涂金金，韓曉云

（南京南瑞信息通信科技有限公司，江蘇南京 210000）

傳統(tǒng)范疇數(shù)據(jù)傳輸?shù)念A設模式存在多種問題，IEC 架構信息互通平臺安裝了互通接口，此接口存在廣泛適應特性，并且傳輸時段速率比較高，使維護更加方便。IEC 協(xié)同多重數(shù)據(jù)能夠通過安裝的平臺妥善傳遞，從而銜接異構特性多重數(shù)據(jù)庫[1]。在我國經(jīng)濟不斷發(fā)展的過程中，電網(wǎng)范疇內多重企業(yè)各層級部門都要創(chuàng)建順暢互通的信息，只有創(chuàng)建互通路徑，才能夠設置高效協(xié)同的總機制，使原本商務智能化得到提高。IEC 標準模型能夠促進統(tǒng)一架構中的信息分享，其具備互操作的特點，能夠隨時延展。抽象框架的模型覆蓋電力相關對象，通過創(chuàng)建架構整合電網(wǎng)資源，集成細分多重系統(tǒng)，有效促進聯(lián)合路徑電網(wǎng)的運行[2]。以此，文中對基于IEC 模型的營配信息共享平臺的設計進行分析。

1 IEC標準模型概述

IEC 標準對應用之間的消息交換進行了定義，包括在接口參考模型中確定的業(yè)務功能、利用活動圖與用例表示接口之間的信息交換。IEC 中電網(wǎng)通用模型描述規(guī)范CIM 類型能夠提供屬性類、對象類，從而展現(xiàn)電力系統(tǒng)資源，定義基于CIM 的公共語言，不依賴信息內部也能夠展示用電信息系統(tǒng)和其他類業(yè)務系統(tǒng)，就能夠訪問公共數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息的交換[3]。

IEC 標準模型具備4 種消息格式，分別為響應消息、請求消息、錯誤消息與事件消息。每種消息結構都具備消息頭、應答選項、請求選項和消息體。圖1為IEC 標準模型消息結構，不管是應答消息還是請求消息，都要設置消息頭。

圖1 IEC標準模型消息結構

為了能夠使消息總線對信息狀態(tài)進行區(qū)分，消息頭使用名詞與動詞機制，對消息發(fā)送者的服務執(zhí)行動作與操作對象進行定義。消息體根據(jù)具體應用需求進行選擇，在發(fā)送消息信息時應用請求選項，以對具體請求參數(shù)描述；應答選項對響應消息成敗狀態(tài)進行表示，消息體對消息頭名詞、動詞CIM 模型數(shù)據(jù)消息進行裝載。根據(jù)IEC 標準實現(xiàn)配網(wǎng)標準定義和管理，營配一體化數(shù)據(jù)交互能夠實現(xiàn)消息交互[4]。

2 平臺的總體設計

為了充分使用供電企業(yè)現(xiàn)有用電信息采集系統(tǒng)和配電自動化系統(tǒng)中的軟硬件資源，并同時滿足運檢、調度與營銷專業(yè)的應用需求，創(chuàng)建了通信信道層、采集設備層、高級應用層與數(shù)據(jù)融合層4 個層次營配信息共享平臺[5]，圖2 所示為系統(tǒng)結構。

圖2 系統(tǒng)結構

國家電網(wǎng)公司從2009 年第一批配電自動化試點到目前，已經(jīng)在90 多個城市中應用配電自動化系統(tǒng)，但是因為配網(wǎng)相應專業(yè)系統(tǒng)之間信息集成度比較低，缺乏數(shù)據(jù)深入挖掘和使用，配網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測與故障隔離等功能使用不足，所以配電自動化系統(tǒng)的使用水平較低。為此，需要設計信息共享平臺。

生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)配電網(wǎng)調度與控制，使配電自動化系統(tǒng)能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、饋線自動化、運行監(jiān)控、拓撲分析、圖模管理。通過管理信息區(qū)域得到歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、單相接地故障定位結果、圖模文件等信息，使饋線自動定位結果、實時數(shù)據(jù)等信息在管理信息大區(qū)中推送[6]。圖3 所示為智能配用電信息平臺的部署。

圖3 智能配用電信息平臺的部署

管理信息大區(qū)也能夠對配用電運行狀態(tài)管控進行服務，利用配電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息進行整合，有效實現(xiàn)配電網(wǎng)單相接地故障分析及配用電設備線路、管理與過載分析，實現(xiàn)故障的精準定位、配電網(wǎng)主動搶修、實時線損分析、用戶用電行為分析與負荷預測等高級應用功能。

管理信息與生產(chǎn)控制大區(qū)將配用電統(tǒng)一數(shù)據(jù)支撐平臺作為基礎，利用協(xié)同管控機制實現(xiàn)責任區(qū)、權限、告警定義的統(tǒng)一管理，并且要求管理信息大區(qū)不會對生產(chǎn)控制大區(qū)發(fā)送權限遙控、修改等操作性指令。外部系統(tǒng)利用智能配用電信息系統(tǒng)、信息交互總線開展信息交互[7]。

3 平臺的詳細設計

3.1 信息集成模塊

IEC 標準自身支持兩個信息模型的1 對1 映射關系創(chuàng)建，在具備n個異構數(shù)據(jù)源時，要創(chuàng)建n2/2個映射關系。因此，異構數(shù)據(jù)源數(shù)量越多，創(chuàng)建的映射關系越多。另外，針對IEC 映射度的實際使用比較少及語義化的特點，為了集成異構數(shù)據(jù)源信息，使互操作性得到加強，降低映射次數(shù)，提出利用MDR 概念系統(tǒng)模型的頂層全域共享數(shù)據(jù)模型層、底層數(shù)據(jù)源層、中間注冊層所創(chuàng)建的統(tǒng)一化三層集成架構體系[8]：

1）底層數(shù)據(jù)源層：主要包括不同部門、專業(yè)的數(shù)據(jù)源模型，也就是等待注冊、抽取的信息模型；

2）中間注冊層：由多元模型庫構成，主要包括信息模型描述、存儲的元數(shù)據(jù)和元模型庫。另外，此層還能夠提供信息注冊工具軟件，注冊信息模型主要包括底層數(shù)據(jù)源層信息模型與全域邏輯數(shù)據(jù)模型。另外，為了降低各信息模型之間映射導致的冗余信息，提出使底層信息模型統(tǒng)一對全域邏輯數(shù)據(jù)模型映射的思想[9]。

3）頂層全域共享數(shù)據(jù)模型層：利用MDR 系列和相應標準深入研究，使用MDR 創(chuàng)建概念系統(tǒng)模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。該全域概念系統(tǒng)模型與底層數(shù)據(jù)源模型無關，其屬于獨立第三方全域數(shù)據(jù)模型。各應用都能夠利用頂層全域共享數(shù)據(jù)模型和注冊數(shù)據(jù)服務得到感興趣的數(shù)據(jù)，利用文中創(chuàng)建的全域數(shù)據(jù)模型能夠將底層異構數(shù)據(jù)源屏蔽[10]。圖4 所示為信息集成模塊結構。

圖4 信息集成模塊結構

3.2 元數(shù)據(jù)管理

元數(shù)據(jù)管理用于實現(xiàn)信息模型的一體化管理，基于IEC 與電網(wǎng)企業(yè)業(yè)務拓展剪裁，實現(xiàn)通用信息模型的創(chuàng)建，主要包括電網(wǎng)、資產(chǎn)、市場、工程項目等業(yè)務領域。CIM 元數(shù)據(jù)管理能夠作為一體化信息模型的支撐，也能夠作為維護主營業(yè)務系統(tǒng)的統(tǒng)一化模型。

元數(shù)據(jù)管理還要實現(xiàn)安全控制、數(shù)據(jù)管理和檢查，數(shù)據(jù)管理利用信息技術手段實現(xiàn)跟進。統(tǒng)一化信息共享平臺具有較高的工作效率，通過業(yè)務實際職責制定信息維護主體。元數(shù)據(jù)管理利用科學手段對權限進行控制，并且維護信息主體，基于此實現(xiàn)數(shù)據(jù)內容與質量檢查[11]。圖5 所示為元數(shù)據(jù)管理關系。

圖5 元數(shù)據(jù)管理關系

資源類型將同個信息平臺內部標識的某模型對象類型作為基礎，包括母線、變電站、變壓器、交流電路，通過資源類型對資源類型屬性進行管理和定義，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫存儲結構的生成。

關聯(lián)類型管理能夠維護模型關系，也就是不同資源類型關系。通過映射關系使統(tǒng)一化信息平臺對關聯(lián)關系進行維護，從而創(chuàng)建單獨映射關系表，實現(xiàn)兩個對象關聯(lián)關系的存儲。另外，集中存儲類型不同的對象關聯(lián)關系，利用關系類型對不同關聯(lián)關系區(qū)分，所以關聯(lián)關系管理尤為重要[12]。

關聯(lián)關系表對不同模型對象關系進行記錄，不同關聯(lián)關系具有不同的類型。關聯(lián)關系表基于統(tǒng)一化信息平臺中變壓器A 和變壓器B 的關系對主從對象進行維護，如果主對象為變壓器A，則從對象為變壓器B。

關聯(lián)類型表對各對象資源類型相應關系進行存儲，對主從關聯(lián)類型進行維護，圖6 所示為關聯(lián)關系的維護流程。

圖6 關聯(lián)關系的維護流程

元數(shù)據(jù)管理員能夠實現(xiàn)模型對象關聯(lián)類型的創(chuàng)建，在模型管理員對模型進行維護的過程中，利用關聯(lián)類型表得到關聯(lián)類型，之后創(chuàng)建模型對象關系[13]。

3.3 末端設備模型

通過UML 表示法創(chuàng)建配網(wǎng)末端設備公共信息模型，現(xiàn)代營配貫通通過運檢側低壓用戶接入點和營銷側表箱連接。由于經(jīng)常更換表箱，導致接入點不穩(wěn)定，因而會出現(xiàn)變更問題。以此，文中通過變壓器、接入點、線路等設計營配貫通模型，具體為[14]：

1）增加集團客戶管理模型，以此解決跨區(qū)域客戶用電的問題；

2）設置電能表通信模型，加強智能電表的通信管理功能；

3）取消營銷供電線路、電源、變電站、變壓器，使用IEC 標準相關類；

4）轉變接入點、電表箱的關聯(lián)為接入點、計量點的關聯(lián)，提高邏輯穩(wěn)定性，實現(xiàn)關聯(lián)路徑的簡化。

在配網(wǎng)模型的傳統(tǒng)設計過程中，并沒有考慮資產(chǎn)-資源的分類，而是在類中安裝所有屬性，在更換設備的過程中對資產(chǎn)信息與運行信息進行更新，工作量大。在資源與資產(chǎn)分開建模后，設備更換只需要將記錄添加在資產(chǎn)表中即可，信息運行過程中不需要更新，圖7 所示為資產(chǎn)-資源分開建模結構。

圖7 資產(chǎn)-資源分開建模結構

5）在泛化類與資產(chǎn)信息類中設置物理特性與變壓器，包括箱體參數(shù)類、變壓器端子參數(shù)類；

6）在位置類中實現(xiàn)位置信息的設置；

7）在資產(chǎn)型號類中，實現(xiàn)產(chǎn)品型號的設置，將制造商信息設置到制造商類中；

8）在變壓器箱體端子、電力變壓器、電力變壓器端子中實現(xiàn)變壓器運行特性的設置[15-16]。

4 結束語

文中針對營配信息共享的問題提出了基于IEC標準的電力集成服務總線設計，此標準對電力系統(tǒng)應用之間集成所包括的公共信息模型與消息傳遞進行規(guī)范，使用總線模式管理并簡化應用之間集成的拓撲結構，能夠精準地將請求者消息傳遞給服務提供者，避免點對點交互模式的弊端，使系統(tǒng)維護的難度降低。另外，使用語義模型的校驗功能，避免了系統(tǒng)在同一信息交互總線中傳遞信息模型，也避免了信息出現(xiàn)混亂的情況，保證了信息模型的一致性。使用IEC 標準和ESB 技術能夠解決配電系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)的聯(lián)絡問題，從而實現(xiàn)營配一體化系統(tǒng)互操作信息的共享性與規(guī)范性。