1.國網杭州供電公司,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

 

為了解決配網生產與客戶營銷系統之間的信息集成問題,結合生產實踐,文章對電力公司生產與營銷信息集成的關鍵模型進行了研究。通過對比分析生產與營銷業務中關鍵概念的IEC61968模型,理清了用戶接入點、計量點以及受電點標準模型,為基于IEC61968/61970標準的語義集成營配貫通實現打下了基礎。給出了建立配網生產系統與營銷系統語義模型的過程并描述了基于統一模型驅動的營配集成開發方法,可用于指導營配信息集成工作。

 

關鍵詞 : 智能配電網; 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用[J]. 電力信息與通信技術, 2018, 16(3): 87-93.

 

“十二五”期間,配用電領域作為智能電網建設的重要環節將得到大力關注和發展。用電信息采集、配電自動化、園區信息集成、電動汽車充放電設施等多種試點項目的建設,大大促進和引領了配用電領域技術的發展[1]。隨著信息化、自動化、互動化程度的提高,在區域電網中,配電與用電業務的結合日趨緊密,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、電動汽車充放電設施等新元素出現,配用電領域相應新型業務快速開展。而目前在區域電網中,配電業務和用電業務比較獨立,數據共享能力不強,配電生產和用電營銷業務系統間的信息互操作能力比較弱[3],給區域配用電業務應用的開展帶來了不便。

本文針對智能配電網建設中出現的配網生產與營銷信息模型不統一導致異構系統信息交換不流暢問題,設計了適用于營配業務融合的統一信息模型,并且提出了生產系統（PMS）與營銷系統信息融合的技術平臺邏輯架構,以全面支持公共信息模型（Common Information Model,CIM）推廣應用的開展。

 

互操作被視為是智能電網的關鍵因素。任何信息要實現共享,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商的系統（設備或組件）能夠交互信息和使用信息正確地協作。國際智能電網委員會（Grid Wise Architecture Council,GWAC） [4]給出了電力企業更準確的8層互操作定義,從體系架構、信息架構以及技術架構方面提出了相關的要求,從多層次全面地體現了智能電網互聯互通的內在需求。

 

語義互操作架構技術部分包括基礎及網絡互操作和語法互操作。基礎及網絡互操作主要包括不同的計算機與網絡設備供應商所提供的產品,其所用操作系統與網絡通信協議不同,從而產生異構網絡環境,使上層的數據與應用在異構環境下無法實現相互傳輸與通信。網絡層互操作主要目的是實現異構網絡間設備互聯,網絡軟件互操作與數據互通信,最終為數據層與應用層的集成提供一致、通暢的網絡支撐環境。網絡通信協議不兼容是導致異構網絡的首要原因,對于網絡層互操作,根據網絡支持平臺具有的功能,主要涉及網絡接入與交換技術、異構網絡間的協議轉換技術。

 

語法互操作主要體現在系統間交換信息格式的理解。語法互操作相當于對交互的編碼信息格式和結構一致性的管理。合適的語法有利于內容的分解,但是它不管內容是否有意義。信息系統互操作本質上是為了實現各孤立運行系統中信息（數據）的共享與交換,數據層的集成語法互操作可通過數據集成（采取包括數據接口、數據復制、數據聯邦等方式）和SOA服務的方式實現。

 

GWAC定義的8層互操作可歸納為技術層、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。

 

通過對現有生產與營銷融合關鍵概念的梳理,在語義上明確了各個概念之間的關系,生產人員與營銷人員在討論具體營配貫通業務場景中沒有歧義,大大加快了營配協同應用的開發。

 

根據營配融合統一模型,對用戶接入點、計量點以及受電點進行了資源描述框架（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>杭州叉車集團股份有限公司</cim:IdengifiedObject.name>

<cim:IdengifiedObject.description>總容量=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標準模型下的RDF文件描述了以下幾方面數據：用戶計量點UsagePoint的編號和名稱;用戶受電點ServiceLocation的編號、名稱以及總容量,該容量在頂層類IdentifiedObject中的描述中表達;用戶接入點EnergyConsumer中描述了編號、名稱、用戶數、基準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點。

模型驗證是檢驗數據生產者輸出的中間數據文件是否符合所定義模型的語義語法要求。按照營配融合統一模型的規定,對上述輸出序列化的模型RDF實例文件進行語義校驗。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據消費者。

 

互操作結果驗證工具驗證數據交換完畢后的數據互操作是否正確。數據消費者同樣使用適配器,按子集模型的約定格式,導出數據交換文件,利用數據檢驗工具,檢驗兩者是否一致。主要包括以下幾個方面：設備之間的重數表達是否與模型一致;設備屬性與類所規定的模型是否一致;設備拓撲是否與拓撲模型表達一致。

 

若通過了這幾方面的檢驗,才可以認為此次數據交換成功。若不通過,則應查明問題產生的原因,修正并繼續交換數據,繼續進行校驗。在對營配融合統一模型文件的校驗中,可以發現語法和語義的錯誤。以下實例給出了校驗可能出現的各種問題,如類型出錯、孤立節點、變壓器屬性錯誤等。

 

BaseVoltage.nominalVoltage.unitMultiplie

Undefined property//屬性值數據類型為CIMDatatype類型的屬性,通過校驗發現不存在該屬性

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公司提升客戶服務質量、精益化管理電網的重要基礎工作。由于缺乏統一標準的營配信息模型,在營配數據集成中存在諸多問題。本文從統一營配融合模型為工作出發點,理清了目前生產和營銷側的關鍵業務概念,遵照IEC61968標準給出一套科學穩定的營配融合模型,用標準模型指導營配信息集成實踐,該工作已在國家電網公司營配貫通工作中取得良好的應用效果。

 

參考文獻

[1] 趙江河, 陳新, 林濤, 等. 基于智能電網的配電自動化建設[J]. 電力系統自動化, 2012, 36(18): 33-36. 

ZHAO Jiang-he, CHEN Xin, LIN Tao, et al.Distribution automation construction in smart grid[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(18): 33-36.

[2] 王繼業, 張崇見. 電力信息資源整合方法綜述[J]. 電網技術, 2006, 30(9): 83-87. 

WANG Ji-ye, ZHANG Chong-jian.Overview of methods on integrating power information resource[J]. Power System Technology, 2006, 30(9): 83-87.

[3] 張鋒明, 付俊強, 李孝蕾, 等. 地區智能電網調配自動化貫通模式[J]. 廣東電力, 2016, 29(4): 122-127. 

ZHANG Feng-ming, FU Jun-qiang, LI Xiao-lei, et al.Dispatching and distribution automation integrations patterns of regional smart grids[J]. Guangdong Electric Power, 2016, 29(4): 122-127.

[4] GridWise Architecture Council. GridWise interoperability context-setting framework[R/OL].[2017-08-10]. .

[5] 王倩, 鄧龍君, 程曉曉, 等. 基于IEC61968和SG-CIM的物聯網系統與配網自動化數據交互模型[J]. 電力信息與通信技術, 2016, 14(10): 28-33. 

WANG Qian, DENG Long-jun, CHENG Xiao-xiao, et al.The IOT system and network automation data interaction model based on IEC61968 and SG-CIM[J]. Electric Power Information and Communication Technology, 2016, 14(10): 28-33.

[6] 何克清, 何揚帆, 王翀, 等. 本體元建模理論與方法及其應用[M].北京: 科學出版社, 2008.

[7] 曲朝陽, 孫鵬飛. 基于本體語言OWL的電網領域知識表示方法[J]. 東北電力大學學報, 2012, 32(4): 30-34. 

QU Zhao-yang, SUN Peng-fei.A method of knowledge representation in power grid domain based on OWL[J]. Journal of Northeast Dianli University, 2012, 32(4): 30-34.

[8] 徐兵元, 胡永華. 基于SOA的語義集成應用研究[J]. 電力信息化, 2012, 10(8): 25-30. 

XU Bing-yuan, HU Yong-hua.Research and application of SOA based semantic integration[J]. Electric Power Information Technology, 2012, 10(8): 25-30.

[9] 余朋飛, 宋曉, 張霖, 等. 基于語義面向服務架構的信息集成系統體系結構研究[J]. 計算機集成制造系統, 2009, 15(5): 959-967. 

YU Peng-fei, SONG Xiao, ZHANG Lin, et al.Architecture for information integration system based on semantic SOA[J]. Computer Integrated Manufacturing Systems, 2009, 15(5): 959-967.

[10] 顧建煒, 李曉波, 王海彪, 等. 基于本體的IEC61968松耦合消息模型研究與應用[J]. 電力信息化, 2012, 10(7): 36-40. 

GU Jian-wei, LI Xiao-bo, WANG Hai-biao, et al.Research and application of ontology-based IEC61968 loose-coupling message model[J]. Electric Power Information Technology, 2012, 10(7): 36-40.

[11] 劉東, 張沛超, 李曉露. 面向對象的電力系統自動化[M]. 北京: 中國電力出版社, 2009.

[12] 于洋, 劉東, 陸一鳴, 等. 基于本體的IEC 61968標準信息模型一致性校驗[J]. 電力系統自動化, 2012, 36(14): 46-51. 

YU Yang, LIU Dong, LU Yi-ming, et al.Consistency validation for IEC61968 information model based on ontology[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(14): 46-51.

[13] 劉超, 仇英輝. CIM的互操作性及其深度融合[J]. 電網與清潔能源, 2013, 29(11): 55-58, 64. 

LIU Chao, QIU Ying-hui.CIM interoperability and its depth fusion[J]. Power System and Clean Energy, 2013, 29(11): 55-58, 64.

[14] 靳丹, 蔡璽, 馬志程, 等. 營配業務一體化平臺應用研究[J]. 電力信息與通信技術, 2015, 13(2): 127-131. 

JIN Dan, CAI Xi, MA Zhi-cheng, et al.Study on the application of the integration of marketing and distribution platform[J]. Electric Power Information and Communication Technology, 2015, 13(2): 127-131.

[15] IEEE. IEEE draft guide for smart grid Interoperability of energy technology and information technology operation with the electric power system(EPS), and end use applications and loads: P2030[S]. 2011.

[16] IEC. Energy management system application program interface(EMS-API): Part301 common information model(CIM) base: IEC 61970-301[S]. 2003.

[17] 趙俊峰, 莊哲寅, 承軼青, 等. 資源描述框架語義網視角下的智能電網模型[J]. 華電技術, 2014, 36(4): 19-21, 77.

 

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信息系統研究與建設工作,[email protected];

張鵬（1983-）,男,高級工程師,從配網建設與管理工作;

程煒東（1980-）,男,高級工程師,從事配網建設與管理工作。