作者：王林梅潘堅(jiān)躍 黃民翔

論文關(guān)鍵詞：電力企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)公共信息模型(CIM)通用數(shù)據(jù)訪問(wèn)(GDA )

論文摘要：為解決電力企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)與其它應(yīng)用子系統(tǒng)間的“信息孤島”問(wèn)題，提出依據(jù)IEC 61968 CIM時(shí)電網(wǎng)資產(chǎn)信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化及建模，將生產(chǎn)管理系統(tǒng)加入到企業(yè)數(shù)據(jù)集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與其他應(yīng)用子系統(tǒng)(如SCADA)有機(jī)地結(jié)合。通過(guò)企業(yè)集成總線(UIB )，生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)之間按標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理網(wǎng)中的生產(chǎn)管理信息方便、統(tǒng)一地被第三方使用，進(jìn)一步加強(qiáng)了電力企業(yè)的信，島一體化建設(shè)。本文重點(diǎn)論述了實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)封裝集成的依據(jù)和技術(shù)方法。

0引言

隨著電力企業(yè)不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的管理模式及分散孤立的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)已難以適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需求。目前電力企業(yè)雖已建成各種信息系統(tǒng)，但各系統(tǒng)間相對(duì)獨(dú)立，“信息孤島”現(xiàn)象嚴(yán)重。生產(chǎn)管理系統(tǒng)作為電力企業(yè)的核心系統(tǒng)，擁有全局的生產(chǎn)管理信息，但同時(shí)需要與其它應(yīng)用子系統(tǒng)進(jìn)行通信，才能獲取所需的各類數(shù)據(jù)。若對(duì)生產(chǎn)管理信息進(jìn)行封裝后，實(shí)現(xiàn)與電力企業(yè)其他應(yīng)用系統(tǒng)間的集成，可大大促進(jìn)企業(yè)的信息一體化建設(shè)。

為充分挖掘電力企業(yè)生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的優(yōu)化管理功能，本文提出7基于IEC 61970/IEC 61968 CIM對(duì)生產(chǎn)管理信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化及建模，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)與電力企業(yè)更多應(yīng)用子系統(tǒng)間的集成，并介紹了集成后實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用功能，如遵循IEC 61970的GDA服務(wù)、代理GDA服務(wù)以及在SVG接線圖查詢?cè)O(shè)備臺(tái)帳信息等應(yīng)用功能。

1集成的重點(diǎn)技術(shù)

建立元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)專為集成平臺(tái)使用，用于靈活配置生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分，以及生產(chǎn)管理系統(tǒng)資源在集成總線上的注冊(cè)。

建立元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)，需要分別建立CIM元模型信息庫(kù)、資源注冊(cè)機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)發(fā)布信息庫(kù)。IEC61970/IEC 61968 CIM的元模型信息庫(kù)存儲(chǔ)IEC61970/IEC 61968中定義的類、屬性、關(guān)聯(lián)及其解釋，也包括了自定義的類。資源注冊(cè)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)管理集成平臺(tái)上的所有資源，對(duì)于在多個(gè)系統(tǒng)中都有記錄的同一資源可以有不同的命名方法，但是只能通過(guò)唯一的Resource ID(資源標(biāo)識(shí))在集成平臺(tái)上標(biāo)識(shí)。系統(tǒng)發(fā)布信息庫(kù)中存儲(chǔ)的信息則說(shuō)明了數(shù)據(jù)在哪里，即如果同一資源存在于多個(gè)系統(tǒng)中，則由系統(tǒng)發(fā)布信息表指明以哪個(gè)系統(tǒng)中的信息為準(zhǔn)來(lái)保證信息的唯一性。

1.2實(shí)現(xiàn)模型映射工具

模型映射是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)加入集成環(huán)境的第一步，通過(guò)模型映射工具才能將生產(chǎn)管理系統(tǒng)私有的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換為CIM，客戶也可通過(guò)映射工具的模型擴(kuò)展功能來(lái)自定義類、屬性及類之間的關(guān)聯(lián)。

1..2.1，模型映射工具的設(shè)計(jì)依據(jù)

生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型是依據(jù)IEC 61970第301部分建立的，而資產(chǎn)的數(shù)據(jù)模型則是依據(jù)IEC 61968和一些必需的模型擴(kuò)充來(lái)建立。

為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)資源信息與其他應(yīng)用系統(tǒng)(如SCADA)信息的關(guān)聯(lián)，需要對(duì)生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的電力系統(tǒng)資源信息進(jìn)行建模。由于在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)集成的項(xiàng)目中，采用的建模原則是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與EMS需要的計(jì)算參數(shù)以SCADA為準(zhǔn)，因此生產(chǎn)管理電力系統(tǒng)資源信息可以只包括Equipment(設(shè)備)的基本屬性和關(guān)聯(lián)，即:Naming.name. Naming.description， Equipment.Mem-ber of EquipmentContainero

1.2.2補(bǔ)充模型擴(kuò)展功能

由于IEC 61968中有些電力資源信息的模型還不夠完備，需要對(duì)CIM進(jìn)行擴(kuò)展。為保證系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)性，模型擴(kuò)展的基本原則是:使用原模型中的類、屬性及關(guān)聯(lián)，只在繼承的子類中增加新屬性和新關(guān)聯(lián)。

例如，目前在IEC 61970和IEC 61968中均未對(duì)TA. TV，避雷器(SurgeArrester )、消弧線圈(PetersonCoil)進(jìn)行建模，而這些類型的設(shè)備又+分重要，因此需要對(duì)Equipment類進(jìn)行擴(kuò)展，如圖1。

1.2.3模型映射工具的具體功能

模型映射工具實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行封裝集成過(guò)程中的模型擴(kuò)展、模型轉(zhuǎn)換，以及建立SCADA資源與生產(chǎn)管理資源的對(duì)照表。具體功能如下:

(1)模型擴(kuò)展口用戶可靈活自定義類和屬性，保存到CIM元模型信息中，同時(shí)可對(duì)已定義好的類進(jìn)行修改。

(2)模型映射。對(duì)待包裝的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行類、屬性及關(guān)聯(lián)到數(shù)據(jù)庫(kù)表、字段之間的映射(支持SQL語(yǔ)句和存儲(chǔ)過(guò)程)，映射規(guī)則保存到元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)。

(3)資源映射。通過(guò)資源映射功能將生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的資源注冊(cè)到集成平臺(tái)上由資源注冊(cè)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)管理。

(4)系統(tǒng)發(fā)布。各應(yīng)用系統(tǒng)選擇需要發(fā)布的類或資源，將相應(yīng)的信息保存到系統(tǒng)發(fā)布信息中。

2實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用功能

完成基于IEC 61968 CIM對(duì)生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)中的資產(chǎn)模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化封裝后，即可將生產(chǎn)管理系統(tǒng)加入到企業(yè)集成總線上，實(shí)現(xiàn)與其他已經(jīng)加入集成環(huán)境的子系統(tǒng)進(jìn)行通信。本文以SCADA系統(tǒng)為例，介紹生產(chǎn)管理系統(tǒng)加入集成環(huán)境后實(shí)現(xiàn)的重要功能。

2.1生產(chǎn)管理CIM XML模型導(dǎo)出器

采用CIM XML/RDF描述生產(chǎn)管理模型，導(dǎo)出的資產(chǎn)模型CIM XML文件可以是生產(chǎn)管理的全模型，也可以是生產(chǎn)管理的部分模型，提供給第三方使用。

2.1.1生產(chǎn)管理全模型

生產(chǎn)管理全模型的信息包括簡(jiǎn)化的電網(wǎng)模型和資產(chǎn)模型。通過(guò)簡(jiǎn)化的電網(wǎng)模型可以了解一個(gè)設(shè)備在電網(wǎng)中的電氣位置，通過(guò)資產(chǎn)模型可以了解一個(gè)設(shè)備的臺(tái)帳信息、缺陷記錄等。

2.1.2生產(chǎn)管理部分模型

若客戶需要了解某個(gè)廠站下或某個(gè)具體設(shè)備的 資產(chǎn)模型，則需要導(dǎo)出生產(chǎn)管理的部分模型(文檔類的一個(gè)子類)。生產(chǎn)管理模型導(dǎo)出工具允許客戶選擇導(dǎo)出一個(gè)廠站或一個(gè)設(shè)備的模資產(chǎn)型如下:資產(chǎn)列表包括一個(gè)廠站下的所有資產(chǎn)信息資產(chǎn)目錄包括一個(gè)廠站或一個(gè)設(shè)備的臺(tái)帳信息。活動(dòng)記錄包括一個(gè)廠站或一個(gè)設(shè)備的缺陷記錄。

2.2生產(chǎn)管理GDA服務(wù)器

采用GDA服務(wù)平臺(tái)形式的電力企業(yè)集成總線，實(shí)現(xiàn)其他應(yīng)用系統(tǒng)(如SCADA系統(tǒng)的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)資源信息)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)資產(chǎn)信息的關(guān)聯(lián)。通過(guò)生產(chǎn)管理GDA服務(wù)器，客戶只需要掌握CIM知識(shí)，就可以訪問(wèn)由SCADA系統(tǒng)維護(hù)的數(shù)據(jù)而無(wú)需知道數(shù)據(jù)的邏輯模式，使第三方應(yīng)用更加便利。

2.2.1 CIS服務(wù)器

基于CORBA的客戶/服務(wù)器提供在線的方式實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的組件接口規(guī)范(CIS)接入標(biāo)準(zhǔn)的或帶CORBA中間件平臺(tái)的系統(tǒng)。CIS服務(wù)器提供靈活的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)IEC 61970 CIS部分中的GDA{和高速數(shù)據(jù)訪問(wèn)(HSDA)服務(wù)，支持緊禍合集成方式。 2.2.2通用數(shù)據(jù)訪問(wèn)GDA

GDA是CIS中的重要部分，是對(duì)遠(yuǎn)程存儲(chǔ)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)的請(qǐng)求/應(yīng)答式API(應(yīng)用程序)，主要包括:

(1)讀訪問(wèn)，提供元數(shù)據(jù)的基本查詢能力和更C高級(jí)的過(guò)濾查詢功能。

(2)寫訪問(wèn)，提供對(duì)元數(shù)據(jù)的寫操作。

(3)變化通知(GDA事件)。

乞生產(chǎn)管理GDA服務(wù)器主要實(shí)現(xiàn)了以下接口能:get_values( )—查詢一個(gè)資源的屬性信息;get_extent_values( )—查詢一類資源的屬性信息; get_related_values()—查詢與某個(gè)資源關(guān)聯(lián)的一類資源信息;get_descendant-values( )—查詢與某個(gè)資源多級(jí)關(guān)聯(lián)的一類資源信息。

第三方應(yīng)用的客戶只需要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了解接口的功能、服務(wù)名、入/出口參數(shù)、返回狀態(tài)等，就可以訪問(wèn)生產(chǎn)管理GDA服務(wù)器獲取相關(guān)服務(wù)。

2.2.3公共服務(wù)

公共服務(wù)是所有應(yīng)用程序接口(API )的公共部分，與IEC 61970第4部分中的其他服務(wù)(包括GDA， HSDA， TSDA， GES等)結(jié)合使用。圖2給出了電力企業(yè)集成平臺(tái)上生產(chǎn)管理GDA服務(wù)器、SCADA GDA服務(wù)器、代理GDA服務(wù)器以及第三方應(yīng)用之間的關(guān)系。生產(chǎn)管理GDA服務(wù)器可直接使用由SCADA包裝器提供的公共服務(wù)。

2.3代理GDA服務(wù)器

由圖2可知，SCADA包裝器提供了SCADA的資源環(huán)境，生產(chǎn)管理GDA服務(wù)器則提供了生產(chǎn)管理的資源環(huán)境。針對(duì)電力系統(tǒng)中這兩個(gè)重要數(shù)據(jù)源，設(shè)計(jì)了代理GDA服務(wù)器為第三方應(yīng)用提供一個(gè)統(tǒng)一的資源環(huán)境。數(shù)據(jù)使用者只需發(fā)出數(shù)據(jù)訪問(wèn)請(qǐng)求就可以獲得數(shù)據(jù)，而無(wú)需知道數(shù)據(jù)是由誰(shuí)提供的。代理GDA服務(wù)器的具體功能有:

(1)為客戶隱藏了SCADA GDA服務(wù)和生產(chǎn)管理GDA服務(wù)的兩個(gè)語(yǔ)境，客戶只需連接一個(gè)服務(wù)即可得到兩個(gè)系統(tǒng)的信息。

(2)代理GDA服務(wù)通過(guò)模型映射工具的系統(tǒng)發(fā)布信息確定數(shù)據(jù)的定位和組織。

(3)代理GDA服務(wù)的角色既是SCADA GDA服務(wù)器和生產(chǎn)管理GDA服務(wù)器的客戶端，又是其他客戶的服務(wù)器端。代理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)客戶請(qǐng)求的分發(fā)及信息的重組，即將客戶請(qǐng)求分發(fā)到合適的GDA服務(wù)器，并將各GDA服務(wù)器的返回結(jié)果重新組織返回給客戶。

2.4設(shè)備信息查詢功能

結(jié)合SCADA SVG圖形及GDA/HSDA服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了在SCADA接線圖上查詢?cè)O(shè)備臺(tái)帳，包括設(shè)備資產(chǎn)的基本信息、資產(chǎn)模型信息、缺陷報(bào)告等。

3結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用CIM對(duì)電力企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成，有效地保護(hù)了生產(chǎn)管理系統(tǒng)的投資。企業(yè)內(nèi)其他應(yīng)用系統(tǒng)可以從生產(chǎn)管理GDA服務(wù)器獲得資源信息，也可從代理GDA服務(wù)器獲得生產(chǎn)管理與SCADA兩個(gè)系統(tǒng)的信息。第三方可利用本系統(tǒng)提供的CIM XML生產(chǎn)管理模型、GDA服務(wù)，全面了解企業(yè)所擁有的資產(chǎn)及設(shè)備屬性，保證了全局?jǐn)?shù)據(jù)的一致性、準(zhǔn)確性和唯一性。