CN104182911A - 一种实现配电网系统cim模型一致性的校验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法，步骤如下：1)获取待校验系统的RDF模型文件，得到CIM模型，缓存其所有模型对象和属性；2)对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，若任一项校验内容不符合XML文件格式，或者不符合CIM/RDF Schema的模式规范，则反馈错误信息和校验结果，并进行等待，返回步骤1)。本发明基于IEC 61970CIM标准，解决不同系统之间信息模型的规范化问题，通过采用规范化的校验方法，对配电网系统中的模型进行校验，从而统一系统模型，提高了配电网应用软件的开发效率，促进了系统间的互联互通，可高效且全面的校验配电网信息模型，可提高开发效率，节约资源、降低开发和维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法，基于IEC61970CIM标准，实现标准化模型校验。
背景技术
国际电工委员会(IEC)制定的IEC61970定义了公共信息模型(Common InformationModel，简称CIM)，CIM模型抽象定义了电力企业所涉及到的资源和信息，采用面向对象技术描述电力系统资源和资源之间的关系。CIM可以化解各个专业不同部门应用数据孤立和不能统一的矛盾，解决系统建设过程中的诸多实际困难，为智能电网的实施提供数据支撑。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效并有序的完成模型校验的实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法。
本发明的技术方案如下：
一种实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法，步骤如下：
1)获取待校验系统的RDF模型文件，得到CIM模型，缓存其所有模型对象和属性；
2)对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，若任一项校验内容不符合XML文件格式，或者不符合CIM/RDF Schema的模式规范，则反馈错误信息和校验结果，并进行等待，返回步骤1)。
作为优选，步骤2)的校验通过后，进一步地进行拓扑校验，如果校验通过，则使用CIM模型的模型数据完成单线图自动生成。
作为优选，语法校验包括如下一种或多种校验内容：
校验CIM模型的XML文件中是否有且仅有一个根元素，其他所有的元素都是根元素的子元素，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，则反馈错误信息；
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，则反馈错误信息；
校验CIM模型的XML文件中大小写是否一致，若XML文件中大小写不一致，则反馈错误信息；
校验CIM模型的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，则反馈错误信息；
校验CIM模型的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，则反馈错误信息；
校验CIM模型的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，则反馈错误信息。
作为优选，语义校验的内容为校验是否符合CIM/RDF Schema的模式规范，包括如下一种或多种校验内容：
校验预设的前缀的标签的格式包括大小写，若预设的前缀的标签的格式不符合CIM/RDFSchema的规定，则反馈错误信息；
校验CIM模型的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，则反馈错误信息；
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，则反馈错误信息；
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，则反馈错误信息；
校验关联的重数，若关联的重数不符合CIM/RDF Schema的规定，则反馈错误信息。
作为优选，参数完备性校验包括如下一种或多种校验内容：
校验关键属性，若关键属性不存在，则反馈错误信息；
校验名称属性，若名称属性不唯一，则反馈错误信息；
校验字符串长度，若字符串长度不符合规定则反馈错误信息。
校验属性字符串，若字符串中包含“<”、“&”字符，或者，字符串中包含用来包围字符串的引号，则反馈错误信息。
作为优选，关联一致性校验包括如下一种或多种校验内容：
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，则反馈错误信息；
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，则反馈错误信息；
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，则反馈错误信息。
作为优选，拓扑完整性校验包括如下一种或多种校验内容：
校验端子数目端子是否正确，若不正确，则反馈错误信息；
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，则反馈错误信息。
作为优选，拓扑校验为：使用SPARQL query库，通过单查询语句验证RDF文件中的所有对象。
作为优选，拓扑校验具体为：
A)根据预定义的模型对象的拓扑规则，编写SPARQL查询语句的集合；
B)依次执行集合中的查询语句，如果每条查询都能得到正确结果，则验证通过，否则输出存在的差异。
作为优选，校验的模型的类型包括：全网模型数据、模型数据子集、增量模型数据。
本发明的有益效果如下：
本发明所述的方法基于IEC 61970CIM标准，解决不同系统之间信息模型的规范化问题，通过采用规范化的校验方法，对配电网系统中的模型进行校验，从而统一系统模型，提高了配电网应用软件的开发效率，促进了系统间的互联互通。
根据本发明所述的方法，可高效且全面的校验配电网信息模型，可提高开发效率，节约资源、降低开发和维护成本。
附图说明
图1是全网模型数据校验的实施例的层次组织结构图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明提供一种实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法，用来校验配电网系统是否遵循统一的信息描述方式，即统一的信息模型。所述的方法首先获取需要校验的系统的RDF模型文件，RDF使用XML语法和RDF Schema(RDFS)来将元数据描述成为数据模型，得到CIM模型，缓存其所有模型对象和属性。然后，对当前电网系统的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，若任一项校验内容不符合XML文件格式(XML schema文件描述了XML文档的结构)，或者不符合CIM/RDFSchema的模式规范，则将错误信息和校验结果反馈给用户。最后，再进行拓扑校验，通过该校验，可使用模型数据完成单线图自动生成等应用功能。
所述的方法可校验以下几种类型的模型：
(1)全网模型数据
以CIM/XML表示的全网模型的层次组织结构如图1所示。
其中，根节点下的一级子节点有：公司(Company)、交流线路段(ACLineSegment)、单位(Unit)、基准功率(BasePower)、计划曲线(CurveSchedule)等。其中公司(cim:Company)下的组织层次为：子控制区域(cim:SubControlArea)、变电站(cim:Substation)、电压等级(cim:VoltageLevel)/间隔(cim:Bay)、设备(cim:Equipment)、端子(cim:Terminal)、量测(cim:Measurement)等，cim:PowerTransformer、cim:GeneratingUnit、cim:CompositeSwitch与cim:VoltageLevel并列，总加、温度等量测与Substation关联，设备上的cim:Measurement与cim:Terminal并列。电压等级下包括了间隔(cim:Bay)这个设备容器，开关(cim:Breaker)、刀闸(cim:Disconnector)、地刀(cim:GroundDisconnector)放在间隔下。
(2)模型数据子集
根据实际实施需要，有时可能不需要完整的电网信息，而使用某些过滤条件逻辑得出感兴趣的部分电网信息，如某个变电站，某个电压等级之上的网络等。
可根据某一特定过滤条件，导出完整模型数据中的一个子集。过滤条件如：按厂站、按区域、按电压等级、按区域和电压等级等。
(3)增量模型数据
一个完整的电网模型数据包括了非常详尽的信息，对它的解析也会花费比较多的时间和占用较大的资源。其实，交换数据的双方只需在首次交换时使用全网模型数据，以后只需交换所谓的增量模型数据即可。增量模型数据即相对于某一初始模型数据状态来讲模型数据中的变化部分。增量模型数据与初始模型数据合并之后即形成当前时刻完整的模型数据。
增量模型数据处理的功能需求为：系统应能导入和导出增量模型数据文件，并支持增量模型数据文件与初始模型数据文件的合并。
增量模型数据文件的表示方式仍采用XML方式。
语法校验、语义校验、参数完备性校验、关联一致性校验、拓扑完整性校验为模型schema校验。
语法校验的内容如下：
(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，则反馈错误信息；
(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，则反馈错误信息；
(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，则反馈错误信息；
(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，则反馈错误信息；
(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，则反馈错误信息；
(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，则反馈错误信息。
语义校验用于校验是否符合CIM/RDF Schema的模式规范，本实施例中，预设的前缀为“cim:”，检验内容如下：
(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的规定，则反馈错误信息；
(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，则反馈错误信息；
(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，则反馈错误信息；
(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，则反馈错误信息；
(5)校验关联的重数，若关联的重数不符合CIM/RDF Schema的规定，则反馈错误信息。
参数完备性校验的内容如下：
(1)校验关键属性，若关键属性不存在，则反馈错误信息；
(2)校验名称属性，若名称属性不唯一，则反馈错误信息；
(3)校验字符串长度，若字符串长度不符合规定则反馈错误信息。
(4)校验属性字符串，若字符串中包含“<”、“&”字符，或者，字符串中包含用来包围字符串的引号，则反馈错误信息。
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，则反馈错误信息；
(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，则反馈错误信息；
(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，则反馈错误信息。
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，则反馈错误信息；
(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，则反馈错误信息。
根据通过以上校验的标准化模型，进一步验证模型对象的拓扑结构是否符合系统要求，该拓扑校验对系统中模型对象层次关系的顺利建立，以及单线图自动生成起到关键作用。本发明所述的方法使用SPARQL query库，通过类似SQL语句的简单查询语句，可验证RDF文件中的所有对象。
SPARQL是W3C的RDF数据工作组设计的一种查询语言和协议，用于RDF数据的查询。本实施例中，首先根据61970系统中模型对象的拓扑规则，编写SPARQL查询语句的集合，之后依次执行集合中的查询语句，如果每条查询都能得到正确结果，则验证通过，否则输出存在的差异。
例如，在本实施例中查询RDF中所有间隔“Bay”，验证其是否仅包含于一个电压等级“VoltageLevel”中的拓扑规则，其查询语句如下：
上述的查询获取间隔所在的电压等级名称，如果该查询能且仅得到一条记录结果，则满足规则。
除此之外，还需要验证间隔中是否包含特定类型的测量，查询如下：
上述的查询验证间隔中是否包含某相电压谐波越限启动结束的测量对象，如果该查询能且仅得到一条记录结果，则满足规则。
上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法，其特征在于，步骤如下：
1)获取待校验系统的RDF模型文件，得到CIM模型，缓存其所有模型对象和属性；
2)对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，若任一项校验内容不符合XML文件格式，或者不符合CIM/RDF Schema中模式规范，则反馈错误信息和校验结果，并进行等待，返回步骤1)。
2.根据权利要求1所述的实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法，其特征在于，步骤2)的校验通过后，进一步地进行拓扑校验，如果校验通过，则使用CIM模型的模型数据完成单线图自动生成。
3.根据权利要求1所述的实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法，其特征在于，语法校验包括如下一种或多种校验内容：
校验CIM模型的XML文件中是否有且仅有一个根元素，其他所有的元素都是根元素的子元素，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，则反馈错误信息；
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，则反馈错误信息；
校验CIM模型的XML文件中大小写是否一致，若XML文件中大小写不一致，则反馈错误信息；
校验CIM模型的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，则反馈错误信息；
校验CIM模型的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，则反馈错误信息；
校验CIM模型的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，则反馈错误信息。
4.根据权利要求1所述的实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法，其特征在于，语义校验的内容为校验是否符合CIM/RDF Schema的模式规范，包括如下一种或多种校验内容：
校验预设的前缀的标签的格式包括大小写，若预设的前缀的标签的格式不符合CIM/RDFSchema的规定，则反馈错误信息；
校验CIM模型的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，则反馈错误信息；
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，则反馈错误信息；
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，则反馈错误信息；
校验关联的重数，若关联的重数不符合CIM/RDF Schema的规定，则反馈错误信息。
5.根据权利要求1所述的实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法，其特征在于，参数完备性校验包括如下一种或多种校验内容：
校验关键属性，若关键属性不存在，则反馈错误信息；
校验名称属性，若名称属性不唯一，则反馈错误信息；
校验字符串长度，若字符串长度不符合规定则反馈错误信息。
校验属性字符串，若字符串中包含“<”、“&”字符，或者，字符串中包含用来包围字符串的引号，则反馈错误信息。
6.根据权利要求1所述的实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法，其特征在于，关联一致性校验包括如下一种或多种校验内容：
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，则反馈错误信息；
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，则反馈错误信息；
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，则反馈错误信息。
7.根据权利要求1所述的实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法，其特征在于，拓扑完整性校验包括如下一种或多种校验内容：
校验端子数目端子是否正确，若不正确，则反馈错误信息；
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，则反馈错误信息。
8.根据权利要求2所述的实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法，其特征在于，拓扑校验为：使用SPARQL query库，通过单查询语句验证RDF文件中的所有对象。
9.根据权利要求8所述的实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法，其特征在于，拓扑校验具体为：
A)根据预定义的模型对象的拓扑规则，编写SPARQL查询语句的集合；
B)依次执行集合中的查询语句，如果每条查询都能得到正确结果，则验证通过，否则输出存在的差异。
10.根据权利要求1或2所述的实现配电网系统CIM模型一致性的校验方法，其特征在于，校验的模型的类型包括：全网模型数据、模型数据子集、增量模型数据。
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