信息的內(nèi)部表示存取公共數(shù)據(jù)和交換信息，為現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)提供一個基于公共信息模型，公共體系結(jié)構(gòu)，基于組件技術(shù)的系統(tǒng)集成框架[4-5]。能即插即用和互聯(lián)互通，使系統(tǒng)集成和信息共享更加容易。IEC61970標準CIM模型涵蓋了電力系統(tǒng)絕大部分應(yīng)用所需的信息模型，而且IEC61970應(yīng)用較廣，比較容易實現(xiàn)信息交互[6]。本文將對比IEC61970標準CIM模型，對配電網(wǎng)模型進行差異化分析，實現(xiàn)配電網(wǎng)模型差異化映射。

IEC61970標準CIM模型主要包含的類有：

間隔類（Bay）、電壓等級類（VoltageLevel）、基準電壓類（BaseVoltage）、廠站類（Substation）、網(wǎng)絡(luò)模型地理區(qū)域子集類（SubGeographicalRegion）、網(wǎng)絡(luò)模型地理區(qū)域類（GeographicalRegion）、導電設(shè)備類（ConductingEquipment）、端子類（Terminal）、基準功率類（BasePower）等。

配電網(wǎng)模型與IEC61970標準CIM模型主要區(qū)別有：

（1）配電網(wǎng)模型中變壓器（TransformerModel）被當做壓變箱；

（2）配電網(wǎng)模型沒有變壓器繞組（TransformerWinding）、發(fā)電機（Generation）、電機組（GeneratingUnit）、直流線段類（DCLineSegment）、拓撲島類（TopologicalIsland）、電容（Cpacitance）、電抗（Reactance）；

（3）配電網(wǎng)模型中網(wǎng)絡(luò)模型地理區(qū)域子集類、網(wǎng)絡(luò)模型地理區(qū)域類、交流線段類（ACLineSegment）概念都發(fā)生了改變，沒有線路類（Line）的概念，電壓等級類概念模糊；

（4）IEC61970標準模型文件在一個文件中，信息比較集中；而配電網(wǎng)模型一條線路段一個文件，數(shù)據(jù)比較冗余，且配電網(wǎng)模型沒有量測包（Means）；

（5）IEC61970標準模型中名稱屬性為cim：IdentifiedObject；而配電網(wǎng)模型中名稱的屬性為cim：Naming；

（6）IEC61970標準模型中導電設(shè)備與端子只有反向關(guān)系，沒有正向關(guān)系； 而配電網(wǎng)模型中導電設(shè)備與端子有正向反向關(guān)系。

1.2 模型映射頂層架構(gòu)

配電網(wǎng)模型映射頂層架構(gòu)如圖1所示，描述了配電網(wǎng)CIM映射的方法。

首先通過使用EA（EnterpriseAchitect）工具來對配電網(wǎng)CIM模型進行分析，獲取配電網(wǎng)模型的映射關(guān)系，并與IEC61970標準進行對比，得到一個初步結(jié)果，即過程1；然后將配電網(wǎng)模型根據(jù)過程1得出的初步結(jié)果進行同名異名映射，輸出一個初步模型文件，完成了過程2；再根據(jù)過程2得出的初步模型文件進行IEC61970標準深度對比，確定映射關(guān)系，并根據(jù)映射關(guān)系輸出目標CIM模型文件，實現(xiàn)過程3。

2 配電網(wǎng)模型的差異化映射

2.1 配電網(wǎng)模型差異化初步映射算法

本文通過使用EA工具對配電網(wǎng)模型文件進行分析，獲取模型節(jié)點、關(guān)聯(lián)、屬性的映射關(guān)系，并將其與IEC61970標準進行初步對比，確定模型待轉(zhuǎn)換元素及初步映射關(guān)系，得到一個初步結(jié)果，再根據(jù)初步結(jié)果進行同名異名映射，得到一個初步模型文件。

配電網(wǎng)模型文件根據(jù)對比所得出的初步映射關(guān)系進行同名異名類映射，同名映射有兩種情況，對于屬性相同的類可以直接建立映射關(guān)系，進行同名屬性映射，而對于屬性不同的，則需要進行檢索，檢索到對應(yīng)的類屬性，再建立映射關(guān)系，進行異名屬性映射；異名映射也需要進行同名屬性映射和異名屬性映射。

而異名映射與同名映射不同，需要考慮相關(guān)類的映射，所以異名映射算法將從父類或者關(guān)聯(lián)類作為起點，至匹配之前需一直進行迭代搜索。

2.2 配電網(wǎng)模型差異化深度對比映射算法

配電網(wǎng)模型通過初步映射得到一個初步模型文件，再將其與IEC61970標準進行深度對比，確定映射關(guān)系，輸出目標模型文件。

模型差異化深度對比映射算法首先將初步模型文件與IEC61970標準進行深度對比，確定模型文件同名節(jié)點、屬性、關(guān)聯(lián)的差異元素；然后對其進行同名節(jié)點補充，同名屬性補充，關(guān)聯(lián)補充，確定映射關(guān)系，根據(jù)映射關(guān)系規(guī)則得出目標模型文件。

3 結(jié)語

配電網(wǎng)模型的統(tǒng)一是實現(xiàn)智能配電網(wǎng)信息交互的基礎(chǔ)，本文通過將配電網(wǎng)模型通過EA工具進行分析，將模型與IEC61970標準進行初步對比，并確定配電網(wǎng)模型與IEC61970標準CIM模型的差異，得出一個初步結(jié)果，然后再對配電網(wǎng)模型進行差異化映射，實現(xiàn)配電網(wǎng)模型的同名映射和異名映射，得出一個初步模型，再對初步模型進行深度IEC61970標準對比，確定映射關(guān)系，根據(jù)映射關(guān)系，實現(xiàn)了配電網(wǎng)模型的映射。提出了一種配電網(wǎng)模型差異化映射的方法，解決了配電網(wǎng)信息模型不統(tǒng)一的問題，為實現(xiàn)智能配電網(wǎng)信息交互奠定基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]孫宏斌，吳文傳，張伯明等.IEC61970標準的擴展在調(diào)度控制中心集成化中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2005，29（16）：21-25.

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[3]黃嵩，張沛超，李燦.基于本體映射與規(guī)則推理的智能電網(wǎng)信息集成技術(shù)[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2013，40（24）：150-155.

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[5]1EC61970-301-2007，Energy management system application program interface（EMS-API）-part-301：common information model（CIM）base[S].

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基金項目： 國網(wǎng)山東省電力公司2014年科技項目