基于IEC61970標準的電力系統HSDA接口的研究

程 琳

（重慶郵電大學，中國 重慶 400065）

0 引言

隨著計算機技術和現代通信技術的飛速發展，電力系統正在向網絡化、組件化的發展方向邁進，從廠站側間隔級的過程總線到主站側的電力企業集成總線，將逐步實現全面組網和互聯。

但是，由于電力系統及其應用的開發時間和設計模式不同，電力系統網絡中的主機服務器、操作站、人機交互平臺在操作系統和通信接口上也不盡相同。與大多數分布式系統一樣，電力企業的系統間也存在異構性，主要表現在計算機硬件平臺的異構性，操作系統的異構性，數據庫管理系統的異構性，應用程序和服務的異構性以及信息的異構性。

本文研究的中間件數據平臺，將SCADA監控的電力系統模型映射為CIM模型，連同實時監控數據導入中間件平臺服務器端，為中間件平臺提供數據。HSDA接口作為整個CIS接口的重要組成部分，遵循IEC 61970標準404部分，定義數據瀏覽方法，可為大批量數據提供實時快速查詢，為本文研究的重點。

1 IEC61970標準簡介

IEC 61970標準是由國際電工委員會IEC(International Electrotechnical Commission)分管電力系統控制和有關通信的第57技術委員會制定的。標準針對能量管理系統EMS(Energy Management System)，定義了一系列應用程序接口(API)。IEC 61970標準核心問題是信息交換，使用公共信息模型CIM和組件訪問接口規范，打破各個EMS廠家數據庫的信息壁壘，提升控制中心環境內外各種完全不同的系統之間交換信息的能力。

2 中間件數據平臺

中間件數據平臺，將SCADA監控的電力系統模型映射為CIM模型，連同實時監控數據導入中間件平臺服務器端，為中間件平臺提供數據。對原有的SCADA系統上層應用，同樣進行封裝，通過標準的CIS接口訪問數據模型，中間件整體結構如圖1所示。

圖1 中間件數據平臺整體結構

如圖1所示，中間件數據平臺從結構上來說分為三部分：基于CIS的客戶端、基于CIM模型數據庫服務器、基于標準封裝的SCADA系統。

客戶端訪問，基于CORBA中間件實現CIS中定義的接口，其作用類似于一個基于標準的應用程序。客戶端提供可視化的CIM界面，用戶可以清楚地看到接口返回的數據模型，同時接口也可以訪問量測數據，以驗證數據流的正確性。

基于CIM模型的數據庫服務器，其作用是利用關系型數據庫，存儲全部的CIM模型數據。這些模型數據不僅僅是SCADA系統關心的設備信息、實時量測信息等，還包括大量的歷史數據、靜態資產數據等。

基于IEC 61970標準封裝的SCADA系統，該部分包括模型映射、文件導入、接口實現幾大功能模塊。

3 HSDA接口分析與研究

3.1 HSDA概述

IEC 61970-404部分定義了高速數據訪問服務HSDA。它使用DAIS數據訪問DA服務，對源自電力系統或與電力系統相關的數據進行訪問。HSDA借鑒了工業系統數據存取DAIS的相關內容。DAIS組織架構按照其功能可以分為以下四個部分：

（1）DAISCommon接口，為整個DAIS服務的公共部分。DAISCommon作為基礎，包含了DAF中的部分定義，為后續的DAIS接口提供基本數據定義。

（2）DAISServer接口，HSDA總入口。提供客戶進一步訪問DAISDASession和DAISAESession的接口函數。

（3）DAISDASession接口，數據訪問部分。提供包含Node、Item、Property和Type類型的信息模型，對EMS中資源進行組織，供客戶端訪問。

（4）DAISAESession接口，告警事件部分。為客戶端提供訂閱、報警和事件服務。

3.2 服務器與會話管理接口

DAISServer定義DAIS服務器對象，它提供了創建銷毀DAISDASession(數據讀取和更新服務)對象和DAISAESession(告警時間服務)對象的接口函數。當多個客戶同時訪問DAIS服務器時，服務器中始終只有一個DAISServer對象，而每個客戶都有一個DAISSession(包括DAISDASession和DAISAESession)對象為其服務。

3.2.1 DAISServer接口

DIASServer接口中，包含了DAISDASession和DAISAESession接口。而DAISDASession和DAISAESession接口又繼承于DAISSession。

Server對象通常為永久性對象，為HSDA接口訪問的總入口，可通過命名服務或交換服務傳送到客戶端。在Server對象中，創建session對象，根據用途不同，可分別創建數據查詢會話對象DAISDASession或報警事件對象DAISAESession。Server對象中可維護視圖及公共組，供客戶端瀏覽查詢。

3.2.2 DAISDASession 接口

會話對象中提供了一系列IHome接口，每個接口可對特定類型的數據進行操作。數據以結構體或結構體序列的方式組織，而不是以接口實現對象的方式提供給客戶端。因為如果以對象的方式返回數據項值，如果訪問的項數量眾多，可能會影響系統的整體運行性能。

DASession為實現數據訪問的對象，繼承于DAISSession接口，客戶端可以創建一個或多個會話，滿足不同應用需求。DAISDASession接口文件及其實現類中，定義描述Session狀態的數據類型SessionStatus。

3.3 數據瀏覽接口

數據瀏覽接口包括以下四類：DAISNode、DAISItem、DAISType、DAISProperty。下面針對每類接口分析其功能、組成。

3.3.1 DAISNode 接口

DAISDANode接口繼承于DAISNode接口。此外，DAISNode.idl接口文件中定義的Iterator接口。將查詢到的結果添加到迭代器中，傳遞該類型的對象引用，而不是傳遞包含大量數據的序列，可減少通過ORB傳輸的數據量，緩解通信壓力。

3.3.2 DAISItem 接口

項item為節點的屬性，節點代表現實世界中的對象，而項表示對象的特性，例如測量值、控制變量等。節點可能包含多個項，每個項代表對象的不同屬性，每個項值都包含時間戳和質量碼等屬性。DAISItem接口文件中，定義了描述項的ItemDescription類型數據結構。

3.3.3 DAISType 接口

類型Type代表了相關屬性和關聯關系集合，每個節點都有類型屬性，對應于DAF中的Class。每個類型由ResourceID標識，并且使用label和description來描述。節點可通過TypeID來獲得類型描述。DAISType的接口文件中定義描述類的TypeDescription類型數據。

3.3.4 DAISProperty 接口

屬性Property代表節點的某種特性，可用特定類型值進行描述，對應于DAF的property。屬性Property中包含ResourceID、標簽label、描述description和數值類型等數據成員。項通過其成員ItemID可獲得屬性描述。DAISProperty的接口文件中，定義了描述屬性的Property Description類型數據結構。

4 結論與展望

本文系統地研究了基于IEC61970標準的中間件數據平臺，主要完成了對高速數據訪問接口HSDA的研究與分析。

（1）本文還需在以下幾個方面做進一步的研究：

本文分析研究了HSDA主要功能，能夠使用該接口進行數據瀏覽和查詢，但是由于時間關系，還是有部分擴展功能接口沒有實現，這是下一步需要重點完成的工作。

（2）IEC 61970標準是不斷發展完善的，基于該標準在電力系統軟件設計中的應用尚處于初級階段。

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