基于配电网模型差异化分析的信息模型映射技术

林山　许进　刘红霞

摘 要：本文通过使用统一建模语言（Unified Modeling Language ，UML）工具对配电网模型差异化进行分析，利用公共信息模型（common information model，CIM）映射技术，解决了配电网系统之间的数据标准、模型不一致，导致语义冲突，无法进行互操作的问题。

关键词：配电网；公共信息模型；同名映射；异名映射；统一建模语言；EA

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

0 引言

配电网的设备具有点多、面广、线路长的特点，且配电网大都为基础设备，对比主网设备，其操作较为频繁，导致配电网数据频繁变动；其次配电网人均设备量大，配电网的调度、运行、维护、检修、改造等工作量较大，以至于配网数据不完整、不统一；再者配电网基础数据分散在不同系统中，系统之间的数据标准、模型不一致，且由于各地使用DAS的厂家不同、建设时间不同，DAS遵循的标准不一或不尽完全遵循标准，作图不规范或使用系统方式不对等均会导致模型、数据的不标准[1]，导致配电网信息模型不统一，不易实现信息交互[2]。

配电网日常工作的应用系统，对模型准确性（正确的模型数据、连接关系以对电网进行分析、计算），数据准确性（有准确的现场数据以供调度员使用）的要求都是非常高的，直接影响防误分析、高级应用、仿真成票、操作票内容的准确性，影响系统的实用化程度。

基于配电网信息模型不统一的问题，本文为实现“全局共享，源端唯一”的CIM信息交互信息原则[3]，通过UML工具对配电网信息模型进行差异化分析，确定映射关系，再根据映射关系进行配电网模型映射，实现不同版本模型间的数据层次映射。

1 配电网模型文件分析

1.1 配电网模型分析

IEC61970是由IECTC57 WG13负责制定的系列标准，该标准的定义使电力系统各种应用能够不依赖信息的内部表示存取公共数据和交换信息，为现有应用系统提供一个基于公共信息模型，公共体系结构，基于组件技术的系统集成框架[4-5]。能即插即用和互联互通，使系统集成和信息共享更加容易。IEC61970标准CIM模型涵盖了电力系统绝大部分应用所需的信息模型，而且IEC61970应用较广，比较容易实现信息交互[6]。本文将对比IEC61970标准CIM模型，对配电网模型进行差异化分析，实现配电网模型差异化映射。

IEC61970标准CIM模型主要包含的类有：

间隔类（Bay）、电压等级类（VoltageLevel）、基准电压类（BaseVoltage）、厂站类（Substation）、网络模型地理区域子集类（SubGeographicalRegion）、网络模型地理区域类（GeographicalRegion）、导电设备类（ConductingEquipment）、端子类（Terminal）、基准功率类（BasePower）等。

配电网模型与IEC61970标准CIM模型主要区别有：

（1）配电网模型中变压器（TransformerModel）被当做压变箱；

（2）配电网模型没有变压器绕组（TransformerWinding）、发电机（Generation）、电机组（GeneratingUnit）、直流线段类（DCLineSegment）、拓扑岛类（TopologicalIsland）、电容（Cpacitance）、电抗（Reactance）；

（3）配电网模型中网络模型地理区域子集类、网络模型地理区域类、交流线段类（ACLineSegment）概念都发生了改变，没有线路类（Line）的概念，电压等级类概念模糊；

（4）IEC61970标准模型文件在一个文件中，信息比较集中；而配电网模型一条线路段一个文件，数据比较冗余，且配电网模型没有量测包（Means）；

（5）IEC61970标准模型中名称属性为cim：IdentifiedObject；而配电网模型中名称的属性为cim：Naming；

（6）IEC61970标准模型中导电设备与端子只有反向关系，没有正向关系； 而配电网模型中导电设备与端子有正向反向关系。

1.2 模型映射顶层架构

配电网模型映射顶层架构如图1所示，描述了配电网CIM映射的方法。

首先通过使用EA（EnterpriseAchitect）工具来对配电网CIM模型进行分析，获取配电网模型的映射关系，并与IEC61970标准进行对比，得到一个初步结果，即过程1；然后将配电网模型根据过程1得出的初步结果进行同名异名映射，输出一个初步模型文件，完成了过程2；再根据过程2得出的初步模型文件进行IEC61970标准深度对比，确定映射关系，并根据映射关系输出目标CIM模型文件，实现过程3。

2 配电网模型的差异化映射

2.1 配电网模型差异化初步映射算法

本文通过使用EA工具对配电网模型文件进行分析，获取模型节点、关联、属性的映射关系，并将其与IEC61970标准进行初步对比，确定模型待转换元素及初步映射关系，得到一个初步结果，再根据初步结果进行同名异名映射，得到一个初步模型文件。

配电网模型文件根据对比所得出的初步映射关系进行同名异名类映射，同名映射有两种情况，对于属性相同的类可以直接建立映射关系，进行同名属性映射，而对于属性不同的，则需要进行检索，检索到对应的类属性，再建立映射关系，进行异名属性映射；异名映射也需要进行同名属性映射和异名属性映射。

而异名映射与同名映射不同，需要考虑相关类的映射，所以异名映射算法将从父类或者关联类作为起点，至匹配之前需一直进行迭代搜索。

2.2 配电网模型差异化深度对比映射算法

配电网模型通过初步映射得到一个初步模型文件，再将其与IEC61970标准进行深度对比，确定映射关系，输出目标模型文件。

模型差异化深度对比映射算法首先将初步模型文件与IEC61970标准进行深度对比，确定模型文件同名节点、属性、关联的差异元素；然后对其进行同名节点补充，同名属性补充，关联补充，确定映射关系，根据映射关系规则得出目标模型文件。

3 结语

配电网模型的统一是实现智能配电网信息交互的基础，本文通过将配电网模型通过EA工具进行分析，将模型与IEC61970标准进行初步对比，并确定配电网模型与IEC61970标准CIM模型的差异，得出一个初步结果，然后再对配电网模型进行差异化映射，实现配电网模型的同名映射和异名映射，得出一个初步模型，再对初步模型进行深度IEC61970标准对比，确定映射关系，根据映射关系，实现了配电网模型的映射。提出了一种配电网模型差异化映射的方法，解决了配电网信息模型不统一的问题，为实现智能配电网信息交互奠定基础。

参考文献：

[1]孙宏斌，吴文传，张伯明等.IEC61970标准的扩展在调度控制中心集成化中的应用[J].电网技术，2005，29（16）：21-25.

[2]赵江河，王立岩.智能配电网的信息架构[J].电网技术，2009，33（15）：26-29.

[3]黄嵩，张沛超，李灿.基于本体映射与规则推理的智能电网信息集成技术[J].电力系统保护与控制，2013，40（24）：150-155.

[4]张慎明，刘国定.IEC 61970标准系列简介[M].电力系统自动化，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]朱见伟，丁巧林，杨宏，王晶.配电网CIM综合模型的构建与应用[J].继电器，2006，34（10）：60-72.

基金项目： 国网山东省电力公司2014年科技项目