CN102663094A - Iec61970cim模型校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IEC61970CIM模型校验方法，首先将CIM模型文件中的设备对象读入CIM对象内存库，以指针替换原先CIM模型文件中字符串形式的关联关系，解决反复读取CIM模型文件消耗大量时间的问题，并按照定义好的校验规则，对CIM对象内存库中的模型进行语法校验、语义校验、参数完备性校验、关联一致性校验、拓扑完整性校验等，能够将不符合校验规则的结果输出并展示给使用者，方便使用者对CIM模型快速修改，避免了其它系统内电网模型的错误建立，从而节省了大量的人力物力。

Description

IEC61970CIM模型校验方法

技术领域

本发明涉及了变电站系统处理的技术领域，具体涉及一种IEC61970CIM模型校验方法。

背景技术

随着电力系统和计算机技术的发展，电力系统自动化水平的不断提高，在电力系统中实现信息和功能共享越来越重要，各应用系统之间接口的标准化工作就具有很重要的意义。IEC 61970系列标准定义了能量管理系统应用程序接口(EMSAPI)，公共信息模型(CIM)是整个EMSAPI框架很重要的一部分。EMSAPI标准的目的是为了促进对不同卖方独立开发的能源管理系统(EMS)应用进行集成和对独立开发的整个EMS系统进行集成，或对EMS系统和其他涉及电力系统运行的不同方面的系统，例如发电或配电管理系统进行集成。用于控制中心各应用之间的信息交换以及控制中心以外系统间的信息交换。通过定义标准应用程序接口，使得这些应用或系统能够不依赖于信息的内部表示而存取公共数据和交换信息，完成对EMS的集成。

目前，国际上许多厂家已经将CIM应用于电力系统自动化的各级产品，例如RTU、自动抄表、电量设备和SCADA/EMS/DMS/PM的各种模型逐步采用CIM数据模型。CIM数据模型包含基本上所有和电力生产有关的数据，如RTU设备、SCADA数据、财务、网络连接、发电、检修和电力市场等。CIM是一个抽象模型，它表示了EMS信息模型中典型包含的电力企业的所有主要对象，包含这些对象的公共类和属性，以及它们之间的关系。对EMS应用而言，就是类与对象以通用的方式对电力系统中需要表示的模型进行建模。类是对现实世界中对象的描述，例如EMS中需要表示的电力系统模型，变压器、发电机、负荷和断路器等。这些对象需要以一种通用的形式表示，以达到兼容插入和互联运行的目的。CIM模型中的XML文件级交互是实现系统间数据交换的标准方式之一。然而，在进行CIM模型中的XML文件交互的过程中，有效的并且符合IEC 61970-503标准的CIM模型中的XML文件中的数据才可以被正确地被其它系统使用，但CIM模型中的XML中的模型数据可能并不满足电力系统的基本规则，这会引起其它系统内电网模型的错误建立，浪费大量的人力和物力。

发明内容

本发明的目的是克服CIM模型中XML文件中的模型数据可能并不满足电力系统的基本规则，引起其它系统内电网模型的错误建立的问题。本发明提供于的一种IEC61970CIM模型校验方法能够在CIM模型中XML文件交互前要对CIM模型中的XML文件的有效性进行校验，节省大量的人力物力。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤(1)，将CIM模型文件中的设备对象读入CIM对象内存库；

步骤(2)，用指针描述CIM对象内存库中CIM模型设备之间关联关系；

步骤(3)，从步骤(2)所述CIM对象内存库中获取所述用指针描述设备之间关联关系的CIM模型，并对获取CIM模型进行语法校验、语义校验、参数完备性校验、关联一致性校验、拓扑完整性校验；步骤(4)，输出并显示不符合步骤(3)所述各类校验的CIM模型。

前述的IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：所述步骤(1)将CIM模型文件中的设备对象读入CIM对象内存库的具体步骤如下，

步骤(1)，使用SAX接口解析CIM模型文件；

步骤(2)，将SAX接口解析得到的内容放入CIM对象内存库中。

前述的IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：所述步骤(3)对获取CIM模型进行语法校验是将获取的CIM模型中的XML文件的放入XML解析器校验的，包括以下内容，

1)校验XML文件中是否有且仅有一个根元素，其他所有的元素都是所述根元素的子元素，若存在多个根元素或者其他任一元素不是根元素的子元素，则在步骤(4)中输出；

2)校验起始标签和结束标签是否匹配，结束标签是否存在，若起始标签和结束标签不匹配或者结束标签不存在，则在步骤(4)中输出；

3)校验XML文件中大小写是否一致，若XML文件中大小写不一致，则在步骤(4)中输出；

4)校验XML文件中元素是否正确嵌套且子元素完全包括在父元素中，若XML文件中元素嵌套不正确或者任一子元素不包括在父元素中，则在步骤(4)中输出；

5)校验XML文件中元素属性是否包括在引号中，若XML文件中元素属性不包括在引号中，则在步骤(4)中输出；

6)校验XML文件中元素中的属性是否重复，若XML文件中元素中的属性重复，则在步骤(4)中输出。

前述的IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：所述步骤(3)对获取CIM模型进行语义校验是符合CIM/RDF Schema中模式规范的，包括以下内容，

1)校验以“cim:”为前缀的标签的格式包括大小写，若以“cim:”为前缀的标签的格式上不符合CIM/RDF Schema中规定，则在步骤(4)中输出；

2)校验XML文件中元素属性，若XML文件中元素属性不正确归属于相应的类，则在步骤(4)中输出；

3)校验关联中引用的资源标识所对应的元素，若关联中引用的资源标识所对应的元素不存在于同一XML文件中，则在步骤(4)中输出；

4)校验枚举类型中的CIM名空间，若枚举类型中的CIM名空间不与文档处理指令中出现的CIM名空间一致，则在步骤(4)中输出；

5)校验关联的重数，若关联的重数不符合CIM/RDF Schema中规定，则在步骤(4)中输出。

前述的IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：所述步骤(3)对获取CIM模型进行参数完备性校验，包括以下内容，

1)校验关键属性，若关键属性不存在，则在步骤(4)中输出；

2)校验名称属性，若名称属性不唯一，则在步骤(4)中输出；

3)校验字符串长度，若字符串长度不符合规定则在步骤(4)中输出。

前述的IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：所述步骤(3)对获取CIM模型进行关联一致性校验，包括以下内容，

1)校验CIM模型中包含有双向的关联，若从关联的任一侧到另一侧所描述的信息不一致，则在步骤(4)中输出；

2)CIM模型中导电设备与设备容器之间通过关联属性形成直接的关联，导电设备还通过路径与设备容器间建立另一种不同途径的关联，校验CIM模型通过上述两种不同途径建立起的导电设备与设备容器之间的关联是否保持一致，若不一致，则在步骤(4)中输出；

3)校验一个设备的关联属性是否关联到一种或几种类型的设备，若没有关联，则在步骤(4)中输出。

前述的IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：所述步骤(3)对获取CIM模型进行拓扑完整性校验，包括以下内容，

1)校验端子数目端子是否正确，若不正确，则在步骤(4)中输出；

2)校验节点是否空挂，即任何一个节点至少连接两个设备，若是空挂，则在步骤(4)中输出。

前述的IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：所述步骤(3)CIM对象内存库还设有应用程序编程接口API。

本发明的有益效果是：本发明首先将CIM模型文件中的设备对象读入CIM对象内存库，以指针替换原先CIM模型文件中字符串形式的关联关系，解决反复读取CIM模型文件消耗大量时间的问题，并按照定义好的校验规则，对CIM对象内存库中的模型进行语法校验、语义校验、参数完备性校验、关联一致性校验、拓扑完整性校验等，最后将不符合校验规则的情况展示给使用者，方便使用者的快速修改，避免了其它系统内电网模型的错误建立，节省了大量的人力物力。

附图说明

图1是本发明的IEC61970CIM模型校验方法的系统框图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明首先将CIM模型文件中的设备对象读入CIM对象内存库，以指针替换原先CIM模型文件中字符串形式的关联关系，解决反复读取CIM模型文件消耗大量时间的问题，并按照定义好的校验规则，对CIM对象内存库中的模型进行语法校验、语义校验、参数完备性校验、关联一致性校验、拓扑完整性校验等，最后将不符合校验规则的情况展示给使用者，方便使用者对CIM模型文件快速修改，避免了其它系统内电网模型的错误建立，节省了大量的人力物力，本发明具体包括以下步骤：

第一步，将CIM模型文件中的设备对象读入CIM对象内存库；

第二步，用指针描述CIM对象内存库中CIM模型设备之间关联关系；

第三步，从第二步所述CIM对象内存库中获取所述用指针描述设备之间关联关系的CIM模型，并对获取CIM模型进行语法校验、语义校验、参数完备性校验、关联一致性校验、拓扑完整性校验；

第四步，输出并显示不符合第三步所述各类校验的CIM模型。

所述第一步将CIM模型文件中的设备对象读入CIM对象内存库的具体还包括如下步骤：

1)使用SAX接口解析CIM模型文件；

2)将SAX接口解析得到的内容放入CIM对象内存库中。

由于CIM模型文件是一个符合XML标准的文件，虽然可以使用标准的接口(如DOM、SAX)对其进行读取，但是这种读取方式有其局限性。SAX接口速度快，但只能进行一次性的读取，不能满足对CIM模型中对象反复遍历的要求；DOM可以对XML文件进行反复读取，但速度慢，在对CIM模型中对象反复遍历的过程中将会花费大量的时间。本发明能够将后续的校验均针对CIM内存库中的对象进行，极大满足数据读取的方便性和快速性，解决反复读取CIM模型文件消耗大量时间的问题，CIM内存库中设备之间关联关系的描述采用指针的方式，这将会大大加快遍历的速度。例如，在校验关联正确性时，对每个开关(Breaker)读取其关联属性Equipment.MemberOf_EquipmentContainer。如果采用DOM的方式，则需要遍历所有的EquipmentContainer以找到相应的设备容器；而采用CIM对象内存库的方式，只需要从该属性获得执行设备容器的指针，即可找到相应的设备容器，所花费的时间几乎可以忽略不计。

所述第三步对获取CIM模型进行语法校验是将获取的CIM模型中的XML文件的放入XML解析器校验的，包括以下内容，

1)校验XML文件中是否有且仅有一个根元素，其他所有的元素都是所述根元素的子元素，若存在多个根元素或者其他任一元素不是根元素的子元素，则在第四步中输出并显示给使用者；

2)校验起始标签和结束标签是否匹配，结束标签是否存在，若起始标签和结束标签不匹配或者结束标签不存在，则在第四步中输出并显示给使用者；

3)校验XML文件中大小写是否一致，若XML文件中大小写不一致，则在第四步中输出并显示给使用者；

4)校验XML文件中元素是否正确嵌套且子元素完全包括在父元素中，若XML文件中元素嵌套不正确或者任一子元素不包括在父元素中，则在第四步中输出并显示给使用者；

5)校验XML文件中元素属性是否包括在引号中，若XML文件中元素属性不包括在引号中，则在第四步中输出并显示给使用者；

6)校验XML文件中元素中的属性是否重复，若XML文件中元素中的属性重复，则在第四步中输出并显示给使用者。

所述第三步对获取CIM模型进行语义校验要符合CIM/RDFSchema中模式规范，才称得上是有效的CIM模型，包括以下内容，

1)校验以“cim:”为前缀的标签的格式包括大小写，若以“cim:”为前缀的标签的格式上不符合CIM/RDF Schema中规定，则在第四步中输出并显示给使用者；

2)校验XML文件中元素属性，若XML文件中元素属性不正确归属于相应的类，则在第四步中输出并显示给使用者；

3)校验关联中引用的资源标识所对应的元素，若关联中引用的资源标识所对应的元素不存在于同一XML文件中，则在第四步中输出并显示给使用者；

4)校验枚举类型中的CIM名空间，若枚举类型中的CIM名空间不与文档处理指令中出现的CIM名空间一致，则在第四步中输出并显示给使用者；

5)校验关联的重数，若关联的重数不符合CIM/RDF Schema中规定，则在第四步中输出并显示给使用者。

CIM模型中包含了大量的参数信息，但是它不可能包含所有的参数模型信息，而是根据需要支持的应用包含不同的参数模型信息。第三方系统在使用CIM模型之前，应该根据应用需求，对CIM模型中包含参数的完备性进行校验，以判断其能否满足本系统的需要。由于不同系统对模型参数有不同的需求，因此参数校验应该能够灵活地配置，所述第三步对获取CIM模型进行参数完备性校验，包括以下内容，

1)校验关键属性，若关键属性不存在，则在第四步中输出并显示给使用者，对于第三方系统来说，有些设备属性是必须的，如设备名、电阻、电抗以及一些重要的关联属性等。因此必须能够对模型中设备对象的属性进行配置，指定关键属性，在校验时确保这些属性必须存在；

2)校验名称属性，若名称属性不唯一，则在第四步中输出并显示给使用者，有的系统要求设备的名称具有全网唯一性，有的系统要求设备的名称在同一厂站下是唯一的，这是名称唯一性校验的两个主要需求；

3)校验字符串长度，若字符串长度不符合所要使用的系统规定(表1中对字符串长度的描述)，则在第四步中输出并显示给使用者，某些系统对于设备名称等字符串的长度有严格要求，因此需要在使用CIM模型之前对某些属性的字符串长度进行校验，以判断其能够被本系统使用。

参数校验配置信息用二维方式描述下表1所示：

表1  配置信息用二维方式描述

关联一致性是CIM对象中非常重要的属性，通过关联关系，可以分析设备间的拓扑关系、设备所属的容器信息、以及设备与非设备间的关系，所述第三步对获取CIM模型进行关联一致性校验，包括以下内容：

1)校验CIM模型中包含有双向的关联，若从关联的任一侧到另一侧所描述的信息不一致，则在第四步中输出并显示给使用者。CIM中类与类之间的关联是双向的，如果CIM模型中包含有双向的关联，那么必须保证从关联的任一侧到另一侧所描述的信息是一致的。例如，厂站与电压等级之间若描述其双向关联关系，则厂站包含的电压等级关联与电压等级所属的厂站关联在个数和类别上必须是一致的。双向关联的处理原则是处理完单向关联后，判断如果有双向关联，则必须要保证双向关联的一致性。如果没有双向关联，不一定要求必须提供双向关联。

2)CIM模型中导电设备与设备容器之间通过Equipment.MemberOf_EquipmentContainer关联属性形成直接的关联，还能通过路径ConductingEquipment→Terminal→ConnectivityNode→EquipmentContainer与设备容器间建立另一种不同途径的关联，校验CIM模型通过上述两种不同途径建立起的导电设备与设备容器之间的关联是否保持一致，若不一致，则在第四步中输出并显示给使用者。

3)校验一个设备的关联属性是否关联到一种或几种类型的设备如Breaker的Equipment.MemberOf_EquipmentContainer属性只能关联到厂站、电压等级、间隔，若没有关联，则在第四步中输出并显示给使用者。

在CIM模型中，拓扑关系主要是通过端子(Terminal)和节点(ConnectivityNode)来描述的。由于CIM中类与类之间关联的重数没有很严格的限制，因此必须在使用CIM模型之前根据电力系统的实际情况对于CIM模型中的拓扑关系实施严格的校验，以保证模型在拓扑方面的完整性和正确性，避免对于后续应用的影响，所述第三步对获取CIM模型进行拓扑完整性校验，包括以下内容：

1)校验端子数目端子是否正确，设备分双端设备和单端设备，双端设备有断路器、刀闸、交流线段、直流线段、串联容抗器，单端设备有接地刀闸、同步机、母线、变压器绕组、并联容抗器、负荷。校验过程中必须确保这些设备的端子数目正确，则在第四步中输出并显示给使用者；

2)校验节点是否空挂，即任何一个节点至少连接两个设备，任何一个节点，必然至少连接两个设备，因此节点(ConnectivityNode)的必须关联至少两个设备，凡不满足此条件，必然出现节点空挂现象，若空挂，则在第四步中输出并显示给使用者。

所述第三步CIM对象内存库还设有应用程序编程接口API，根据提供便捷的API，有一定编程经验的使用者可以方便地添加新的规则，且不会影响原有校验规则的正确运行。

综上所述，本发明首先将CIM模型文件中的设备对象读入CIM对象内存库，以指针替换原先CIM模型文件中字符串形式的关联关系，解决反复读取CIM模型文件消耗大量时间的问题，并按照定义好的校验规则，对CIM对象内存库中的模型进行语法校验、语义校验、参数完备性校验、关联一致性校验、拓扑完整性校验等，最后将不符合校验规则的情况展示给使用者，方便使用者的快速修改，避免了其它系统内电网模型的错误建立，节省了大量的人力物力。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），将CIM模型文件中的设备对象读入CIM对象内存库；

步骤（2），用指针描述CIM对象内存库中CIM模型设备之间关联关系；

步骤（3），从步骤（2）所述CIM对象内存库中获取所述用指针描述设备之间关联关系的CIM模型，并对获取CIM模型进行语法校验、语义校验、参数完备性校验、关联一致性校验、拓扑完整性校验；

步骤（4），输出并显示不符合步骤（3）所述各类校验的CIM模型。

2.根据权利要求1所述的IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：所述步骤（1）将CIM模型文件中的设备对象读入CIM对象内存库的具体步骤如下，

步骤（1），使用SAX接口解析CIM模型文件；

步骤（2），将SAX接口解析得到的内容放入CIM对象内存库中。

3.根据权利要求1所述的IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：所述步骤（3）对获取CIM模型进行语法校验是将获取的CIM模型中的XML文件的放入XML解析器校验的，包括以下内容，

1）校验XML文件中是否有且仅有一个根元素，其他所有的元素都是所述根元素的子元素，若存在多个根元素或者其他任一元素不是根元素的子元素，则在步骤（4）中输出；

2）校验起始标签和结束标签是否匹配，结束标签是否存在，若起始标签和结束标签不匹配或者结束标签不存在，则在步骤（4）中输出；

3）校验XML文件中大小写是否一致，若XML文件中大小写不一致，则在步骤（4）中输出；

4）校验XML文件中元素是否正确嵌套且子元素完全包括在父元素中，若XML文件中元素嵌套不正确或者任一子元素不包括在父元素中，则在步骤（4）中输出；

5）校验XML文件中元素属性是否包括在引号中，若XML文件中元素属性不包括在引号中，则在步骤（4）中输出；

6）校验XML文件中元素中的属性是否重复，若XML文件中元素中的属性重复，则在步骤（4）中输出。

4.根据权利要求1所述的IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：所述步骤（3）对获取CIM模型进行语义校验是符合CIM/RDF Schema中模式规范的，包括以下内容，

1）校验以“cim:”为前缀的标签的格式包括大小写，若以“cim:”为前缀的标签的格式上不符合CIM/RDF Schema中规定，则在步骤（4）中输出；

2）校验XML文件中元素属性，若XML文件中元素属性不正确归属于相应的类，则在步骤（4）中输出；

3）校验关联中引用的资源标识所对应的元素，若关联中引用的资源标识所对应的元素不存在于同一XML文件中，则在步骤（4）中输出；

4）校验枚举类型中的CIM名空间，若枚举类型中的CIM名空间不与文档处理指令中出现的CIM名空间一致，则在步骤（4）中输出；

5）校验关联的重数，若关联的重数不符合CIM/RDF Schema中规定，则在步骤（4）中输出。

5.根据权利要求1所述的IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：所述步骤（3）对获取CIM模型进行参数完备性校验，包括以下内容，

1）校验关键属性，若关键属性不存在，则在步骤（4）中输出；

2）校验名称属性，若名称属性不唯一，则在步骤（4）中输出；

3）校验字符串长度，若字符串长度不符合规定则在步骤（4）中输出。

6.根据权利要求1所述的IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：所述步骤（3）对获取CIM模型进行关联一致性校验，包括以下内容，

1）校验CIM模型中包含有双向的关联，若从关联的任一侧到另一侧所描述的信息不一致，则在步骤（4）中输出；

2）CIM模型中导电设备与设备容器之间通过关联属性形成直接的关联，导电设备还通过路径与设备容器间建立另一种不同途径的关联，校验CIM模型通过上述两种不同途径建立起的导电设备与设备容器之间的关联是否保持一致，若不一致，则在步骤（4）中输出；

3）校验一个设备的关联属性是否关联到一种或几种类型的设备，若没有关联，则在步骤（4）中输出。

7.根据权利要求1所述的IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：所述步骤（3）对获取CIM模型进行拓扑完整性校验，包括以下内容，

1）校验端子数目端子是否正确，若不正确，则在步骤（4）中输出；

2）校验节点是否空挂，即任何一个节点至少连接两个设备，若是空挂，则在步骤（4）中输出。

8.根据权利要求1-7任一项所述的IEC61970CIM模型校验方法，其特征在于：所述步骤（3）CIM对象内存库还设有应用程序编程接口API。

Images