1.國網(wǎng)杭州供電公司,浙江 杭州310009

2.杭州余杭供電公司,浙江 杭州 311100

3.杭州臨安供電公司,浙江 杭州 311300

GU Jian-wei1, ZHANG Peng2, CHENG Wei-dong3

1. State Grid Hangzhou Power Supply Company, Hangzhou 310009, China

2. State Grid Yuhang Power Supply Company, Yuhang 311100, China

3.State Grid Hangzhou Lin’an Power Supply Company, Lin’an 311300, China

文章編號: 2095-641X(2018)03-0087-07 中圖分類號: TP319

 

為了解決配網(wǎng)生產(chǎn)與客戶營銷系統(tǒng)之間的信息集成問題,結(jié)合生產(chǎn)實踐,文章對電力公司生產(chǎn)與營銷信息集成的關(guān)鍵模型進(jìn)行了研究。通過對比分析生產(chǎn)與營銷業(yè)務(wù)中關(guān)鍵概念的IEC61968模型,理清了用戶接入點、計量點以及受電點標(biāo)準(zhǔn)模型,為基于IEC61968/61970標(biāo)準(zhǔn)的語義集成營配貫通實現(xiàn)打下了基礎(chǔ)。給出了建立配網(wǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)與營銷系統(tǒng)語義模型的過程并描述了基于統(tǒng)一模型驅(qū)動的營配集成開發(fā)方法,可用于指導(dǎo)營配信息集成工作。

 

關(guān)鍵詞 : 智能配電網(wǎng); 公共信息模型; 營配融合; 語義集成;

 

DOI：10.16543/j.2095-641x.electric.power.ict.2018.03.014

ABSTRACT

To solve the information integration problem between the production management system (PMS) and customer management system (CMS), based on the practical experience, this paper studied the key models in the integration of PMS and CMS. By comparing some concepts in PMS and CMS, this paper presented the corresponding models including EnergyConnection, UsagePoint and ServiceLocation in IEC 61968 standard to provide a foundation for the semantic integration of CMS and PMS supported by the common information model (CIM) established in IEC 61968/61970 standards. In addition, the process to make a semantic model and the integration development approach of CMS and PMS is described, which provides a reference for the integration work of CMS and PMS.

KEY WORDS : smart distribution network; common information model; integration of CMS and PMS; semantic integration;

 

著錄格式：顧建煒, 張鵬, 程煒東. 基于語義集成的營配融合研究與應(yīng)用[J]. 電力信息與通信技術(shù), 2018, 16(3): 87-93.

 

“十二五”期間,配用電領(lǐng)域作為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)將得到大力關(guān)注和發(fā)展。用電信息采集、配電自動化、園區(qū)信息集成、電動汽車充放電設(shè)施等多種試點項目的建設(shè),大大促進(jìn)和引領(lǐng)了配用電領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展[1]。隨著信息化、自動化、互動化程度的提高,在區(qū)域電網(wǎng)中,配電與用電業(yè)務(wù)的結(jié)合日趨緊密,隨之對信息共享的要求更為迫切[2];同時,隨著分布式電源、儲能裝置、電動汽車充放電設(shè)施等新元素出現(xiàn),配用電領(lǐng)域相應(yīng)新型業(yè)務(wù)快速開展。而目前在區(qū)域電網(wǎng)中,配電業(yè)務(wù)和用電業(yè)務(wù)比較獨立,數(shù)據(jù)共享能力不強,配電生產(chǎn)和用電營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的信息互操作能力比較弱[3],給區(qū)域配用電業(yè)務(wù)應(yīng)用的開展帶來了不便。

本文針對智能配電網(wǎng)建設(shè)中出現(xiàn)的配網(wǎng)生產(chǎn)與營銷信息模型不統(tǒng)一導(dǎo)致異構(gòu)系統(tǒng)信息交換不流暢問題,設(shè)計了適用于營配業(yè)務(wù)融合的統(tǒng)一信息模型,并且提出了生產(chǎn)系統(tǒng)（PMS）與營銷系統(tǒng)信息融合的技術(shù)平臺邏輯架構(gòu),以全面支持公共信息模型（Common Information Model,CIM）推廣應(yīng)用的開展。

 

互操作被視為是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵因素。任何信息要實現(xiàn)共享,對同一事物語義有相同理解是基本的要求。按照IEC（國際電工委員會）的定義,互操作指的是2個及以上來自相同或不同供應(yīng)商的系統(tǒng)（設(shè)備或組件）能夠交互信息和使用信息正確地協(xié)作。國際智能電網(wǎng)委員會（Grid Wise Architecture Council,GWAC） [4]給出了電力企業(yè)更準(zhǔn)確的8層互操作定義,從體系架構(gòu)、信息架構(gòu)以及技術(shù)架構(gòu)方面提出了相關(guān)的要求,從多層次全面地體現(xiàn)了智能電網(wǎng)互聯(lián)互通的內(nèi)在需求。

 

語義互操作架構(gòu)技術(shù)部分包括基礎(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)互操作和語法互操作?；A(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)互操作主要包括不同的計算機與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商所提供的產(chǎn)品,其所用操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議不同,從而產(chǎn)生異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,使上層的數(shù)據(jù)與應(yīng)用在異構(gòu)環(huán)境下無法實現(xiàn)相互傳輸與通信。網(wǎng)絡(luò)層互操作主要目的是實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間設(shè)備互聯(lián),網(wǎng)絡(luò)軟件互操作與數(shù)據(jù)互通信,最終為數(shù)據(jù)層與應(yīng)用層的集成提供一致、通暢的網(wǎng)絡(luò)支撐環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議不兼容是導(dǎo)致異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的首要原因,對于網(wǎng)絡(luò)層互操作,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)支持平臺具有的功能,主要涉及網(wǎng)絡(luò)接入與交換技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)。

 

語法互操作主要體現(xiàn)在系統(tǒng)間交換信息格式的理解。語法互操作相當(dāng)于對交互的編碼信息格式和結(jié)構(gòu)一致性的管理。合適的語法有利于內(nèi)容的分解,但是它不管內(nèi)容是否有意義。信息系統(tǒng)互操作本質(zhì)上是為了實現(xiàn)各孤立運行系統(tǒng)中信息（數(shù)據(jù)）的共享與交換,數(shù)據(jù)層的集成語法互操作可通過數(shù)據(jù)集成（采取包括數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)復(fù)制、數(shù)據(jù)聯(lián)邦等方式）和SOA服務(wù)的方式實現(xiàn)。

 

GWAC定義的8層互操作可歸納為技術(shù)層、信息層和組織層互操作[4],其中E表示電力,I表示信息。GWAC互操作層次分類如圖1所示。

 

通過對現(xiàn)有生產(chǎn)與營銷融合關(guān)鍵概念的梳理,在語義上明確了各個概念之間的關(guān)系,生產(chǎn)人員與營銷人員在討論具體營配貫通業(yè)務(wù)場景中沒有歧義,大大加快了營配協(xié)同應(yīng)用的開發(fā)。

 

根據(jù)營配融合統(tǒng)一模型,對用戶接入點、計量點以及受電點進(jìn)行了資源描述框架（Resource Description Framework,RDF）[17]的模型實例文件的抽取。以下為一個營配融合模型的配用電CIM/XML文件實例,列出了計量點、受電點和接入點模型。

 

< cim:UsagePoint rdf:id=”npx-cigwdcdgds”>//計量點描述

<cim:IdengifiedObject.name>00341T0018<cim: IdengifiedObject.name>

<cim:UsagePoint.Equipments rdf: resource=”#jitronzj4dwv5ue.Se7qs”

<cim:UsagePoint.SerciceLocation rdf:resource=”#k3sDXpTa941BnbpcJoa80u”

</cim:UsagePoint>

< cim:ServiceLocation rdf:id=” k3sDXpTa941BnbpcJoa80u”>//受電點描述

<cim:IdengifiedObject.name>杭州叉車集團(tuán)股份有限公司</cim:IdengifiedObject.name>

<cim:IdengifiedObject.description>總?cè)萘?800+ 1250

</cim:IdengifiedObject.description>

</cim:ServiceLocation>

< cim:EnergyConsumer rdf:id=” jitronzj4dwv5ue.Se7qs”> //接入點描述

<cim:IdengifiedObject.name>杭叉1#</cim:Id-engifiedObject.name>

<cim:EnergyConsumer.ratedS.unitMultiplier>k<cim:EnergyConsumer.ratedS. unitMultiplier >

<cim:EnergyConsumer.ratedS.untiSymbol>VA<cim:EnergyConsumer.ratedS.Valu>

<cim:EnergyConsumer.ratedS.Value>500< cim:EnergyConsumer.ratedS.Value>

</cim: EnergyConsumer >

 

該CIM標(biāo)準(zhǔn)模型下的RDF文件描述了以下幾方面數(shù)據(jù)：用戶計量點UsagePoint的編號和名稱;用戶受電點ServiceLocation的編號、名稱以及總?cè)萘?該容量在頂層類IdentifiedObject中的描述中表達(dá);用戶接入點EnergyConsumer中描述了編號、名稱、用戶數(shù)、基準(zhǔn)電壓以及額定視在功率等信息,并且也描述了該用戶點是否是常供電源節(jié)點。

模型驗證是檢驗數(shù)據(jù)生產(chǎn)者輸出的中間數(shù)據(jù)文件是否符合所定義模型的語義語法要求。按照營配融合統(tǒng)一模型的規(guī)定,對上述輸出序列化的模型RDF實例文件進(jìn)行語義校驗。模型驗證是強制要求,不符合模型驗證的文件不被允許輸出給數(shù)據(jù)消費者。

 

互操作結(jié)果驗證工具驗證數(shù)據(jù)交換完畢后的數(shù)據(jù)互操作是否正確。數(shù)據(jù)消費者同樣使用適配器,按子集模型的約定格式,導(dǎo)出數(shù)據(jù)交換文件,利用數(shù)據(jù)檢驗工具,檢驗兩者是否一致。主要包括以下幾個方面：設(shè)備之間的重數(shù)表達(dá)是否與模型一致;設(shè)備屬性與類所規(guī)定的模型是否一致;設(shè)備拓?fù)涫欠衽c拓?fù)淠Ｐ捅磉_(dá)一致。

 

若通過了這幾方面的檢驗,才可以認(rèn)為此次數(shù)據(jù)交換成功。若不通過,則應(yīng)查明問題產(chǎn)生的原因,修正并繼續(xù)交換數(shù)據(jù),繼續(xù)進(jìn)行校驗。在對營配融合統(tǒng)一模型文件的校驗中,可以發(fā)現(xiàn)語法和語義的錯誤。以下實例給出了校驗可能出現(xiàn)的各種問題,如類型出錯、孤立節(jié)點、變壓器屬性錯誤等。

 

BaseVoltage.nominalVoltage.unitMultiplie

Undefined property//屬性值數(shù)據(jù)類型為CIMDatatype類型的屬性,通過校驗發(fā)現(xiàn)不存在該屬性

BaseVoltage.nominalVoltage.unitSymbol

BaseVoltage.nominalVoltage.value

Conductor.length

Conductor.length.unitMultiplier

Conductor.length.unitSymbol

ConnectivityNode

Isolated node//校驗出孤立的連接點

Feeder.NormalHeadTerminal

Minimum cardinality of Property//校驗出缺少端子

PowerTranformerEnd.PowerTransformer

PowerTransformerEnd.PowerTransformer

Minimum cardinality of Property//校驗出模型文件中不存在PowerTransformer屬性

PowerTransformerEnd.connectionKind

PowerTransformerEnd.g

Literal value for Object property//校驗出屬性為空

PowerTransformerEnd.r

PowerTransformerEnd.ratedS

PowerTransformerEnd.x

Substation.NormalEnergizingFeeder

Minimum cardinality of Property//校驗出缺少端子

Switch.CompositeSwitch

Terminal.phases

TransformerEnd.Terminal

Minimum cardinality of Property//校驗出缺少端子

VoltageLevel.highVoltageLimit

Literal value for Object property//校驗出屬性為空

 

營配貫通是國家電網(wǎng)公司提升客戶服務(wù)質(zhì)量、精益化管理電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)工作。由于缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的營配信息模型,在營配數(shù)據(jù)集成中存在諸多問題。本文從統(tǒng)一營配融合模型為工作出發(fā)點,理清了目前生產(chǎn)和營銷側(cè)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)概念,遵照IEC61968標(biāo)準(zhǔn)給出一套科學(xué)穩(wěn)定的營配融合模型,用標(biāo)準(zhǔn)模型指導(dǎo)營配信息集成實踐,該工作已在國家電網(wǎng)公司營配貫通工作中取得良好的應(yīng)用效果。

 

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顧建煒（1976-）,男,高級工程師,從事配電自動化工程管理及電力生產(chǎn)信息系統(tǒng)研究與建設(shè)工作,gu-jianwei@126.com;

張鵬（1983-）,男,高級工程師,從配網(wǎng)建設(shè)與管理工作;

程煒東（1980-）,男,高級工程師,從事配網(wǎng)建設(shè)與管理工作。