山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 中文摘要 電力企業(yè)自動化系統(tǒng)為滿足電力企業(yè)不同業(yè)務(wù)部門的不同需求而設(shè)計 使用 不同的操作系統(tǒng) 不同的硬件平臺 不同的建模方法 相互之間很少能自由交換 數(shù)據(jù) 具有典型的異構(gòu)性和分布性 成為一個個孤立的 自動化島 本文為解決電力企業(yè)自動化系統(tǒng) 信息孤島 問題 實現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下系統(tǒng)的 互聯(lián)互操作 保護(hù)電力企業(yè)用戶的投資 依據(jù)e p r ic c a p i 項目的i e c6 1 9 7 0 標(biāo) 準(zhǔn) 設(shè)計了通用電力自動化系統(tǒng)互連集成平臺 本文從電網(wǎng)建模 s c a d a 數(shù)據(jù)導(dǎo)入 導(dǎo)出 轉(zhuǎn)存 訪問 s v g 展現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)等方 面闡述了i e c6 1 9 7 0 標(biāo)準(zhǔn)在通用電力自動化系統(tǒng)互連集成平臺上的應(yīng)用 說明通 用電力自動化系統(tǒng)互連集成平臺為電力企業(yè)自動化系統(tǒng)互連提供了一種可能 通用電力自動化系統(tǒng)互連集成平臺以c o r b a 中間件為平臺 采用c i mx m l 方 法建模 為在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中跨操作系統(tǒng)跨硬件平臺接入第三方廠商自動化系統(tǒng)提供 了可靠的技術(shù)和手段 本文以通用電力自動化系統(tǒng)互連集成平臺在離線方式下接入非標(biāo)準(zhǔn)的和不 帶中間件平臺的d f 8 0 0 2 系統(tǒng)與第三方廠商生產(chǎn)管理系統(tǒng)為工程案例 從實踐中 驗證 若依據(jù)i e c6 1 9 7 0 標(biāo)準(zhǔn)的接口規(guī)范及服務(wù) 使用適用于不同軟硬件平臺的 c o r b a 中間件技術(shù)和基于i n t e n e t 的x m l 語言 是可以實現(xiàn)電力企業(yè)自動化系統(tǒng) 互連的 關(guān)鍵詞 電力企業(yè)自動化系統(tǒng)互連c o r b a c i mx m l s v g 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 a bs t r a c t e l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s ea u t o m a t i o ns y s t e m sw e r ed e s i g n e dt om e e t t h ed i f f e r e n tn e e d so fd i f f e r e n ts e c t o r s u s i n gd i f f e r e n to p e r a t i n g s y s t e m s d if f e r e n th a r d w a r ep l a t f o r m sa n dd i f f e r e n tm o d e li n gm e t h o d s i t i sh a r d l yt oe x c h a n g ed a t af r e e l y w i t hat y p i c a lh e t e r o g e n e o u sa n d d i s t r i b u t i o n a n di s o l a t e da sa n i s l a n do fa u t o m a t i o n t os o l v e i n f o r m a t i o ni s o l a t e di s l a n d o fe l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s e a u t o m a t i o ns y s t e m s t or e a li z et h ei n t e r c o n n e c t i o na n di n t e r o p e r a b i l i t y o fh e t e r o g e n e o u ss y s t e m s t op r o t e c tt h ei n v e s t m e n to ft h ee l e c t r icp o w e r e n t e r p r is e a c c o r d i n gt ot h ei e c6 1 9 7 0s t a n d a r dd r a f t e db ye p r ic c a p i p r o j e c t t od e s i g n t h eg e n e r a le l e c t r i cp o w e ra u t o m a t i o ns y s t e m s i n t e g r a t i o ni n t e r c o n n e c t i o np l a t f o r m i nt h i sp a p e r d i s p l a y e dt h ei e c6 1 9 7 0s t a n d a r db ea p p l i e di nt h e g e n e r a le l e c t r i cp o w e ra u t o m a t i o ns y s t e m si n t e g r a t i o ni n t e r c o n n e c t i o n p l a t f o r m c o n s t r u c t e db yp o w e rn e t w o r km o d e l in g s c a d ad a t ai m p o r t e x p o r t s v g e t c e x p l a i n e dt h eg e n e r a le l e c t r i cp o w e ra u t o m a t i o n s y s t e m si n t e g r a t i o ni n t e r c o n n e c t i o np l a t f o r mp r o v i d e sap r o b a b i l i t yf o r t h ei n t e r c o n n e t i o no ft h ee l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s ea u t o m a t i o ns y s t e m s t h eg e n e r a le l e c t r i cp o w e ra u t o m a t i o n s y s t e m si n t e g r a t i o n i n t e r c o n n e c t i o np l a t f o r mu s i n gc o r b aa st h ep l a t f o r m u s i n gc i mx m lt o m o d e l i tp r o v i d e sar e li a b l et e c h n o l o g ya n dt o o l st oa c c e s st h ee l e c t r i c p o w e re n t e r p r i s ea u t o m a t i o ns y s t e m ss u p p l i e db yt h i r d p a r t yv e n d o r si n t h eh e t e r o g e n e o u si n t e r n e t w o r k c r o s s i n g t h eo p e r a t i n gs y s t e ma n d h a r d w a r ep l a t f o r m i nt h i sp a p e r u s e dt h eg e n e r a le l e c t r i cp o w e ra u t o m a t i o ns y s t e m s i n t e g r a t i o ni n t e r c o n n e c t i o np l a t f o r ma c c e s s e dt h en o n s t a n d a r da n dn o t w i t hm i d d l e w a r ep l a t f o r mi nt h eo f f li n em o d ea sa ne n g i n e e r i n gc a s e i f b a s e do nt h ei n t e r f a c es p e c i f i c a t i o na n ds e r v i c e s o ft h ei e c6 1 9 7 0 s t a n d a r d u s i n gt h em i d d l e w a r eo fc o r b aa p p li e st od i f f e r e n th a r d w a r ea n d s o f t w a r ep l a t f o r m a n du s i n gx m lb a s e do nt h ei n t e n e t w es h o u l dr e a l i z e t h ei n t e r c o n n e c t i o no ft h ee l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s ea u t o m a t i o ns y s t e m s k e yw o r d s e l e c t r i c p o w e re n t e r p r i s e a u t o m a t i o n s y s t e m s y s t e m i n t e r c o n n e c t i o n c i mx m l s v g 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明 所呈交的學(xué)位論文 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下 獨立進(jìn) 行研究所取得的成果 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外 本論文不包含任何 其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果 對本文的研究作出重要貢 獻(xiàn)的個人和集體 均已在文中以明確方式標(biāo)明 本聲明的法律責(zé)任由本人 承擔(dān) 論文作者簽名 羔絲聾 日期 絲三壘蘭 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明 本人同意學(xué)校保留或向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的印刷件和電子 版 允許論文被查閱和借閱 本人授權(quán)山東大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部 或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索 可以采用影印 縮印或其他復(fù)制手 段保存論文和匯編本學(xué)位論文 保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定 論文作者簽名 互肆導(dǎo)師簽名 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 互連系統(tǒng)的發(fā)展背景和現(xiàn)狀 第一章引言 目前 電力企業(yè)中各業(yè)務(wù)部門為滿足特定的需要 已安裝和開發(fā)了不同的應(yīng) 用系統(tǒng) 如實現(xiàn)電網(wǎng)實時監(jiān)控和運行調(diào)度自動化的s c a d a e m s 系統(tǒng) d m s 系統(tǒng) 實現(xiàn)自動繪圖 存儲電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行電力設(shè)備管理的a m f m 輔助資源管理和 經(jīng)營管理決策的e r p 等等 然而 這些應(yīng)用系統(tǒng)關(guān)心電力對象的不同方面 對電 力對象有自己專門的建模方法 相互之間很少設(shè)計成能夠進(jìn)行自由的數(shù)據(jù)交換 使得各個應(yīng)用系統(tǒng)在信息上成為相對孤立的 自動化島 不易與其他功能區(qū)域 交換數(shù)據(jù)或在企業(yè)范圍內(nèi)實現(xiàn)集成 另外 不同廠家的產(chǎn)品之間也是很難進(jìn)行數(shù) 據(jù)交換的 此外 電力應(yīng)用系統(tǒng)深受計算機(jī)工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r的影響 由于各應(yīng)用系 統(tǒng)開發(fā)時間不同 建設(shè)模式也不同 使得目前電力企業(yè)網(wǎng)中可能有大型主機(jī) 工 作站 服務(wù)器 p c 機(jī) 而且可能采用不同的操作系統(tǒng)和通訊協(xié)議 因此電力企 業(yè)中的應(yīng)用系統(tǒng)具有顯著的分布性和異構(gòu)性特點 為了實現(xiàn)異構(gòu)的環(huán)境下各個分布式應(yīng)用的互聯(lián)和互操作 美國e p r i 電力研 究院 啟動了幾個數(shù)據(jù)通訊與集成的工程 其中c c a p i 控制中心應(yīng)用程序接口 工作小組研究并開發(fā)了控制中心應(yīng)用中數(shù)據(jù)表示的c i m 公共信息模型 控制 中心a p i 以及應(yīng)用之間的信息傳遞 以建立一個使電力企業(yè)運行環(huán)境中的應(yīng)用可 即插即用 的框架 e p r ic c a p i 項目的i e c6 1 9 7 0 標(biāo)準(zhǔn)的主要目標(biāo)是 集成調(diào)度自動化系統(tǒng) 配電自動化系統(tǒng) 電能量計量系統(tǒng) 管理信 息系統(tǒng) 電力市場技術(shù)支持系統(tǒng) 提供與其它電力自動化系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊 目前 國外的e m s 主要廠家已進(jìn)行六次e m s a p i 互操作實驗 為了使國內(nèi)的 e m s 系統(tǒng)生產(chǎn)廠家不落后于國外 國家電力調(diào)度通信中心于2 0 0 6 年1 1 月組織國 內(nèi)主要的電力自動化系統(tǒng)生產(chǎn)廠家 電科院 南自院 魯能積成 清華大學(xué) 東 方電子 南瑞科技七家 進(jìn)行互操作試驗 第六次互操作是在以往五次互操作基 礎(chǔ)上 參考國外第六次互操作方案展開 主題是測試h s d a 部分的兼容性 七大 廠商都可以完整支持g i d 的g d a h s d a 接口 部分廠商如積成 東方可以支持 t s d a 并最終確定s v g 作為圖形展現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 1 2 互連系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢 新一代電力自動化互連系統(tǒng)集成化平臺遵循i e c6 1 9 7 0 標(biāo)準(zhǔn) 依托軟總線技 術(shù) 實現(xiàn)電力企業(yè)各自動化系統(tǒng)的互連 達(dá)到信息共享以及資源共享的目的 i e c6 1 9 7 0 標(biāo)準(zhǔn)的主體內(nèi)容是公共信息模型c i m 和組件接口規(guī)范c i s c i m c o m m o ni n f o r m a t i o nm o d e l 公共信息模型 用一套規(guī)范化的 面向?qū)ο蟮母?式描述一個電力企業(yè)中的各種實際對象 c l s c o m p o n e n ti n t e r f a c e s p e c i f i c a t i o n 組件接口規(guī)范 定義了a p i 函數(shù)的規(guī)范 包括用文本或統(tǒng)一建 模語言u m l 描述要標(biāo)準(zhǔn)化的接口功能 以及使用接口定義語言i d l m l r d f 提供 所要支持的每一個不同接口所需要的精確的語法和語義 軟總線的概念來源于計算機(jī)硬件技術(shù) 人們希望它能實現(xiàn)類似于硬件總線的 橋梁功能 任何符合一定標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序都可以通過適配器以插件方式獲得軟總 線支持 與軟總線上的其他部件相互通訊 協(xié)調(diào)與控制 隨著s c a d a e m s d m s 的 規(guī)模和應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大 軟件系統(tǒng)的開放性 可移植性和互操作性就變得越 來越重要 基于軟總線的分層開放的構(gòu)架體系已成為大型系統(tǒng)構(gòu)建的首選方案 通用標(biāo)準(zhǔn)下的軟總線技術(shù)包括三部分內(nèi)容 第一是支持平臺 軟總線的實現(xiàn)是構(gòu) 建在已有的組件技術(shù)上的 例如c o r b a e j b d c o m 等 第二是數(shù)據(jù)模型 需要 建立一套能描述c i m 的數(shù)據(jù)平臺 第三是軟總線的數(shù)據(jù)訪問接口 它規(guī)定了訪問 數(shù)據(jù)模型中特定數(shù)據(jù)的方法 只有三部分都符合通用標(biāo)準(zhǔn) 軟總線才具有真正意 義上的開放性 才能解決長期以來電力企業(yè)中各自動化系統(tǒng)的 信息孤島 問題 c o r b a 等分布式組件技術(shù)的發(fā)展成熟和i e c 6 1 9 7 0 系列標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)為實現(xiàn)開放型 標(biāo)準(zhǔn)化的e m s 系統(tǒng)提供了技術(shù)基礎(chǔ) 2 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 一二一二 l 封蠢 歷史應(yīng)用 歷史數(shù)據(jù) 庫 1 日 暾 二一一一 覯蠢 o c 應(yīng)用 g c 數(shù)據(jù) 障 s c d i 掘庫 實時救蠢 庫管理系 統(tǒng) 圖卜1 電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)互連程序軟件結(jié)構(gòu)圖 圖i i 中電網(wǎng)實時運行調(diào)度和電網(wǎng)調(diào)度生產(chǎn)管理所覆蓋的各種應(yīng)用對象本身 如果已經(jīng)實現(xiàn)i e c6 1 9 7 0 的標(biāo)準(zhǔn)接口 可以免去包裝直接加入框架 否則由封套 實現(xiàn)其標(biāo)準(zhǔn)接口后加入框架 1 3 互連系統(tǒng)平臺架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)分析 互連系統(tǒng)首要面臨的技術(shù)就是支持平臺技術(shù)的選擇 目前比較成熟的主流技 術(shù)主要有m i c r o s o f t 的c o m d c o m s u n 公司的j a v ab e a n 技術(shù) 和o m g 的c o r b a c o m d c o m 技術(shù)在m i c r o s o f t 的w i n d o w s 環(huán)境下有良好的應(yīng)用 但較難移植到其 他環(huán)境中 j a v ab e a n 技術(shù)主要是時間響應(yīng)不佳 而c o r b a 是o m g 發(fā)布的以分布 對象為基礎(chǔ)的公共對象請求組件 提供了一個可供軟件在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中跨操作系統(tǒng) 和平臺進(jìn)行交互操作的標(biāo)準(zhǔn) 其核心思想是采用說明性標(biāo)準(zhǔn)的接口定義語言i d l 將對象接口與對象實現(xiàn)部分分離 定義i d l 與各種編程語言之間的映射 以屏蔽 語言的差異 實現(xiàn)透明的互操作 所以優(yōu)先采用c o r b a 作為系統(tǒng)集成平臺 客戶端 對象實現(xiàn) c l i e m 0 q e c ti m p l 倘t a t i o n 尊霄 o r b 對象請求代管者 圖卜2c o r b a 調(diào)用機(jī)制的簡單描述 x m l e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 語言是近幾年來新發(fā)展起來的基于 i n t e r n e t 的元數(shù)據(jù)置標(biāo)語言 由s g m l s t a n d a r dg e n e r a l i z e dm a r k u pl a n g u a g e 語言發(fā)展而來 由嗍協(xié)會制定 于1 9 9 8 年正式推出了x m l 語言1 0 標(biāo)準(zhǔn) 由 于x m l 語言具有良好的可擴(kuò)展性 在w e b 應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中處于主流地位 由 于x m l 能夠創(chuàng)建不依賴于平臺 語言和限制性約束的開放性數(shù)據(jù) 因此它適用于 服務(wù)器一服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)集成方式 i e c6 1 9 7 03 x x 定義了c i m 模型 c i m 模型是一種元數(shù)據(jù) 適用于用 m l r d f x m l 的資源描述框架 表示 從而實現(xiàn)在不同應(yīng)用間交換計算即可理解的網(wǎng)絡(luò) 信息的互操作性 它著重于自動便捷地處理網(wǎng)絡(luò)資源 國外的e m s a p i 系統(tǒng)互操 作就是采用x m l r d f 模式進(jìn)行的 測試報告表明x m l r d f 可以充分表述電力系統(tǒng) 數(shù)據(jù)模型 國內(nèi)e m s a p i 互操作測試也采用這個方案 x m l 技術(shù)還為將來企業(yè)間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換提供了可能 它使得企業(yè)間的交易不 再局限于專網(wǎng)和特定應(yīng)用 而是在i n t e r n e t 上不同系統(tǒng)間交換信息 既大大降 低了成本 也提供了數(shù)據(jù)的可持續(xù)性 從而保護(hù)了企業(yè)的投資 1 4 工作目標(biāo) 為保護(hù)電力企業(yè)投資 提供數(shù)據(jù)的可持續(xù)性 我們的首要目標(biāo)是利用當(dāng)下的 i t 技術(shù)一軟總線技術(shù) x m l 技術(shù) 遵循i e c 6 1 9 7 0 的標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計并實現(xiàn)一個通用電 力自動化系統(tǒng)互連集成平臺 解決當(dāng)前電力企業(yè)各應(yīng)用的自動化 孤島 問題 實現(xiàn)不同應(yīng)用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互 信息共享 并為下一代電力調(diào)度自動化系統(tǒng) e m s 配網(wǎng)自動化系統(tǒng) d m s 電能量計費系統(tǒng) t m r 及電力企業(yè)信息化系 統(tǒng) e r p 等系統(tǒng)提供 即插即用 的框架 4 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 5 術(shù)語 c c a p i c o n t r o lc e n t e ra p p lic a tio np r o g r a mi n t e r f a c e 程序接口 c i m c o m m o ni n f o r m a t i o nm o d e l c i s c o m p o n e n ti n t e r f a c es p e c i f i c a t i o n s c o r b a c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h it e c t u r e 代理體系結(jié)構(gòu) d a f d a t aa c c e s sf a c i l i t y d a i s d a t aa c q u i s i t i o nf r o mi n d u s t r i a ls y s t e m 采集 d o m d o c u m e n to b j e c tm o d e l e m s e n e r g ym a n a g e m e n ts y s te m e m s a p i e n e r g ym a n a g e m e n ts y s t e ma p i 應(yīng)用程序接口 e p r i e l e c t r i cp o w e rr e s e a r c hi n s t i t u t e g d a g e n e r icd a t aa c c e s s g e s g e n e r i ce v e n t i n ga n ds u b s c r i p t i o n 閱 h s d a h i g h s p e e dd a t aa c c e s s i d l i n t e r f a c ed e f i n i t i o nl a n g u a g e m i s m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m r d f r e s o u r c ed e s c r i p t i o nf r a m e w o r k s o a p s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 協(xié)議 s c a d a s u p e r v i s o r yc o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n 控 t s d a t i m es e r ie sd a t aa c c e s s u m l u n i f i e dm o d e li n gl a n g u a g e u r i u n i f o r mr e s o u r c ei d e n t i f i e r 符 u r l u n i f o r mr e s o u r c el o c a t i o n x m l e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e o r b o b j e c tr e q u e s tb r o k e r 者 控制中心應(yīng)用 公用信息模型 組件接口規(guī)范 公共對象請求 數(shù)據(jù)訪問設(shè)施 工業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù) 文檔對象模型 能量管理系統(tǒng) 能量管理系統(tǒng) 電力研究院 通用數(shù)據(jù)訪問 通用事件與訂 高速數(shù)據(jù)訪問 接口定義語言 管理信息系統(tǒng) 資源描述框架 簡單對象訪問 數(shù)據(jù)采集和監(jiān) 時序數(shù)據(jù)訪問 統(tǒng)一建模語言 統(tǒng)一資源標(biāo)識 統(tǒng)一資源定位 擴(kuò)展標(biāo)記語言 對象請求代管 5 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章總體方案 新一代電力自動化互連系統(tǒng)集成化平臺遵循i e c6 1 9 7 0 標(biāo)準(zhǔn) 依托軟總線技 術(shù) 實現(xiàn)電力企業(yè)各自動化系統(tǒng)的互連 達(dá)到信息共享以及資源共享的目的 通用電力自動化系統(tǒng)互連集成平臺是滿足新一代電力自動化互連系統(tǒng)集成 化平臺的系統(tǒng)互連目標(biāo) 采用先進(jìn)的基于c o r b a 中間件技術(shù)的客戶 服務(wù)器模式 進(jìn)行分布式應(yīng)用系統(tǒng)的集成 支持在線 離線兩種方式下接入非標(biāo)準(zhǔn)的和不帶中 間件平臺的不同平臺 不同生產(chǎn)廠家的異構(gòu)系統(tǒng) 同時提供 m l r d f 文件導(dǎo)入器 導(dǎo)出器接口 實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換及共享 2 1i e c6 1 9 7 0 標(biāo)準(zhǔn)c i s 組件規(guī)范接口指導(dǎo)下的客戶 服務(wù)器設(shè)計 系統(tǒng)互連的客戶端 系統(tǒng)互連的客戶端通過i e c6 1 9 7 0 標(biāo)準(zhǔn)的g d a h s d a t s d a 接口定義文件規(guī)定 的接口輸出請求 系統(tǒng)互連的服務(wù)器端 服務(wù)器端為g d a h s d a t s d a 服務(wù)器 它接收客戶端輸出請求 提供資源i d 服務(wù) 資源描述服務(wù) 查詢服務(wù)等 2 2le c6 19 7 0 標(biāo)準(zhǔn)cim 模型指導(dǎo)下的x m l r d f 資源文件導(dǎo)入器 導(dǎo)出器設(shè)計 m l r d f 資源文件導(dǎo)入器 導(dǎo)出器采用x m ld o m 接口實現(xiàn) 它將x m l r d f 資 源文件通過導(dǎo)入器導(dǎo)入高級應(yīng)用等應(yīng)用系統(tǒng) 提供給第三方廠商使用 導(dǎo)出器是 將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中的部分?jǐn)?shù)據(jù)通過導(dǎo)出器輸出成 m l r d f 資源文件 提供給其他 廠商的系統(tǒng)使用 采用了本系統(tǒng) 就可以實現(xiàn)不同平臺 不同生產(chǎn)廠商的e m s 系統(tǒng) d m s 系統(tǒng) t m r 系統(tǒng) t m s 系統(tǒng) r d s 系統(tǒng) m i s 系統(tǒng)等非常簡便地進(jìn)行互連操作 i e c6 1 9 7 03 x x 定義了c i m 模型 c i m 模型是一種元數(shù)據(jù) 適用于用 m l r d f m l 的資源描述框架 表示 從而實現(xiàn)在不同應(yīng)用間交換計算即可理解的網(wǎng)絡(luò) 信息的互操作性 它著重于自動便捷地處理網(wǎng)絡(luò)資源 國外的e m s a p i 系統(tǒng)互操 作的前兩個階段就是采用 m l r d f 模式進(jìn)行的 測試報告表明了x m l r d f 可以充 7 分表述電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型 國內(nèi)e m s a p i 互操作測試的第一階段也采用這個方案 我們提出以 m l r d f 資源文件導(dǎo)入器 導(dǎo)出器作為整合不同廠商系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的方案 m l r d f 資源文件導(dǎo)入器 導(dǎo)出器應(yīng)具有的功能模塊有 m l r d f 文件的導(dǎo)入器 導(dǎo)出器 m l r d f 文件有效性的驗證器 1 l l r d f 文件比較器 x m l r d f 文件導(dǎo)入器的功能為 導(dǎo)入器模塊負(fù)責(zé)讀入資源描述文件 并根據(jù)資源模式文件進(jìn)行校驗處理 在 內(nèi)存中生成描述資源之間關(guān)系的結(jié)構(gòu)圖 并提供相應(yīng)的檢索 修改 刪除等處理 的a p i m l r d f 文件導(dǎo)出器的功能為 導(dǎo)出器模塊負(fù)責(zé)根據(jù)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)生成資源結(jié)構(gòu)關(guān)系 并根據(jù)資源模式文件 生成x m l r d f 資源文件 m l r d f 文件有效性的驗證器的功能為 根據(jù)x m l r d f 模式文件的定義 檢測輸入的資源文件 從文件的完整性 正 確性等方面進(jìn)行 m l r d f 文件比較器的功能為 從兩個x m l 資源文件輸入 利用導(dǎo)入器模塊 在內(nèi)存中生成兩個對應(yīng)的圖 并比較這兩個圖的一致性 采用本方案的系統(tǒng)工作流程如圖2 1 所示 8 圈2 i 瑚l r d f 資游文件導(dǎo) 器 導(dǎo)出器t 作流程 23 基于g d a h s d a t s d a 接口的互連 系統(tǒng)與其他廠商的控制自動化系統(tǒng) 管理信息系統(tǒng) m i s 地理信息系統(tǒng) g i s 連接時采用基于c o r b a 的客戶朋r 務(wù)器模式 系統(tǒng)以基于公共信息模型 c i m 的客戶端和g d a h s d a t s d a 服務(wù)器來實現(xiàn) 客戶端根據(jù) 資源命名規(guī)則 g d a h s d a t s d a 的接口定義文件 c i m 模式文件 提出數(shù)據(jù)請求并接收數(shù)據(jù) 實現(xiàn)基于公共信息模型 c i m 的數(shù)據(jù)訪問 g d a h s d a t s d a 服務(wù)器端根據(jù) 數(shù)據(jù)庫訪問接口 資源命名規(guī)則 c i m 模式文件 g d a h s d a t s d a 的接口定義文件 并使用數(shù)據(jù)庫訪問中 1 i j 件米服務(wù)數(shù)據(jù)請求 服務(wù)器端運行在u n i x 操作系統(tǒng)上 客戶端為基于公共信息模型的應(yīng)用 一一 r l 圈 圄 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章系統(tǒng)實現(xiàn) 本章介紹通用電力自動化系統(tǒng)互連集成平臺作為新一代電力自動化系統(tǒng)互 連集成平臺 在i e c6 1 9 7 0 標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下 依托c o r b a 軟總線技術(shù) 以c i m 方式建 模 x m l r d f 數(shù)據(jù)表示方式實現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn) 不帶中間件的d f 8 0 0 2 電力調(diào)度自動化 s c a d a 系統(tǒng)與第三方生產(chǎn)管理系統(tǒng)的互連 1 s c a d a 系統(tǒng)鏡像服務(wù)器 根據(jù)中華人民共和國國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會第3 0 號令頒布的 電網(wǎng)與電廠計 算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)規(guī)定 s c a d a 系統(tǒng)位于安全i 區(qū) 系統(tǒng) 設(shè)計中通過鏡像方式實現(xiàn)s c a d a 參數(shù)庫 實時運行信息和圖形的同步 2 s c a d a 數(shù)據(jù)存儲入p i 數(shù)據(jù)庫 根據(jù)電力公司對測點的命名規(guī)范 對新增的遙信 遙測測點自動生成p i 中 的測點名稱 并通過p i s d k 在p i 中建立相應(yīng)測點 實時數(shù)據(jù)則以p i a p i 接口寫 入到p i 數(shù)據(jù)庫中 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲模塊可對測點的屬性進(jìn)行配置 可手工創(chuàng)建測點 3 遵循i e c6 1 9 7 0 國際標(biāo)準(zhǔn)的s c a d a 包裝器 提供松耦合集成方式下 基于x m l 的s c a d a 數(shù)據(jù)獲取 i c i mx m l 電網(wǎng)模型導(dǎo)出模塊采用d o m 接口實現(xiàn) 它將d f 8 0 0 2 系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫中的電網(wǎng)模型導(dǎo)出為c i m m l r d f 格式 提供給第三方的系 統(tǒng)使用 ii 差異模型生成模塊采用s a x 接口解析基模型文件 與d f 8 0 0 2 數(shù) 據(jù)庫中的電網(wǎng)模型比較 生成差異模型 提供給第三方的系統(tǒng)使用 i i i 基于x m l 的s v g 圖形格式轉(zhuǎn)換亦采用d o m 接口實現(xiàn) 將s c a d a 圖形轉(zhuǎn)換為s v g 格式 提供給第三方的系統(tǒng)使用 提供緊耦合集成方式下 基于c o r b a 的s c a d a 數(shù)據(jù)獲取 i 服務(wù)器端實現(xiàn)了i e c6 1 9 7 0 中的g d a 服務(wù) h s d a 服務(wù)和t s d a 服 務(wù) 其中包括了資源i d 服務(wù)的公共服務(wù) g d a 查詢服務(wù) g d a 更新 服務(wù) d a i s 數(shù)據(jù)訪問服務(wù) t s d a 服務(wù)等 i i 客戶端測試應(yīng)用可幫助用戶熟悉i e c6 1 9 7 0 第四部分中的接口 函數(shù)名 出入口參數(shù)以及接口使用方法的示例 x m l s v g 文檔方式和c o r b a 接口服務(wù)方式相互補(bǔ)充 滿足用戶不同 情況下獲取數(shù)據(jù)的需求 用戶可以根據(jù)企業(yè)實際情況 選擇合適的集成 方式 3 1s c a d a 鏡像服務(wù)器 國電公司在 全國電網(wǎng)二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體框架 中對控制系統(tǒng)與管理系 統(tǒng)之間的物理隔離裝置的配置如圖3 1 所示 安全區(qū)i 實 防 安全區(qū)i i 非 時控制區(qū) 火 控制生產(chǎn)區(qū) 墻 物理 隔離 裝置 物理 隔離 裝置 安全區(qū)i i i 生產(chǎn)管 理區(qū) 圖3 1國電公司規(guī)劃配置示意圖 鏡像服務(wù)器需要s c a d a 參數(shù)庫 實時數(shù)據(jù)和圖形的同步 為避免頻繁發(fā)送數(shù) 據(jù)造成安全i 區(qū)s c a d a 系統(tǒng)過重的負(fù)荷 在設(shè)計中遙測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)為6 0 秒的間隔 而遙信變位信息則是即時傳送 參數(shù)庫變化則是將發(fā)生變化的表向外網(wǎng)傳送 而 圖形則通過循環(huán)檢測圖形文件時間 一旦有圖形更新則向外網(wǎng)傳送 實現(xiàn)s c a d a 通過物理隔離同步的模塊主要有 實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊 實時數(shù)據(jù) 接收模塊 數(shù)據(jù)庫更新通知模塊 數(shù)據(jù)庫更新接收模塊 3 1 1 實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和接收模塊 實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊的功能是實現(xiàn)s c a d a 實時數(shù)據(jù)的同步 將內(nèi)網(wǎng)的實時數(shù)據(jù) 傳送到外網(wǎng) 實時數(shù)據(jù)接收模塊的功能是在鏡像s c a d a 上接收從內(nèi)網(wǎng)傳出的 s c a d a 實時數(shù)據(jù) 實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和接收模塊需要成對運行 其工作流程如圖3 2 所示 1 2 山東大學(xué)碩七學(xué)位論文 s c d 自 轉(zhuǎn)麓收央 圖3 2 實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和接收 作流程 312 數(shù)據(jù)庫更新通知和接收模塊 數(shù)據(jù)庫更新通知模塊的功能是根據(jù)s c a d a 數(shù)據(jù)庫更新事件 將內(nèi)網(wǎng)的變化參 數(shù)表 事件和圖形傳送到外網(wǎng) 數(shù)據(jù)庫更新接收模塊的功能是在鏡像s c a d a 上接 收從內(nèi)網(wǎng)傳出的數(shù)據(jù)庫更新事件 加載接收到的參數(shù)表 事件和圖形到鏡像s c a d a 系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫更新通知和接收模塊需要成對運行 其工作流程為 物4 隔離 幽3 3 數(shù)據(jù)庫更新通知和接收工作流程 一 一 繁 3 2s c a d a 數(shù)據(jù)存儲入p i 數(shù)據(jù)庫 s c a d a 數(shù)據(jù)存儲模塊的功能為 通過p i 的客戶端接口寫入p i 數(shù)據(jù)庫 而且 為了減少測點的維護(hù)工作需要實現(xiàn)測點的自動創(chuàng)建以及主備存儲進(jìn)程的自動切 換 3 3c imx m l 電網(wǎng)模型 圖3 4s c a d a 數(shù)據(jù)存儲入p i 數(shù)據(jù)庫 x m l e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 語言是近幾年來新發(fā)展起來的基于 i n t e r n e t 的元數(shù)據(jù)置標(biāo)語言 從s g m l s t a n d a r dg e n e r a liz e dm a r k u pl a n g u a g e 語言發(fā)展而來 由w w w 協(xié)會制定 于1 9 9 8 年正式推出了1 0 標(biāo)準(zhǔn) 由于x m l 語 言具有良好的可擴(kuò)展性 在w e b 應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中處于主流地位 i e c6 1 9 7 03 x x 定義了c i m 模型 c i m 模型是一種元數(shù)據(jù) 如何將c i m 數(shù)據(jù) 展現(xiàn)為同時機(jī)器可閱讀和人可閱讀的格式 那么我們就可以利用當(dāng)今w e b 應(yīng)用領(lǐng) 域最流行的 m l r d f x m l 的資源描述框架 來表示 從而實現(xiàn)脫離特定平臺的 信息互操作性 國內(nèi)外的幾次e m s a p i 互操作實驗已經(jīng)驗證了c i m 完全可以作為 電力企業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn) 由于本系統(tǒng)采用了x m l 技術(shù) 它也為將來企業(yè)間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換提供了可能 它使得企業(yè)間的交易不再局限于專網(wǎng)和特定應(yīng)用 而是在i n t e r n e t 上不同系統(tǒng) 間交換信息 既大大降低了成本 也提供了數(shù)據(jù)的可持續(xù)性 從而保護(hù)了企業(yè)的 投資 1 4 山爾大學(xué)碩士學(xué)位論文 331 電網(wǎng)基模型導(dǎo)出模塊 c i 眥基模型導(dǎo)出器的功能為 將s c a d a 的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為c i m 格式 將 經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換的電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出為x m l 文件 系統(tǒng)工作流程為 豳3 5 電網(wǎng)基模型導(dǎo)出模塊工作流程 3 32 電網(wǎng)拆分模型處理模塊 有時運行人員可能不需要完整的網(wǎng)絡(luò) 而使用 w h e r ei s 類型的邏輯得出 感興趣的部分網(wǎng)絡(luò) 如某個變電站 某個電壓等級之上的網(wǎng)絡(luò)等 部分電網(wǎng)模型 的例子有 電壓斷面 如高于某電壓等級的變電站設(shè)各 某個變電站 變電站 中所有的設(shè)備 包括連接到目的變電站的線路 地理斷面 需要有網(wǎng)絡(luò)模型的 地理信息 電網(wǎng)模型拆分的功能為 根據(jù)選擇的拆分條件 導(dǎo)出一個完整模型的一個子 集 系統(tǒng)工作流程與圖3 5 大致相同 只是在導(dǎo)出處理模塊增加了拆分條件的判 斷 3 33 電網(wǎng)差異模型生成模塊 一個完整的電網(wǎng)模型包括了非常詳盡的信息 對它的解析也會花費比較多的 時間和占用較大的資源 而且使用c i mx l i l 模型文件的系統(tǒng)往往只想得到模型的 變化信息 因此系統(tǒng)將周期或按需地傳送自上次更新后或經(jīng)過一段時間后電力系 圄 統(tǒng)模型的所有變化 系統(tǒng)之間進(jìn)行電網(wǎng)模型交換的過程應(yīng)該是 第一次交換完整的網(wǎng)絡(luò)模型 即 基模型 以后每次交換的是描述小的變化的增量模型 增量模型 即差異模型 描述了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與基模型間的差異 增量模型與基模型合并之后即形成當(dāng)前 時刻完整的網(wǎng)絡(luò)模型 在對增量模型的處理中 用到差異模型的語法和格式 差異模型本身是類型為d m d i f f e r e n c e m o d e l 的資源 它有如下幾個特性 d m f o r w a r d d i f f e r e n c e s d m r e v e r s e d i f f e r e n c e s d m p r e c o n d i t i o n s 本項目 開發(fā)中使用的特性為d m f o r w a r d d i f f e r e n c e s 和d m r e v e r s e d i f f e r e n c e s d m f o r w a r d d i f f e r e n c e s 中聲明網(wǎng)絡(luò)模型需要增加的部分 d m r e v e r s e d i f f e r e n c e s 中聲明網(wǎng)絡(luò)模型需要刪除的部分 增量模型處理的功能為 生成差異模型文件 系統(tǒng)工作流程如圖3 6 所示 固固 固懣 i 徽d 圖3 1 6 差異模型生成模塊工作流程 3 34 模塊的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系 軟件的構(gòu)成模塊有 數(shù)據(jù)庫的訪問模塊 1 l l 接口庫 電網(wǎng)基模型導(dǎo)出處理 模塊 拆分模型處理模塊和差異模型處理模塊等 軟件的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系圖如下 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 4s v g 圖形轉(zhuǎn)換 圖3 7c i m 眥電網(wǎng)模型軟件的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系 許多應(yīng)用不僅需要s c a d a 的電網(wǎng)模型信息 還需要s c a d a 的圖形信息 以簡 化開發(fā)工作 并使企業(yè)內(nèi)的圖形盡量一致 圖形交換中的協(xié)議是可伸縮矢量圖 s v g 的一個子集 交換的格式是x m l 域目標(biāo) 即圖形中的對象 的模型為c i m 3 4 18 7 6 圖形轉(zhuǎn)換模塊 s v g 圖形轉(zhuǎn)換工具的功能為將圖形視圖轉(zhuǎn)化為基于c t mx m l 的s v g 文件 系 統(tǒng)的工作流程如圖3 8 所示 囊譯規(guī)刖 圖3 8 以圖形為中心的方法 1 7 幽39s v g 蚓形轉(zhuǎn)換模塊工作流程 3 42 模塊的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系 軟件的構(gòu)成模塊有 數(shù)據(jù)庫的訪問模塊 z m l 接口庫 s v g 圖形導(dǎo)出處理模 塊等 軟件的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系圖如下 s v g 圖形處理模塊 毀據(jù)庫訪問 接口模塊 魏黟黲 圈31 0s v g 幽形轉(zhuǎn)換軟件的層次結(jié)構(gòu)戈系 35 符合i e o6 1 9 7 0 的接口服務(wù) 為了方便將來開發(fā)新應(yīng)用 并使以前投入運行但仍有效工作的s c a d a e m s 向 外提供標(biāo)準(zhǔn)服務(wù) 本項目對d f s 0 0 2s c a d a 進(jìn)行包裝 使之提供符合i e c6 1 9 7 0 的接口 包括g d a h s d a 等 第三方用戶可使用這些標(biāo)準(zhǔn)接口靈活地開發(fā)新應(yīng)用 或者使用這些服務(wù)進(jìn)行消息傳遞 實現(xiàn)r p c 形式的數(shù)據(jù)交換 g d a h s d a t s d a 服務(wù)器使用c o r 臥命名服務(wù)作為一個對象目錄 名字空間為 d f 8 6 0 0 公共服務(wù) 包括資源標(biāo)識服務(wù)和資源描述服務(wù) 對象 g d a 查詢服務(wù)對 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 象 帶過濾條件的g d a 查詢服務(wù)對象 g d a 更新服務(wù)對象 g d a 事件服務(wù) h s d a 服務(wù)對象的名字依次為 d a f i d s e r v i c e g l o b a l d a f r e s o u r c e q u e r y d a f f i l t e r r e s o u r c e q u e r y d a f u p d a t e d a f e v e n t s e r v e r d f d a i s d f t s d a 客戶端可通過命名服務(wù)獲得這些對象引用 也可以通過讀取保存對象引用字符串 的i o r 文件獲得 3 5 1le ct c 5 7 名字空間 i e c6 1 9 7 0 第4 部分的目標(biāo)是定義應(yīng)用會用到的a p i 的最小公共子集 避免 為構(gòu)件定義數(shù)目眾多 過分細(xì)致的接口 然而 通用的接口可能限制了構(gòu)件從特 定的構(gòu)件或從一個大系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)可用的方法和特性 因此 i e c6 1 9 7 0 引入了t c 5 7 名字空間的概念幫助在 即插即用 的環(huán)境中聲明和發(fā)現(xiàn)構(gòu)件所提供的接口 而 且使用者在知道構(gòu)件接口類型信息的同時 還可以知道哪個構(gòu)件提供什么具體的 業(yè)務(wù)對象 t c 5 7 名字空間由一個包括一組分枝和節(jié)點名的層次結(jié)構(gòu)組成 幫助使用者 通過通用的服務(wù)來交換基于c i m 的層次結(jié)構(gòu) 這也意味著t c 5 7 名字空間是一個 基于c i m 針對電力工業(yè)的一個配置集成總線的方法 其層次結(jié)構(gòu)如圖3 1 l 所 示 在根節(jié)點下 有3 個子路徑 即 ie c t c 5 7 p h y sic a l m o d e1 一描述容器的層次關(guān)系 i e c t c 5 7 c 1 a s s m o d e l 一描述類的層次結(jié)構(gòu) i e c t c 5 7 i s m o d e l 一聲明構(gòu)件所提供的接口 這是通過a p i 來聲明一個c i s 的標(biāo)準(zhǔn)方式 而應(yīng)用類別事件類型的聲明和發(fā)現(xiàn)是一個 即插即用 構(gòu)件體系結(jié)構(gòu)的必備 功能 1 9 c t c 5 7 p h y s i c a l m o d e c t c 5 7 c l a s s m o d e i c t c 5 7 1 s m o d e i 圖3 1 1i e ct c 5 7 名字空間 i e c t c 5 7 p h y s i c a l m o d e l 路徑名是一個樹或子樹 用于包括一個或多個對應(yīng) 于i e c6 1 9 7 0 3 0 1 物理模型的節(jié)點的層次結(jié)構(gòu) 物理模型下的層次結(jié)構(gòu)可能有 任意個級 i e c t c 5 7 p h y s i c a l m o d e l 下的每一個枝節(jié)點有一個稱為 i e c t c 5 7 p h y s i c a l m o d e l l e v e l 的特性 它的值標(biāo)識了模型等級 如c o m p a n y a r e a s u b s t a tio n b a y b r e a k e r m e a s u r e m e n t 等等 例如一個b r e a k e r 的p a t h n a m e 的組織形式為 c o m p a n y s u b c o n t r o l a r e a s u b s t a ti o n v o l t a g e l e v e l f s 皇w i t c h i h n y e d r 腑og e b n e e 幾r a e t 陽i n u g n u g n u i t 嘣 圖3 1 2i e c t c 5 7 c 1 a s s m o d e l i e c t c 5 7 c l a s s m o d e l 路徑名是一個樹或子樹 用于包括一個或多個i e c 6 1 9 7 0 3 0 1 對象模型中定義的類的節(jié)點的層次結(jié)構(gòu) i e c t c 5 7 c l a s s m o d e l 下的層 次結(jié)構(gòu)可能有任意個級 類屬性包括在i e c t c 5 7 c l a s s m o d e l 枝的葉節(jié)點中 p 一 一 oor 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 n a n c em a n a g e m e n ts y s t e m r d ern u m b e r l o c a t i on t y p e e 旱淼e 圖3 1 3i e c t c 5 7 i s m o d e l i e c t c 5 7 i s m o d e l 路徑名是一個樹或子樹 用于包括一個或多個對應(yīng)于一個 構(gòu)件提供或使用什么事件的信息的節(jié)點的層次結(jié)構(gòu) i e c t c 5 7 i s m o d e l 的每一個 枝節(jié)點有一個稱為i e c t c 5 7 i s m o d e l l e v e l 的特性 它的值標(biāo)識了模型等級 如 應(yīng)用類別 提供或使用事件 映射或索引特性等 控制中心應(yīng)用的客戶可通過瀏覽它所連的各個控制中心服務(wù)器的名字空間 知道它可以向一個服務(wù)器請求哪些事件列表 并通過這個事件列表知道它可以請 求哪一個事件類型的特性 3 5 2 公共服務(wù) 公共服務(wù)是所有a p i 的公共部分 與i e c6 1 9 7 0 第4 部分中的其他服務(wù)結(jié)合 使用 這些