CN103218753B - 一种特高压电网信息模型的建模方法及信息交互方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了智能电网信息集成领域的一种特高压电网信息模型的建模方法，首先对特高压电网进行抽象分析，确定特高压电网的抽象类领域；再对特高压电网中的各个设备进行具体分析，提取特高压电网中各个设备所对应的抽象类的属性及属性值类型；接着将特高压电网中各个设备所对应的抽象类及其属性与IEC61970/61968系列标准规定的CIM标准模型进行差异化分析，将特高压电网中各个设备所对应的抽象类分为标准CIM类和扩展CIM类，标准CIM类直接建立映射。本发明还公开了智能电网信息集成领域的一种特高压电网信息交互方法，针对业务场景的需求，将根据本发明的一种特高压电网信息模型的建模方法而建立的特高压电网消息，在基于IEC61970/61968标准的信息集成总线上进行信息交互。
Description
技术领域
本发明涉及智能电网信息集成领域的一种特高压电网信息模型的建模方法及一种特高压电网信息交互方法。
背景技术
我国智能电网建设的战略目标是建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展为目标，以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网。
智能电网的快速发展对特高压电网的信息融合提出了新的要求。特高压电网的信息融合的关键是特高压电网中各个设备都要有统一的信息模型，目前广泛采用的是由IEC61970/61968系列标准规定的标准CIM模型；而标准CIM模型中对特高压直流输电的抽象类涉及很少，不符合智能电网中特高压电网直流输电的发展趋势，因此特高压电网系统难以融入现有的智能电网系统。
对特高压电网进行抽象描述的特高压电网信息模型是智能电网信息集成的基础，如何合理地在能量管理系统（energymanagementsystem,EMS）、地理信息系统（geographyinformationsystem,GIS）、数据采集与监控系统（supervisorycontrolanddataacquisitionsystem,SCADA)和生产管理系统（productionmanagementsystem,PMS）等系统间实现特高压电网信息模型的传递，即特高压电网消息的传递，即实现特高压电网的信息交互，降低特高压电网与现有智能电网系统在信息交互上的耦合性，从而反映特高压电网运行和管理的情况，不仅是实现坚强智能电网信息交互的重要基础，也是理论研究和工程实践中急需解决的问题之一，所以需要提出一种特高压电网的信息交互方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的是提供一种特高压电网信息模型的建模方法，实现特高压电网系统与原有的系统进行无缝的信息融合。
实现上述目的的一种技术方案是：一种特高压电网信息模型的建模方法，包括下列步骤：
抽象分析步骤：对特高压电网进行抽象分析，建立特高压电网中各个设备所对应的抽象类并确定各个所述抽象类所在的功能包；
具体分析步骤：对特高压电网中的各个设备进行具体分析，确定特高压电网中各个设备所对应的抽象类的属性及属性值类型；
差异化分析步骤：将特高压电网中的各个设备所对应的抽象类的属性及属性值类型与IEC61970/61968系列标准规定的标准CIM模型中的标准抽象类的属性及属性值类型进行比较，将各个所述的抽象类分为：新抽象类、扩展抽象类和已有抽象类；
建模步骤：依据IEC61970/61968系列标准规定的标准CIM模型；对各个所述的新抽象类和所述的扩展抽象类进行模型扩展，完成对特高压电网信息模型的建模。
进一步的，该特高压电网信息模型的建模方法还包括业务场景诊断步骤，即根据业务场景的需求，在标准CIM模型中扩展新的功能包，使其满足业务场景的需求。
进一步的，所述差异化分析步骤中，一个特高压电网中的设备在标准CIM模型中无对应的标准抽象类，则将该设备所对应的抽象类为一个新抽象类，根据业务场景，将该新抽象类放在相应的功能包中，该新抽象类的父类为标准CIM模型中的一个标准抽象类。
再进一步的，该新抽象类还与其它的抽象类建立关联或组合。
进一步的，一个特高压电网中的设备在标准CIM模型中有对应的标准抽象类，但该标准抽象类缺少业务场景所要求的属性及属性值，则该设备所对应的抽象类为一个扩展抽象类，该扩展抽象类为该设备所对应的标准抽象类上增加所述业务场景所要求的属性及属性值而派生的抽象类。
进一步的，一个特高压电网中的设备在标准CIM模型有对应的标准抽象类，则该设备对应的抽象类为一个已有抽象类，直接建立该设备与对应标准抽象类的映射。
与现有技术相比，本发明的一种特高压电网信息模型建模方法所建立的信息模型，其与IEC61970/61968系列标准描述的标准CIM模型比较一致，但扩展性比标准CIM模型好，使特高压电网与原有的系统进行无缝的信息融合，满足特高压电网直流输电发展的趋势。
本发明的第二个目的是提供一种特高压电网信息交互方法，允许使用者通过上述特高压电网信息模型的建模方法而建立的信息模型设计特高压电网消息，利用特高压电网消息在基于IEC61970/61968标准的信息集成总线上的传递来实现不同系统间特高压电网信息的交互，降低特高压电网中各系统的耦合性。
实现上述技术目的的一种技术方案是：一种特高压电网信息交互方法，包括下列步骤：
业务场景分析：分析特高压电网的业务场景的需求，建立特高压综合信息管理平台通过基于IEC61970/61968标准的信息集成总线与其它系统进行交互的信息交互图，并从其它系统获取相应的数据；
特高压电网消息建立步骤：根据IEC61870/61968系列标准规定的消息定义格式和本发明的一种特高压电网信息模型的建模方法而建立的特高压电网信息模型，建立满足IEC61870/61968系列标准规定的特高压电网消息，将所述的特高压电网消息分为若干部分，并将所述的特高压电网消息的各部分放入相应的功能包中；
交换场景分析步骤：确定特高压电网消息中各部分在所述基于IEC61970/61968标准的信息集成总线上的传递模式，实现特高压电网信息交互。
进一步的，所述业务场景分析步骤中，建立所述特高压综合信息管理平台通过所述基于IEC61970/61968标准的信息集成总线与生产管理系统、数据采集与监控系统以及地理信息系统进行交互的信息交互图，所述特高压综合信息管理平台从所述生产管理系统、所述数据采集与监控系统以及所述地理信息系统对应获取资产设备数据、量测数据以及拓扑和地理数据；
所述特高压电网消息建立步骤中，将特高压电网消息对应分为资产设备信息部分、量测部分以及拓扑和地理信息部分；
所述交换场景分析步骤中，确定特高压电网消息中的拓扑和地理信息部分，以及量测部分以发布-订阅模式进行信息交互，特高压电网消息中的资产管理部分以请求-应答模式进行信息交互。
进一步的，所述特高压电网消息建立步骤中，特高压电网消息中的量测部分在功能包MeasuremenList中，特高压电网消息中的拓扑和地理信息部分在功能包NetworkDataset中，特高压电网消息中的资产设备信息部分在功能包AssetList中。
相比于现有技术，本发明的一种高压电网信息交互方法克服了传统点对点信息交互方式的弊端，降低了系统之间的耦合性。
附图说明
图1是本发明的一种特高压电网信息模型的建模方法的示意图；
图2是本发明的一种特高压电网信息模型的建模方法的流程图；
图3是本发明的一种特高压电网信息交互方法的示意图；
图4是本发明的一种特高压电网信息交互方法的流程图；
图5是一种特高压电网信息模型的建模方法而建立的特高压电网信息模型的结构图；
图6是本发明的一种特高压电网信息交互方法的顺序图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做出详细的说明，但下述实施例并非用于限定本发明。
本发明的一种特高压电网信息模型的建模方法如图1所示：该建模方法所建立的信息模型是一个面向对象的信息模型。其先对特高压电网中的各个设备、资产、保护和管理进行抽象分析，提取特高压电网中的各个设备、资产、保护和管理的抽象特征，确定特高压电网中各个设备、资产、保护和管理的抽象类以及抽象类的属性，然后与IEC61970/61968系列标准规定的电力系统的标准CIM模型（公共信息模型CommonInformationModel）进行差异化分析，即将各个所述的抽象类与标准CIM模型中的标准抽象类进行比较后，对各个所述的抽象类进行模型扩展或模型映射，从而完成特高压电网信息模型的建模，即建立一个CIM模型，最终建立特高压电网中的各个设备、资产、保护和管理与特高压电网信息模型中的对应抽象类之间的映射。
请参阅图2，本发明的一种特高压电网信息模型的建模方法，包括下列步骤：
业务场景诊断步骤：确定业务场景是否需要增加新的应用，若业务场景要求增加新的应用，则在标准CIM中扩展新的功能包以满足业务场景的需求。
抽象分析步骤：对特高压电网进行抽象分析，即根据面向对象的思想确定特高压电网的抽象类领域，即建立特高压电网中的各个设备、资产、保护和管理所对应的抽象类；
具体分析步骤：对特高压电网中的各个设备、资产、保护和管理进行具体分析，确定各个所述抽象类的属性及属性值类型；
差异化分析步骤：将各个所述的抽象类及其属性与标准CIM模型中的各个标准抽象类及其属性进行差异化分析，即进行比较。
A．特高压电网中一个设备、资产、保护或管理在标准CIM模型已有对应的标准抽象类，则该设备、资产、保护或管理对应的抽象类为一个已有抽象类。
B.特高压电网中一个设备、资产、保护或管理在标准CIM模型有对应的标准抽象类，但该标准抽象类缺少业务场景所要求的属性及属性值，则该设备、资产、保护或管理所对应的抽象类为一个扩展抽象类。
C.特高压电网中一个设备、资产、保护或管理在标准CIM模型中无对应的标准抽象类，则将该设备所对应的抽象类为一个新抽象类。
其中已有抽象类属于标准CIM类，扩展新抽象类和新抽象类属于扩展CIM类。依据IEC61970/61968系列标准的规定，扩展CIM类都要依赖标准CIM类而存在。
建模步骤：差异化分析步骤确定的扩展CIM类，遵循IEC61970/61968系列标准规定的CIM模型扩展原则，进行模型扩展，再建立特高压电网中各个设备、资产、保护或管理与对应抽象类之间的映射，从而完成特高压电网信息模型的建模。
建模中，由于不能破坏标准CIM模型，依据IEC61970/61968系列标准的规定，扩展CIM类只能从相应的标准CIM类中派生而来。即新抽象类的父类为标准CIM模型中的一个标准抽象类，或者说一个新抽象类是从标准CIM模型中的一个标准抽象类集成而来的。扩展抽象类为标准CIM模型中对应的标准抽象类上增加业务场景所要求的属性及属性值而派生的抽象类。
在对特高压电网信息模型进行建模时，为了便于规范和理解,所有新抽象类及其属性，以及扩展抽象类中增加的属性的定义和命名均参考相关国际术语标准和文献。
对于差异化分析步骤确定的新抽象类及其属性，以及扩展抽象类中增加的属性，遵循IEC61970/61968系列标准规定的CIM标准模型的扩展原则进行扩展，从而完成特高压电网信息模型的建模。
其中新抽象类的父类为标准CIM模型中的一个标准抽象类，即所述的新抽象类是由标准CIM模型中相应的标准抽象类继承而来的。根据该新抽象类的功能确定其所在的功能包，确定其相应的属性，还可根据业务场景的要求与其它抽象类建立相应的关联或组合关系。
在本发明的一种特高压电网信息模型的建模方法中，为了便于规范和理解,所有新抽象类及其属性的定义和命名均参考相关国际术语标准和文献。
本发明的一种特高压电网信息交互方法是基于IEC61970/61968的信息集成总线1的实现的：
请参阅图3，特高压综合信息管理平台11通过接口连接在基于IEC61970/61968标准的信息集成总线1，利用特高压电网消息在IEC61970/61968标准的信息集成总线1上的传递，与生产管理系统12、数据采集与监控系统13以及地理信息系统14等系统进行信息交互。特高压电网消息在基于IEC61970/61968标准的信息集成总线1上以发布-订阅或请求-应答的模式进行传递，实现信息交互，通过基于IEC61970/61968标准的信息集成总线1传递的特高压电网消息是基于本发明的一种特高压电网信息模型的建模方法而建立的信息模型而建立的，该信息模型的结构图如图5所示。
本发明的一种特高压电网信息交互方法的步骤如图4所示。
业务场景分析步骤：对特高压综合信息管理平台11的业务场景进行分析，确定特高压综合信息管理平台11与地理信息系统14、数据采集与监控系统13和生产管理系统12的信息交互图，并从地理信息系统14获取拓扑和地理数据，从数据采集与监控系统13获取量测数据，从生产管理系统12获取资产设备数据；
特高压电网消息建立步骤：基于本发明的一种特高压电网的信息模型的建模方法而建立的信息模型，建立特高压电网消息，特高压电网消息对应地分为三部分：拓扑和地理信息部分、量测部分和资产设备信息部分。
其中：量测部分放在功能包MeasuremenList中，拓扑和地理信息部分放在功能包NetworkDataset中，资产设备信息部分放在功能包AssetList中，如附图5所示。
交换场景分析：对特高压电网的交换场景进行分析，确定特高压电网消息中各部分在基于IEC61970/61968标准的信息集成总线1上的传递模式，选择对应的动词和名词进行信息交互，该动词和名词必须遵循IEC61970/61968系列标准的规定。特高压综合信息管理平台11以发布-订阅模式从地理信息系统14获取拓扑和地理数据，从数据采集与监控系统13获取量测数据，以请求-应答模式从生产管理系统12获取资产设备数据。即特高压电网消息中，量测部分以及拓扑和地理信息部分是以发布-订阅模式进行交互的，资产设备信息部分是以请求-应答模式进行交互的。特高压综合信息平台11与其它系统进行信息交互的顺序图如附图6所示。
综上所述，本发明的一种特高压电网信息模型的建模方法，利用面向对象的方法对特高压电网进行了统一信息建模，解决了特高压电网在智能电网信息集成中的统一表达；同时本发明的一种特高压电网信息交互方法，利用基于IEC61970/61968标准的信息集成总线1，根据特高压综合信息管理平台11与其它系统信息交互的业务场景分析，基于本发明的一种特高压电网信息模型的建模方法而建立的信息模型建立特高压电网消息，参考信息交换场景的特征选择对应的动词或名词，实现特高压综合信息管理平台11与其它系统的信息交互，解决了特高压电网在智能电网设备管理和电网调度中的应用。
所述实施例仅是为了方便说明而举例，本发明所主张的权利范围应以申请专利范围所述为准，而非仅限于所述实施例。凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (3)
1.一种特高压电网信息模型的建模方法，包括下列步骤：
抽象分析步骤：对特高压电网进行抽象分析，建立特高压电网中各个设备所对应的抽象类并确定各个所述抽象类所在的功能包；
具体分析步骤：对特高压电网中的各个设备进行具体分析，确定特高压电网中各个设备所对应的抽象类的属性及属性值类型；
差异化分析步骤：将特高压电网中的各个设备所对应的抽象类的属性及属性值类型与IEC61970/61968系列标准规定的标准CIM模型中的标准抽象类的属性及属性值类型进行比较，将各个所述的抽象类分为：新抽象类、扩展抽象类和已有抽象类；
建模步骤：依据IEC61970/61968系列标准规定的标准CIM模型；对各个所述的新抽象类和所述的扩展抽象类进行模型扩展，完成对特高压电网信息模型的建模，
该特高压电网信息模型的建模方法还包括业务场景诊断步骤，即根据业务场景的需求，在标准CIM模型中扩展新的功能包，使其满足业务场景的需求；
所述差异化分析步骤中，一个特高压电网中的设备在标准CIM模型中无对应的标准抽象类，则将该设备所对应的抽象类为一个新抽象类，根据业务场景，将该新抽象类放在相应的功能包中，该新抽象类的父类为标准CIM模型中的一个标准抽象类；
该新抽象类还与其它的抽象类建立关联或组合。
2.根据权利要求1所述的一种特高压电网信息模型的建模方法，其特征在于：一个特高压电网中的设备在标准CIM模型中有对应的标准抽象类，但该标准抽象类缺少业务场景所要求的属性及属性值，则该设备所对应的抽象类为一个扩展抽象类，该扩展抽象类为该设备所对应的标准抽象类上增加所述业务场景所要求的属性及属性值而派生的抽象类。
3.根据权利要求1所述的一种特高压电网信息模型的建模方法，其特征在于：一个特高压电网中的设备在标准CIM模型有对应的标准抽象类，则该设备对应的抽象类为一个已有抽象类，直接建立该设备与对应标准抽象类的映射。
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |