CN106709619A - 一种应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法 - Google Patents

一种应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法 Download PDF

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杨光梅
朱肖晶
唐莉
范长澜
王科
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Abstract

一种应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，属能源管理领域。其首先定义设计企业能效管理领域公共信息模型标准；再设计实现一种能将企业实例化数据与公共信息模型配置映射的元数据配置工具；然后依据所述的公共信息模型标准对企业实例数据进行映射配置，使用所述的元数据配置工具实施配置过程；最后设计可生成的企业能效管理系统框架。该框架使用面向对象技术，能理解并解析符合公共信息模型标准的企业实例化数据，并能够依据企业实例化数据动态生成企业用能分类视图、设备物理视图、电能量在线监测矢量图等系统资源。其能够快速灵活的配置搭建能效管理系统，改变当前能效管理系统的定制开发模式，使得该系统的生产过程大大简化。

Description

一种应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法
技术领域
本发明属于能源管理领域，尤其涉及一种能量管理系统的标准化配置生成方法。
背景技术
EMS(Energy Management System)，在电力系统通常是指能量管理系统，亦称能效管理系统。
在电力系统中，EMS通常肩负电力系统稳定、电网频率及其调整、频率及其调整、电力系统运行操作、电力系统经济调度、电力系统内部过电压控制等运行工作职能，还涉及到电网调度自动化的自动化工作职能和电力系统通信的通信工作职能。
在实际工作中，狭义的EMS专指发电控制和发电计划；一般EMS指数据收集、能量管理和网络分析三大功能；广义的EMS还应包括调度员培训。
我国在60年代初期就开始了离线潮流和经济调度程序的研制；70年代末期开始状态估计等在线应用软件的研制；80年代中期曾把当时国外EMS包含的状态估计、负荷预报、经济调度、潮流、安全分析和最优潮流等应用软件全部装到某省的在线系统之上，虽然每一单项都成功地完成了试验，而总体却无法实用。
80年代后期我国四大电网进行了调度自动化系统的引进，在四大网之后又有许多电网陆续由国内开发或由国外引进了很多调度自动化系统，多数没有足够强的支持系统，无法继续开发EMS应用软件，只能作为SCADA系统(Supervisory ControlAnd Data Acquisition，数据采集与监视控制系统)使用。
当前，大多数的EMS的实施过程依然需要定制开发，系统设计者尚没有能够识别此类能量管理系统的共同特征，对能效管理系统的数据模型标准、系统架构标准等缺乏相应的标准化设计，因此，没有一种简洁有力的方法简化能效管理系统的实施过程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法。其通过一系列的标准制定与配套实施工具以及企业能效管理系统的实施，形成一套标准化配置生成体系，从而能够快速灵活的配置搭建能效管理系统，改变当前能效管理系统的定制开发模式，使得该系统的生产过程大大简化。
本发明的技术方案是：提供一种应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，其特征是：
(一)定义设计企业能效管理领域公共信息模型标准；
(二)设计实现一种能将企业实例化数据与公共信息模型配置映射的元数据配置工具；
(三)依据步骤(一)设计的公共信息模型标准对企业实例数据进行映射配置，使用步骤(二)所述的元数据配置工具实施配置过程；
(四)设计可生成的企业能效管理系统框架，该框架使用面向对象技术，能理解并解析符合公共信息模型标准的企业实例化数据，并能够依据企业实例化数据动态生成企业用能分类视图、设备物理视图、电能量在线监测矢量图等系统资源；
所述的应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，通过制订基于IEC61970/61968CIM标准的数据模型，配以应用这些标准开发的辅助实施配置工具，快速灵活的配置搭建对象能效管理系统，进而实现对象能效管理系统的定制开发。
具体的，在所述步骤(一)中的定义设计企业能效管理领域公共信息模型标准包括：
(1)对现有的IEC61968-11标准进行扩展设计，定义所述企业能效管理涉及的上下文对象；
(2)扩展IEC61968现有标准，对所述企业能效管理中的对象进行模型设计，其中，所述对象包括表计资产、电能分项计量点配置、用能设备、用能分类、用户、行业分类、用户账单组成、用户电价组成、企业生产计划、企业生产线KPI考核、表计读数、计算量测等等；
(3)收集需要实施所述能效管理系统的企业信息，根据企业任务制定企业实例数据表。
具体的，在所述步骤(二)中的元数据配置工具包括以下功能：
(1)历史版本的回溯，用于信息模型与数据表的映射关系切回到任意一个历史版本；
(2)不同版本元数据的对比，用于信息模型新旧版本的对比；
(3)定义元数据资源映射，包括：定义每个类或对象的类编码、定义类相对应的表、将类与数据库表映射、定义每个类的属性、定义类相对应表的字段、将类的属性与对应表的字段映射、定义每个类之间的层级关系、将类相对应的表的层级关系映射；
(4)定义业务视图，制定用能设备或者采集设备的层际关系；
(5)应用IEC61970数据交换接口标准实现元数据配置测试，将描述模型的信息数据化；
(6)元数据的导入与导出；
(7)业务数据库资源定义，将对象根据实际情况实例化，制定相对应的数据库的表；
(8)业务数据库资源变更感知，当业务发生变化时通知IEC61970数据交换接口。
具体的，所述步骤(三)中的配置过程包括：
(1)可视化模型与实例数据映射，；
(2)制定编码分配原则，进行编码分配，；
(3)根据用能设备层次关系定义物理视图；
(4)通过元数据配置工具，实现遵循所述公共信息模型标准的企业数据实例化。
本技术方案所述的应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，通过制订一系列的系统标准以及与之配套的系统实施工具，形成一套通过标准化配置生成的实施体系，从而得以快速灵活的配置搭建能效管理系统，从而使得该系统的生产工厂大大简化，改变了现有的能效管理系统必须定制开发的模式。
本技术方案所述的应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，提供了基于信息模型的辅助配置工具，通过该工具能根据不同用户的需求场景，对用户特性、能效采集点分布、用能设备对象实施灵活配置，从而快速生成符合不同用户应用场景的能效管理系统。
本技术方案所述的应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，提供了一套符合工业标准的数据访问方法并开发相应的数据访问工具，通过该工具，客户端应用程序能够有序的、灵活的对业务数据进行操作。
与现有技术比较，本发明的优点是：
1.本技术方案针对当前能效监测系统实施方法存在的问题，借鉴其它能量管理系统的实施经验，围绕能效管理系统功能特征与系统特征，借用IEC61970与IEC61968标准，应用面向对象技术，设计出一套相应的数据模型标准、数据交换、组态展示标准和系统架构标准，并根据这些标准设计实施了相关的系统动态配置工具；
2.本技术方案设计了一套能够描述能效管理系统业务对象特点的信息模型，该模型涵盖了行业内绝大多数的对象特点，并具有良好的可扩展性；
3.本技术方案设计了一套符合工业标准的数据访问方法并开发相应的数据访问工具，通过该工具，客户端应用程序能够有序的、灵活的对业务数据进行操作；
4.本技术方案提供了基于信息模型的辅助配置工具，通过该工具能根据不同用户的需求场景，对用户特性、能效采集点分布、用能设备等对象实施灵活配置，从而快速生成符合不同用户应用场景的能效管理系统。
附图说明
图1是本发明技术方案的结构原理示意图；
图2是本发明技术方案对选定电能平衡点的智能电表的在线实时监视能源平衡示意图；
图3是本发明集中器结构示意图；
图4是本发明数据模型示意图；
图5是本发明系统策略辅助配置工具结构示意图；
图6是本发明系统数据交换示意图；
图7是本发明数据库表示意图；
图8是本发明实施例的一次接线图；
图9是本发明实施例的电力平衡基础数据示意图；
图10是本发明实施例的用能视图；
图11是本发明实施例的设备视图；
图12是本发明实施例的实物流向平衡示意图；
图13是本发明实施例的厂区线损示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
本发明的技术方案，通过设计一系列数据模型、数据交换、组态展示以及系统架构等标准，并应用这些标准开发系统动态配置工具，以实现能效管理系统的快速灵活的配置搭建。
图1中，本发明技术方案提供的应用公共信息模型配置生成能效管理系统的方法，通过制订基于IEC61970/61968CIM标准的数据模型，配以应用这些标准开发的辅助实施配置工具，快速灵活的配置搭建能效管理系统，实现能效管理系统的定制开发。
图2中，本技术方案所述的方法包括以下步骤：
(一)定义设计企业能效管理领域公共信息模型标准，包括：
(1)参考IEC61968-11标准，定义域所述企业能效管理有关联的上下文对象；
(2)结合IEC61968标准，对所述企业能效管理中的对象进行模型设计，其中，所述对象包括表计资产、电能分项计量点配置、用能设备、用能分类、用户、行业分类、用户账单组成、用户电价组成、企业生产计划、企业生产线KPI考核、表计读数、计算量测等等；
(3)收集需要实施所述能效管理系统的企业信息，根据企业任务制定企业实例数据表。
(二)设计实现一种能将企业实例化数据与公共信息模型配置映射的元数据配置工具，该工具包括以下功能：
(1)历史版本的回溯，用于信息模型与数据表的映射关系切回到任意一个历史版本；
(2)不同版本元数据的对比，用于信息模型新旧版本的对比；
(3)定义元数据资源映射，包括：定义每个类(对象)的类编码、定义类相对应的表、将类与数据库表映射、定义每个类的属性、定义类想对应表的字段、将类的属性与对应表的字段映射、定义每个类之间的层级关系、将类相对应的表的层级关系映射；
(4)定义业务视图，制定用能设备或者采集设备的层际关系；
(5)应用CIS实现元数据配置测试，将描述模型的信息数据化；
(6)元数据的导入与导出；
(7)业务数据库资源定义，将对象根据业务实例化，制定相对应的数据库的表；
(8)业务数据库资源变更感知，当业务发生变化时通知。
(三)依据步骤(一)设计的公共信息模型标准对企业实例数据进行映射配置，使用步骤(二)所述的元数据配置工具实施配置过程，配置过程包括：
(1)可视化模型与实例数据映射，；
(2)编码分配；
(3)物理视图层次定义；
(4)通过元数据配置工具，实现遵循所述公共信息模型标准的企业数据实例化。
(四)设计可生成的企业能效管理系统框架，该框架使用面对对象技术，能理解并解析符合公共信息模型标准的企业实例化数据，并能够依据企业实例化数据动态生成企业用能分类视图、设备物理视图、电能量在线监测矢量图等系统资源。
以下通过采用本发明的方法配置搭建企业能效管理系统的具体实施例来进一步说明本发明的方法。
(一)定义设计企业能效管理领域公共信息模型标准
参考IEC61970标准，定义能耗设备对象，对该企业的业务形成一个完整的模型：
1.定义能效管理系统采集点对象的数据模型如图3中所示；
2.定义能效管理系统用能设备对象的数据模型如图4中所示；
(二)系统策略辅助配置工具见图5中所示；
系统数据交换见图6中所示；
(三)依据步骤(一)设计的公共信息模型标准对企业实例数据进行映射配置，使用步骤(二)所述的元数据配置工具实施配置过程。
将模型与图7所示的数据库表进行映射。
图8是本发明实施例的一次接线图，系统部署现场各采集点的拓扑位置及电力相关能源类型和企业消耗能源量的数据。
图9是本发明实施例的电力平衡基础数据示意图，可以得知基于配电网络拓扑关系的能源传输过程中损耗量。
图10是本发明实施例的用能视图，其基于用能视图进行层级划分，体现视图中用能层级父子关系及各节点的能耗曲线。
图11是本发明实施例的设备视图，其基于设备视图进行层级划分，体现视图中设备层级父子关系及各节点的能耗曲线。
图12是本发明实施例的实物流向平衡示意图，其基于拓扑模型中对应设备的用电消耗量以及总进线和总消耗之间的平衡关系。
图13是本发明实施例的厂区线损示意图，其基于拓扑模型中所有主变压器选择选择时间段内的电能损耗量。
由于本发明的技术方案通过制订一系列的系统标准以及与之配套的系统实施工具，企业能效管理系统形成一套通过标准化配置生成的实施体系，从而得以快速灵活的配置搭建能效管理系统，从而使得该系统的生产工厂大大简化，改变了此前能效管理系统必须定制开发的模式。
本发明的技术方案通过设计一系列数据模型、数据交换、组态展示以及系统架构等标准，并应用这些标准开发系统动态配置工具，以实现能效管理系统的快速灵活的配置搭建。
本发明可广泛用于电力系统能效管理系统的设计和开发领域。

Claims (7)

1.一种应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，其特征是：
(一)定义设计企业能效管理领域公共信息模型标准；
(二)设计实现一种能将企业实例化数据与公共信息模型配置映射的元数据配置工具；
(三)依据步骤(一)设计的公共信息模型标准对企业实例数据进行映射配置，使用步骤(二)所述的元数据配置工具实施配置过程；
(四)设计可生成的企业能效管理系统框架，该框架使用面向对象技术，能理解并解析符合公共信息模型标准的企业实例化数据，并能够依据企业实例化数据动态生成企业用能分类视图、设备物理视图、电能量在线监测矢量图等系统资源；
所述的应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，通过制订基于IEC61970/61968CIM标准的数据模型，配以应用这些标准开发的辅助实施配置工具，快速灵活的配置搭建对象能效管理系统，进而实现对象能效管理系统的定制开发。
2.按照权利要求1所述的应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，其特征是在所述步骤(一)中的定义设计企业能效管理领域公共信息模型标准包括：
(1)对现有的IEC61968-11标准进行扩展设计，定义所述企业能效管理涉及的上下文对象；
(2)扩展IEC61968现有标准，对所述企业能效管理中的对象进行模型设计，其中，所述对象包括表计资产、电能分项计量点配置、用能设备、用能分类、用户、行业分类、用户账单组成、用户电价组成、企业生产计划、企业生产线KPI考核、表计读数、计算量测等等；
(3)收集需要实施所述能效管理系统的企业信息，根据企业任务制定企业实例数据表。
3.按照权利要求1所述的应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，其特征是在所述步骤(二)中的元数据配置工具包括以下功能：
(1)历史版本的回溯，用于信息模型与数据表的映射关系切回到任意一个历史版本；
(2)不同版本元数据的对比，用于信息模型新旧版本的对比；
(3)定义元数据资源映射，包括：定义每个类或对象的类编码、定义类相对应的表、将类与数据库表映射、定义每个类的属性、定义类相对应表的字段、将类的属性与对应表的字段映射、定义每个类之间的层级关系、将类相对应的表的层级关系映射；
(4)定义业务视图，制定用能设备或者采集设备的层际关系；
(5)应用IEC61970数据交换接口标准实现元数据配置测试，将描述模型的信息数据化；
(6)元数据的导入与导出；
(7)业务数据库资源定义，将对象根据实际情况实例化，制定相对应的数据库的表；
(8)业务数据库资源变更感知，当业务发生变化时通知IEC61970数据交换接口。
4.按照权利要求1所述的应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，其特征是所述步骤(三)中的配置过程包括：
(1)可视化模型与实例数据映射，；
(2)制定编码分配原则，进行编码分配，；
(3)根据用能设备层次关系定义物理视图；
(4)通过元数据配置工具，实现遵循所述公共信息模型标准的企业数据实例化。
5.按照权利要求1所述的应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，其特征是所述的应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，通过制订一系列的系统标准以及与之配套的系统实施工具，形成一套通过标准化配置生成的实施体系，从而得以快速灵活的配置搭建能效管理系统，从而使得该系统的生产工厂大大简化，改变了现有的能效管理系统必须定制开发的模式。
6.按照权利要求1所述的应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，其特征是所述的应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，提供了基于信息模型的辅助配置工具，通过该工具能根据不同用户的需求场景，对用户特性、能效采集点分布、用能设备对象实施灵活配置，从而快速生成符合不同用户应用场景的能效管理系统。
7.按照权利要求1所述的应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，其特征是所述的应用公共信息模型配置生成能效监测系统的方法，提供了一套符合工业标准的数据访问方法并开发相应的数据访问工具，通过该工具，客户端应用程序能够有序的、灵活的对业务数据进行操作。
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