CN109272248A - 一种基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于元数据的综合能源一体化e‑CIM模型设计方法，包括如下步骤：构建能源网e‑CIM拓扑模型；基于元数据对能源网e‑CIM拓扑模型进行扩展；设计能源网e‑CIM拓扑模型的接口；设计能源网e‑CIM拓扑模型的类和关联类。本发明实施例具有如下优点：解决了综合能源“源网荷储用”的一体化模型问题，提高了系统的互操作性，统一了数据接口标准，节约了大量的人力和物力，很好的填补了公共信息模型在多能协同互补应用的空白，具有很大的现实意义。

Description

一种基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法
技术领域
本发明涉及能源互联网技术领域，具体涉及一种基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法。
背景技术
随着智能电网、分布式能源、微电网、综合能源技术的发展，能源“源、网、荷、储、用”越来越精细化管理，发电侧有多年成熟的煤电、石油发电等石化发电，也有近几年快速崛起的分布式光伏、风能、生物能、地热能、潮汐能等清洁能源，负荷侧有用能负荷，也有冷热水电气之间循环转化不断消纳利用。每种能源有自己独特特性和采集方式、应用方式，在实际监测、调度、运维中按各自专业独自建设，无法满足综合能源多能协同互补交叉整合发展的要求，亟须采用一种标准、开放的集成体系架构来解决各业务应用之间的模型和数据交换问题，为将来高级应用功能的开发提供标准、开放的平台，实现各类系统和应用的“即插即用”。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法，用以解决现有技术中无法满足综合能源多能协同互补交叉整合发展的要求的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法，包括如下步骤：构建能源网e-CIM拓扑模型；基于元数据对能源网e-CIM拓扑模型进行扩展；设计能源网e-CIM拓扑模型的接口；设计能源网e-CIM拓扑模型的类和关联类。
能源公共信息模型(Energy Common Information Model，e-CIM)为解决各能源系统之间的数据交互问题而产生的。它描述了能源企业的所有主要对象，特别是那些与综合能源运行有关的对象，通过提供一种用对象和属性及他们之间的关系来表示能源系统资源的标准方法。e-CIM是基于IEC61970/IEC61968标准的，针对能源网构建的一种面向对象的模型，具有广泛的通用性和灵活性，可以根据不同系统的应用进行裁剪或扩展。
在一种可能的实现方式中，所述构建方法还包括：设计能源网e-CIM拓扑模型的应用接口。
在一种可能的实现方式中，所述设计能源网e-CIM拓扑模型的应用接口的步骤包括：定义类；设计接口；其中，所述定义类包括定义以下任一或多个类：公司、能源站、设备、回路、测点信息、实时数据、历史数据；所述定义类采用测量信息表、模型表、事项数据表、测点实时数据表；所述设计接口包括获取指定资源类型的模型信息、获取测点资源接口、获取实时库数据接口、获取历史库数据接口；所述获取指定资源类型的模型信息包括获取应用标识、访问令牌、资源类型；所述获取实时库数据接口包括获取电度量接口、获取模拟量接口、获取遥测量接口、获取指定设备下测点接口；所述获取历史库数据接口包括查询遥信量历史数据、查询历史事项数据、查询指定资源下的模拟量历史数据、查询指定资源类型下的遥信量历史数据、查询指定资源下的电度量历史数据、查询模拟量历史数据、查询电度量历史数据、查询指定资源类型下的模拟量历史数据、查询指定资源下的遥信量历史数据、查询指定资源类型下的电度量历史数据。
在一种可能的实现方式中，所述构建能源网e-CIM拓扑模型的步骤包括：解析基于IEC61968/IEC61970标准的电网CIM拓扑模型，梳理能源网e-CIM模型拓扑关系，构建得到能源网e-CIM拓扑模型；能源网e-CIM拓扑模型包括基础包和能源包；其中，基础包包括以下任一种或多种：核心包、拓扑包、管线包、量测包、负荷模型包、域包、资产包、用户包、停电包、保护包、监视控制及数据采集包；能源包包括以下任一种或多种：电能包、气能包、水能包、光伏能包、储能包、风能包、生物能包、地热能包、能源转换包。
在一种可能的实现方式中，所述基于元数据对能源网e-CIM拓扑模型进行扩展的步骤包括：基于元数据，在能源网e-CIM拓扑模型设计设备包、设备分类抽象包，描述设备包、设备分类抽象包、各基础包、各能源包之间的拓扑结构，设计设备包、设备分类抽象包、各基础包、各能源包之间的关联关系，所述关联关系包括包与包的依存、泛化、聚合。
在一种可能的实现方式中，所述基于元数据对能源网e-CIM拓扑模型进行扩展的步骤包括：扩展能源包；构建主模型；构建设备模型；注册综合能源模型；构建拓扑模型；构建量测模型；构建组件模型；注册到元数据表。
在一种可能的实现方式中，所述接口包括输入接口和输出接口，所述输入接口包括实时输入数据接口、静态输入数据接口、历史输入数据接口，所述输出接口包括实时输出数据接口、静态输出数据接口、历史输出数据接口；所述设计能源网e-CIM拓扑模型的接口的步骤包括：建立数据输入类、建立数据输出类、建立表示数据输入的公开类和建立表示数据输出的公共类；建立实时输入数据接口、建立静态输入数据接口、建立历史输入数据接口、建立实时输出数据接口、建立静态输出数据接口、建立历史输出数据接口；建立实时输入数据接口类、建立静态输入数据接口类、建立历史输入数据接口类，建立输入数据接口继承类，建立输出数据接口继承类。
在一种可能的实现方式中，所述设计能源网e-CIM拓扑模型的类和关联类的步骤包括：分析应用的要求及其需要的功能及数据；根据分析建立相关的类，先一一列举出来；根据类所携带的信息或需要的完成的功能为其添加属性、动作事项；为各类添加关联关系。
在一种可能的实现方式中，类包括以下任一种或多种：描述能源网各节点信息的拓扑信息类、描述配能源量测值的量测信息类、描述能源网管线信息的线路信息类、描述能源负荷信息类、设备资产类、用户类。
在一种可能的实现方式中，基于元数据对能源网e-CIM拓扑模型进行扩展的步骤包括：
在IEC61968/IEC61970标准基础上，对核心包进行扩展，获得燃气能源包；
所述设计能源网e-CIM拓扑模型的类和关联类的步骤包括：
设计燃气能源包主模型类：对核心包的站房类进行泛化，扩展生出燃气场站模型类；对核心包的输送设备进行泛化，扩展生出气输送设备模型类，建立气输送设备类和燃气场站类之间的聚合关系；
设计气线路模型类：将燃气线路涉及到的气管类、气管接头类、气阀门类进行泛化，形成燃气管类；对气管、阀门、接头进行聚合，形成气管段类；对气管段进行聚合，生成气管线路类，气管线路可自聚合形成线路管网；气管段和气管线路泛化指向设备容器类；
设计场站模型类：对气输送设备涉及到的调压器类和气管、阀门、接头等设备聚合到燃气场站类；
设计测量装置模型类：对燃气所用到的量测装置进行泛化到能源系统资源包下的监视控制及数据采集单元；所述燃气所用到的量测装置包括燃气表类、气压表类、流量计类、温度计类；
设计拓扑继承关系模型类：将2通接头/3通接头/4通接头泛化到气管接头类；气用户类与用户燃气管类关联；气管类、气阀门类、用户燃气管类、气管接头类聚合到气管段类；气管段类聚合到气管线路类；气管类、气阀门类、用户燃气管类、气管接头类、调压器类聚合到气输送设备类，气输送设备类对接包的输送设备。：
建立类之间的依赖、包含、继承、聚合、泛化关系：监测控制及数据采集类依存于量测信息类，保护类、停运类、负荷曲线类依存于线路信息类、量测信息类和类依存于拓扑信息类,拓扑信息类、资产类、用户类依存于核心类。
本发明实施例具有如下优点：解决了综合能源“源网荷储用”的一体化模型问题，提高了系统的互操作性，统一了数据接口标准，节约了大量的人力和物力，很好的填补了公共信息模型在多能协同互补应用的空白，具有很大的现实意义。
其优点还有以下几个方面：
1)操作简单，互操作性好，本发明实施例的技术方案是一种面向对象的建模语言，使用基于IEC61970/61968的配电网CIM模型，使不同厂家开发的能源监管、分析软件可以很好的实现互操作，同时也可降低与原有系统的集成难度，从而降低了成本；
2)可实现“源网荷储用”能源系统的“即插即用”，基于e-CIM模型开发的软件，可以在以IEC61970/61968为标准的系统中实现“即插即用”，减少了由于模型不匹配而出现的开发点对点模型转换的投入；
3)可扩展性强，e-CIM模型具有很强的扩展，可以根据不同的能源接入及能源应用需求进行功能扩展和裁剪；
4)增强了综合能源多能协同分析的能力，提高了能源网的综合管理和协同互补能力；
另外，能效作为电力企业的经济效益和管理的重要标志，本发明实施例的方案很好的解决了能效分析计算中的对象模型和数据来源问题，综合能效分析计算的各种因素，大大提高了综合能源系统的能效计算精度和分析能力，对安全用能、节能减排、需求侧管理具有很大的指导作用。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的一种基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法图的流程图。
图2为图1所示的步骤12的子步骤的流程示意图。
图中：S11-S15.步骤，S21-S28.子步骤。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
随着由石化能源向综合能源转变、微网余量上网技术要求的提高，多能协同的集成与交互成为必不可少的一环。公共信息模型的应用在我国处在起步阶段，在配电网方面有零星应用，在水、气、分布式光伏、储能等能源，尤其是多能协同方面的CIM模型尚未发现，
能源公共信息模型(Energy Common Information Model，e-CIM)为解决各能源系统之间的数据交互问题而产生的。它描述了能源企业的所有主要对象，特别是那些与综合能源运行有关的对象，通过提供一种用对象和属性及他们之间的关系来表示能源系统资源的标准方法。e-CIM是基于IEC61970/IEC61968标准的，针对能源网构建的一种面向对象的模型，具有广泛的通用性和灵活性，可以根据不同系统的应用进行裁剪或扩展。
e-CIM模型是能源网“源、网、荷、储、用”拓扑信息联接和整合，在融会贯通发电、能源交换、负荷用能和调度各环节的基础上，并充分考虑新能源、分布式电源、储能、微网的新型模式，形成智能电网全景网络拓扑的e-CIM模型，模型包含图形、拓扑、实时、设备参数(含资产)等重要模型包；制定统一的能源设备命名规则，确保能源网络设备及拓扑的统一建模及无缝连接。
本发明实施例提供了一种基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法，其是一种建立在IEC61970/IEC61968标准上，基于元数据交互接口的e-CIM模型，实现对冷热水电气+源网荷储用的综合能源设备间，以及能源“发-输-配-用”的能源流的拓扑关系进行一体化设计和可视化展现方法，具体地说是一种建立在IEC61970/IEC61968标准之上的基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法。
接下来，对本发明实施例提供的基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法进行具体介绍。
实施例1
本实施例提供了一种基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法，如图1所示，包括如下步骤。
步骤11、构建能源网e-CIM拓扑模型。
能源网e-CIM拓扑模型是描述设备之间的联动关系，诸如开关拉闸，引起下面回路的供电系统状态变化，开关和下面回路的线路、动力、照明、空调等就形成拓扑关系，开关、线路、动力、照明、空调等就形成了用电回路拓扑结构的拓扑节点；所构建的模型要满足完整反应现实情况，设备及拓扑节点(设备连接点)、拓扑节点与拓扑岛之间的聚集关系；e-CIM模型在拓扑包中很完整的定义了拓扑模型以及涉及的类。
可以解析基于IEC61968/IEC61970标准的电网CIM拓扑模型，梳理能源网e-CIM模型拓扑关系，以构建能源网e-CIM拓扑模型。参考IEC61968/IEC61970标准和遵循实际综合能源中的设备、结构，构建的e-CIM模型包含以下基础包及能源包：核心(Core)包、拓扑(Topology)包、管线(Pipe)包、量测(Meas)包、负荷模型(LoadModel)包、域(Domain)包、资产(Assets)包、用户(Customers)包、停电(Outage)包、保护(Protection)包、监视控制及数据采集(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)包，以及电能包、气能(GasEnergy)包、水能(HydroEnergy)包、光伏能(PhotovoltaicEnergy)包、储能(SaveEnergy)包、风能包、生物能包、地热能包、能源转换(EnergyConversion)包等。
步骤12、基于元数据对能源网e-CIM拓扑模型进行扩展。
在一个示例中，如图2所示，所述基于元数据对能源网e-CIM拓扑模型进行扩展的步骤包括如下子步骤：
子步骤21、扩展能源包。
子步骤22、构建主模型。
子步骤23、构建设备模型。
子步骤24、注册综合能源模型。
子步骤25、构建拓扑模型。
子步骤26、构建量测模型。
子步骤27、构建组件模型。
子步骤28、注册到元数据表。
对自发自用+余量上网的微网系统、削峰填谷保电安全的储能系统、分布式光伏风能等清洁能源直接发电上网系统、冷热水电气能量转换的区域综合能源协调系统等应用，分别涉及“源网荷储用”的各个技术领域，各有特点，均自成系统，如何真正有效将这些涉及能源各分支、各环节部分串起来，形成综合能源协调互补，发挥最大能效作用，就必须梳理各自的特点，结合IEC61968/IEC61970标准，对电网e-CIM模型进行扩展，建立综合能源一体化e-CIM模型，实现能单一能源内部间的拓扑结构梳理，以及能源间协同互补的拓扑结构梳理,建立连接节点与拓扑节点、拓扑节点与拓扑岛之间的能源模型拓扑关系。
如表1所示，可以基于元数据的数据表，用于记录各能源模型的元数据、元数据之间的关系。
表1
在元数据的基础上，对能源e-CIM模型中设计设备包、设备分类抽象包，描述各包之间的拓扑结构，设计包与包的依存、泛化、聚合等关联关系，并定义成数据表，注册在应用表和应用字段表中。气能(GasEnergy)包、水能(HydroEnergy)包、电能(ElectricEnergy)包、光伏(PhotovoltaicEnergy)包、储能(SaveEnergy)包、能源转换(EnergyConversion)包等依存于核心包(Core)。
核心(Core)包包含所有应用共享的标识对象(IdentifiedObject)、能源系统资源(EnergySystemResource)、设备容器(EquipmentContainer)和导电设备(ConductingEquipment)实体等，以及这些实体的常见的组合。并不是所有的应用都需要所有的核心(Core)实体。这个包不依赖于任何其他的包，而其他包的大部分都具有依赖于本包的关联和泛化。
在本实施例中，建立类之间的依赖、包含、继承、聚合、泛化关系：监测控制及数据采集类依存于量测信息(MeaInfo)类，保护(Protection)类、停运(Stop)类、负荷曲线(Load)类依存于线路信息(LineInfo)类、量测信息(MeaInfo)类和(LineInfo)类依存于拓扑信息(TopologicalInfo)类,拓扑信息(TopologicalInfo)类、资产(Assets)类、用户(Customers)类依存于核心(Core)类。
在本实施例中，依存关系是指一个对象依存于另一个对象，比如：负荷模型(LoadModel)包依存于管线(Pipe)包而存在，没有线缆的输电，就没有负荷的概念；
在本实施例中，泛化关系是指一个对象来自于相同信息的抽象对象，比如：架空线、导线、电缆、管道等对象都泛化为管线(Pipe)包。
在本实施例中，聚合关系是指由很多对象聚合到一个对象，比如：燃气经气输送设备通过燃气管道聚集到燃气场站，气输送设备和燃气场站就是聚合关系；
在一个示例中，以燃气能源(GasEnergy)模型为例对扩增能源网e-CIM拓扑模型进行具体介绍。
1)、在IEC61968/IEC61970标准基础上，对核心(Core)包进行扩展出燃气能源(GasEnergy)包。
2)、建立燃气能源(GasEnergy)包的主(Main)模型：对核心(Core)包的站房类进行泛化，生出燃气场站(EXT_GasStation)模型；对核心(Core)包的输送设备(ConductingEquipment)进行泛化，生出气输送设备(EXT_GasConductingEquipment)模型；建立气输送设备(EXT_GasConductingEquipment)和燃气场站(EXT_GasStation)之间的聚合关系。
3)、建立气线路模型(GasLineModel)：将燃气线路涉及到的气管(EXT_GasPipe)、气管接头(EXT_GasJoint)、气阀门(EXT_GasValve)等进行泛化，形成燃气管(EXT_GasPipe)；对气管、阀门、接头等进行聚合，形成气管段(EXT_GasLineSection)；对气管段进行聚合，生成气管线路(EXT_GasLine)，气管线路可自聚合形成线路管网；气管段和气管线路泛化指向设备容器(EquipmentContainer)；
4)、建立场站模型(GasStationModel)：对气输送设备涉及到的调压器(EXT_PressureRegulator)和气管、阀门、接头等设备聚合到燃气场站(EXT_GasStation)，建立场站模型；
5)、建立测量装置模型(RemoteUnit)：将燃气所用到的量测装置泛化到能源系统资源(EnergySystemResource)包下的监视控制及数据采集；燃气所用到的量测装置包括燃气表(EXT_GasMeter)、气压表(EXT_GasPressMeter)、流量计(EXT_GasFlowMeter)、温度计(EXT_ThermoMeter)等；
6)、建立拓扑继承关系(InheritanceHierarchy)模型：将2通接头/3通接头/4通接头等泛化到气管接头(EXT_GasJoint)；气用户(EXT_GasConsumer)与用户燃气管(EXT_UsrGasPipeSection)关联；气管(EXT_GasPipe)、气阀门(EXT_GasValve)、用户燃气管(EXT_UsrGasPipeSection)、气管接头(EXT_GasJoint)聚合到气管段(EXT_GasLineSection)；气管段(EXT_GasLineSection)聚合到气管线路(EXT_GasLine)；气管(EXT_GasPipe)、气阀门(EXT_GasValve)、用户燃气管(EXT_UsrGasPipeSection)、气管接头(EXT_GasJoint)、调压器(EXT_PressureRegulator)聚合到气输送设备(EXT_GasConductingEquipment)，气输送设备(EXT_GasConductingEquipment)对接核心(Core)包的输送设备(ConductingEquipment)；
7)、将燃气能源(GasEnergy)模型关联到能源转换(EnergyConversion)包中，实现综合能源协同调度；
8)、将燃气能源(GasEnergy)模型注册到元数据表里。
步骤13、设计能源网e-CIM拓扑模型的接口。
构建的能源网e-CIM模型接口包括静态数据接口、实时数据接口、历史数据接口。
静态数据描述了模型所涉及的资产及资产关系数据，包括设备台账、电气参数、设备所属关系、设备关联关系，资产(Assets)类、用户(Customers)类、公司(Company)类、管线(Pipe)类等，是从公司/电站等容器，再到设备及拓扑结构，再到设备测点等所需定义模型的数据输入输出，来自其他系统接口或手工录入。
实时数据描述了模型的动态数据，包括遥测、遥信、遥控、遥调相关监视控制及数据采集对应的量测(MeasInfo)类相关的电压、电流、有功功率、无功功率、温度、湿度等,通过终端采集单元实时采集获取，以及通过汇聚计算获得的实时汇总数据、分析判断实时数据。
历史数据描述了实时数据保存到数据库中的一段时间积累的数据，便于查询、分析、报表展示,数据来源于实时数据存库以及其他系统导入。
建立实时输入数据接口(InRealTimeDataInterface)，用于输入实时数据。
建立静态输入数据接口(InStaticDataInterface)，用于输入静态数据。
建立历史输入数据接口(InHisDataInterface)，用于输入历史数据。
建立实时输出数据接口(OutRealTimeDataInterface)，用于输出实时数据。
建立静态输出数据接口(OutStaticDataInterface)，用于输出静态数据。
建立历史输出数据接口(OutHisDataInterface)，用于输出历史数据。
建立数据输入输出接口和对应的类及继承类包括如下步骤。
1)建立数据输入(DataInput)类，数据输出(DataOutput)类，分别表示数据输入和数据输出的公共类，它们都继承于能源系统资源(EnergySystemResource)类。
2)数据接口分为实时数据接口和静态数据接口、历史数据接口，对数据输入接口、输出数据接口分别建立实时和静态数据接口、历史数据接口，实时输入数据接口类(InRealTimeDataClass)、静态输入数据接口类(InStaticDataClass)、历史输入数据接口类(InHisDataClass)。输入数据接口继承(DataInput)类，输出数据接口继承(DataOutput)类。
步骤14、设计能源网e-CIM拓扑模型的类和关联类。
设计以下能源网e-CIM拓扑模型的类：
描述能源网各节点信息的拓扑信息(TopologicalInfo)类、描述配能源量测值的量测信息(MeaInfo)类、描述能源网管线信息的线路信息(PipeInfo)类、描述能源负荷信息(LoadModelInfo)类、设备资产(Assets)类、用户(Customers)类等；并为为能源类添加属性、方法，包括类的属性名称、属性代码、属性数据类型、唯一性、必要性、动作事项等；
建立类的步骤如下：
1)分析应用的要求及其需要的功能及数据；
2)根据分析建立相关的类，先一一列举出来；
3)根据类所携带的信息或需要的完成的功能为其添加属性、动作事项；
4)最后，为各类添加关联关系。
在一个示例中，以燃气能源模型为例进行举例介绍。燃气能源模型类及关联设计具体如下。
1)、在IEC61968/IEC61970标准基础上，对核心(Core)包进行扩展出燃气能源包(GasEnergyPackage)；
2)、设计燃气能源包(GasEnergyPackage)的主(Main)模型类：对核心(Core)包的站房类进行泛化，扩展生出燃气场站(EXT_GasStation)模型类；对核心(Core)包的输送设备(ConductingEquipment)进行泛化，扩展生出气输送设备(EXT_GasConductingEquipment)模型类；建立气输送设备(EXT_GasConductingEquipment)类和燃气场站(EXT_GasStation)类之间的聚合关系；
3)、设计气线路模型(GasLineModel)类：将燃气线路涉及到的气管(EXT_GasPipe)类、气管接头(EXT_GasJoint)类、气阀门(EXT_GasValve)类等进行泛化，形成燃气管(EXT_GasPipe)类；对气管、阀门、接头等进行聚合，形成气管段(EXT_GasLineSection)类；对气管段进行聚合，生成气管线路(EXT_GasLine)类，气管线路可自聚合形成线路管网；气管段和气管线路泛化指向设备容器(EquipmentContainer)类；
4)、设计场站模型(GasStationModel)类：对气输送设备涉及到的调压器(EXT_PressureRegulator)类和气管、阀门、接头等设备聚合到燃气场站(EXT_GasStation)类；
5)、建立测量装置模型(RemoteUnit)类：将燃气所用到的量测装置泛化到能源系统资源(EnergySystemResource)包下的监视控制及数据采集；燃气所用到的量测装置包括燃气表(EXT_GasMeter)、气压表(EXT_GasPressMeter)、流量计(EXT_GasFlowMeter)、温度计(EXT_ThermoMeter)等；
6)设计拓扑继承关系(InheritanceHierarchy)模型类：将2通接头/3通接头/4通接头等泛化到气管接头(EXT_GasJoint)类；气用户(EXT_GasConsumer)类与用户燃气管(EXT_UsrGasPipeSection)类关联；气管(EXT_GasPipe)类、气阀门(EXT_GasValve)类、用户燃气管(EXT_UsrGasPipeSection)类、气管接头(EXT_GasJoint)类聚合到气管段(EXT_GasLineSection)类；气管段(EXT_GasLineSection)类聚合到气管线路(EXT_GasLine)类；气管(EXT_GasPipe)类、气阀门(EXT_GasValve)类、用户燃气管(EXT_UsrGasPipeSection)类、气管接头(EXT_GasJoint)类、调压器(EXT_PressureRegulator)类聚合到气输送设备(EXT_GasConductingEquipment)类，气输送设备(EXT_GasConductingEquipment)类对接核心(Core)包的输送设备(ConductingEquipment)；
在一个示例中，本实施例提供的基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法还包括：步骤15、设计能源网e-CIM拓扑模型的应用接口。
建立综合能源一体化e-CIM模型是为了应用，满足数据统一输入和统一输出的数据接口标准的实现，对e-CIM进行了应用功能扩展设计。具体实现方法和调用规则如下。
a)、定义类：定义相关的公司、能源站、设备、回路、测点信息、实时数据、历史数据等。构建量测信息表(如表2所示)、模型(Model)表(如表3所示)、事项数据(EventData)表(如表4所示)、测点实时数据(MeasRealData)表(如表5所示)。
表2.量测信息表
表3.模型表
代码 属性 名称
id integer(int64) 编号
name string 名称
attrTbl string 属性表
electricType integer(int32) 电气标记
scadaFlag integer(int32) 采集标记
supportedBiz integer(int32) 业务标记
表4.事项数据表
表5.测点实时数据表
代码 属性 名称
Id integer(int64) 编号
Name string 名称
objId integer(int32) 关联设备编号
objType integer(int32) 关联设备类型
Stamp integer(int64) 更新时间
Value number(double) 实时值
markValue number(double) 表码值
Status integer(int32) 实时状态
Measure integer(int32) 量测类型
Terminal integer(int32) 端子号
b)接口设计(可以使用RESTful接口方法进行交互设计)返回：application/json对象包
b1)、获取指定资源类型的模型信息：GET/model/{objtype}。参数可以表6所示：
表6
类型 名称 描述
HeaderParameter x-ie-accesskkey 应用标识
HeaderParameter x-ie-accesstoken 访问令牌
PathParameter objtype 资源类型
b2)、获取测点资源接口：GET/measures/units。
b3)、实时库数据接口：
获取电度量接口：POST/measures/acc。
获取模拟量接口：POST/measures/ana。
获取遥测量接口：POST/measures/dig。
获取指定设备下测点接口：GET/measures/{objtype}/{objid}。
b4)、历史库数据接口：
查询遥信量历史数据：POST/tsda/dig。
查询历史事项数据：POST/tsda/events。
查询指定资源下的模拟量历史数据：POST/tsda/{objType}/{objId}/dig。
查询指定资源类型下的遥信量历史数据：POST/tsda/{objType}/dig。
查询指定资源下的电度量历史数据：POST/tsda/{objType}/{objId}/ana。
查询模拟量历史数据：POST/tsda/ana。
查询电度量历史数据：POST/tsda/acc。
查询指定资源类型下的模拟量历史数据：POST/tsda/{objType}/ana。
查询指定资源下的遥信量历史数据：POST/tsda/{objType}/{objId}/acc。
查询指定资源类型下的电度量历史数据：POST/tsda/{objType}/acc。
应用开发调用接口步骤如下：
1)、注册网关
2)、网关鉴权认证
3)、获取访问资源
4)、针对性资源访问
本发明实施例具有如下优点：解决了综合能源“源网荷储用”的一体化模型问题，提高了系统的互操作性，统一了数据接口标准，节约了大量的人力和物力，很好的填补了公共信息模型在多能协同互补应用的空白，具有很大的现实意义。
其优点还有以下几个方面：
1)操作简单，互操作性好，本发明实施例的技术方案是一种面向对象的建模语言，使用基于IEC61970/61968的配电网CIM模型，使不同厂家开发的能源监管、分析软件可以很好的实现互操作，同时也可降低与原有系统的集成难度，从而降低了成本；
2)可实现“源网荷储用”能源系统的“即插即用”，基于e-CIM模型开发的软件，可以在以IEC61970/61968为标准的系统中实现“即插即用”，减少了由于模型不匹配而出现的开发点对点模型转换的投入；
3)可扩展性强，e-CIM模型具有很强的扩展，可以根据不同的能源接入及能源应用需求进行功能扩展和裁剪；
4)增强了综合能源多能协同分析的能力，提高了能源网的综合管理和协同互补能力；
另外，能效作为电力企业的经济效益和管理的重要标志，本发明实施例的方案很好的解决了能效分析计算中的对象模型和数据来源问题，综合能效分析计算的各种因素，大大提高了综合能源系统的能效计算精度和分析能力，对安全用能、节能减排、需求侧管理具有很大的指导作用。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
构建能源网e-CIM拓扑模型；
基于元数据对能源网e-CIM拓扑模型进行扩展；
设计能源网e-CIM拓扑模型的接口；
设计能源网e-CIM拓扑模型的类和关联类。
2.根据权利要求1所述的基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法，其特征在于，所述构建方法还包括：设计能源网e-CIM拓扑模型的应用接口。
3.根据权利要求2所述的基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法，其特征在于，所述设计能源网e-CIM拓扑模型的应用接口的步骤包括：
定义类；
设计接口；
其中，
所述定义类包括定义以下任一或多个类：
公司、能源站、设备、回路、测点信息、实时数据、历史数据；
所述定义类采用测量信息表、模型表、事项数据表、测点实时数据表；
所述设计接口包括获取指定资源类型的模型信息、获取测点资源接口、获取实时库数据接口、获取历史库数据接口；
所述获取指定资源类型的模型信息包括获取应用标识、访问令牌、资源类型；
所述获取实时库数据接口包括获取电度量接口、获取模拟量接口、获取遥测量接口、获取指定设备下测点接口；
所述获取历史库数据接口包括查询遥信量历史数据、查询历史事项数据、查询指定资源下的模拟量历史数据、查询指定资源类型下的遥信量历史数据、查询指定资源下的电度量历史数据、查询模拟量历史数据、查询电度量历史数据、查询指定资源类型下的模拟量历史数据、查询指定资源下的遥信量历史数据、查询指定资源类型下的电度量历史数据。
4.根据权利要求1所述的基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法，其特征在于，所述构建能源网e-CIM拓扑模型的步骤包括：
解析基于IEC61968/IEC61970标准的电网CIM拓扑模型，梳理能源网e-CIM模型拓扑关系，构建得到能源网e-CIM拓扑模型；
能源网e-CIM拓扑模型包括基础包和能源包；其中，
基础包包括以下任一种或多种：
核心包、拓扑包、管线包、量测包、负荷模型包、域包、资产包、用户包、停电包、保护包、监视控制及数据采集包；
能源包包括以下任一种或多种：
电能包、气能包、水能包、光伏能包、储能包、风能包、生物能包、地热能包、能源转换包。
5.根据权利要求4所述的基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法，其特征在于，所述基于元数据对能源网e-CIM拓扑模型进行扩展的步骤包括：
基于元数据，在能源网e-CIM拓扑模型设计设备包、设备分类抽象包，描述设备包、设备分类抽象包、各基础包、各能源包之间的拓扑结构，设计设备包、设备分类抽象包、各基础包、各能源包之间的关联关系，所述关联关系包括包与包的依存、泛化、聚合。
6.根据权利要求4所述的基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法，其特征在于，所述基于元数据对能源网e-CIM拓扑模型进行扩展的步骤包括：
扩展能源包；
构建主模型；
构建设备模型；
注册综合能源模型；
构建拓扑模型；
构建量测模型；
构建组件模型；
注册到元数据表。
7.根据权利要求1所述的基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法，其特征在于，所述接口包括输入接口和输出接口，所述输入接口包括实时输入数据接口、静态输入数据接口、历史输入数据接口，所述输出接口包括实时输出数据接口、静态输出数据接口、历史输出数据接口；
所述设计能源网e-CIM拓扑模型的接口的步骤包括：
建立数据输入类、建立数据输出类、建立表示数据输入的公开类和建立表示数据输出的公共类；
建立实时输入数据接口、建立静态输入数据接口、建立历史输入数据接口、建立实时输出数据接口、建立静态输出数据接口、建立历史输出数据接口；建立实时输入数据接口类、建立静态输入数据接口类、建立历史输入数据接口类，建立输入数据接口继承类，建立输出数据接口继承类。
8.根据权利要求1所述的基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法，其特征在于，所述设计能源网e-CIM拓扑模型的类和关联类的步骤包括：
分析应用的要求及其需要的功能及数据；
根据分析建立相关的类，先一一列举出来；
根据类所携带的信息或需要的完成的功能为其添加属性、动作事项；
为各类添加关联关系。
9.根据权利要求8所述的基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法，其特征在于，类包括以下任一种或多种：
描述能源网各节点信息的拓扑信息类、描述配能源量测值的量测信息类、描述能源网管线信息的线路信息类、描述能源负荷信息类、设备资产类、用户类、能源拓扑图形类。
10.根据权利要求4所述的基于元数据的综合能源一体化e-CIM模型设计方法，其特征在于，基于元数据对能源网e-CIM拓扑模型进行扩展的步骤包括：
在IEC61968/IEC61970标准基础上，对核心包进行扩展，获得燃气能源包；
所述设计能源网e-CIM拓扑模型的类和关联类的步骤包括：
设计燃气能源包主模型类：对核心包的站房类进行泛化，扩展生出燃气场站模型类；对核心包的输送设备进行泛化，扩展生出气输送设备模型类，建立气输送设备类和燃气场站类之间的聚合关系；
设计气线路模型类：将燃气线路涉及到的气管类、气管接头类、气阀门类进行泛化，形成燃气管类；对气管、阀门、接头进行聚合，形成气管段类；对气管段进行聚合，生成气管线路类，气管线路可自聚合形成线路管网；气管段和气管线路泛化指向设备容器类；
设计场站模型类：对气输送设备涉及到的调压器类和气管、阀门、接头设备聚合到燃气场站类；
设计测量装置模型类：对燃气所用到的量测装置进行泛化到能源系统资源包下的监视控制及数据采集单元；所述燃气所用到的量测装置包括燃气表类、气压表类、流量计类、温度计类；
设计拓扑继承关系模型类：将2通接头/3通接头/4通接头泛化到气管接头类；气用户类与用户燃气管类关联；气管类、气阀门类、用户燃气管类、气管接头类聚合到气管段类；气管段类聚合到气管线路类；气管类、气阀门类、用户燃气管类、气管接头类、调压器类聚合到气输送设备类，气输送设备类对接包的输送设备。
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