基于IEC 标准模型的营配信息共享平台设计研究

涂金金，韩晓云

（南京南瑞信息通信科技有限公司，江苏南京 210000）

传统范畴数据传输的预设模式存在多种问题，IEC 架构信息互通平台安装了互通接口，此接口存在广泛适应特性，并且传输时段速率比较高，使维护更加方便。IEC 协同多重数据能够通过安装的平台妥善传递，从而衔接异构特性多重数据库[1]。在我国经济不断发展的过程中，电网范畴内多重企业各层级部门都要创建顺畅互通的信息，只有创建互通路径，才能够设置高效协同的总机制，使原本商务智能化得到提高。IEC 标准模型能够促进统一架构中的信息分享，其具备互操作的特点，能够随时延展。抽象框架的模型覆盖电力相关对象，通过创建架构整合电网资源，集成细分多重系统，有效促进联合路径电网的运行[2]。以此，文中对基于IEC 模型的营配信息共享平台的设计进行分析。

1 IEC标准模型概述

IEC 标准对应用之间的消息交换进行了定义，包括在接口参考模型中确定的业务功能、利用活动图与用例表示接口之间的信息交换。IEC 中电网通用模型描述规范CIM 类型能够提供属性类、对象类，从而展现电力系统资源，定义基于CIM 的公共语言，不依赖信息内部也能够展示用电信息系统和其他类业务系统，就能够访问公共数据，实现信息的交换[3]。

IEC 标准模型具备4 种消息格式，分别为响应消息、请求消息、错误消息与事件消息。每种消息结构都具备消息头、应答选项、请求选项和消息体。图1为IEC 标准模型消息结构，不管是应答消息还是请求消息，都要设置消息头。

图1 IEC标准模型消息结构

为了能够使消息总线对信息状态进行区分，消息头使用名词与动词机制，对消息发送者的服务执行动作与操作对象进行定义。消息体根据具体应用需求进行选择，在发送消息信息时应用请求选项，以对具体请求参数描述；应答选项对响应消息成败状态进行表示，消息体对消息头名词、动词CIM 模型数据消息进行装载。根据IEC 标准实现配网标准定义和管理，营配一体化数据交互能够实现消息交互[4]。

2 平台的总体设计

为了充分使用供电企业现有用电信息采集系统和配电自动化系统中的软硬件资源，并同时满足运检、调度与营销专业的应用需求，创建了通信信道层、采集设备层、高级应用层与数据融合层4 个层次营配信息共享平台[5]，图2 所示为系统结构。

图2 系统结构

国家电网公司从2009 年第一批配电自动化试点到目前，已经在90 多个城市中应用配电自动化系统，但是因为配网相应专业系统之间信息集成度比较低，缺乏数据深入挖掘和使用，配网运行状态监测与故障隔离等功能使用不足，所以配电自动化系统的使用水平较低。为此，需要设计信息共享平台。

生产控制数据能够实现配电网调度与控制，使配电自动化系统能够实现数据收集、馈线自动化、运行监控、拓扑分析、图模管理。通过管理信息区域得到历史数据、实时数据、单相接地故障定位结果、图模文件等信息，使馈线自动定位结果、实时数据等信息在管理信息大区中推送[6]。图3 所示为智能配用电信息平台的部署。

图3 智能配用电信息平台的部署

管理信息大区也能够对配用电运行状态管控进行服务，利用配电网数据信息进行整合，有效实现配电网单相接地故障分析及配用电设备线路、管理与过载分析，实现故障的精准定位、配电网主动抢修、实时线损分析、用户用电行为分析与负荷预测等高级应用功能。

管理信息与生产控制大区将配用电统一数据支撑平台作为基础，利用协同管控机制实现责任区、权限、告警定义的统一管理，并且要求管理信息大区不会对生产控制大区发送权限遥控、修改等操作性指令。外部系统利用智能配用电信息系统、信息交互总线开展信息交互[7]。

3 平台的详细设计

3.1 信息集成模块

IEC 标准自身支持两个信息模型的1 对1 映射关系创建，在具备n个异构数据源时，要创建n2/2个映射关系。因此，异构数据源数量越多，创建的映射关系越多。另外，针对IEC 映射度的实际使用比较少及语义化的特点，为了集成异构数据源信息，使互操作性得到加强，降低映射次数，提出利用MDR 概念系统模型的顶层全域共享数据模型层、底层数据源层、中间注册层所创建的统一化三层集成架构体系[8]：

1）底层数据源层：主要包括不同部门、专业的数据源模型，也就是等待注册、抽取的信息模型；

2）中间注册层：由多元模型库构成，主要包括信息模型描述、存储的元数据和元模型库。另外，此层还能够提供信息注册工具软件，注册信息模型主要包括底层数据源层信息模型与全域逻辑数据模型。另外，为了降低各信息模型之间映射导致的冗余信息，提出使底层信息模型统一对全域逻辑数据模型映射的思想[9]。

3）顶层全域共享数据模型层：利用MDR 系列和相应标准深入研究，使用MDR 创建概念系统模型，实现数据共享。该全域概念系统模型与底层数据源模型无关，其属于独立第三方全域数据模型。各应用都能够利用顶层全域共享数据模型和注册数据服务得到感兴趣的数据，利用文中创建的全域数据模型能够将底层异构数据源屏蔽[10]。图4 所示为信息集成模块结构。

图4 信息集成模块结构

3.2 元数据管理

元数据管理用于实现信息模型的一体化管理，基于IEC 与电网企业业务拓展剪裁，实现通用信息模型的创建，主要包括电网、资产、市场、工程项目等业务领域。CIM 元数据管理能够作为一体化信息模型的支撑，也能够作为维护主营业务系统的统一化模型。

元数据管理还要实现安全控制、数据管理和检查，数据管理利用信息技术手段实现跟进。统一化信息共享平台具有较高的工作效率，通过业务实际职责制定信息维护主体。元数据管理利用科学手段对权限进行控制，并且维护信息主体，基于此实现数据内容与质量检查[11]。图5 所示为元数据管理关系。

图5 元数据管理关系

资源类型将同个信息平台内部标识的某模型对象类型作为基础，包括母线、变电站、变压器、交流电路，通过资源类型对资源类型属性进行管理和定义，实现数据库存储结构的生成。

关联类型管理能够维护模型关系，也就是不同资源类型关系。通过映射关系使统一化信息平台对关联关系进行维护，从而创建单独映射关系表，实现两个对象关联关系的存储。另外，集中存储类型不同的对象关联关系，利用关系类型对不同关联关系区分，所以关联关系管理尤为重要[12]。

关联关系表对不同模型对象关系进行记录，不同关联关系具有不同的类型。关联关系表基于统一化信息平台中变压器A 和变压器B 的关系对主从对象进行维护，如果主对象为变压器A，则从对象为变压器B。

关联类型表对各对象资源类型相应关系进行存储，对主从关联类型进行维护，图6 所示为关联关系的维护流程。

图6 关联关系的维护流程

元数据管理员能够实现模型对象关联类型的创建，在模型管理员对模型进行维护的过程中，利用关联类型表得到关联类型，之后创建模型对象关系[13]。

3.3 末端设备模型

通过UML 表示法创建配网末端设备公共信息模型，现代营配贯通通过运检侧低压用户接入点和营销侧表箱连接。由于经常更换表箱，导致接入点不稳定，因而会出现变更问题。以此，文中通过变压器、接入点、线路等设计营配贯通模型，具体为[14]：

1）增加集团客户管理模型，以此解决跨区域客户用电的问题；

2）设置电能表通信模型，加强智能电表的通信管理功能；

3）取消营销供电线路、电源、变电站、变压器，使用IEC 标准相关类；

4）转变接入点、电表箱的关联为接入点、计量点的关联，提高逻辑稳定性，实现关联路径的简化。

在配网模型的传统设计过程中，并没有考虑资产-资源的分类，而是在类中安装所有属性，在更换设备的过程中对资产信息与运行信息进行更新，工作量大。在资源与资产分开建模后，设备更换只需要将记录添加在资产表中即可，信息运行过程中不需要更新，图7 所示为资产-资源分开建模结构。

图7 资产-资源分开建模结构

5）在泛化类与资产信息类中设置物理特性与变压器，包括箱体参数类、变压器端子参数类；

6）在位置类中实现位置信息的设置；

7）在资产型号类中，实现产品型号的设置，将制造商信息设置到制造商类中；

8）在变压器箱体端子、电力变压器、电力变压器端子中实现变压器运行特性的设置[15-16]。

4 结束语

文中针对营配信息共享的问题提出了基于IEC标准的电力集成服务总线设计，此标准对电力系统应用之间集成所包括的公共信息模型与消息传递进行规范，使用总线模式管理并简化应用之间集成的拓扑结构，能够精准地将请求者消息传递给服务提供者，避免点对点交互模式的弊端，使系统维护的难度降低。另外，使用语义模型的校验功能，避免了系统在同一信息交互总线中传递信息模型，也避免了信息出现混乱的情况，保证了信息模型的一致性。使用IEC 标准和ESB 技术能够解决配电系统、营销系统的联络问题，从而实现营配一体化系统互操作信息的共享性与规范性。