IEC 61970标准对电网调度系统的影响

李慧聪+马晓红+白英伟

[摘 要]随着大电网的互联和电网规模的扩大，调度自动化系统的模型和应用功能也变得越来越丰富和高级，开发出功能集成的新一代电网调度自动化系统具有重要的现实意义。本文首先介绍IEC 61970标准及其关键技术，随后介绍了基于IEC 61970标准的电网调度自动化系统的特点和结构，具有一定的指导意义。

[关键词]IEC 61970标准；电网调度；自动化系统

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.20.027

[中图分类号]F270.7 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）20-00-02

0 引 言

目前，电力系统的监测控制系统对于互联和组网的要求越来越细致，科研人员开始尝试将现代计算机技术和通信技术中较为先进和成熟的组件模型，如公共对象请求代理体系结构（Common Object Request Broker Architecture，CORBA）、企业Java组件（Enterprise Java Beans，EJB）、分布式组件对象模型（Distributed Component Object Model，DCOM）和基于简单对象访问协议（Simple Object Access Protocol，SOAP）等，应用于电力系统二次侧系统的升级中。最新的技术要求电网调度自动化系统，在满足原有要求的基础上，在更大范围内实现功能的分工与协作。这就要求不同厂家生产的硬件、不同型号的硬件、实现不同功能的操作系统等差别较大的二次硬件和软件能够完美的兼容，并能够共同完成对一次系统的监测、控制和保护功能，这就要求企业要实现各种功能的软件和硬件，能够像U盘一样“即插即用”。目前，最为推荐的手段就是采用标准化的接口：采用上述的组件模型封装各个功能，即提供标准化的接口。

1 IEC 61970标准

从电网调度自动化的角度来说，组件化需要提供组件的执行环境、定义组件间可以进行通信和互相操作的公用信息模型（Common Information Model，CIM），以及组件接口规范（Component Interface Specification，CIS）。在这个背景下，国际电工技术委员会中，负责电力系统控制及其通信的相关标准的第57技术委员会，制定了IEC 61970标准系列，也就是CIM标准和CIS标准，以便保证电网调度的应用软件，进一步实现组件化和开放化，即插即用和互联互通。该标准的定义使调度自动化系统中的各种应用摆脱了对信息内部的依赖，可以直接存取公共数据、交换信息。这样，调度自动化系统中可以同时运行多个厂家的不同功能的应用，确保电网调度系统的未来扩展和及时更新。

IEC 61970标准吸收了软件业流行的新技术、新经验，以及科研的新成果，对用户和开发单位都非常重要，其因保护用户资源等实际需求而产生，最终目标是实现软件的即插即用，降低系统接口的成本。目前来看，CIM标准是比较稳定的，也被证明是可行的；CIS标准尚未出全，仍在不断完善中。

2 基于IEC 61970标准的自动化主站系统的特点

基于IEC 61970标准的调度自动化主站系统如图1所示。该系统的基础是统一的数据模型，以及定義数据访问的标准数据接口规范。从图1中可以看出，系统的各部分功能分别被封装成对象，以CIS为媒介，连在系统中。任何功能都允许单独改变，前提是改变必须遵循接口体系，此时，这种改变对于系统中其他部分是透明的。这个接口体系就是IEC 61970标准规定的CIM标准接口体系。

这个基于IEC 61970标准的CIS标准的电网调度自动化系统，具有高度的开放性和兼容性。一是允许集成不同厂家的软件；二是允许运行于不同的计算机平台。采用不同的编程语言编制的软件允许随意拆卸和更换，该系统的数据允许分散在各个应用对象中，保证系统中各应用对象的“即插即用”。

3 CIM标准在系统中的表述方式

电力系统中的数字信息的模式是CIM标准的主要内容，包括公用类、属性、关系等几项。CIM标准几乎可以涵盖电力系统中需要的所有数据类型，特别是那些与电网稳定运行关系密切的对象。CIM标准以对象类和属性的方式显示电力系统资源以及他们之间的关系，实现不同开发商独立开发电网调度自动化系统的应用之间，或电网调度自动化系统与发电系统、配电管理系统等，其他电力系统运行中涉及的系统之间的集成。

在IEC 61970标准中，CIM标准中的类由逻辑包组成，每个逻辑包代表电力系统模型的一个特定部分。它提供了电网调度自动化系统的逻辑视图，这些电网的信息被所有的应用共享。CIM标准被划分为9个包，分别为：Core（核心包）、Topology（拓扑包）、Wires（电线包）、Outage（停运包）、Protection（保护包）、Meas（量测包）、Load Model（负荷模型包）、Generation（发电包）以及Domain（域包）。

这些即为IEC 61970标准中定义的CIM标准包，其中，核心包（Core）定义了电网调度自动化系统中使用率最高的对象，核心包在大多数情况下都被间接或直接调用其中的对象。在核心包中，一个非常重要的类叫做连接端（Terminal），拓扑关系是拓扑包通过连接端，把传导设备和其他对象联系在一起。

4 主站系统结构

本文采用IEC 71960标准中定义的CIS标准，以及计算机与通信技术中的组件技术，对电网调度自动化系统进行重新设计，设计结果如图2所示。本文所设计的电网调度自动化系统的应用，采用面向对象的CIM模型进行开发，这些应用都可直接作为组件接入系统。

图2 组件的整合方案

IEC 61970标准定义了访问电网的模型数据的接口，及访问电网的运行方式，为了实现不同厂家电网调度自动化系统中的数据共享以及数据访问，本文建议主要采用以下两种方式。endprint

第一，读取符合公共信息规范CIM标准的XM格式的数据文件，通过解析得到电网模型及系统的运行方式。值得说明的是，XM格式的文件是标准的跨平台标记语言之一，这种方式是异构系统交互信息最为简单方便的方式。目前需要进行的互操作试验完全可以采用XML文件进行。

第二，在公用信息结构CIS标准的基础上，利用通信系统的组件技术，可以在系统中实现客户机功能；通过客户机可以访问提供CIS标准组件接口服务功能的服务器，最后达到得到电网模型及运行方式数据的目的。

第一种接口允许与不同的电网自动化系统相连，系统与系统之间，以及系统内部的不同应用之间，都是通过这种方式实现数据交换。前提是提供符合CIM标准的XML格式的文件，最终目的是得到电网模型和系统的运行方式，最后再利用这些得到的数据进行分析計算。

第二种接口，电网调度自动化系统内部的不同应用对象之间，通过CIS标准组件接口交换数据，并最终得到电网模型。但这种接口方式，需要厂家提供 CIS标准接口组件，以及定义访问服务器的功能。不得不提的是，这种接口方式采用了组件技术，相比于第一种利用文件的方式交互数据，更加灵活，且通信的速度更快。

IEC 61970标准意味着对应用软件进行封装，使各种各样的应用软件通过透明的接口与外部数据进行通信。对于电网调度自动化系统中，现有的且无需更换的应用软件，都可建立与 CIM标准的映射关系，与软件内部采用的数据模式无关，只要其外部封装了符合CIS标准的接口即可。对于新开发的电网调度自动化系统中的应用软件，可直接基于CIM标准和CIS标准进行开发，实现组件化。

另外，应用软件的接口的实现，另一个不可或缺的要素就是支撑平台。想要执行任何组件，都必须提供组件自身定义的相应的执行环境，不得不注意的一点是，组件执行环境对组件顺利执行的意义重大，远大于网络通信，组件执行环境是应用软件接口标准化的基础。支撑平台的重要作用体现在为应用软件组件的执行提供所需的环境，且无条件支持CIM标准的数据格式。支撑平台在硬件上可以提供软总线，在软件方面可以提供各种服务，这就构成了分布式的管理环境，保证组件化应用软件的正常运行，发挥作用。

电网调度自动化系统的集成技术，主要包括3个部分的内容。

第一，考虑到系统集成的实现是建立在已有的组件技术上，因此，必须选择合适的支持平台，如 CORBA、EJB、DCOM 等，也就是说，必须有合适的系统的支持平台。

第二，任何系统都必须建立一套能采用CIM标准描述的数据平台，这一过程相当于数据库设计，概括地说，就是数据模型。

第三，数据访问接口，该接口定义了访问数据模型中所需数据，应采用的方式和方法。

只有电网调度自动化系统中任何应用软件的这3部分都符合统一的标准，系统才算是真正意义上具有开放性。IEC 61970系列标准的制定，为实现这一目标提供了扎实的技术基础。

5 结 语

本文基于IEC 61970标准，结合目前通信技术的发展和电网调度自动化系统主站系统的特点，讨论基于IEC 61970标准中CIS标准的，新一代电网调度自动化主站系统涉及的主要技术问题。但截至目前，IEC 61970标准尚未成熟，还有许多内容处于空白状态，该标准需要进一步研究，扩充和完善。不得不说，基于IEC 61970标准的电网调度自动化主站系统的开发，是一个漫长和循序渐进的过程。

主要参考文献

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