CN102760184A - 一种异构电力应用系统的信息交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种异构电力应用系统的信息交互方法，其步骤为：制定异构系统数据信息统一命名和编码规范；建立异构系统的CIM共源模型库以及异构系统数据模型与CIM模型之间的映射关系；异构系统的适配器依据映射关系将其数据模型转换为标准CIM模型，校验后被导入CIM共源模型库保存；适配器再将转换后的CIM模型信息封装成IEC61968消息发送至电力企业集成总线上对应的接口队列；电力企业集成总线再将消息路由到目标系统的接口队列；目标系统的接口适配器读取消息并解析，再将获得的CIM模型信息转换为目标系统能够识别和处理的数据形式；打包后发送给目标系统进行数据处理，最后将结果返回给源系统，实现异构系统间的信息交互。

Description

一种异构电力应用系统的信息交互方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种异构电力应用系统的信息交互方法。

背景技术

在早期的电力系统自动化建设中，由于缺乏统一的规划和设计，没有遵循统一的数据模型、接口规范和通信协议等，构成了许多相对独立、异构和封闭的应用系统，而且各系统分属于不同的业务部门管理和维护，使得各系统之间难以进行业务集成和数据共享，造成了“信息孤岛”现象的广泛存在。然而随着电力系统综合管理水平的不断提高，各个分布式的应用系统间业务联系越来越紧密，需要交互的数据量也越来越大，如何解决各业务系统的孤岛运行问题，实现系统的无缝集成与互联互通，促进系统间信息的交互共享及企业内各部门之间业务的有序流转已经成为电力企业亟待解决的主要问题。而随着计算机技术、信息通信技术等领域内新技术、新成果的不断涌入以及企业自身业务需求的不断发展变化，势必又会形成许多新的异构应用系统，给电力企业应用集成带来新的挑战。

异构作为影响企业应用系统集成的一个主要原因，系统的异构性主要体现在电力系统硬件平台、开发语言、操作系统、数据模型、接口规范、通信规约等的不一致上，但从异构系统集成角度出发，重点需要解决两个方面的问题：一、系统间数据模型的一致性。模型的一致性是指系统中设备编码、信息编码等采用统一的编码规范使系统交互具备相同的语义基础、设备间的连接关系、信息的逻辑关系采用规范化的描述方法使信息交互具备统一的语法基础；二者结合形成一种具有自我描述能力的数据交互方法，彼此之间能够互相理解、识别，形成互操作的语言基础。二、系统间具有统一的接口规范，即数据怎么传的问题。表现在系统的数据组织方式、接口通信方式、接口安全要求、传输控制等遵循相同的协议；接口实现采用相同的技术，确保彼此间能够实现数据的无缝传输。

针对以上问题，国际标准组织IEC TC57先后制定了IEC61970/61968标准致力于解决EMS、DMS的系统集成问题，我国也等同采纳以上标准制定了对应的行业标准。国际电工委员会(IEC)制定的能量管理系统应用程序接口(EMS-API)IEC 61970系列标准通过定义标准应用程序接口，使得应用和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。标准由两个主要部分组成：公共信息模型CIM及组件接口规范CIS；公用信息模型(CIM)是整个EMS-API框架的语义部分，它定义了EMS-API的语义；IEC61970-5公共信息模型的资源描述框架模式CIM-RDF部分定义了EMS—API的语法；组件接口规范CIS定义了EMS—API的标准接口服务以实现组件间的信息交互。

与IEC61970标准类似，IEC 61968标准用于规范DMS应用功能的集成，IEC 61968标准也是建立在CIM基础之上，并尽可能从已有类扩展新的子类，同时增加一组全新的类对配电问题域中发现的对象进行建模。因此，完整的CIM建模理论包含IEC61970和IEC61968两个部分。为避免与IEC61970重复，IEC61968并不定义应用程序接口，而是定义配电业务标准消息使其通过IEC61970的API进行传输。IEC61968涉及DMS中配网运行（DO）、台账与资产管理（AM）、运行计划于优化（OP）、维护与建设（MC）、配网扩展规划（NE）、客户支持（CS）、抄表与控制（MR）七大配电管理业务功能标准消息格式，提出的总体架构体系模型、数据模型、功能设计和子系统接口设计方法与面向SOA的架构思想相结合能够有效支持电网管理的多种分布式软件应用的系统集成，连接运行于不同环境下的遗留系统和新建业务系统。如何采用一个先进的电力企业集成架构使其不仅能够满足现有企业应用系统的集成需求，实现系统之间的无缝集成和互联互通；还能够支持未来新增应用系统的接入运行是企业集成要解决的重要问题。

发明内容

针对现有异构电力应用系统集成方法的不足，通过研究基于IEC61970/61968系列标准的公共信息模型规范、统一接口规范、消息格式规范，本发明提供一种异构电力应用系统间的信息交互流程及方法以实现异构电力系统间的集成，有效解决企业发展过程中的信息共享问题。

本发明提供的一种异构电力应用系统的信息交互方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：

（1）制定异构系统数据信息统一命名和编码规范；为系统设备信息、参数信息、控制信息、保护信息等各类型数据信息分配唯一的资源标识ID；

（2）依据IEC61970/61968系列标准，建立异构系统的CIM共源模型库，以及异构系统数据模型和CIM模型之间的映射关系；

（3）所述异构系统与匹配其接口的适配器建立通信连接，并依据所述映射关系将异构系统的数据模型转换为标准的CIM模型并进行模型的一致性校验，校验合格的模型文件被导入所述共源CIM模型库进行存储。

（4）所述适配器将转换后的数据信息封装成IEC61968消息，经过一致性校验发送至电力企业集成总线UIB为其分配的接口队列；

（5）所述电力企业集成总线UIB对存入的消息进行有效性检验，检验合格的消息经所述电力企业集成总线UIB发送到目标系统接口队列；

（6）目标系统从接口队列中读取消息并进行解析，依据所述映射关系将解析获得的标准CIM模型信息转换为目标异构系统能够识别的数据形式。

（7）所述目标系统的接口适配器将转换后的数据重新进行打包，并将形成的数据包发送给目标系统进行数据处理，目标系统将处理后的结果返回给源系统，实现异构系统间的信息交互。

其中，所述步骤（1）采用统一数据命名及编码规范建立异构系统中所有数据信息的资源标识ID，确保所述资源标识ID是全局唯一的。

其中，所述步骤（2）建立异构系统CIM共源模型库的步骤为：将异构系统采用面向对象的建模方法抽象为类、对象、属性以及关系的逻辑结构模型，结合关系型数据库的数据存储方式，建立面向对象模型中类、对象、属性、关系与关系模型中的表、主键、字段、外键之间的对应关系，建立异构系统的CIM共源模型库，为异构系统信息交换提供统一的语法基础。

其中，所述步骤（2）映射关系的建立包括如下步骤：

I．建立所述系统数据模型和CIM模型中数据信息描述名称之间的映射关系；例如：IEC61850提出的SCL模型中用pos表示开关位置，在CIM模型中开关位置用SwitchPosition表示；无功能量可以用TotVArh（SCL模型）表示也可以用ReactiveEnergy表示（CIM模型），这样的映射规则虽然琐碎繁杂，但是结构相对简单；

II．依据CIM模型中类之间的关联、继承和包含关系梳理异构系统中数据信息间的相互作用，并建立关系映射规则；如：多个量测值Measurment关联于一个Terminal结点，多个Terminal结点包含于一个Conducting Equipment设备，因此对于一个测量值首先应确定它测量的类型是什么，属于哪个Measurement类，其次确定其是从哪个设备的端点测得的，该端点连接到哪个Connectivity Node，如此找到CIM中对应的数据信息名称及位置，建立两者之间的映射关系。映射关系的建立可以人工手动建立，也可开发专用的映射规则配置工具进行自动生成映射规则库供转换程序查询、调用。

其中，所述步骤（3）模型的一致性校验包括如下步骤：

1）对模型文件的格式进行良好性检验，检验模型文件是否符合XML语言的基本语法；

2）进行模型文件的语义语法有效性检验，检验CIM/XML模型文件语法是否满足资源描述框架模式RDF Schema的约束规范；

3）对模型文件描述的内容进行检验，确保模型文件反映了实际电力系统资源之间的关系。

其中，所述步骤（3）包括如下步骤：

<1>所述适配器接收异构系统的消息文件并进行解析；

<2>所述适配器通过查询模型映射规则，将解析获得的数据信息转换为标准的CIM数据并进行一致性校验，模型校验通过则导入CIM共源模型库，否则修改映射规则后重新进行转换；

其中，所述步骤（4）中适配器按照IEC61968标准定义的消息规范封装CIM模型数据，形成标准消息文件并进行一致性校验，确保消息描述信息、控制信息及消息体符合IEC61968中具体业务的消息类型规范，经过一致性校验后，消息可以通过常见的JMS客户端、WebService客户端等方式由消息代理器发送到企业集成总线上对应的接口队列，否则按照所述规范重新进行消息封装消息。

其中，所述步骤（5）中所述总线读取消息文件，并对消息格式、内容、权限进行有效性检验，不符合IEC61968标准信息格式规范、内容不正确或权限不足的消息放入死信队列，由管理员进行查询、处理；有效性检验合格的消息则根据消息的内容“动词+名词”路由到目标系统接口队列上由目标系统接口适配器进行处理。

其中，所述步骤（6）包含如下步骤：

①所述目标系统适配器从接口队列中读取消息并进行解析；

②所述目标系统适配器将解析获得的CIM模型信息转换为目标系统能够识别的数据形式。

其中，所述CIM共源模型库包含模型文件/增量模型文件的导入、导出功能，模型展示和维护功能以及模型校验功能，其中模型校验用于在模型导入前检测其是否标准且符合实际，是确保系统间具备互操作的重要基础。模型校验包含模型文件格式的良好性校验、语法的有效性校验及模型内容是否符合实际三个层次的检测，模型文件格式的良好性是指模型文件须符合XML语言的基本语法，如：检测起止标识符是否成对出现、文件是否有且仅有一个根元素、大小写是否一致、元素有无重复等。模型文件通过良好性检验之后才具备有效性检验的基础，有效性检验是指CIM/XML文件是否满足资源描述框架模式RDF Schema的约束规范，如：命名空间有无缺省，类名、属性名、关系作用名是否符合规范、引用的资源标识符是否存在等，满足格式和语法校验的文件才是有效的CIM-XML，可以在系统间进行标准数据的交换。模型内容的校验是通过实际的电力系统原理、一次系统拓扑图、二次系统设备关联关系、测量值采集点等具体信息对模型文件的描述内容进行正确性校验，确保模型能够正确反映实际电力系统资源之间的关系。通过以上三个层次的校验，CIM-XML文件才能被正确解析，将标准数据导入到CIM模型库中。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

（1）本发明提出异构系统之间进行信息交互的一整套流程，涉及电力系统资源统一编码规范、异构系统共源建模方法、数据模型转换方法及信息传输机制等主要环节，能够有效解决配电网遗留的异构系统集成问题，打破目前应用系统的孤岛运行状态，实现异构系统间的信息共享。

（2）本发明基于采用公共信息模型CIM理论对异构系统进行共源建模，使异构系统的数据模型均经过转换导入共源模型库中进行统一管理，有效解决系统集成的互操作问题。

（3）本发明提出了模型一致性测试方法，对导入共源模型库的数据文件进行格式、语法、语义及内容校验，确保异构系统间具有统一的数据交互基础，屏蔽系统源数据模型的异构性，使经过封装、转换的应用系统能够接入电力企业集成总线。

附图说明

图1为本发明提供的基于电力企业集成总线的异构系统集成框架图。

图2为本发明提供的遗留的异构应用系统数据交互体系流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施方法对本发明作进一步的详细说明。

图1为基于IEC61968电力企业集成总线的异构系统集成框架图。图中企业基于J2EE架构的遗留应用系统A、基于.NET架构的遗留应用系统B以及数据库系统都是相互异构的，且不符合电力企业集成总线的IEC61968接口要求无法直接接入总线，只有经过各自适配器对其接口进行封装和改造以符合总线接入要求，具有服务管理、配置管理、安全管理等功能的电力企业集成总线对各个系统发来的消息进行过滤、校验、并通过查询注册在服务中心的服务目录，最终将消息路由到能够完成该消息内容的目标系统执行相应服务。

图2为异构应用系统数据交互流程示意图。本发明提出的异构系统数据交互方法在具体实施时依次由以下五个步骤予以实现：

步骤（1）展示了应用系统与适配器建立通信连接的过程。当应用系统需要与外界进行数据交互时，系统将数据打包成一个消息文件并作为客户端向接口适配器发送连接请求，若适配器处于空闲状态则返回一个接受请求的应答信号，建立连接；若系统没有接收到该应答信号则持续发送连接请求。

步骤（2）表现了适配器的数据处理过程，适配器接收到系统传来的消息文件后先对文件进行解析，之后适配器通过查询模型映射规则将解析获得的数据转换为标准的CIM数据导入CIM共源模型库，为确保模型的统一性导入前须进行一致性校验；模型数据入库后，适配器重新按照IEC61968标准定义的业务消息规范组装消息，消息经过一致性校验后发送到总线中对应的接口队列。

在步骤（3）中，总线从接口队列取出消息文件并根据消息格式、内容等对其有效性检验，不符合IEC61968标准消息格式规范或权限不足的消息将被放入死信队列，由管理员进行处理；经过有效性检验的消息被总线路由、传输到目标系统的接口队列中等待处理。

步骤（4）中，目标系统的适配器从其对应的消息队列中取出标准的消息文件进行解析，查询模型映射规则并将CIM模型数据转换为目标应用系统能够识别和处理的形式进行打包处理形成的新的消息文件，再通过接口适配器发送到目标系统。

步骤（5）中，目标系统根据接收到的消息文件进行相应的数据处理操作并返回处理结果。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种异构电力应用系统的信息交互方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）制定异构系统数据信息统一命名和编码规范，为各类型数据信息分配唯一的资源标识ID；

（2）依据IEC61970/61968系列标准，建立异构系统的CIM共源模型库以及异构系统数据模型和CIM模型之间的映射关系；

（3）所述异构系统与匹配其接口的适配器建立通信，并依据所述映射关系将异构系统的数据模型转换为标准的CIM模型并进行模型的一致性校验，校验合格的模型文件被导入所述共源CIM模型库进行存储；

（4）所述适配器将转换后的数据信息封装成IEC61968消息，经过一致性校验后发送至电力企业集成总线UIB为其分配的接口队列；

（5）所述电力企业集成总线UIB对存入的消息进行有效性检验，检验合格的消息经所述电力企业集成总线UIB发送到目标系统的接口队列；

（6）目标系统从接口队列中读取消息并进行解析，依据所述映射关系将解析获得的标准CIM模型信息转换为目标异构系统能够识别的数据形式；

（7）所述目标系统的接口适配器将转换后的数据重新进行打包，并将形成的数据包发送给所述目标系统进行数据处理，目标系统将处理后的结果返回给源系统，实现异构系统间的信息交互。

2.如权利要求1所述的信息交互方法，其特征在于，所述步骤（1）采用统一数据命名及编码规范建立异构系统中所有数据信息的资源标识ID，确保所述资源标识ID是全局唯一的。

3.如权利要求1所述的信息交互方法，其特征在于，所述步骤（2）建立异构系统CIM共源模型库的步骤为：将异构系统采用面向对象的建模方法抽象为类、对象、属性以及关系的逻辑结构模型，结合关系型数据库的数据存储方式，建立面向对象模型中类、对象、属性、关系与关系模型中的表、主键、字段、外键之间的对应关系，建立异构系统的CIM共源模型库。

4.如权利要求1所述的信息交互方法，其特征在于，所述步骤（2）映射关系的建立包括如下步骤：

I．建立所述系统数据模型和CIM模型中数据信息描述名称之间的映射关系；

II．依据CIM模型中类之间的关联、继承和包含关系梳理异构系统中数据信息间的相互作用，并建立关系映射规则。

5.如权利要求1所述的信息交互方法，其特征在于，所述步骤（3）模型的一致性校验包括如下步骤：

1）对模型文件的格式进行良好性检验，检验模型文件是否符合XML语言的基本语法；

2）进行模型文件的语义语法有效性检验，检验CIM/XML模型文件语法是否满足资源描述框架模式RDF Schema的约束规范；

3）对模型文件描述的内容进行检验，确保模型文件反映实际电力系统资源之间的关系。

6.如权利要求1所述的信息交互方法，其特征在于，所述步骤（3）包括如下步骤：

<1>所述适配器接收异构系统的消息文件并进行解析；

<2>所述适配器通过查询模型映射规则，将解析获得的数据信息转换为标准的CIM数据并进行一致性校验，模型校验通过则导入CIM共源模型库，否则修改映射规则后重新进行转换。

7.如权利要求1所述的信息交互方法，其特征在于，所述步骤（4）中适配器按照IEC61968标准定义的消息规范封装CIM模型数据，形成标准消息文件并进行一致性校验，校验通过则发送到总线上对应的接口队列，否则将重新按照所述规范进行消息封装。

8.如权利要求1所述的信息交互方法，其特征在于，所述步骤（5）中所述总线读取消息文件，并对消息格式、内容和权限进行有效性检验，不符合IEC61968标准信息格式规范、内容不正确或权限不足的消息放入死信队列；有效性检验合格的消息被总线路由到目标系统接口队列等侯处理。

9.如权利要求1所述的信息交互方法，其特征在于，所述步骤（6）包含如下步骤：

①所述目标系统适配器从接口队列中读取消息并进行解析；

②所述目标系统适配器将解析获得的CIM模型信息转换为目标系统能够识别的数据形式。

10.如权利要求1所述的信息交互方法，其特征在于，所述CIM共源模型库包含模型文件/增量模型文件的导入、导出功能，模型展示和维护功能以及模型校验功能，其中模型校验用于在模型导入前检测其是否标准且符合实际。

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