IEC61970-301 公共信息模型_CIM_基础-文字版

IEC61970-301 公共信息模型_CIM_基础-文字版DI丌XXX.301-200X目次H次前言..弓言1范围2规范性引冂文作...3术语和定义4CIM规范,111114.CIM建模表小法1.2CIM包.4.2.1核心包(Core)4.2.2拓扑包( Topology).4.2.3电线包( Wires).4.2.4停运包( Outage).2233334.2.5保护包( Protection)4.2.6量测包(Meas)4.2.7负荷椟型包( LoadModel4.2.8发电包( Generation)..4.2.9域包( Domain).4.3CIM类和关系4.3.1普遍化4.3.2简单关联4.3.3聚集33444455664.生CIM模型的概念和例子,,,,,,4.4.1变压器模型1.A.2连接樸型4.4.3继承的层次结构.1.4.4设备容器9994.5建模工具4.6建模导则4.6.1对CIM的修改46.2CIM的子集127用户实施规则.4.7.1命名4.7.2与 Mcasurcmen相关的类的应用.4.7.3 ConductingEquipment对象的 Terminal数量4.8例子恥录A(规范性附录)控制中心应用程序接口公共信息樸型16阼录B(资料性附录)从实体关系图表映射到UML中类图的CIM标记参考文献.DI/T XXX.301-20OX图1(IM301部分的包图图2普遍化的例子图3-简单关联的例子图4-聚集的例子图5-变压器模型6图6-连接模型…图7筍单的网络例子图8-基」CIM拓扑的简单网络的连接模型图9设备的继承层次10图10-设备容器图11-从PSR到 Measurementvalue的导航图12 measurement何置15图A.1CIM的顶层包图A.2一主体17图A.3Core主框图.图A.4整型数据类型图A.5浮点数据类型图A.6-字符串数据类型图A.7一其它数据类型图A.8-枚举数据类型..30图A9-主框图图A.10-主框图图A.11-水力发电框图图A.12一火力发电框图51图A.13主类图图A.14一主类图图A.15Meas包主框图图A.16- Measure ments框图...101图A.17 Quality框图.∴.102图A.18-0 utage包主枉图图A.19-主框图111图A.20拓扑包主框图图A.21-变压器116图A.22 Equipmentcontainment框图.图A.23- InheritanceHierarchy图118图A.24- Line model框图119图A.25 RequlatingEquipment框图120图A.26 Voltage Control框图.120表1- MeasurementType命名规则.表2- Mcasurcmentvalucsourcc命名规则,表B.1CIM映射规则143DI丌XXX.301-200X前言IC61970系列标准由国砾电工委员会57技术委员会(电力系统控制及其通信委员会)制定,定义了能量管理系统的应用程序接口(EMS-API)IEC61970系列标准主要包括公共信息模型(CIM)和组件接口规范(CIS)两方面内容。其目的和意义在丁:便丁来自不同厂家的EMS系统内部各种应用的集成:便于EMS系统与调度中心内部其它系统的互联;以及便于不冋调度中心EMs系统之间的模型交换。因此,尽快将这些国际标准转化为我国标准并贯彻执行,实晛异构环境下软件产昌的即插即用,使EMS系统与其它系统能互联互通互操作,对提高我国电网调度自动化水平意义重大。IEC61970系列标准出以下部分组成,这些部分将被先后采用为我国电力行业系列标准。IEC61970-1能量管理系统应用程序接∏(EMS-API)第1部分:导则和基本要求;IEC619702能量管理系统应用程序接口(EMS-API)第2部分:术语IC61970301能量管理系统应用程序接凵(EMS-^PI第301部分:公共信息模型(CIM)基础IC61970-302能量管理系狁应用程序接凵(LMS-^APⅠ)第302部分:公共信息模型(ClM)财务、能量汁划和预定;IEC61970-303能量管理系统应用程序接口(EMS-API)第303部分:公共信息模型( CIMSCADAIC61970-401能量管理系统应用程序接凵(EMS-A第40l部分:组作接凵规范(CIS)框榘IEC61970-402能量管珥系统应用程序接口(EMS-API)第402部分:公共服务IEC61970-403能量管理系统应用程序接口(EMS-APⅠ)第403部分:通用数据访问(GDA)IEC61970-404能量管理系统应用程序接口(EMS-API)第404部分:高速数据访问(HSDA)IEC61970-405能量管理系统应用程序接口(EMS-API)第405部分:通用事件和汀闶(GES)IEC61970-450能量管理系统应用程序接口(EMsS-API)第450部分:信息交挨模型IC61970-451能量管理系统应用程序接凵(EMS-APL)第451部分: SCADA CIS;IEC61970-452能量管堐系统应用稈序接口(EMS-APⅠ第452部分:CIM模型交揆服务;IEC61970-501能量管理系统应用程序接口(EMS-API)第501部分:CM资源描述框架(RDF)模式IEC61970-502能量管珥系统应用稈序接口(EMS-API)第502部分: CDA CORBA职射IEC61970-503能量管珥系统应用程序接口(EMS-API)第503部分: CIM XML模型交换袼式。本部分等同采用C61970-301《能量管理系统应用程序接山(EMS-API)第301部分:公共信息模型(CIM基础》(英文版)。内容包括核心包、域包、发电包、发电动态包、负荷模型包、量测包、停运包、牛产包、保护包、拓扑包和电线包,定义了EMS中电网物珥模型的逻辑视图,是CIM的基础部本部分可能涉及到美国ICL公司的一项关于利用关系数据库建立面向对象的电力系统模型的计算机具体实现的专利权。该专利权的持有者CL公司已经向C保证他们将板权许可授予仁何实施本标准的机构。这种许可是默认的,实施者使用这一许可不需通知ICL公司。IEC61970-301中采用了些英美制计量单位,本部分将它们改为相应的我国标准计量单位。本部分的附录A是规沆性附录,附录B是资料性阡录。本部分由全国电力系统控制及其通信标准化技术委员公提出并归口木部分起草单位:国家电力调度通信中心、中国电力科学研究院、国电自动化研究院、清华大学山东大学。本部分主要记草人:辛耀中、傅书遏、云昌钦、陆杏全、吴仚平、王心丰、张伯明、杨秋恒、宋怡强、周京阳、樊涛、张慎明、许慕樑、潘毅、刘仲尧、胡继芳。DI/T XXX.301-20OXDⅠ.Xⅹⅹ系列标准的本部分定义了能量管理系统(EMS)应用栏序接口(API)。本部分基于EPRI控制中心API( CCAPI)研究项目(RP-3654-1)的工作。 EPRI CCAPI项目的主要目标是:减少向FMS中增加新应用所需要的费用和时间:保护对EMS中正在有效工作的现有应用的投资。CCAPI项目的主要任务就是形成一套标准的需求和草案文本以便推动:由不同厂商开发的EMS应用的集成,独立开发的完整EMS系统之间的集成,以及EMS系统与有关电力系统运行的其他系统之间的集成,例如发电或配电管埋系统(DMS)。以上集成的实现可以通过定义应用程序接∏,使这些应用或系统可以访问公共数据或进行信息交换,而不依赖于信息的内部表述形式。公共信息模型(CIM)规定了此ΔPI的语义。组件接口规范(CIs)规定的消息交換的内容DLⅹXX系列标准的本定义了CIM的基本包集,提供了能量管理系统信息的物理方面的逻辑视图。将来的DIⅩⅹX-302定义财务和能量计划逻辑视图。将末的 DL XXX-303定义 SCADA逻辑视图。CIM是一个抽象模型,它表小了电力企业运行的各个方面所需要的模型中典型包含的所有主要对象。樸型包含这些对象的公共类和属性,以及它们之间的关系CM中描述的对象本质上是抽象的,可以用于各种应用。CIM的使用远远超出了它在EMS中应用的范。应当把本枟准理解为一种能够在任何一个领域实行集成约「具,只婓该领域需婁一种公共电力系统模型来帮助在几种应用和系统之间实叨互操作和插入兼容性,而与任何具体实现无关。DL/T XXX. 301-200X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)基础范同公共信息模型(CIM)是一个抽象模型,它描述电力个业的所有主要对象,特别是那些与电力运行有关的对象。通过提供一种用对象类和属性及他们之间的关系来表小电力系统资源的标准方法,CIM方使∫实现不同卖方独立开发的能量管理系统(FMS)应用的集成,多个独立开发的完整EMS系统之间的集成,以及EMS系统和其他涉及电力系统运行的不同方面的系统,例如发电或配电管理系统之间的集成。这是通过定义一种基于CIM的公共语言(即语法和语义),使得这些应用或系统能够不依赖于信息的内部表示而访问公共数据和交换信息来实现的。CIM中描述的对象类本质上是扣象的,可以用丁各种应用。CIM的使用远远超出了它在EMS中应用的范围。应当扭本标准理解为一种能够在任何一个领域实行集成的工具,只要该领域需要种公共电力系统模型,使得应用和系统之间能够实现互操作和插入茉容性,而与任何具体实现无关。由于完整的CIM的规模绞大,所以将包含在CIM中的对象类分成了几个逻牦包,每个逻辑包代表整个电力系统樸型的某个部分。这些包的集合发展成为独立的标准。 DL XXX的本部分规定了包的基木集合,提供了电力企业内部各应用共亨的EMS信息的物理方面的逻视图。其他标痄規定∫某些特定应用所需的模型的特殊部分。下亩的4.2节提供∫H前在标准文档中包的划分2规范性引用文件下列文作中的条款通过木部分的引用而构成为木部分的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均个适用于本部分,然而,鼓劢根据本剖分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本部分DL860(所有部分)变电站的道信网络和系统( idt iec61850)ISO8601数据元素和父换格式信息交换一一日期和时间的描述术语和定义IEC60050和 DL XXX本部分的附录A以及下文中给出的术语和定义适用于本部分。3.1能量管理系统EMS种汁算机系统,包指提供基本支持服务的软件平台,以及提供使发电和输电设备有效运行所需功能的一套应用,以便用最小成木保证适当的供电安全性3.2应用程序接口API出可执行应用组件提供的公用函数集,头其也可执行应用组件使用。4CIM规范41CIM建模表示法CIM用面向对象的建模技术定义。具体地说,CIM规范使用统一建模语言(UML)表达方法它将CIM定义成一维包。CIM中的每一个包包含一个或多个类图,用图形方式展示该包中的所有类及它们的关系。然后根据类的属性及与其它类的关系,用文字形式定义各个类DL/T XXX301-200XUML表示法在对象管理集团组(OMG: Object Management Group)的文档和某些已出版的教科书屮描述。42CIM包CIM划分为一组包。包是一种将相关模型元件分组的通用方法,没有特殊的话义意义。包的选择是为了使模型更易十设计、理解与査看。公共信息模型由完整的一组包组成。实体可以具有越过许多包边界的关联。每一个应用将使用多个包中所表示的信息。为了方便,整个CIM划分为下面几个包,其中各包在单独的标准文档中分组处理。IEC61970-301核心包(Core)域包( Domain)发电包( Generation)发电动态包( Generation Dynamics)负荷模型包( Loadmodel量测包(Meas停运包( Outage)生产包( Production)保护包( Protection)拓扑包( Topology)电线包( Wires)将来的TFC61970-302能量计划包( Energy Scheduling)财务包( Financial)预定包( Reservation)将末的IFC61970-303SCADA包将来的61968瓷产包( Asset)用户包( Consumer)核心2包(Core2)配电包( Distribution)文件包( Documentation)注意,包的边界并不意味着应用的边界。个应用可能使用几个包的CIM实体。图1展示了IEC61970-301中定义的CM基本包及它们之间的依赖关系。虚线表示依赖关系,箭头从依赖怛包指向它所依敕的包。下面各段概述了每一CIM包的内容。附录A包含了每一个CIM包的规范注1:包的定义不严格地基于“致模块”,这些模块在 EPRI CCAPI项目所定义的CIM规范第7版中定义注2:本規范中定义的CIM旳内容是从 CCAPI CIM第10版中定义的 CCAPI CIM爵态信息模型直接转换得刭的注3:附录B包含在 CCAPI CIM第七饭中使用的信息建模表示法到本标准规范中使用的UML的对照表。这个附录的目的是帮助那些以前使用过 CC APICIM,而现在需要采用新的UML表示法的读者。不熟悉以前 CCAPICIV符号的读者可以略过附录B421核心包(Core)这个包包含所有应用共享的核心命名( Naming),电力系统资源( Power SystemResource),设备容器( EquipmentContainer)和导电设备( Conducting Equipnent)实体,以及这些实体的常见的组合。并不是所有的应用都需要所有的Core实体。这个包不依赖于任何其他的包,而其他包中的大部分都具有依赖于本包的关联和普遍化DL/T XXX. 301-200XGenerationLoad ModeOutageProtection图1-CIM301部分的包图42.2拓扑包( Topology)这个包是Core包的扩展,它与 Terminal类一起建立连接性( Connectivity)的樸型,而连接性是设备怎样连接在一起的物理定义。另外,它还建立了拓扑( Topology)的模型,拓扑是设备怎样通过闭合开关连接在一起的逻定义。拓扑定义与其它的电气特性无关。423电线包(Wwires包是Core和 Topology包的扩展,它建立了输电( Transmission)和配电( Distribution)网的电气特性的信息模型。这个包用丁网络应用,例如状态估计( State estimation)、潮流(LoadFlow)及最优潮流.( Optimal power Flow)。42.4停运包( Outage)这个包是Core和 Wires包的扩展,它建立了当前及计划网络结枃的信息模型。这些实体在典型的网终应用中是可选的。42.5保护包( Protection)这个包是Core和 Wires包的扩展,它建立了保护设备,例如继电器的信息模型。这些实体用丁培训仿真器和配电网故障定位应用42.6量测包(Meas)Meas包包含描述各应用之闫交换的动态测量数据的实体42.7负付模型包( Loadmodel这个包以由线及相关的曲线数据的形式为能量用户及系统负荷提供模型。这里还包括影响负荷的特殊情况,例如季节与日类型。这一信息由负荷预测( Load Forecasting)和负荷管理( Load management)使用。DL/T XXX301-200X428发电包( Generation)Generation包分成两个子包: Production包和 GenerationDynamics包428.1电力生产包( Production)这个包提供了各种类型发电机的模型。它还建立了生产成木信息模型,用于发电机间进行经济需求分配及计算备用量大小。这一信息用于机组组合( Unit Commitment)、水力和火力发电机组的经济调度( EconomicDispatch)、负荷预测及自动发电控制( Automatic generation control)等应用。428.2发电动态包( Generation dynamics这个包提供原动机,例如透平和锅炉的模型,这些模型在模拟和培训应用中需要用到这一信息用于动态培训仿真器( Dynamic Training Simulator)应用的机组建模429域包( Domain)Domain包是量与单位的数据字典,定义了可能被其他任何包中的任何类使用的属性的数据类此包包含原始数据类型的定义,包括量测的单位和允许的值。每一种数据类型包含一个值( value)属件和一个可选的量测单位(unit),这个单位指定为一个被初始化为该量测单位文字描述的静态变量。枚举型数据的允许值在该属性的文档( documentation)中用UML约束句法在大括号({})内列出。字符串长度在文档中列,并也被指定为长度属性。43CIⅥ类和关系每一个CM包的类图展示了该包中的所有的类及它们的关系。在与其它包中的类存在关系时,这些类也展小出来,而且标以表明其所属的包的符号。类与对象所建模的正是电力系统中需要以一种对各种EMS应用通用的方法来描绘的东西。个类是对现实廿界中发现的一种对象的表示,例如在EMS中需要表示为整个电力系统模型的部分的变压器、发电机或负荷。其亡类犁的对象包括诸如LMS应用需要处理、分析与储存的计划与量测。这些对象需要一种通用的表小,以达到EMS-API标准的插入兼容和互操作的目的。在电力系统中具有唯一身份的一个具体对象则被建模成它历属类的一个实例。还应该注意到,定义CIM是为了方便数据交换。正如在本文档中定义的那样,CIM实体除了缺省的生成、删除、更新和读出外,没有其它行为。为了使CIM尽可能地通用,非常希望对具体实现易于配置。一般来说,改变属性的值或域比改变类定义更为容易。这些原则暗示CIM应当避免定义类的太多的具体」类型。相反,CIM定义一些通用的类,由属性来给定类型名。因而应用可以根据需要使用这一信息去实例化具体的对象类型。应用可能需要其它信息去定义有效类型与关系的集合类貝有描述对象特性的属性。CIM中的每一个类包含描述和识别该类的具体实例的属性。只有各个FMS应用共同感兴趣的邦些属性才包括在类的描述中每一个属性都具冇一个类型,它识别该属性是哪一种类型的属性。共型的属性类型有整型浮点型、布尔型、字符串型及枚举型,它们被称为原始类型。然而,许多其它类型也被定义为CIM规范的一部分。例妇,补偿器( Compensator有一个类型为 Voltage的 Maximumly属性。数据类型的定义包含在4.2.9节所描述的 Domain包中类之间的关系揭示了它们相互之间是怎样构造的。如下文所述,CIM的类以种种方式相互关联431普遍化普遍化是一个较普遍的类与一个较具体的类之问的一种关系。较具休的类只能包含附加的信息。例如,一台电力变压器( Power Transformer)是电力系统资源( Power System Resource)的一种具伓类型。普遍化使具体的类可以从它上层的所有更普遍的类继承属性和关系