公共信息模型在能源互联网中的应用 公共信息模型在配电网中的应用 公共信息模型(CIM) 公共信息模型(CM)是一个抽象模型，描述电力企业的所有主要对象，特 别是与电力运行有关的对象。 CM方便了实现不同卖方独立开发的能量管理系统(EMS)应用的集成，多 个独立开发的完整EMS系统之间的集成，以及EMS系统和其它涉及电力系统运 行的不同方面的系统。 CM模型包括的内容非常多，这里首先讨论一下核心电网模型。 信息集成的必要性 各厂商的数据库定义格式和数据字典被视为商业机密，每一家都采用了不同 的数据库格式。 用户只能按照开发者预先定义的数据模式和结构输入数据。 系统厂商有时可以提供从其他系统输入数据的功能，但是很少为其他系统提 供深入的、完整的信息。 传统EMS电网模型 CM模型的核心就是电网的信息模型，要能够准确表达电网的组成、结构和 特性。而这些电网信息模型其实一直都在电力自动化控制系统（也就是能量管理 系统)中制定，经过长达几十年的运行和使用，这套模型已相当的成熟和稳定， CM模型正是在此基础上演化和完善形成的。 传统MS电网信息模型主要是由公司、区域、变电站、电压等级等模型构 成的层次结构，见下图：
公共信息模型在能源互联网中的应用 ——公共信息模型在配电网中的应用 公共信息模型（CIM） 公共信息模型（CIM）是一个抽象模型，描述电力企业的所有主要对象，特 别是与电力运行有关的对象。 CIM 方便了实现不同卖方独立开发的能量管理系统（EMS）应用的集成，多 个独立开发的完整 EMS 系统之间的集成，以及 EMS 系统和其它涉及电力系统运 行的 不同方面的系统。 CIM 模型包括的内容非常多，这里首先讨论一下核心电网模型。 信息集成的必要性 各厂商的数据库定义格式和数据字典被视为商业机密，每一家都采用了不同 的数据库格式。 用户只能按照开发者预先定义的数据模式和结构输入数据。 系统厂商有时可以提供从其他系统输入数据的功能，但是很少为其他系统提 供深入的、完整的信息。 传统 EMS 电网模型 CIM 模型的核心就是电网的信息模型，要能够准确表达电网的组成、结构和 特性。而这些电网信息模型其实一直都在电力自动化控制系统（也就是能量管理 系统）中制定，经过长达几十年的运行和使用，这套模型已相当的成熟和稳定， CIM 模型正是在此基础上演化和完善形成的。 传统 EMS 电网信息模型主要是由公司、区域、变电站、电压等级等模型构 成的层次结构，见下图：
公司(C0) 区域(DV) 变电站(ST) 电压等级(KV) 开关(CB) 保护(PR) 结点(ND) 债线(FD) 开关(CB) 负荷(LD) 保护(PR) 变压器(TF) 绕组(WD) 线路(LN) 线段(Ls) 一个电网公司一般由几个地区电网构成。例如云南电网公司就可以分为昆明 电网、曲靖电网等若干个区域电网。 区域电网中主要包括变电站和线路。 变电站下一般有两到三个不同的电压等级区和变压器。电压等级区包括了该 电压等级下的所有设备，包括断路器、刀闸、互感器、继电保护、馈线等，其中 馈线是负责向负荷供电的线路，也是由各种设备构成的。变压器下通常有两、到 三组绕组，分别对应变电站的电压等级区。 线路实现电能的传输，将不同的节点连接成电网，同时为了线路运行维护管 理方便，线路一般会分为若干个线路段。 解决方案
一个电网公司一般由几个地区电网构成。例如云南电网公司就可以分为昆明 电网、曲靖电网等若干个区域电网。 区域电网中主要包括变电站和线路。 变电站下一般有两到三个不同的电压等级区和变压器。电压等级区包括了该 电压等级下的所有设备，包括断路器、刀闸、互感器、继电保护、馈线等，其中 馈线是负责向负荷供电的线路，也是由各种设备构成的。变压器下通常有两、到 三组绕组，分别对应变电站的电压等级区。 线路实现电能的传输，将不同的节点连接成电网，同时为了线路运行维护管 理方便，线路一般会分为若干个线路段。 解决方案
建立一个标准的、开放的电力系统信息模型，并提供通用的数据接口，支持 应用功能的“即插即用”。 “即插即用”应用定义为以最小代价和无任何代码改动就可以安装在系统中 的一套软件。 IEC61970标准 导则 术语 CIM部分 CIS第二部分 1EC61970标准 1EC61970-1 IEC61970-2 EC61970-3 EC61970-4 IEC61970-5 C1S第-部分 国际电工委员会(1C)第57分会（电力系统控制与相关通信）第13工作 组制定了IEC61970系列标准，这是一套能量管理系统应用程序接口(EMS API) 的国际标准。 IEC61970CIM电网信息模型 在CM模型中，电网的层次结构与传统EMS电网模型基本保持一致，使用 了地理区域、变电站、设备等模型对电网进行建模，其中地理区域 (GeographicalRegion)、子地理区域(SubGeographicalRegion)对应区域(DV), 变电站(Substation)对应变电站(ST),电压等级区(VoltageLevel)对应电压等 级(Kv),设备(Equipment)表示各类电力设备。另外，CIM模型中增加了一个 “间隔(By)”的模型，以对应实际变电站中的间隔。见下图：
建立一个标准的、开放的电力系统信息模型，并提供通用的数据接口，支持 应用功能的“即插即用”。 “即插即用”应用定义为以最小代价和无任何代码改动就可以安装在系统中 的一套软件。 IEC61970 标准 国际电工委员会（IEC）第 57 分会（电力系统控制与相关通信）第 13 工作 组制定了 IEC61970 系列标准，这是一套能量管理系统应用程序接口（EMS API） 的国际标准。 IEC 61970 CIM 电网信息模型 在 CIM 模型中，电网的层次结构与传统 EMS 电网模型基本保持一致，使用 了 地 理 区 域 、 变 电 站 、 设 备 等 模 型 对 电 网 进 行 建 模 ， 其 中 地 理 区 域 （GeographicalRegion）、子地理区域（SubGeographicalRegion）对应区域（DV）， 变电站（Substation）对应变电站（ST），电压等级区（VoltageLevel）对应电压等 级（KV），设备（Equipment）表示各类电力设备。另外，CIM 模型中增加了一个 “间隔（Bay）”的模型，以对应实际变电站中的间隔。见下图：
ldentifiedobject GeographicalRegion Regions 0. .EquipmentContainer ConrectivityNodeContairer 0.1 EquipmentContainer SubGeographicalRegion -Region 0.. +Lines 0. Region 01 +Equipments 0.. Wires:Line PowerSys temResource +Substations 0.. Equipment Substation -Substation 01 +Substation I Wires-PowerTransformer -VoltageLevels 0.. VoltageLevel -VoltageLevel 01 Bay bays CM模型中使用了一个很重要的概念，就是设备容器。设备容器是一个抽象 化模型，它本身是由多个设备构成的。变电站(Substation)、电压等级区 (VoltageLevel)、间隔(Bay)、线路(Line)等几个模型都是设备容器，也就相 当于它们都隐含的包含了多个设备。 三电网连接模型 在实际的电网中，各种设备是相互连接在一起的，构成了一个网状的拓 扑结构。那么在CM模型中，是如何来对电网的拓扑结构进行建模的呢。 电网结构要分为两部分来理解，分别是电网连接模型和电网拓扑模型。其中 电网连接模型是表示电网各元件之间的电气连接关系，是静态的，不考虑开关位 置和电气连同情况，对应电网的主接线图。而电网拓扑模型则是动态的，它是计 算了所有开关位置，反映了电网的实时状态。我们首先来了解电网的连接模型， 电网的拓扑模型另外进行专门的研究。 首先，在CIM模型中，用以对电网设备连接关系进行建模的类主要有 Equipment(设备)，ConductingEquipment（导电设备)、ConnectivityNode(连接 点)、和Terminal(端子)。见下图：
CIM 模型中使用了一个很重要的概念，就是设备容器。设备容器是一个抽象 化模型，它本身是由多个设备构成的。变电站（Substation）、电压等级区 （VoltageLevel）、间隔（Bay）、线路（Line）等几个模型都是设备容器，也就相 当于它们都隐含的包含了多个设备。 三电网连接模型 在实际的电网中，各种设备是相互连接在一起的，构成了一个网状的拓 扑结构。那么在 CIM 模型中，是如何来对电网的拓扑结构进行建模的呢。 电网结构要分为两部分来理解，分别是电网连接模型和电网拓扑模型。其中 电网连接模型是表示电网各元件之间的电气连接关系，是静态的，不考虑开关位 置和电气连同情况，对应电网的主接线图。而电网拓扑模型则是动态的，它是计 算了所有开关位置，反映了电网的实时状态。我们首先来了解电网的连接模型， 电网的拓扑模型另外进行专门的研究。 首先，在 CIM 模型中，用以对电网设备连接关系进行建模的类主要有 Equipment（设备），ConductingEquipment（导电设备）、ConnectivityNode（连接 点）、和 Terminal（端子）。见下图：
PowerSys temResource ldentifiedobject Core-Equipment Connectivity Node -ConnectivityNode 0.1 Core-ConductingEquipment phases:PhaseCode [0..I] -ConductingEquipment +Terminals +Terminals 0.. 0.4 ldentifiedObject Core=Terminal 其中，ConductingEquipment是设备的一个子类，表示所有的可导电设备， 即能够与其它设备相互连接的设备。端子(Terminal)是导电设备与其它设备进 行连接的一个逻辑连接点，ConductingEquipment具有一个或多个端子的关联， 表示一个ConductingEquipment具有一个或多个端子。 那不同的导电设备的端子之间是如何关联的呢？这就是连接点 (ConnectivityNode)的作用了，一个ConnectivityNode可以关联多个端子，也就 是指被一个共同的ConnectivityNode关联到的Terminal,它们之间是连接在一起 的。下图是一个实际的示意图，可以更清楚的看到三者之间的关系。 Load 端子(Terminal). 断路器(Break) 线路(Line) 连接点(ConnectivityNode) 在这个例子里，有三个设备（分别是Break、Load、Line)连接在一起，每
其中，ConductingEquipment 是设备的一个子类，表示所有的可导电设备， 即能够与其它设备相互连接的设备。端子（Terminal）是导电设备与其它设备进 行连接的一个逻辑连接点，ConductingEquipment 具有一个或多个端子的关联， 表示一个 ConductingEquipment 具有一个或多个端子。 那 不 同 的 导 电 设 备 的 端 子 之 间 是 如 何 关 联 的 呢 ？ 这 就 是 连 接 点 （ConnectivityNode）的作用了，一个 ConnectivityNode 可以关联多个端子，也就 是指被一个共同的 ConnectivityNode 关联到的 Terminal，它们之间是连接在一起 的。下图是一个实际的示意图，可以更清楚的看到三者之间的关系。 在这个例子里，有三个设备（分别是 Break、Load、Line）连接在一起，每
个设备都关联到一个Terminal,而这三个Terminal又关联到了统一 ConnectivityNode。 四、电网模型实例 下面，我们通过一个实例更进一步的来讲解电网模型。下图是一个简单的电 力系统接线图，主要包括三个电压等级区，以及发电机、变压器、线路等设备。 35 kV 110kV 负载 线路 路 器 断路器 变压器 变压器 17 kV 17kW母线 电流互感器 断路器 发电机 首先，我们把各种电力元件替换为相应的CM模型，例如变压器为 PowerTransformer,母线为Busbar等。见下图：
个 设 备 都 关 联 到 一 个 Terminal ， 而 这 三 个 Terminal 又 关 联 到 了 统 一 ConnectivityNode。 四、电网模型实例 下面，我们通过一个实例更进一步的来讲解电网模型。下图是一个简单的电 力系统接线图，主要包括三个电压等级区，以及发电机、变压器、线路等设备。 首先，我们把各种电力元件替换为相应的 CIM 模型，例如变压器为 PowerTransformer，母线为 Busbar 等。见下图：
35kV 110kV Load Ai Line I EnergyConsumer ACLineSegment Breaker Breaker Breaker Breaker Transformer Transformer 17kV Busbar BusbarSection CT Breake Breaker Generator Alpha SynchronousMachine GeneratingUnit 接下来，我们用Terminal和ConnectivityNode两个模型，把各元件之间的连 接关系描述出来，见下图：
接下来，我们用 Terminal 和 ConnectivityNode 两个模型，把各元件之间的连 接关系描述出来，见下图：
●ConnectivityNode Line ACLineSegment O Terminal SubStation VoltageLevel BaseVoltage VoltageLevel 132kV EnergyConsumer BaseVoltage Load A 33kV Breaker Breaker Breaker 33kV 132kV Breaker TransformerWinding TransformerWinding Transforme Transtormer 17-33 PowerTransformer Busbar 17kV PowerTranstormer 17-132 VoltageLevel TapChanger BusbarSection TapChanger BaseVoltage 17k Measurement Breaker Breaker 17kV Generator Alpha SynchronousMachine GeneratingUnit
