基于IEC61970的CIM模型的研究

0引言
随着电力工业化和信息化的发展,电网调度自动系统对大电网调度的要求也越来越高,市场涌现了大批综合性,分布式应用系统。

这些应用系统可能在不同时期,不同硬件平台下开发,并可能来自不同的生产厂家,因此系统数据模型和数据访问接口不统一的问题日益严重,导致各个系统间难以实现互联互通和信息共享。

IEC61970标准的公布为解决上述问题提供了理论基础。

该标准包含公共信息模型和组件接口规范两部分内容。

1IEC61970标准概述
IEC61970标准是由电力系统控制通信委员会及第57技术委员会制定和发布,该标准主要包括能量管理系统EMS 的应用方法、公共信息模型CIM 以及数据访问接口CIS,一共分为5个部分,CIM 模型主要以面向对象的方式定义了电力对象模型,它是该标准的核心内容,也是本文讨论的重点内容,CIS 数据访问接口则以API 的形式提供了如何进行数据的访问。

实现数据的互联互通。

该标准定义的最终目的是实现异构系统的互联互通,同时实现数据信息模型与底层技术无关。

实现国际统一的数据信息模型和数据访问方式,因此,通过按照IEC61970标准定义的CIM 模型和面向对象的方法对电力对象进行建模,可实现上层应用与底层技术无关,这也是我国电力发展的方向,同时也提高了我国电网调度自动化的水平[1]。

2公共信息模型CIM
公共信息模型CIM 以面向对象的方式描述了几乎所有电力系统中的电力对象,如变压器,母线,断路器等电力对象,涵盖了发电、输电、配电以及终端售电等电力行业的各个领域,通过面向对象的方法,依据IEC61970标准定义的CIM 模型,对每个电力对象建模,类似于C++中类的数据结构,通过应用端的电力对象对应到CIM 模型中,找到该电力对象在CIM 模型中定义的地方,根据该CIM 模型对该电力对象类的属性的定义,对应的对电力对象的数据属性进行定义。

这样定义出来的数据模型就是标准的数据对象模型,及通过使用类、类的关系以及属性来描述和体现电力对象本身的属性以及相互之间的关系。

3CIM 模型的组成结构
图1CIM 模型的包结构
CIM 模型一共有13个包组成,所有这些包涵盖了发电、输电、变电、配电以及基于终端售点在内的所有领域的电力对象。

而包的作用是通过电力对象的功能特点等方式进行分类。

以便给使用者建模时便于查看和理解。

虽然标准通过电力对象的功能分成了不同的包,但是这并不意味着包和包之间没有任何关系,相反,在实际的应用中会涉及到许多包的内容,因此,在对电力对象建模时,数据模型的属性可能使得不同包中的电力对象的模型相互关联。

下图体现了各个包以及各包之间的联系。

如图体现了CIM 模型包的相互之间的联系,而核心包是整个CIM 模型的核心[2],它定义了电力系统中应用最多,最广泛的电力对象的核心命名(naming),如,电力系统资源,导电设备,电力变压器以及设备容器等实体,并定义了这些实体的组合,拓扑包是在核心包的基础上进行了扩展,体现电力设备之间的连接关系,它们通过开关的闭合实现电力设备的连接关系的变化。

下面对其他包进行简单的介绍。

1)Wires(电线包)
电线包主要定义了电力系统中的线路等电力对象模型,如母线,包括直流母线、交流母线、普通线路。

该包是在拓扑包的基础上拓展,同时还可以将这些电力设备的检测数据用于潮流计算和状态估计。

2)Outage(停运包)
停运包在电线包的基础上进行了拓展,主要定义了电力系统或者电网调度自动化系统停运计划的建模方法,如某地区或者某线路要准备检修,就要在检修前准备停运计划。

保证用户利益和检修人员的安全。

3)Protection(保护包)
保护包在电线包的基础上扩展,主要对电力系统中的保护设备进行了定义,当电网出现故障时,保护设备将起到保护该故障区域后端设备不受故障端破坏。

同时可定位故障地点。

其次在模拟培训中也可以使用其信息。

4)Meas(量测包)
量测包是在拓扑包的基础上拓展,主要定义了电力系统中的二次设备如何建模,如何量测电压、电流、功率等
5)LoadModel(负荷模型包)
负荷模型包是在核心包和电线包的基础上拓展,主要定义了电力系统在运行状态下,各个电力用电设备的用电量,同时还可以将检测的负荷电量生成曲线,便于观察和调度;也可以为用电客户提供所需信息。

6)Generation(发电包)
发电包有Production 包和Generation-Dynamics 两个子包组成。

主要定义了电力系统中的发电设备模型。

如发电机。

调相机等。

7)Domain(域包)
域包定义了CIM 模型中电力对象模型属性的所有数据类型,同时也定义了数据类型可以使用的测量单位。

如电压数据类型是float,测量单位为v 等。

8)SCADA(数据采集监控包)
数据采集与监控包主要定义了电力系统二次设备中如何测量数据以及各个二次设备之间的关系,如电流互感器,电压互感器等。

4CIM 模型三个关系简述
CIM 模型中的各个包都包含有若干个类。

类是客观事物的抽象,如猫和狗都是动物,因此可将猫和狗抽象为动物类。

运用类的基本思想从而形成面向对象的开发方法。

既然采用了类的基本思想,那就应该用类方法来定义CIM 模型。

同时也应该应用类与类之间的关系,在CIM 模型当中,对象模型之间的关系是通过“普遍化(下转第319页)
基于IEC61970的CIM 模型的研究
苏豪飞
(河南能源集团鹤煤公司热电厂,河南鹤壁458000)
【摘要】当前很多电力企业都是利用不同时期、不同生产厂家提供的应用系统所构成的数据中心控制平台,这些应用系统关心电力对象的不同方面导致出现电力信息模型私有、访问接口私有、互操作性差等“信息孤岛”问题。

本数据平台是电力自动化监控系统软件(SCADA )进行组件化的封装,保留原系统的功能,对原有SCADA 系统数据结构进行CIM 模型映射。

【关键词】IEC61970;CIM ;
SCADA
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(上接第262页)要求进行操作以减少或消除各种可能的因素对实验造成的不利影响,消除系统误差和偶然误差。

此外,还应加强实验室设备的管理,保证实验数值能够溯源;要有仪器的使用记录和台账,清晰的记录设备的性能特点、维护和使用情况等,以此确保设备的精密度和准确度;对需要校准和检定的仪器做好送检工作,此外还应加强实验室质量的监控,定期对设备进行检查标定,才能保证设备处于最佳工作状态,开展标准物质的设备核验,做好不同实验室间抽查比对工作等[12]。

3.4提高采制化人员素质
燃煤的采制化最终要由相关人员进行落实,因此采制化人员的素质就成为改善燃煤采制化管理的一个重要的瓶颈,加强采制化人员素质势在必行。

对所有采制化人员执行持证上岗管理,保证采制化人员熟练掌握工作标准、工艺流程、技术要求等,做到采制化高效、可靠、真实。

加强燃煤采制化相关人员的业务培训,提升其综合业务素质,及时组织学习相关的最新国家标准和规范,并且加强在采制化人员内部的技术比拼,在竞争中促进采制化人员业务的快速提升,并且可以在交流中发现问题,加之及时的沟通总结,就会大幅度减少在实际工作中发生质量纠纷的现象发生[13]。

4结语
燃料的管理和应用是保证火力发电厂企业的正常生产的关键,对促进燃料的节约使用,降低发电成本也起到相当重要的作用。

火电厂在燃料管理方面应充分结合自己的实际情况对可能出现的问题进行
妥善解决,这将有利于促进火电厂的长远发展。

【参考文献】
[1]李哲.浅议火电厂燃料管理[J].现代商业,2013(3):61-62.
[2]黄跃春.电力企业燃料管理存在的问题及对策[J].技术与市场,2013,20(8):220-223.
[3]向学军.论述火电厂煤场管理工作的要点[J].电源技术应用,2013(8):388.[4]曹长武.火电厂煤质监督与检测技术[M].北京:中国标准出版社,2010.[5]李树军.浅谈煤场管理[J].煤质技术,2010(1).
[6]赵广军,王立标.入厂煤的严格验收和入炉煤的科学混配是火电企业盈利的关键[J].黑龙江科技信息,2013(2):33-34.
[7]周桂萍.电厂燃料[M].北京:中国电力出版社,2007.
[8]曹长武.火电厂用煤技术[M].北京:中国电力出版社,2006.
[9]殷星兰,张员根,朱小勇.进厂煤机械采样装置在火电厂的应用优势[J].江西电力,2012(6):92-94.
[10]江秀梅,姚立坤,王京翔.火力发电厂燃煤验收及控制[J].华北电力技术,2012(6):58-61.
[11]宋秀芝,柳成敏.加强采制化管理提高采样精密度[J].煤质技术,2009(4):36-38.
[12]张军.浅谈规范煤电双方煤炭采制化工作[J].煤质技术,2009(增刊):23-25.[13]郭先兰.关于改善商品煤采制化管理的研究[J].河南科技,2013(4):226.
[责任编辑:汤静
]
小组。

②强化全员质量意识:制定从项目经理到操作人员的质量岗位责任制,明确职责,严格追究,形成全方位、全过程的质量管理网络。

③加强技术培训:定期或不定期的组织职工开展岗位技能培训,学习有关规范、标准和操作规程,进行“四新”(新技术、新材料、新工艺、新设备)成果培训和技术推广。

加强质量培训工作,组织全体施工人员(包括工程技术人员和管理干部)认真学习,全面掌握施工技术规范、质量标准和我处质量管理体系文件,实行标准化作业。

④工序质量控制为核心:加强过程控制和原材料的检验试验工作,确保采购质量符合要求,做到不合格的原材料不进场,试验不合格不使用,施工过程中凡上一道工序不合格,下一道工序不施工。

重要工序完成后,由技术负责人组织并邀请建设、监理单位验收。

⑤根据工程特点,认真编制项目质量计划,明确质量控制的各项要求,规定工程质量检验、试验方法和途径。

对砼支护、破碎带施工等重点工程制定作业指导书,对井筒掘进、中深孔光爆、等关键工序制定工艺标准,严格按作业指导书和工艺标准施工。

⑥建立质量情报信息网络,质量情报信息主要是反应工程施工过程中各环节的工程质量和工作情况,这其中还包括了新技术、新
材料、新工艺、新标准等。

为了搞好工程质量目标管理,保证和有效控制质量,工程施工管理人员、技术人员、质量检查人员要经常深入施工现场,及时、正确掌握第一手有关质量情况资料,做到及时收集、及时反馈、及时分析、及时应用,以便更好的保证工程质量。

4结论
凉水井煤矿二号回风立井普通法施工工艺的研究,为榆神矿区同类型井筒施工积累经验和提供参考。

[1]袁亮,祝经康.张集煤矿立井施工技术研究[J].煤炭科学技术,1999,27(11):10-12.
[2]张超晖,陈弦,王明智,等.西部煤矿一些特殊地质条件下的建井技术
[J].建井技术,2013,3:011.
[3]张峰飞.回风立井快速施工工艺研究[J].陕西煤炭,2012,31(6):38-39.
[责任编辑:汤静]
(上接第259页)关系”、“关联关系”以及“聚集关系”体现的,这也是CIM 模型研究的重点,同时也是实现的难点。

下面先对CIM 模型的三大关系进行简述。

4.1普遍化关系
普遍化关系实际上就是面向对象中的继承关系,一个具体的类继承自一个更普遍的类。

具体的类不但继承了普遍类的所有属性外,还定义了自身所具有的属性。

如电力系统资源类是一个较普遍的类,它包含所有类的共有属性;设备和设备容器是两个较具体的类,它们通过普遍化关系从电力系统资源类继承了其共有属性,自身又有各自的附加属性;这样设备类和设备容器类既有其电力系统资源类的共有属性,还具有自身的属性。

同过上例可以看出普遍化具有类的继承特性,是一种比较重要的关系。

4.2关联关系
关联是类在概念上的一种联系,关联更强调的是它有两个作用,每一个作用都表示了关联中的一个方向。

如一个导电设备可能有0-n 个端点,而一个端点只属于一个导电设备,也就是说,一个端点只能跟一个导电设备相关联,同样也只能与0个或者1个连接节点相关联,而一个连接节点可能与1-n 个端点相关联;1个连接节点只能跟1个
设备容器相关联,而一个设备容器可以跟0—n 个连接节点相关联。

因此关联关系也是同一个包或者不同包中的类之间的一种很重要的关系,也是实现对电力系统一次设备的监控和采集的重要部分。

4.3聚集关系
聚集是关联的一种特殊情况。

聚集表示一种弱的“拥有关系”,更强调的是类与类之间的整体和部分的关系,整体类包含部分类,而部分类只是整体的一个成员,仅仅是体现包含关系。

如Topologicallsiand (拓扑岛)跟TopologicalNode 是聚集关系,1个TopologicalNode 只能属于Topologicallsiand,它是Topologicallsiand 的一部分,而
Topologicall siand
是一个整体类,[1]李灿,陈琰,陈春霖.电网企业一体化信息模型设计及其应用[J].华东电力,2009,37(6):0929-0932.
[2]黄乐
,郑圣,赵舫.IEC61970及对EMS、SAS 系统的新挑战[J].浙江电力,2006,2:15-18.
[责任编辑:杨玉洁]
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