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《电力系统自动化》课程教学资源(理论课程资料)公共信息模型_IEC61970系列标准_智能电网核心标准IEC61970最新进展

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第35卷第17期 电力系统自动化 Vol.35 No.17 2011年9月10日 Automation of Electric Power Systems Sept.10,2011 智能电网核心标准EC61970最新进展 曹阳,姚建国,杨胜春,姜海,高志远 (国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司,江苏省南京市210003) 摘要:针对已被许多国际标准组织和国家列为智能电网核心标准的IEC61970,论述其最新进展情 况。描述了公共信息模型(CIM)中增加的命名模型、图表布局模型及发生较大变化的变压器模型、 量测模型。介绍了EC61970中组件接口规范(CIS)及图形标准发生的变化。 关键词:智能电网;国际标准;行业标准;公共信息模型;组件接口规范 0引言 本也从2005年的CIM10演变成目前正在制定中的 CIM15,基于对象管理组织(OMG)和OPC(OLE 近年米,随着各种先进技术在电网中的广泛应 for process control)等标准技术的CIS规范也因传 用,智能化已经成为电网发展的必然趋势,发展智能 电网在世界范围内已形成共识[-)。为了推动智能 统OPC技术变化而进行了较大调整。 附录A中表A1展示了2011年6月IEC61970 电网建设、确保智能电网健康有序地发展,各主要国 际标准组织以及包括中国在内的许多国家都在大力 各部分的研究状态。在欧洲输电运营商联盟 (ENTS)-E)的支持下,基于IEC61970的电力系统 推进智能电网标准化工作,相继提出一批对智能电 模型交换已经在欧洲主要电网运营机构内部实现, 网建设具有重大影响、并适用于智能电网多个技术 并在2010年7月进行了第1次互操作实验,为IEC 领域的核心标准,如国际电工委员会智能电网战略 工作组(IEC SMB SG3)推荐了涉及开放性架构、互 61970在智能电网的应用提供了有益借鉴。 操作性、网络安全性等方面的5项标准,作为智能电 国内电力行业对IE℃61970的研究始于2000 网核心标准;美国国家标准与技术研究院(NIST)建 年前后,研究人员主要是电网公司从事运行控制方 议美国联邦能源管制委员会(FERC)识别出有关智 面的人员、国内各主要EMS开发商、电力设计研究 能电网互操作性和网络安全性的5个“基础性”标准 院所和高校的相关人员。国内对IEC61970的研究 集;美国前商务部长骆家辉和能源部长朱棣文联合 内容主要是标准的翻译、转化及基于IEC61970的 宣布了第1批16个智能电网协同性与安全性的行 电力系统软件开发等。全国电力系统管理及其信息 业标准:中国国家电网公司推荐了首批22项坚强智 交换标准化技术委员会的EMS-API工作组与IEC 能电网核心标准等[)。在这些有关智能电网的标准 TC57WG13对口[),负责IEC61970在中国电力系 中,IE℃61970作为智能电网建设中构建标准语义 统内的转化和宜贯工作。目前,IEC61970出版的 模型、提升互操作性的标准,每一次都被囊括其中。 11个部分中,有9个已经转化为中国的行业标准, 本文旨在介绍其最新研究情况。 其余2个正在研究和转化中。 1IEC61970进展简介 2CIM演变 IEC61970是国际电工委员会第57技术委员 CIM以面向对象的方式描述了电力系统各领 会第13工作组(IEC TC57WG13)负责制定、面向 域的模型,是EC61970的核心内容)。早期的 控制中心的能量管理系统应用程序接口(EMS IEC61970CIM主要内容为EMS信息模型中的对 API)的系列标准,它包含公共信息模型(CIM)和组 象,随着后续不断的完善与发展,逐渐扩展到电力系 件接口规范(CIS)两部分内容[)。经过十几年的持 统运行的所有公共对象建模。这样,IEC61970 续发展和完善,基于多次互操作实验的成果,IEC CIM的方法和内容也可以用于配电、电力市场和变 61970中的CIM从原先面向电力系统稳态领域逐 电站等领域的模型构建。 步扩展到电力系统规划、动态等诸多领域,CIM版 实际上,IEC TC57WG14和IEC TC57WG16 分别在开发配电管理系统接口标准(IEC61968)和 收稿日期:2011-07-15:修回日期:2011-08-02。 电力市场通信标准(IEC62325)时,已不可避免地涉 1 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net

智能电网核心标准IEC61970最新进展 曹 阳,姚建国,杨胜春,姜 海,高志远 (国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司,江苏省南京市 210003) 摘要:针对已被许多国际标准组织和国家列为智能电网核心标准的IEC61970,论述其最新进展情 况。描述了公共信息模型(CIM)中增加的命名模型、图表布局模型及发生较大变化的变压器模型、 量测模型。介绍了IEC61970中组件接口规范(CIS)及图形标准发生的变化。 关键词:智能电网;国际标准;行业标准;公共信息模型;组件接口规范 收稿日期:2011-07-15;修回日期:2011-08-02。 0 引言 近年来,随着各种先进技术在电网中的广泛应 用,智能化已经成为电网发展的必然趋势,发展智能 电网在世界范围内已形成共识[1-2]。为 了 推 动 智 能 电网建设、确保智能电网健康有序地发展,各主要国 际标准组织以及包括中国在内的许多国家都在大力 推进智能电网标准化工作,相继提出一批对智能电 网建设具有重大影响、并适用于智能电网多个技术 领域的核心标准,如国际电工委员会智能电网战略 工作组(IECSMBSG3)推荐了涉及开放性架构、互 操作性、网络安全性等方面的5项标准,作为智能电 网核心标准;美国国家标准与技术研究院(NIST)建 议美国联邦能源管制委员会(FERC)识别出有关智 能电网互操作性和网络安全性的5个“基础性”标准 集;美国前商务部长骆家辉和能源部长朱棣文联合 宣布了第1批16个智能电网协同性与安全性的行 业标准;中国国家电网公司推荐了首批22项坚强智 能电网核心标准等[3]。在这些有关智能电网的标准 中,IEC61970作为智能电网建设中构建标准语义 模型、提升互操作性的标准,每一次都被囊括其中。 本文旨在介绍其最新研究情况。 1 IEC61970进展简介 IEC61970是国际电工委员会 第57技 术 委 员 会第13工作组(IECTC57 WG13)负责制定、面 向 控制 中 心 的 能 量 管 理 系 统 应 用 程 序 接 口 (EMS- API)的系列标准,它包含公共信息模型(CIM)和组 件接口规范(CIS)两部分内容[4-5]。经过十几年的持 续发 展 和 完 善,基于多次互操作实验的成果,IEC 61970中 的 CIM 从 原 先 面 向 电 力 系 统 稳 态 领 域 逐 步扩展到电 力 系 统 规 划、动 态 等 诸 多 领 域,CIM 版 本也从2005年的 CIM10演变成目前正在制定中的 CIM15,基 于 对 象 管 理 组 织 (OMG)和 OPC(OLE forprocesscontrol)等标准技术的 CIS规范也因传 统 OPC技术变化而进行了较大调整。 附 录 A 中表 A1展示了2011年6月IEC61970 各部分的研究状态。 在 欧 洲 输 电 运 营 商 联 盟 (ENTSO-E)的支持下,基于IEC61970的电力系统 模型交换已经在欧洲主要电网运营机构内部实现, 并在2010年7月进行了第1次互操作实验,为IEC 61970在智能电网的应用提供了有益借鉴。 国内电力 行 业 对IEC61970的 研 究 始 于2000 年前后,研究人员主要是电网公司从事运行控制方 面的人员、国内各主要 EMS开发商、电力设计研究 院所和高校的相关人员。国内对IEC61970的研究 内容主要是标准的翻译、转化及基于IEC61970的 电力系统软件开发等。全国电力系统管理及其信息 交换标准化技术委员会的 EMS-API工作组与IEC TC57WG13对口[6],负责IEC61970在中国电力系 统内 的 转 化 和 宣 贯 工 作。目 前,IEC61970出 版 的 11个部分中,有9个 已 经 转 化 为 中 国 的 行 业 标 准, 其余2个正在研究和转化中。 2 CIM 演变 CIM 以面向对象的方式描述了电力系统各领 域的模 型,是 IEC61970 的 核 心 内 容[7]。早 期 的 IEC61970CIM 主要内容为 EMS信息模型中的对 象,随着后续不断的完善与发展,逐渐扩展到电力系 统运 行 的 所 有 公 共 对象建模。 这 样,IEC61970 CIM 的方法和内容也可以用于配电、电力市场和变 电站等领域的模型构建。 实际上,IECTC57 WG14和IECTC57 WG16 分别在开发配电管理系统接口标准(IEC61968)和 电力市场通信标准(IEC62325)时,已不可避免地涉 — 1 — 第 35 卷 第 17 期 2011 年 9 月 10 日 Vol.35 No.17 Sept.10,2011

2011,35(17) 电力系统自动化 及了电网和运行管理的信息模型。这与IEC61970 则,且别名(aliasName)、路径名(pathName)和本地 CIM有许多重叠和关联,因此IEC TC57统一协调 名的概念都能通过此模型实现。 IEC61970、IEC61968、IEC62325等标准中的信息 2.3图表布局模型 模型,形成了一个适用于IEC TC57范围的公共信 IEC TC57CIM中增加了图表布局模型,如附 息模型:IEC TC57CIM。 录A中图A3所示。其目的是要支持包括单线图在 IEC TC57CIM以IEC61970-301 CIM Base所 内的各种模型图表及任何模型数据的图形化展示。 描述的IEC61970CIM为基础,其最新的版本号是 该模型通过建立图表对象与IdentifiedObject间的 “IEC61970CIM15v31_IEC61968CIM11v12_ 关系使得任何模型对象都能被放入图表布局中。图 IEC62325CIM01v07”。其中,“CIM15v31”为CIM 表布局模型能描述图表位置、与模型对象的链接和 第15版第31次修改。CIM UML模型的维护工具 展现样式,但不包括渲染图表的所有细节。图表接 也从过去的Rational ROSE变更为现在的Sparx 收方可以基于上下文环境、与模型对象的链接和图 Enterprise Architect建模工具。 表样式使用自己的渲染样式。 IEC TC57CIM的重要变化描述如下。 2.4变压器模型 2.1量测模型 为了在三相平衡和不平衡情况下采用统一的变 IEC TC57CIM中量测模型最大的变化是将量 压器模型,支撑配电领域三相不平衡建模,在 测(Measurement)类进一步细分为4个子类:模拟 CIM15中对变压器模型进行了较大修改,如附录A 量(Analog)、累计量(Accumulator)、字符串量测 中图A4所示。在IEC TC57CIM的变压器模型 (StringMeasurement)和离散量(Discrete)。相应 中,原模型中的变压器绕组类 地,量测值(Measurement Value)类也进一步细分为 (Transformer Winding)被TransformerEnd以及它 4个子类:模拟量值(Analog Value)、累计量值 的具体类一变压器侧类(Power TransformerEnd). (Accumulator Value)、字符串量测值 所取代。通过端子类(Terminal)中序号属性 (StringMeasurement Value)和离散量值 (Terminal.sequenceNumber)及变压器侧与端子间 (Discrete Value)。而且限值集(LimitSet)和限值 (Limit)也针对模拟量和累计量进行了具体化描述。 的关联关系,来区分变压器端子所连接的变压器侧 量测值的质量标志采用了IEC61850中完整的质量 是高压、中压、低压中的哪一侧。为细化三相不平衡 标志集。详见附录A中图A1。 情况下的变压器建模,IEC TC57CM中增加了用 IEC TC57CIM中MeasurementType不是以 于油箱细节建模的变压器油箱侧类 类的形式出现,而是作为Measurement类中的一个 (TransformerTankEnd),增加了变压器三角形接线 属性。量测类增加了单位标识(unitSymbol)和单位 阻抗类(TransformerMeshImpedance)和星形接线 乘子(unitMultiplier)属性,IEC6l970CIM模型中 阻抗类(TransformerStarImpedance)。 的单位(Unit)类已被删除。 如附录A中图A4所示的变压器和油箱模型 2.2命名模型 中,可以通过细化变压器油箱模型来详细描述变压 CIM中的对象命名一直是其核心内容之一。 器内部的绕组分相连接和三相不平衡模型。输电系 在CIM演变过程中,对象命名从CIM10中命名 统通常采用三相平衡方式,变压器不需要分相描述, (Naming)类变化为CIM11中标识对象 因此一般不需要构建油箱模型。但如果需要描述分 (IdentifiedObject)类,IdentifiedObject类在Naming 相细节,就应在建模时增加变压器油箱对象。 类原有的4个属性基础上又增加2个新的属性,分 3CIS变化 别是主资源标识(mRID)和本地名(localName)。 CIM15中,对象命名又进行了较大调整,构建了1个 IEC61970CIS制定了应用或组件间进行信息 可扩展的命名模型,以灵活的方式定义对象的其他 交换的标准化接口以及这些接口所使用的事件类型 命名,如附录A图A2所示。命名模型描述了定义 和消息内容,并建立了接口与特定技术间的映射。 对象其他名字的类图,以及它们是如何与定义名字 其目的在于为独立开发的应用或系统集成提供标准 类型的特定用户关联的方法。命名模型允许为特定 的接口,同时保证互操作性,减少企业应用集成所需 领域定义特殊的命名,而不是强制规定一种命名规 的工作量。 则。命名模型还允许在上下文环境中去交换命名规 CIS分为级别1和级别2。级别1描述了接口 2- C1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net

及了电网和运行管理的信息模型。这与IEC61970 CIM 有许多重叠和关联,因此IECTC57统一协调 IEC61970、IEC61968、IEC62325等标准中的信息 模型,形成了一个适用于IECTC57范围的公共信 息模型:IECTC57CIM。 IECTC57CIM 以IEC61970-301CIMBase所 描述的IEC61970CIM 为基础,其最新的版本号是 “IEC61970CIM15v31 _ IEC61968CIM11v12 _ IEC62325CIM01v07”。其 中,“CIM15v31”为 CIM 第15版第31次修改。CIM UML模型的维护工具 也从 过 去 的 RationalROSE 变 更 为 现 在 的 Sparx EnterpriseArchitect建模工具。 IECTC57CIM 的重要变化描述如下。 2.1 量测模型 IECTC57CIM 中量测模型最大的变化是将量 测(Measurement)类 进 一 步 细 分 为4个 子 类:模 拟 量(Analog)、累 计 量 (Accumulator)、字 符 串 量 测 (StringMeasurement)和 离 散 量 (Discrete)。 相 应 地,量测值(MeasurementValue)类也进一步细分为 4个 子 类:模 拟 量 值 (AnalogValue)、累 计 量 值 (AccumulatorValue )、 字 符 串 量 测 值 (StringMeasurementValue ) 和 离 散 量 值 (DiscreteValue)。而 且 限 值 集 (LimitSet)和 限 值 (Limit)也针对模拟量和累计量进行了具体化描述。 量测值的质量标志采用了IEC61850中完整的质量 标志集。详见附录 A 中图 A1。 IEC TC57CIM 中 MeasurementType不 是 以 类的形式出现,而是作为 Measurement类中的一个 属性。量测类增加了单位标识(unitSymbol)和单位 乘子(unitMultiplier)属性,IEC61970CIM 模 型 中 的单位(Unit)类已被删除。 2.2 命名模型 CIM 中的对象命名一直是其核心内 容之一。 在 CIM 演 变 过 程 中,对 象 命 名 从 CIM10 中 命 名 (Naming) 类 变 化 为 CIM11 中 标 识 对 象 (IdentifiedObject)类,IdentifiedObject类在 Naming 类原有的4个属性基础上又增加2个新的属性,分 别是主资源标识(mRID)和 本 地 名(localName)[8]。 CIM15中,对象命名又进行了较大调整,构建了1个 可扩展的命名模型,以灵活的方式定义对象的其他 命名,如附录 A 图 A2所示。命名模型描述了定义 对象其他名字的类图,以及它们是如何与定义名字 类型的特定用户关联的方法。命名模型允许为特定 领域定义特殊的命名,而不是强制规定一种命名规 则。命名模型还允许在上下文环境中去交换命名规 则,且别名(aliasName)、路径名(pathName)和本地 名的概念都能通过此模型实现。 2.3 图表布局模型 IECTC57CIM 中 增 加 了 图 表 布 局 模 型,如 附 录 A 中图 A3所示。其目的是要支持包括单线图在 内的各种模型图表及任何模型数据的图形化展示。 该模 型 通 过 建 立 图 表 对 象 与IdentifiedObject间 的 关系使得任何模型对象都能被放入图表布局中。图 表布局模型能描述图表位置、与模型对象的链接和 展现样式,但不包括渲染图表的所有细节。图表接 收方可以基于上下文环境、与模型对象的链接和图 表样式使用自己的渲染样式。 2.4 变压器模型 为了在三相平衡和不平衡情况下采用统一的变 压 器 模 型,支 撑 配 电 领 域 三 相 不 平 衡 建 模,在 CIM15中对变压器模型进行了较大修改,如附录 A 中图 A4 所 示。在IEC TC57CIM 的 变 压 器 模 型 中, 原模型中的变压 器绕组类 (TransformerWinding)被 TransformerEnd以 及 它 的具体类———变压器侧类(PowerTransformerEnd) 所 取 代。 通 过 端 子 类 (Terminal)中 序 号 属 性 (Terminal.sequenceNumber)及变压器侧与端子 间 的关联关系,来区分变压器端子所连接的变压器侧 是高压、中压、低压中的哪一侧。为细化三相不平衡 情况下的变压器建模,IECTC57CIM 中增 加 了 用 于油箱细节建模的变压器油箱侧类 (TransformerTankEnd),增加了变压器三角形接线 阻抗 类 (TransformerMeshImpedance)和 星 形 接 线 阻抗类(TransformerStarImpedance)。 如附录 A 中 图 A4所 示 的 变 压 器 和 油 箱 模 型 中,可以通过细化变压器油箱模型来详细描述变压 器内部的绕组分相连接和三相不平衡模型。输电系 统通常采用三相平衡方式,变压器不需要分相描述, 因此一般不需要构建油箱模型。但如果需要描述分 相细节,就应在建模时增加变压器油箱对象。 3 CIS变化 IEC61970CIS制定了应用或组件间进行信息 交换的标准化接口以及这些接口所使用的事件类型 和消息内容,并 建 立 了 接 口 与 特 定 技 术 间 的 映 射。 其目的在于为独立开发的应用或系统集成提供标准 的接口,同时保证互操作性,减少企业应用集成所需 的工作量。 CIS分为级别1和级别2。级别1描述了接口 — 2 — 2011,35(17)

·专题研讨一智能电网·曹阳,等智能电网核心标准EC61970最新进展 的功能需求,这些接口被用于不同应用或组件间的 61970TC57WG13关于CIS部分的主要工作是,制 数据信息交换和标准化访问公共数据,对应于IEC 定以标准号450开始的一系列描述应用或系统之间 61970中的4*部分,该部分与实现技术无关:级别 信息交换内容,即信息交换模型(IEM)的标准。 2描述了采用特定技术对这些接口所使用消息的具 4图形标准发展 体实现,即建立了接口与特定技术的映射,对应于 IEC61970中的5*部分,该部分与实现技术相关。 为了实现不同系统、不同厂家和不同电力企业 在级别1中包含了一系列通用接口定义(GID)标 间的图形交换,IEC61970在其453部分描述了基 准,包括IEC61970-402/403/404/405/407。这些通 于CIM和可缩放矢量图形(SVG)格式的图形交换 用服务都基于已有的国际或工业标准,如OPC、 标准1.2008年6月发布了第1版,目前IEC OMG等。 TC57WG13正在进行第2版的制定。从最初只是 图1展示了已经发布的CIS通用服务及其与 提出领域信息交换和图形交换概念,发展到提出以 OMG和OPC标准的关系[。第1行是IEC SVG为主的交换方式,直至在第2版中只描述静态 61970,方括号内是引用的OMG和GID标准;第2, 的图表布局,IEC61970图形交换标准的发展是一 3行分别是IEC61970所基于的OMG和OPC标 个逐步成熟的过程。 准。图1中,DAF(data access facility)为数据访问 4.1基于CM的图形交换 设施,DAIS(data acquisition from industrial IEC61970-453图形交换标准的第1版名称是 systems)为工业系统的数据采集,HDAIS 基于CIM的图形交换,主要包含2个部分:一部分 是图形的描述,另外一部分是与领域对象关联的描 (historical data access from industrial systems) 工业系统的历史数据访问,这些都是OMG标准。 述。在图形的描述中,可以看到很多基于SVG的形 式,图表对象CgoDiagram、图形对象 Part 402 Part 403 Part 404 Part 405 Part 407 CgoGraphicalObject、组对象CgoGroup、层定义 公共服务 通用数据访问 高速数据访间 通用事件和订阅 针 [GID公 [DAF+GID [DAIS IDA1S简单事件 据访间 CgoLayer、图表视图的定义CgoDiagram View等 共服务] 公共数据访问] 数据访问] G1D发布订阅] UMI对象,基本与SVG元素相对应。在这部分还 DAF DAIS DAIS DAF HDAIS 描述了图形对象的动作形式(用户交互逻辑和复杂 数据访问 告警和事件 对象)和表现形式。在标准的第2部分说明了SVG OPC OPO P 数据访间 告警和事件 历史数 中如何使用元数据(metadata)与CIM中的领域对 据访间 象进行关联。 图1CIS通用服务 4.2图表布局子集 Fig.1 CIS general service 目前,正在制定的第2版图形交换标准的名称 在CIS通用服务中明确引用OMG和OPC等 是图表布局子集。它去掉了表现逻辑、用户交互逻 组织的标准避免了不必要的重复工作,加速了IEC 辑、复杂对象、metadata等第1版所关注的内容,将 61970CIS标准的制定,但这种依赖性也决定了CIS 标准范围规定在以中性的UML语言重点描述静态 通用服务将随OMG和OPC标准的变化而同步调 图表布局。因此,它只是描述CIM对象在显示空间 整。随着传统OPC技术取得突破,OPC基金会 中的位置。其UML对象包括图表对象Diagram、 (OPC Foundation)发布了最新的数据通信统一方 图形对象DiagramObject、图形点组对象 法一OPC统一架构(OPC unified architecture, DiagramObjectGluePoint、.图形点对象 OPC UA)。OPC UA在第1代OPC技术规范的基 DiagramObjectPoint、图形对象风格 础上,将OPC从以微软为中心的COM/DCOM技 DiagramObjectStyle、文字图形对象 术转化为开放式标准。OPC UA现已作为IEC TextDiagramObject,可视层定义VisibilityLayer。 62541系列标准由IEC TC65E制定出版,因此,原 在第2版中,还将发生如下变化:通过支持增量 只针对电力行业的IEC61970-402/403/404/405/ 的图表布局可以与增量的CIM模型相对应:所有的 407将不再作为标准使用,而是由在多个行业领域 图表对象都由点所构成,这在第1版中没有明确规 被广泛实现的IEC62541所取代。2011年3月, 定:通过图表对象与IdentifiedObiect关联,支持所 IEC TC57WG13向IEC提交了废止IEC61970 有的CIM对象都有对应的图表图像;使用 402/403/404/405/407标准的报告。目前,IEC Diagram(bjectGluePoint来表征CgoGroup等。 —3 C 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net

的功能需求,这些接口被用于不同应用或组件间的 数据信息交换和标准化访问公共 数 据,对 应 于IEC 61970中的4**部分,该部分与实现技术无关;级别 2描述了采用特定技术对这些接口所使用消息的具 体实现,即建 立 了 接 口 与 特 定 技 术 的 映 射,对 应 于 IEC61970中的5**部分,该部分与实现技术相关。 在级别1 中 包 含 了 一 系 列 通 用 接 口 定 义 (GID)标 准,包括IEC61970-402/403/404/405/407。这些通 用 服 务 都 基 于 已 有 的 国 际 或 工 业 标 准,如 OPC、 OMG 等。 图1展示 了 已 经 发 布 的 CIS 通 用 服 务 及 其 与 OMG 和 OPC 标 准 的 关 系[9]。 第 1 行 是 IEC 61970,方括号内是引用的 OMG 和 GID 标准;第2, 3行分别 是IEC61970 所 基 于 的 OMG 和 OPC 标 准。图1中,DAF(dataaccessfacility)为 数 据 访 问 设 施,DAIS (data acquisition from industrial systems)为 工 业 系 统 的 数 据 采 集,HDAIS (historicaldataaccessfromindustrialsystems)为 工业系统的历史数据访问,这些都是 OMG 标准。 图1 CIS通用服务 Fig.1 CISgeneralservice 在 CIS通用服务中明确引用 OMG 和 OPC 等 组织的标准避免了不必要的重复 工 作,加 速 了IEC 61970CIS标准的制定,但这种依赖性也决定了 CIS 通用服务将随 OMG 和 OPC 标准的变化而同步调 整。随 着 传 统 OPC 技 术 取 得 突 破,OPC 基 金 会 (OPCFoundation)发布了最新的数 据 通 信 统 一 方 法———OPC 统 一 架 构 (OPCunifiedarchitecture, OPCUA)。OPCUA 在第1代 OPC技术规范的基 础上,将 OPC 从 以 微 软 为 中 心 的 COM/DCOM 技 术转化 为 开 放 式 标 准。OPC UA 现 已 作 为 IEC 62541系列 标 准 由IEC TC65E 制 定 出 版,因 此,原 只 针 对 电 力 行 业 的 IEC61970-402/403/404/405/ 407将不再作 为 标 准 使 用,而 是 由 在 多 个 行 业 领 域 被广泛 实 现 的IEC62541 所 取 代。2011 年 3 月, IECTC57 WG13 向IEC 提 交 了 废 止IEC61970- 402/403/404/405/407 标 准 的 报 告。 目 前,IEC 61970TC57WG13关于 CIS部分的主要工作是,制 定以标准号450开始的一系列描述应用或系统之间 信息交换内容,即信息交换模型(IEM)的标准。 4 图形标准发展 为了实现不同系统、不同厂家和不同电力企业 间的图 形 交 换,IEC61970在 其453部 分 描 述 了 基 于 CIM 和可缩放矢量图形(SVG)格式的图形交换 标 准[10]。2008 年 6 月 发 布 了 第 1 版,目 前 IEC TC57 WG13正在进行第2版的制定。从最初只是 提出领域信息交换和图形交换概念,发展到提出以 SVG 为主的交换方式,直至在第2版中只描述静态 的图表布局,IEC61970图 形 交 换 标 准 的 发 展 是 一 个逐步成熟的过程。 4.1 基于 CIM 的图形交换 IEC61970-453图形交换标准的第1版名称是 基于 CIM 的图形交换,主要包 含2个 部 分:一 部 分 是图形的描述,另外一部分是与领域对象关联的描 述。在图形的描述中,可以看到很多基于SVG 的形 式, 图 表 对 象 CgoDiagram、 图 形 对 象 CgoGraphicalObject、组 对 象 CgoGroup、层 定 义 CgoLayer、图 表 视 图 的 定 义 CgoDiagramView 等 UML对象,基本与 SVG 元素相对应。在这部分还 描述了图形对象的动作形式(用户交互逻辑和复杂 对象)和表现形式。在标准的第2部分说明了 SVG 中如何使用 元 数 据(metadata)与 CIM 中 的 领 域 对 象进行关联。 4.2 图表布局子集 目前,正在制定的第2版图形交换标准的名称 是图表布局子集。它去掉了表现逻辑、用户交互逻 辑、复杂对象、metadata等第1版所关注的内容,将 标准范围规定在以中性的 UML语言重点描述静态 图表布局。因此,它只是描述 CIM 对象在显示空间 中的 位 置。其 UML 对 象 包 括 图 表 对 象 Diagram、 图 形 对 象 DiagramObject、 图 形 点 组 对 象 DiagramObjectGluePoint、 图 形 点 对 象 DiagramObjectPoint、 图 形 对 象 风 格 DiagramObjectStyle、 文 字 图 形 对 象 TextDiagramObject,可视层定义 VisibilityLayer。 在第2版中,还将发生如下变化:通过支持增量 的图表布局可以与增量的 CIM 模型相对应;所有的 图表对象都由点所构成,这在第1版中没有明确规 定;通过 图 表 对 象 与IdentifiedObject关 联,支 持 所 有 的 CIM 对 象 都 有 对 应 的 图 表 图 像;使 用 DiagramObjectGluePoint来表征 CgoGroup等。 — 3 — ·专题研讨———智能电网· 曹 阳,等 智能电网核心标准IEC61970最新进展

2011,35(17) 电力系统自动化 5结语 [3]王益民.坚强智能电网技术标准体系研究框架[J门.电力系统自 动化,2010,34(22):1-6. 作为智能电网核心标准的IEC61970,在模型、 WANG Yimin.Research framework of technical standard 接口和图形等方面都发生了比较大的变化,应在电 system of strong 8 smart grid [J].Automation of Electric 力系统模型构建、信息共享、业务融合等方面进行深 Power Systems.2010.34(22):1-6. 入研究和推广应用。事实上,中国对IEC61970的 [4]张慎明,刘国定.EC61970标准系列简介[☐门.电力系统自动化, 2002,26(14):1-6. 研究也取得了较大进展,以IEC61970-301、IEC ZHANG Shenming.LIU Guoding.Introduction of standard IEC 61970-453等系列标准为基础,结合智能电网调度 61970 [J].Automation of Electric Power Systems.2002. 技术支持系统的实际应用需求,已提出了电网通用 26(14):1-6. 模型描述规范(简称E语言)、电网图形描述规范 [5]DL/T890.1一2007能量管理系统应用程序接口(EMS-API): 第1部分导则和一般要求[].北京:中国电力出版社,2008. (简称G语言)、电力系统简单服务描述语言(简称S [6]姜海,辛耀中,南贵林,等.IEC TC572010年会和SAC/TC82工 语言)和电力系统动态消息描述规范(简称M编码) 作近况介绍[].电力系统自动化,2010,34(19):1-5. 等基础平台系列规范。目前,该系列规范已经成功 JIANG Hai.XIN Yaozhong.NAN Guilin.et al.Introduction 应用于智能电网调度技术支持系统的研究、开发和 to recent work of IEC TC57 2010 plenary and SAC TC82[J]. 实施,并且已经向IEC TC57技术委员会提交了基 Automation of Electric Power Systems.2010.34(19):1-5. 于CIM的高效模型交换格式(CIM/E)和基于CIM [7]DL/T890.301一2004能量管理系统应用程序接口(EMS API):第301部分公共信息模型(CIM)基础[S].北京:中国电 的图形交换格式(CIM/G)2项国际标准提案。这对 力出版社,2005. 于促进中国将智能电网相关技术领域的优势转换为 [8]IEC 61970-301 Ed.2:2010 Energy management system 先进的标准优势,占领国际智能电网技术的制高点, application program interface (EMS-API)-Part 301:Common 提高中国相关产业在国际智能电网市场的核心竞争 information model(CIM)base[S].2010. [9]DL/Z890.401一2006能量管理系统应用程序接口(EMS 力具有非常重要的意义。 API)第401部分:组件接口规范(CIS)框架[S].北京:中国电力 附录见本f刊网络版(http:/aeps.sgepri..sgcc. 出版社,2007. com.cn/aeps/ch/index.aspx). [10]IEC61970-453-2008 Energy management system application program interface (EMS-API)-Part 453:CIM 参考文献 based graphics exchange[S].2008. [1门肖世杰.构建中国智能电网技术思考[J门.电力系统自动化, 2009,33(9):1-4. 曹阳(1978一),男,通信作者,硕士,高级工程师,1EC XIAO Shijie.Consideration of technology for construction TC57WG13成员,全国电力系统管理及其信息交换标准化 Chinese smart grid [J].Automation of Electric Power Systems. 技术委员会EMS-API工作组秘书,主要研究方向:智能电 2009,33(9):1-4. 网、电网调度自动化、电力系统标准化。E-mail:caoyang@ [2]姚建国,严胜,杨胜春,等.中国特色智能调度的实践与展望[J门. sgepri.sgcc.com.cn 电力系统自动化,2009,33(17):16-20. 姚建国(1963一),男,硕士,研究员级高级工程师,主要 YAO Jianguo,YAN Sheng.YANG Shengchun.et al.Practice 研究方向:电网运行与控制、智能电网。 and prospects of intelligent dispatch with Chinese characteristics 杨胜春(1973一),男,硕士,研究员级高级工程师,主要 [J].Automation of Electric Power Systems,2009,33(17):16- 研究方向:电网运行与控制、智能电网。 20. Latest Advancements of Smart Grid Core Standard IEC 61970 CAO Yang,YAO Jianguo,YANG Shengchun,JIANG Hai,GAO Zhiyuan (State Grid Electric Power Research Institute.Nanjing 210003,China) Abstract IEC 61970 has been classified as one of smart grid core standards by many international standards organizations and countries.In this paper,the latest development status of standard IEC 61970 is overviewed.Then the added names model. diagram layout model,greater change in the transformer model and measurement model in IEC 61970 CIM are introduced. Finally,the CIS and graphics code changes in IEC 61970 standard are described in this paper. Key words:smart grid;international standard;industry standard:CIM;CIS 一4一 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net

5 结语 作为智能电网核心标准的IEC61970,在模型、 接口和图形等方面都发生了比较大的变化,应在电 力系统模型构建、信息共享、业务融合等方面进行深 入研究和推广应用。事实上,中 国 对IEC61970的 研究 也 取 得 了 较 大 进 展,以 IEC61970-301、IEC 61970-453等系列标准为基础,结 合 智 能 电 网 调 度 技术支持系统的实际应用需求,已提出了电网通用 模型描述 规 范(简 称 E 语 言)、电 网 图 形 描 述 规 范 (简称 G 语言)、电力系统简单服务描述语言(简称S 语言)和电力系统动态消息描述规范(简称 M 编码) 等基础平台系列规范。目前,该系列规范已经成功 应用于智能电网调度技术支持系统的研究、开发和 实施,并且已经向IECTC57技术委员会提交了基 于 CIM 的高效模型交换格式(CIM/E)和基于 CIM 的图形交换格式(CIM/G)2项国际标准提案。这对 于促进中国将智能电网相关技术领域的优势转换为 先进的标准优势,占领国际智能电网技术的制高点, 提高中国相关产业在国际智能电网市场的核心竞争 力具有非常重要的意义。 附录见本 刊 网 络 版(http://aeps.sgepri.sgcc. com.cn/aeps/ch/index.aspx)。 参 考 文 献 [1]肖世杰.构 建 中 国 智 能 电 网 技 术 思 考 [J].电力系统自动化, 2009,33(9):1-4. XIAO Shijie. Consideration of technology for construction Chinesesmartgrid[J].AutomationofElectricPowerSystems, 2009,33(9):1-4. [2]姚建国,严胜,杨胜春,等.中国特色智能调度的实践与展望[J]. 电力系统自动化,2009,33(17):16-20. YAOJianguo,YANSheng,YANGShengchun,etal.Practice andprospectsofintelligentdispatchwithChinesecharacteristics [J].AutomationofElectricPowerSystems,2009,33(17):16- 20. [3]王益民.坚强智能电网技术标准体系研究框架[J].电 力 系 统 自 动化,2010,34(22):1-6. WANG Yimin. Research framework of technical standard system ofstrong & smartgrid [J].AutomationofElectric PowerSystems,2010,34(22):1-6. [4]张慎明,刘国定.IEC61970标准系列简介[J].电力系统自动化, 2002,26(14):1-6. ZHANGShenming,LIUGuoding.IntroductionofstandardIEC 61970[J]. Automation of Electric Power Systems,2002, 26(14):1-6. [5]DL/T890.1—2007 能量管理系统应用程序接口(EMS-API): 第1部分 导则和一般要求[S].北京:中国电力出版社,2008. [6]姜海,辛耀中,南贵林,等.IECTC572010年会和SAC/TC82工 作近况介绍[J].电力系统自动化,2010,34(19):1-5. JIANG Hai,XIN Yaozhong,NAN Guilin,etal.Introduction torecentworkofIEC TC572010plenaryandSAC TC82[J]. AutomationofElectricPowerSystems,2010,34(19):1-5. [7]DL/T890.301—2004 能 量 管 理 系 统 应 用 程 序 接 口 (EMS- API):第301部分 公共信息模型(CIM)基础[S].北京:中国电 力出版社,2005. [8]IEC61970-301Ed.2:2010 Energy management system applicationprograminterface (EMS-API)-Part301:Common informationmodel(CIM)base[S].2010. [9]DL/Z890.401—2006 能 量 管 理 系 统 应 用 程 序 接 口 (EMS- API)第401部分:组件接口规范(CIS)框架[S].北 京:中 国 电 力 出版社,2007. [10]IEC61970-453—2008 Energy management system application program interface (EMS-API)-Part 453: CIM basedgraphicsexchange[S].2008. 曹 阳(1978—),男,通 信 作 者,硕 士,高 级 工 程 师,IEC TC57 WG13成员,全国电力系统管理及其信息交换标准化 技术委员会 EMS-API工 作 组 秘 书,主 要 研 究 方 向:智 能 电 网、电网调度 自 动 化、电力系统标准化。E-mail:caoyang@ sgepri.sgcc.com.cn 姚建国(1963—),男,硕 士,研究员级高级工程师,主 要 研究方向:电网运行与控制、智能电网。 杨胜春(1973—),男,硕 士,研究员级高级工程师,主 要 研究方向:电网运行与控制、智能电网。 LatestAdvancementsofSmartGridCoreStandardIEC61970 CAOYang,YAOJianguo,YANGShengchun,JIANG Hai,GAOZhiyuan (StateGridElectricPowerResearchInstitute,Nanjing210003,China) Abstract:IEC61970hasbeenclassifiedasoneofsmartgridcorestandardsbymanyinternationalstandardsorganizationsand countries.Inthispaper,thelatestdevelopmentstatusofstandardIEC61970isoverviewed.Thentheaddednamesmodel, diagramlayoutmodel,greaterchangeinthetransformermodeland measurementmodelinIEC61970CIM areintroduced. Finally,theCISandgraphicscodechangesinIEC61970standardaredescribedinthispaper. Keywords:smartgrid;internationalstandard;industrystandard;CIM;CIS — 4 — 2011,35(17)

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