基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的信息交換技術(shù)在異構(gòu)電力調(diào)度集控系統(tǒng)統(tǒng)一維護(hù)中的應(yīng)用研究

魏勇軍

1 引言

近年來，廣州地區(qū)用電負(fù)荷增長(zhǎng)迅猛，廣州電網(wǎng)得到了蓬勃發(fā)展，已經(jīng)形成包括200座變電站的大型電網(wǎng)，其調(diào)度運(yùn)行、監(jiān)視控制以及調(diào)度員對(duì)實(shí)時(shí)信息的掌握都提出了更高的要求。因此，2005年開始在保障舊系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)致力于建設(shè)新調(diào)度集控一體化系統(tǒng)。

廣州供電局新調(diào)度集控一體化系統(tǒng)包括兩套系統(tǒng)，分別是南瑞科技股份有限公司的OPEN3000系統(tǒng)和煙臺(tái)東方電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司的DF8003系統(tǒng)。在今后的運(yùn)行中兩套系統(tǒng)之間需要進(jìn)行大量的復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息交換。為實(shí)現(xiàn)兩套系統(tǒng)統(tǒng)一維護(hù)，必須首先在兩套系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的圖形、參數(shù)和模型信息交換，兩套系統(tǒng)間重復(fù)數(shù)據(jù)一次維護(hù)，并實(shí)現(xiàn)無(wú)縫交換電網(wǎng)圖形與模型。

2 可縮放矢量圖像簡(jiǎn)介

可縮放矢量圖像(Scapable Vector Graphics，SVG)是互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(W3C)的正式推薦標(biāo)準(zhǔn)，它是一種使用XML來描述二維圖像的語(yǔ)言。SVG允許3種形式的圖像對(duì)象存在，分別是矢量圖形（如由直線、曲線等組成的路徑）、點(diǎn)陣圖像和文本。各種圖像對(duì)象能夠組合、變換，并且能修改其樣式，也能夠定義成預(yù)處理對(duì)象以便再用。SVG還支持各種特效，包括嵌套變換、路徑剪裁、透明度處理、濾鏡效果以及模板對(duì)象等。同時(shí)，SVG可以是互動(dòng)和動(dòng)態(tài)的，動(dòng)畫可以直接加入SVG文本，也可以通過腳本加入。在新的SVG版本中，還可以表現(xiàn)視頻、音頻等其它信息。SVG通過使用腳本語(yǔ)言來完成比較復(fù)雜的應(yīng)用，腳本語(yǔ)言調(diào)用SVG對(duì)象模型(SVG Document Object Model)來訪問或控制所有的元素、屬性和屬性值。任何一種SVG圖像元素都能使用腳本來處理類似鼠標(biāo)單擊、雙擊以及鍵盤輸入等事件。由于SVG文本是XML名字空間中的有效字符，這些字符能作為SVG圖像的關(guān)鍵字而通過搜索引擎進(jìn)行查詢。

3 圖形互操作

根據(jù)圖形交互方案草案的要求，圖形對(duì)象不能獨(dú)立存在，必須基于CIM建模。

實(shí)際的圖形交互需求并非交換圖形的一個(gè)“快照”，而是需要一個(gè)交換的元數(shù)據(jù)，以使接收方能夠動(dòng)態(tài)刷新 CIM 量測(cè)和其他的動(dòng)態(tài)信息，且無(wú)需與發(fā)送方相連。所以，圖形交互的目的并不是用于顯示，而是以SVG為載體描述電氣信息，交互中必須傳遞比單純描述源圖形的一個(gè)“快照”更多的信息。SVG可以看作是模型的可視化表示，圖形靜態(tài)信息用SVG文件傳遞，圖形的拓?fù)浜蛣?dòng)態(tài)信息用CIMXML文件傳遞，并建立 SVG文件中包含的圖形對(duì)象和CIMXML模型對(duì)象之間的映射關(guān)系，即通過基于CIM的圖形定義，實(shí)現(xiàn)圖形信息的共享。

SVG的優(yōu)點(diǎn)包括：1).基于XML標(biāo)準(zhǔn)；2).可以形成高質(zhì)量的圖像；3).圖形小，保存和顯示方便；4).文件格式靈活易用；5).支持互動(dòng)和動(dòng)畫等。

SVG建立在純文字格式之上，直接繼承了XML的特性，簡(jiǎn)化了不同系統(tǒng)間的信息交流，方便數(shù)據(jù)庫(kù)的存取。SVG從根本上說就是基于XML的圖形技術(shù)的應(yīng)用。

3.1 SVG文件導(dǎo)出

SVG文件導(dǎo)出主要指的是將主系統(tǒng)內(nèi)部使用的私有圖形格式轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的SVG文件格式，用于和備用系統(tǒng)之間進(jìn)行交互。

SVG文件和CIMXML文件是兩份分離的文件，所以，需要建立兩份文件之間的映射關(guān)系，才能將圖形對(duì)象和模型對(duì)象關(guān)聯(lián)起來。CIMXML模型文件要先于或者和SVG文件同時(shí)傳送，以保證圖形和模型是同步的。

例如，SVG圖形文件中對(duì)刀閘的描述如下：

CIM XML模型文件中對(duì)應(yīng)的描述信息為：

gz小車刀閘

……

兩個(gè)文件中,通過相同的ID號(hào)=221015866，進(jìn)行匹配。

3.2 SVG文件導(dǎo)入

圖形導(dǎo)入過程用于將圖形信息從SVG文件中解析出來，并導(dǎo)入目標(biāo)系統(tǒng)。用戶只需要在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上導(dǎo)入圖形，則全系統(tǒng)可共享該圖形信息。導(dǎo)入內(nèi)容包括：

1). 圖幅信息（寬、高、名稱等）；

2). 各電壓等級(jí)顏色定義和字體風(fēng)格定義信息；

3). 圖元模板庫(kù)信息；

4). 不同圖層下各電力元件的圖形信息；

5). 電力元件之間的連接信息；

6). 注釋信息。

4 模型互操作

由于 CIM 是完全采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)構(gòu)建的，因此 CIM 模型中使用了類、對(duì)象、屬性、繼承、關(guān)聯(lián)等面向?qū)ο蟮母拍?，而私有?shù)據(jù)庫(kù)通常是關(guān)系或?qū)哟涡偷臄?shù)據(jù)庫(kù)，這就需要在 CIM 和私有數(shù)據(jù)庫(kù)之間建立模式的映射。映射規(guī)則：

1). 將CIM的類與私有數(shù)據(jù)庫(kù)中的表相互映射；

2). 將 CIM 的屬性與私有數(shù)據(jù)庫(kù)中的列相互映射；

3). 將 CIM 的對(duì)象映射成私有數(shù)據(jù)庫(kù)中表的記錄；

4). 將CIM的關(guān)聯(lián)與私有數(shù)據(jù)庫(kù)中表的外鍵或指針相互映射；

5). 將CIM中基類與派生類間的繼承處理為對(duì)派生表的擴(kuò)充。

4.1 CIM XML導(dǎo)入流程

首先，導(dǎo)入適配器對(duì)CIM XML文檔進(jìn)行簡(jiǎn)單解析；其次，導(dǎo)入適配器中的映射程序根據(jù)模式映射模板中形成的 CIM 模式與私有數(shù)據(jù)庫(kù)模式的映射信息將解析出的對(duì)象數(shù)據(jù)映射成私有數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄數(shù)據(jù)；最后，為了保證私有數(shù)據(jù)庫(kù)中建立的網(wǎng)絡(luò)模型正確，導(dǎo)入適配器中的校驗(yàn)?zāi)K對(duì)私有數(shù)據(jù)庫(kù)中的網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行合理性校驗(yàn)。

4.2 CIM XML導(dǎo)出流程

CIM XML導(dǎo)出相對(duì)導(dǎo)入來說比較簡(jiǎn)單，導(dǎo)出適配器從私有數(shù)據(jù)庫(kù)中讀出存儲(chǔ)在表里的記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)模式映射模板中的映射信息，按照XML語(yǔ)法和導(dǎo)出規(guī)則，形成CIM XML文檔。導(dǎo)入/導(dǎo)出流程如圖1所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

廣州供電局率先在2006年實(shí)踐了在地區(qū)調(diào)度中心主備調(diào)度集控系統(tǒng)之間的圖形、信息交換研究；但基于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)雖已經(jīng)組織各廠家進(jìn)行過六次互操作實(shí)驗(yàn)，但主要是功能上較簡(jiǎn)單的測(cè)試，并無(wú)對(duì)實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行過測(cè)試，也沒有很正式的互操作標(biāo)準(zhǔn)，以至互導(dǎo)的結(jié)果還存在一些問題，近期我們計(jì)劃對(duì)此項(xiàng)功能進(jìn)行完善，爭(zhēng)取早日投入使用。

[1] 李亞平,黃海峰等. SVG技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J], 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2005.

[2] 吳文傳,張伯明等. 基于IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的EMS/DTS一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J], 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2005.

[3] 陳芳,徐學(xué)軍.XML/Java技術(shù)在WebGIS中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào),2003;15(1).