基于YNCIM模型的云南电网统一信息模型共享平台研究

林宝德 黄祖源 田园 刘庆胜

摘 要：为了满足生产控制系统与信息管理系统间通信的需求，对云南电网统一信息模型共享平台进行了研究。在对云南电力企业信息化建设现状进行分析的基础上，提出了基于YNCIM模型的统一电网信息模型，完成了统一电网信息模型的构建。对主网模型、配网模型和客户模型进行了详细阐述，使信息集成和数据共享过程得以有效实现，此外还对基于元对象机制技术的统一电网信息模型管理系统做了进一步介绍，为模型管理的完整一致及科学准确提供了制度和技术层面的支撑，为模型管理系统建设和完善提供参考。

关键词：CIM模型; 统一电网信息模型; 共享平台; 模型管理

中图分类号： TP311.13

文献标志码： A

Abstract：In order to meet the communication requirements between production control system and information management system， this paper mainly studies the unified information model sharing platform of Yunnan Power Grid. Based on the analysis of the status quo of Yunnan electric power enterprise information construction， this paper proposes a model based on YNCIM. The unified grid information model completes the construction of the unified grid information model， and elaborates on the main network model， distribution network model and customer model， so that the information integration and data sharing process can be effectively realized， in addition to the meta-object based mechanism. The unified grid information model management system of technology is further introduced， which provides institutional and technical support for the complete and consistent model management， and provides reference for the construction and improvement of model management system.

Key words：CIM model; Unified grid information model; Shared platform; Model management

0 引言

隨着我国电力系统的信息化建设水平的不断完善，部分电力企业根据自身的实际需求已经完成了不同信息管理系统的建立，使电力企业务流程的自动化程度得以显著提高，进而提升了企业的运行效率。目前由于各厂商所开发的信息系统的开放程度较低，种类越来越多的信息系统促使了不同程度信息孤岛现象的形成，在电力企业信息管理发展中，不同应用系统间的数据交换接口难题急需解决，公共信息模型（CIM）应运而生（由国际电工委员会提出），为集成和开放的电力信息系统的构建提供了支撑，对电网统一信息模型进行研究具有重要意义，电网企业信息化成熟应用以统一电网信息模型为基础和标志。本文主要对基于CIM对云南电网统一信息模型共享平台的构建路径进行了研究。

1 现状分析

不断扩展的电网规模与业务促使电力企业不断向信息化、智能化发展和完善，智能电网的发展和完善为电力行业带来了新的发展机遇，完善和开放的智能电网建设的主要特征在于信息化、自动化和互动化，这就需以技术标准体系作为基础支撑，目前智能电网的核心标准基于公共信息模型（CIM，包含标准接口规范），CIM涵盖了全景语义信息，且技术表达形式能够有效满足多样化的需求，广泛应用于各业务领域环节中，为电力企业建设智能电网提供了强大的技术支撑。作为统一的语义信息模型，公共信息模型在电力的众多领域（包括主网调度及对配网、生产、资产方面进行管理等）得以广泛应用。目前国内外对于数据交换信息共享通过使用CIM 模型实现的相关研究虽然较多，但多以生产控制系统间的互操作问题为主，对于数据在控制系统和信息管理系统间的互通问题涉及较少，不断增长的电力需求使电力系统数据在智能电网各参与者将进行分享和交流的需求不断提升[1]。

2 统一电网信息模型的构建

2.1 统一电网信息模型功能需求分析

经过近几年的信息化发展，云南电网目前可划分为应用集成和数据管理阶段，大部分业务虽已应用信息化，但仍存在：（1） 信息系统间的统一、集成化程度较低，各专业领域的信息系统并未形成统一的大系统，普遍存在业务孤立、地域分散的问题。（2） 缺少统一的信息模型及完善的信息化标准体系，导致相关数据在系统间的交换难度较大，不利于电力系统的整合，数据异构和质量在企业决策支持系统中明显偏低，使系统的应用功效受到严重影响，阻碍了软件产品化的实现。（3） 系统间尚未实现有效互通（尤其是信息管理同生产控制间），根据电力系统安全分区需求，生产控制系统及信息管理系统位于不同的安全区内，导致信息系统存在孤岛现象。深入发展的电力信息化对管理信息系统实时信息的获取需求不断提高，为使信息集成和数据共享得以有效实现，本文基于云南电网信息系统建设实践，完成了统一电网信息模型的构建，贯穿发、输、变、配、用各环节，使管理信息的实时有效互通问题得以解决，并深入探讨了模型的设计及管理过程，以从根本上支持业务协同[2]。

2.2 技术标准选择及构建思路

电网信息模型受到系统建设客观因素的影响划分为不同模型且需在不同系统中进行维护：在能量管理系统维护主网模型、在生产管理系统中维护配网模型、在营销管理系统中维护客户模型。电网信息模型有效满足企业信息化需求需对上述模型进行统一，以确保标准及语义一致性的实现，从而使电网模型（通过映射、关联、转换建立）的不可靠性问题得以有效解决，为跨系统的业务应用奠定基础。目前公共信息模型的最新版本为CIM15，涵盖了电力众多领域的模型（包括输变电、配电、电力市场等），支持实时控制系统（包括调度自动化等）及管理信息系统的设计和开发，本文基于 CIM15 版本完成对统一电网信息模型的构建，构建思路以电网企业的业务场景及需求为依据，使生产管理、营销管理、调度自动化、营配集成应用的成果得以充分吸纳，以在云南电网构建唯一准确的“站线变户”关系作为应用目标，统一电网信息模型在CIM15基础上剪裁和补充而成，具体如图 1 所示，涵盖了客户、设备、拓扑、量测和地理方面的信息[3]。

2.3 模型设计

本文构建的模型由逻辑模型（属于领域模型）和物理模型构成，采用面向对象方式描述逻辑模型，有利于应用集成和信息互操作的实现，逻辑模型由六个部分构成，包括系统资源（PSR）、量测资源、设备、客户、拓扑连接、公共支持，以PSR对象为核心的电网资源包负责对电网的逻辑设备进行描述，资产设备包负责对资产及同逻辑设备的关系进行描述，用电客户包负责对电网供电与客户间的关系进行描述，拓扑连接包负责对导电设备间的连接关系进行描述，公共支持包负责提供类及全局数据类型定义（包括组织、位置等供其他包使用）;采用关系模式对物理模型的数据库（用于存储模型数据）进行设计，通过关系数据库技术的充分利用使存储和备份模型数据得以有效实现，物理模型以实体类、属性及关系（由逻辑模型定义）为依据实现对应的映射转化，将面向对象的模式通过数据库关系模式反映出来。对于关联关系复杂的对象通过采用一一对应映射特化类模型的方式，完成实体表的建立;对于稳定性较差的资产设备信息模型，通过直接映射抽象类资产模型完成实体表的建立;资产特化类模型为满足扩展需求，统一以资产实体及技术参数实体表存储[3]。

3 统一电网信息模型的管理

3.1 模型管理体系

统一电网信息模型需动态维护，为确保一致性和正确性，建立网省两级模型管理体系，包括4个环节：（1） 当需变更模型时（包括新增、修改、删除等），由管理体系内的模型需求人员提前准备好申请材料后，根据初步汇总和整理的申请内容提出相应申请，通过系统平台提交同一批变更申请。（2） 针对不同的处理流程（新增、修改、删除等），对已提交的申请由同级模型管理专员完成专业评判过程，根据具体流程单独定制设定和分析机制。（3） 接下来由同级审批人员处理完成分析后的变更内容，对已通过影响分析的申请由模型管理负责人完成专业评判过程，网级申请由网公司审批人员处理，由省公司和网公司审批人员对省级申请进行依次处理。（4） 对通过审批的申请由网公司模型管理专员在各级通告栏里展示完成通告的发布及展示，并向申请涉及的人员自动发送消息和邮件[4]。

3.2 基于元对象机制的模型管理

元数据的用途在于帮助数据生产单位对数据进行有效管理和维护，实现数据的查询、交换和共享过程。电网企业建立针对不同业务领域的元数据标准，以满足相应需求，作为核心语义模型，以XML文件为载体的统一电网信息模型借助包括XML Schema、OWL等在内的本体描述语言，为元数据标准建立映射转换关系提供了便利，对统一电网信息模型的变更则通过本体元数据的扩展实现，使信息资源的集成共享得以实现。模型管理的基本原理为：将统一电网信息模型（RDF/XML 格式）通过元对象机制（MOF）技术实现内存CIM元模型的形成，在内存中载入MOF/CIM元模型实现与数据库间同步机制的建立，具体如图2 所示。CIM元数据模型根据OMG定义属于M1模型层，而元模型（通过MOF技术构建）在模型管理系统中属于M2 层，抽象层次比CIM 模型层更高。而CIM元模型（位于MOF内存中）能够对M1层CIM模型进行完全描述（包括各组成类、属性及其关系），统一电网信息模型各种元素通过MOF/CIM 元模型进行完整描述（在内存中），在 MOF/CIM 基础上构建了对象池模型，并以该对象池为桥梁完成数据库同RDF/XML间同步机制的建立。在MOF/CIM内存库上即可建立模型管理及应用功能，数据层、业务逻辑层和表现层则通过采用模型-视图-控制器模式完成设计[5]。

3.3 模型管理体系

模型管理由元数据、逻辑模型及物理模型方面的管理构成，由统一电网信息模型管理系统实现数据模型的管理，如图3所示，提供多项功能（包括模型版本管理、导入/导出、比对、发布等）：

（1） 模型维护和建立，系统提供图形导入及新建模型的相应编辑功能。

（2） 全模型版本管理，模型管理以基础模型为核心，以各种不同的应用为依据管理系统能够提供不同特点的模型，并根据模型的变化情况实现不同模型版本（包括对应的图形和断面数据）的形成及保存，不断完善模型种类满足各类模型需求。（3） 模型验证，模型管理系统以CIM 标准和 RDF 语法为遵循，保证CIM /XML 格式及模型參数的准确，使用状态估计、参数识别等技术完成模型验证，以确保全模型的准确性、完整性。（4） 模型发布和同步，提供同步功能，确保模型的更新和完整，提供模型服务功能[6]。

4 总结

通过统一电网信息模型的构建，以实现描述全景电网视图的功能是目前电力行业的研究重点，为满足生产控制系统同信息管理系统间的通信需求，本文主要对云南电网统一信息模型共享平台进行了研究，在对云南电力企业信息化建设现状进行分析的基础上，提出了基于YNCIM模型的从发电厂到低压用户的统一电网信息模型，完成了统一电网信息模型库的构建并建立了模型管理体系，涵盖了客户、设备、拓扑、量测、地理方面的信息，并对主网模型、配网模型和客户模型进行了详细阐述，使信息集成和数据共享过程得以有效实现，此外还对基于元对象机制技术的统一电网信息模型管理系统做了进一步介绍，使电网信息模型的数据质量得以显著提升，提高了系统间信息集成和数据共享的质量和效率。

参考文献

[1] 李镇义，孙云枫，李焱，等.电网调度控制系统公共信息模型文件快速查询方法[J].电力系统自动化，2017（9）：116-122.

[2] 张启雁，王西超，高圣源，等.基于CIM与XML技术的变电站监控信息数据研究与解析[J]. 电力系统及其自动化学报， 2015（S1）：78-82.

[3] 王玉强，李广渊，宋江山，等.变电站监控信号的设计与优化[J].华北电力技术，2015（5）：51-55.

[4] Hong Chong Zhang，Jin He. Network Management System Design of Education Based on J2EE and JSP Network Framework[J]. Applied Mechanics and Materials， 2014 （651）：2475-2480.

[5] 徐文燕，代林洁.基于智能电网的监测集成平台统一信息模型研究[J].中国新技术新产品，2017（5）：41-42.

[6] 刘汇慧，杨成月，吴丽莎，等.面向智能电网二元复杂网络的电力统一空间信息模型[J].电信科学，2016（5）：155-159.

（收稿日期： 2019.01.09）