基于CIM/CIS的集成平臺在電力企業(yè)的應(yīng)用

汪 昆，樊笑利，潘堅躍

（杭州市電力局，杭州 310009）

IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)能有效集成不同廠家、不同控制中心眾多復(fù)雜的應(yīng)用功能。近年來，針對這一標(biāo)準(zhǔn)的研究和應(yīng)用一直是國內(nèi)外的研究熱點。目前IEC 61970-301的公共信息模型（Common Information Model， CIM）[1]Base部分已成為正式IEC標(biāo)準(zhǔn)。組件接口規(guī)范（CIS）[2]定義了信息傳輸?shù)恼Z法。國內(nèi)外已進行了多次互操作實驗，并取得了很好的效果，但作為一套規(guī)模龐大且技術(shù)復(fù)雜的系列標(biāo)準(zhǔn)尚處于研究和完善階段。電力系統(tǒng)應(yīng)用CIM和CIS的意義在于消除信息孤島，要求所新建系統(tǒng)能直接遵循標(biāo)準(zhǔn)，并改造已有系統(tǒng)使之符合標(biāo)準(zhǔn)。

杭州市電力局集成平臺應(yīng)用于2004年，選擇了以集成總線作為集成框架的建設(shè)策略，而在具體實現(xiàn)上側(cè)重于通過中心數(shù)據(jù)庫的方式來達到應(yīng)用系統(tǒng)信息的交互。原系統(tǒng)難以提供IEC 61970的高速數(shù)據(jù)訪問（HSDA）/時序數(shù)據(jù)服務(wù)（TSDA），也不能提供IEC 61970的通用數(shù)據(jù)訪問（GDA），CIS內(nèi)存運行的模式（服務(wù)器效能）和跨平臺模型映射工具也存在問題?；贑IM/CIS的DF8600E技術(shù)平臺，較好地解決了上述問題，為Ⅲ/Ⅳ區(qū)應(yīng)用系統(tǒng)提供了基于CIM的電網(wǎng)模型、電網(wǎng)實時及歷史運行狀態(tài)及可縮放矢量圖形（SVG）格式的圖形。

1 DF8600E平臺的基本工作原理及技術(shù)特點

1.1 主要功能

DF8600E平臺在電網(wǎng)統(tǒng)一模型的基礎(chǔ)上，可對來自能量管理（EMS）、電能計量（TMR）、調(diào)度生產(chǎn)管理（OMS）以及其它生產(chǎn)管理信息等多個系統(tǒng)的模型、圖形以及實時和非實時數(shù)據(jù)進行整合處理。它是提供各應(yīng)用系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)交換和共享的通道，實現(xiàn)模型、圖形管理以及豐富的數(shù)據(jù)管理、展現(xiàn)、挖掘功能，提供統(tǒng)一的信息服務(wù)和開放的集成開發(fā)環(huán)境，進而實現(xiàn)各種新的綜合分析應(yīng)用功能，為全面提升調(diào)度系統(tǒng)駕馭大電網(wǎng)的能力打下了堅實基礎(chǔ)，也為資源優(yōu)化配置、全面提高電網(wǎng)調(diào)度運行管理水平做好技術(shù)儲備。

1.2 體系結(jié)構(gòu)

DF8600E平臺的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。DF8600單元應(yīng)用接口（UAI）層是基于公用對象請求代理程序結(jié)構(gòu)（CORBA）技術(shù)，實現(xiàn)應(yīng)用跨平臺的訪問和通信，而底層是消息收/發(fā)系統(tǒng)，保證可擴展標(biāo)志性語言（XML）格式的消息在應(yīng)用系統(tǒng)間可靠、安全地傳遞。圖1中DF8600單元應(yīng)用服務(wù)（UAA）為各應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)的專有格式與CIM之間的映射，以使一些數(shù)據(jù)模型不符合IEC 61970/IEC 61968標(biāo)準(zhǔn)的老系統(tǒng)無縫接入，實現(xiàn)老、新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，有效地利用了企業(yè)的先期投資價值。

圖1 DF8600E架構(gòu)示意圖

2 DF8600E平臺的技術(shù)改進

原生產(chǎn)集成平臺先后集成數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、生產(chǎn)管理系統(tǒng)和電能計量系統(tǒng)，CIS服務(wù)器程序采用內(nèi)存視圖方式，初始化階段需要極大內(nèi)存空間和時間，新系統(tǒng)改用成熟的實時庫方式，對原有GDA，HSDA和TSDA服務(wù)也做了改進。同時還增加了跨平臺模型映射工具，使得其他系統(tǒng)能更簡捷地接入本系統(tǒng)。相關(guān)的技術(shù)區(qū)別如表1所示。

2.1 改進原有系統(tǒng)功能及關(guān)鍵技術(shù)

2.1.1 GDA與HSDA服務(wù)的技術(shù)改進

通過多次與其他主流應(yīng)用程序接口（API）廠家進行互操作實驗，修正原有CIS函數(shù)應(yīng)用層的差異，使得GDA及HSDA服務(wù)能夠滿足更多主流API的運行環(huán)境要求，可以較好地支持主流API接口。

2.1.2 跨平臺的模型映射工具的技術(shù)改進

原有的模型映射工具運行于Windows環(huán)境，隨著系統(tǒng)效率及安全性的要求越來越高，系統(tǒng)運行環(huán)境開始向linux及unix上轉(zhuǎn)移，原有的映射工具雖然也是使用QT這類跨平臺的工具編寫，但是底層的數(shù)據(jù)庫接口沒有完成跨平臺移植，在DF8600E中完成了這一工作。

2.1.3 CIS內(nèi)存運行模式的技術(shù)改進

原CIS服務(wù)器程序采用共享內(nèi)存映射方式，新系統(tǒng)改用東方電子已經(jīng)非常成熟的實時庫方式。在實時庫中先建立各個CIM類表，而CIM類表的域也是按照61970標(biāo)準(zhǔn)建立，初始化時根據(jù)CIM模型一次性寫入，后期運行時再修改其中的內(nèi)容。其特點是內(nèi)存占用小，初始化迅速，并且增加了并發(fā)數(shù)，極大地提高了CIS服務(wù)器的使用效能。

2.2 GDA服務(wù)的優(yōu)化

2.2.1 GDA的功能

該程序的主要目的是在服務(wù)器上創(chuàng)建GDA服務(wù)對象，并按照約定的對象名向名字服務(wù)器注冊，同時提供各種異常處理。客戶只需要掌握CIM知識，即可以訪問由另一個構(gòu)件或系統(tǒng)維護的數(shù)據(jù)，無需知道數(shù)據(jù)的邏輯模式。而面向請求-應(yīng)答的服務(wù)是相對于SCADA數(shù)據(jù)快速訪問的同步、非實時地訪問復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如訪問數(shù)據(jù)庫時，要用輸電網(wǎng)當(dāng)前狀態(tài)對狀態(tài)估計應(yīng)用作初始化，然后用通知來保存結(jié)果。

2.2.2 DF8600E在GDA服務(wù)上的技術(shù)改進

原系統(tǒng)在GDA服務(wù)上基本只支持了最原始的API接口，即更新服務(wù)函數(shù)接口和事件標(biāo)識服務(wù)函數(shù)接口。不能接入其他類型的系統(tǒng)，只有單一自行開發(fā)的接口能夠接入。DF8600E在通用的函數(shù)接口基礎(chǔ)上增加了查詢服務(wù)實現(xiàn)函數(shù)接口，功能得到很大的提升。DF8600E接口遵循IEC 61970的GDA服務(wù)，當(dāng)需要接入其他廠家的GDA等服務(wù)時，通過代理GDA服務(wù)來滿足統(tǒng)一資源環(huán)境的需求。

3 結(jié)語

隨著計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展及電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化要求逐步提高，電力企業(yè)應(yīng)用集成系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化程度也必將得到進一步的提升。通過研究基于IEC 61970/IEC61968標(biāo)準(zhǔn)的DF8600E技術(shù)平臺及基于CIM模型CIS接口的關(guān)鍵技術(shù)，如GDA，SHDA等的改進。解決了原系統(tǒng)所存在的接口不規(guī)范、單一及無法跨平臺資源映射和配置等問題。改進后的系統(tǒng)平臺在實際應(yīng)用中魯棒和靈活性良好，收到了良好的效果。

[1]JASON PRITCHARD.IEC 61970-301 Energy management system application program interface （EMS-API）∶Part 301 Common Information Model（CIM）Base[M].2004.

[2]ROBERT ORFALI.IEC 61970-401 Energy Energy management system application program interface（EMS-API）∶Part 401 Compoment interface specification （CIS） framework[M].2005.

[3]ARNO PUDER，OMG.CORBA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理及規(guī)范[M].韋樂平，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[4]李師賢，鄭紅，吳濤.CORBA企業(yè)解決方案[M].北京：機械工業(yè)出版社,2001.