基于配電網模型差異化分析的信息模型映射技術

林山　許進　劉紅霞

摘 要：本文通過使用統一建模語言（Unified Modeling Language ，UML）工具對配電網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，解決了配電網系統之間的數據標準、模型不一致，導致語義沖突，無法進行互操作的問題。

關鍵詞：配電網；公共信息模型；同名映射；異名映射；統一建模語言；EA

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

0 引言

配電網的設備具有點多、面廣、線路長的特點，且配電網大都為基礎設備，對比主網設備，其操作較為頻繁，導致配電網數據頻繁變動；其次配電網人均設備量大，配電網的調度、運行、維護、檢修、改造等工作量較大，以至于配網數據不完整、不統一；再者配電網基礎數據分散在不同系統中，系統之間的數據標準、模型不一致，且由于各地使用DAS的廠家不同、建設時間不同，DAS遵循的標準不一或不盡完全遵循標準，作圖不規范或使用系統方式不對等均會導致模型、數據的不標準[1]，導致配電網信息模型不統一，不易實現信息交互[2]。

配電網日常工作的應用系統，對模型準確性（正確的模型數據、連接關系以對電網進行分析、計算），數據準確性（有準確的現場數據以供調度員使用）的要求都是非常高的，直接影響防誤分析、高級應用、仿真成票、操作票內容的準確性，影響系統的實用化程度。

基于配電網信息模型不統一的問題，本文為實現“全局共享，源端唯一”的CIM信息交互信息原則[3]，通過UML工具對配電網信息模型進行差異化分析，確定映射關系，再根據映射關系進行配電網模型映射，實現不同版本模型間的數據層次映射。

1 配電網模型文件分析

1.1 配電網模型分析

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各種應用能夠不依賴信息的內部表示存取公共數據和交換信息，為現有應用系統提供一個基于公共信息模型，公共體系結構，基于組件技術的系統集成框架[4-5]。能即插即用和互聯互通，使系統集成和信息共享更加容易。IEC61970標準CIM模型涵蓋了電力系統絕大部分應用所需的信息模型，而且IEC61970應用較廣，比較容易實現信息交互[6]。本文將對比IEC61970標準CIM模型，對配電網模型進行差異化分析，實現配電網模型差異化映射。

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）、網絡模型地理區域子集類（SubGeographicalRegion）、網絡模型地理區域類（GeographicalRegion）、導電設備類（ConductingEquipment）、端子類（Terminal）、基準功率類（BasePower）等。

配電網模型與IEC61970標準CIM模型主要區別有：

（1）配電網模型中變壓器（TransformerModel）被當做壓變箱；

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

（3）配電網模型中網絡模型地理區域子集類、網絡模型地理區域類、交流線段類（ACLineSegment）概念都發生了改變，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；而配電網模型一條線路段一個文件，數據比較冗余，且配電網模型沒有量測包（Means）；

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

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

1.2 模型映射頂層架構

配電網模型映射頂層架構如圖1所示，描述了配電網CIM映射的方法。

首先通過使用EA（EnterpriseAchitect）工具來對配電網CIM模型進行分析，獲取配電網模型的映射關系，并與IEC61970標準進行對比，得到一個初步結果，即過程1；然后將配電網模型根據過程1得出的初步結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，確定映射關系，并根據映射關系輸出目標CIM模型文件，實現過程3。

2 配電網模型的差異化映射

2.1 配電網模型差異化初步映射算法

本文通過使用EA工具對配電網模型文件進行分析，獲取模型節點、關聯、屬性的映射關系，并將其與IEC61970標準進行初步對比，確定模型待轉換元素及初步映射關系，得到一個初步結果，再根據初步結果進行同名異名映射，得到一個初步模型文件。

配電網模型文件根據對比所得出的初步映射關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，檢索到對應的類屬性，再建立映射關系，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，需要考慮相關類的映射，所以異名映射算法將從父類或者關聯類作為起點，至匹配之前需一直進行迭代搜索。

2.2 配電網模型差異化深度對比映射算法

配電網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點、屬性、關聯的差異元素；然后對其進行同名節點補充，同名屬性補充，關聯補充，確定映射關系，根據映射關系規則得出目標模型文件。

3 結語

配電網模型的統一是實現智能配電網信息交互的基礎，本文通過將配電網模型通過EA工具進行分析，將模型與IEC61970標準進行初步對比，并確定配電網模型與IEC61970標準CIM模型的差異，得出一個初步結果，然后再對配電網模型進行差異化映射，實現配電網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，確定映射關系，根據映射關系，實現了配電網模型的映射。提出了一種配電網模型差異化映射的方法，解決了配電網信息模型不統一的問題，為實現智能配電網信息交互奠定基礎。

參考文獻：

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

[2]趙江河，王立巖.智能配電網的信息架構[J].電網技術，2009，33（15）：26-29.

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

[4]張慎明，劉國定.IEC 61970標準系列簡介[M].電力系統自動化，2002，26（14）：1-6.

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

[6]朱見偉，丁巧林，楊宏，王晶.配電網CIM綜合模型的構建與應用[J].繼電器，2006，34（10）：60-72.

基金項目： 國網山東省電力公司2014年科技項目