基于國際標準的信息交換技術在異構電力調度集控系統統一維護中的應用研究

魏勇軍

1 引言

近年來，廣州地區用電負荷增長迅猛，廣州電網得到了蓬勃發展，已經形成包括200座變電站的大型電網，其調度運行、監視控制以及調度員對實時信息的掌握都提出了更高的要求。因此，2005年開始在保障舊系統安全穩定運行的同時致力于建設新調度集控一體化系統。

廣州供電局新調度集控一體化系統包括兩套系統，分別是南瑞科技股份有限公司的OPEN3000系統和煙臺東方電子信息產業股份有限公司的DF8003系統。在今后的運行中兩套系統之間需要進行大量的復雜的數據信息交換。為實現兩套系統統一維護，必須首先在兩套系統間實現基于國際標準的圖形、參數和模型信息交換，兩套系統間重復數據一次維護，并實現無縫交換電網圖形與模型。

2 可縮放矢量圖像簡介

可縮放矢量圖像(Scapable Vector Graphics，SVG)是互聯網聯盟(W3C)的正式推薦標準，它是一種使用XML來描述二維圖像的語言。SVG允許3種形式的圖像對象存在，分別是矢量圖形（如由直線、曲線等組成的路徑）、點陣圖像和文本。各種圖像對象能夠組合、變換，并且能修改其樣式，也能夠定義成預處理對象以便再用。SVG還支持各種特效，包括嵌套變換、路徑剪裁、透明度處理、濾鏡效果以及模板對象等。同時，SVG可以是互動和動態的，動畫可以直接加入SVG文本，也可以通過腳本加入。在新的SVG版本中，還可以表現視頻、音頻等其它信息。SVG通過使用腳本語言來完成比較復雜的應用，腳本語言調用SVG對象模型(SVG Document Object Model)來訪問或控制所有的元素、屬性和屬性值。任何一種SVG圖像元素都能使用腳本來處理類似鼠標單擊、雙擊以及鍵盤輸入等事件。由于SVG文本是XML名字空間中的有效字符，這些字符能作為SVG圖像的關鍵字而通過搜索引擎進行查詢。

3 圖形互操作

根據圖形交互方案草案的要求，圖形對象不能獨立存在，必須基于CIM建模。

實際的圖形交互需求并非交換圖形的一個“快照”，而是需要一個交換的元數據，以使接收方能夠動態刷新 CIM 量測和其他的動態信息，且無需與發送方相連。所以，圖形交互的目的并不是用于顯示，而是以SVG為載體描述電氣信息，交互中必須傳遞比單純描述源圖形的一個“快照”更多的信息。SVG可以看作是模型的可視化表示，圖形靜態信息用SVG文件傳遞，圖形的拓撲和動態信息用CIMXML文件傳遞，并建立 SVG文件中包含的圖形對象和CIMXML模型對象之間的映射關系，即通過基于CIM的圖形定義，實現圖形信息的共享。

SVG的優點包括：1).基于XML標準；2).可以形成高質量的圖像；3).圖形小，保存和顯示方便；4).文件格式靈活易用；5).支持互動和動畫等。

SVG建立在純文字格式之上，直接繼承了XML的特性，簡化了不同系統間的信息交流，方便數據庫的存取。SVG從根本上說就是基于XML的圖形技術的應用。

3.1 SVG文件導出

SVG文件導出主要指的是將主系統內部使用的私有圖形格式轉換成標準的SVG文件格式，用于和備用系統之間進行交互。

SVG文件和CIMXML文件是兩份分離的文件，所以，需要建立兩份文件之間的映射關系，才能將圖形對象和模型對象關聯起來。CIMXML模型文件要先于或者和SVG文件同時傳送，以保證圖形和模型是同步的。

例如，SVG圖形文件中對刀閘的描述如下：

CIM XML模型文件中對應的描述信息為：

gz小車刀閘

……

兩個文件中,通過相同的ID號=221015866，進行匹配。

3.2 SVG文件導入

圖形導入過程用于將圖形信息從SVG文件中解析出來，并導入目標系統。用戶只需要在一個節點上導入圖形，則全系統可共享該圖形信息。導入內容包括：

1). 圖幅信息（寬、高、名稱等）；

2). 各電壓等級顏色定義和字體風格定義信息；

3). 圖元模板庫信息；

4). 不同圖層下各電力元件的圖形信息；

5). 電力元件之間的連接信息；

6). 注釋信息。

4 模型互操作

由于 CIM 是完全采用面向對象技術構建的，因此 CIM 模型中使用了類、對象、屬性、繼承、關聯等面向對象的概念，而私有數據庫通常是關系或層次型的數據庫，這就需要在 CIM 和私有數據庫之間建立模式的映射。映射規則：

1). 將CIM的類與私有數據庫中的表相互映射；

2). 將 CIM 的屬性與私有數據庫中的列相互映射；

3). 將 CIM 的對象映射成私有數據庫中表的記錄；

4). 將CIM的關聯與私有數據庫中表的外鍵或指針相互映射；

5). 將CIM中基類與派生類間的繼承處理為對派生表的擴充。

4.1 CIM XML導入流程

首先，導入適配器對CIM XML文檔進行簡單解析；其次，導入適配器中的映射程序根據模式映射模板中形成的 CIM 模式與私有數據庫模式的映射信息將解析出的對象數據映射成私有數據庫中的記錄數據；最后，為了保證私有數據庫中建立的網絡模型正確，導入適配器中的校驗模塊對私有數據庫中的網絡模型進行合理性校驗。

4.2 CIM XML導出流程

CIM XML導出相對導入來說比較簡單，導出適配器從私有數據庫中讀出存儲在表里的記錄數據，根據模式映射模板中的映射信息，按照XML語法和導出規則，形成CIM XML文檔。導入/導出流程如圖1所示。

5 結束語

廣州供電局率先在2006年實踐了在地區調度中心主備調度集控系統之間的圖形、信息交換研究；但基于當時國內雖已經組織各廠家進行過六次互操作實驗，但主要是功能上較簡單的測試，并無對實際的現場數據庫進行過測試，也沒有很正式的互操作標準，以至互導的結果還存在一些問題，近期我們計劃對此項功能進行完善，爭取早日投入使用。

[1] 李亞平,黃海峰等. SVG技術在電網調度自動化系統中的應用[J], 電力系統自動化, 2005.

[2] 吳文傳,張伯明等. 基于IEC61970標準的EMS/DTS一體化系統的設計與開發[J], 電力系統自動化, 2005.

[3] 陳芳,徐學軍.XML/Java技術在WebGIS中的應用與實現[J].電力系統及其自動化學報,2003;15(1).