基于IEC61970的电力二次系统CIM建模及其接口研究

摘要

随着电力系统自动化、信息化、数字化的不断发展和完善，站在全局、优化角度进行“大二次整合”，推进电力二次系统一体化建设的进程逐渐展开，以便有效消除“信息孤岛”，实现信息共享、参数“一点维护”。在监控中心采用IEC61970国际统一标准和相关先进技术构建开放平台系统成为必然趋势，其中作为信息交换语意描述的CIM统一建模是实现此目标的核心部分。目前电力一次系统的CIM建模相对比较成熟，但基于IEC61970标准的二次系统建模还近乎空白。随着与电力系统保护、控制等二次设备相关的继电保护及故障信息系统主站、广域保护系统、WAMS系统主站等在监控中心相继建设，此类系统间信息交互和互连也必然要求遵循IEC61970标准，二次系统的CIM建模，以及一、二次系统模型的融合等方面的研究需求尤为迫切，并具有重要的理论和现实意义。 鉴于上述背景，本文在对电力一次系统CIM建模研究成果和应用情况分析、归纳、总结的基础上，充分考虑二次系统特征，采用统一建模语言UML和建模工具RationalRose对电力二次系统进行CIM建模尝试，并对其接口信息交换方式作了导入、导出研究，最后结合一个具体的工程项目对研究成果做了应用化试验，证明了其有效性、正确性。本文的主要工作内容如下： 1.在对目前电力系统一次部分CIM建模深入理解、研究、分析的基础上，归纳、总结出电力系统CIM建模的原则、基本方法和步骤，得到了CIM模型的特点。并对统一建模语言UML和建模工具Rational Rose等辅助工具进行了学习，熟练掌握了建模的一般过程和技术要求，为以后的建模工作提供了技术保障。 2.结合我国电力系统的特点和需求，充分考虑一、二次系统特征差异，分别从二次保护、控制设备和二次回路两部分来完成电力二次系统的CIM建模，填补了国内空白。在IEC61970标准框架下，本文提出了一种用于电力二次系统建模的标准方法，即用对象类、属性以及它们之间的关系来表征电力二次系统资源，从而扩展了电力系统的CIM模型。 3.在掌握基本XML语言的基础上，分析了XML语法及其适用于CIM建模的RDFSchema，并对CIM/XML语言做了详细的研究，最终实现了从UML模型和CIMXML/RDF格式文档的转换，实现了接口文本信息的导入/导出，使得各个应用系统能够不依赖于信息内部如何表示就可以访问公共数据和交换信息。 4.本文在目前采用SVG标准实现电力系统图元描述的基础上，综合考虑与图形互操作相关的诸多因素(如图元对象化、数据交换方式和文档对象模型规范等)，提出了一种基于电网厂站接线SVG图形的互操作方法，并成功的应用于工程项目，充分利用现有资源，大大减少了新系统开发中图模库的开发工作量，以及系统的后续维护量。 5.结合一具体的工程项目，成功的将上述研究成果应用于实际，取得了良好效果。 论文的创新点在于提出了电力二次系统建模的原则和建模步骤，并在此基础上建立了完整的电力二次系统CIM模型，实现了模型接口信息的导入和导出，最后将研究成果成功的应用于工程实际。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪 论

1.1 课题的背景及问题的提出

1.1.1课题背景

1.1.2问题的提出

1.2 国内外研究现状

1.3 本文所做的工作

1.4本文章节安排

第2章 电力系统CIM建模基础

2.1 IEC61970系列标准

2.1.1概述

2.1.2公共信息模型CIM

2.1.3组件接口规范CIS

2.2建模语言和建模工具

2.2.1统一建模语言UML

2.2.2建模工具Rational Rose

2.3小结

第3章 电力二次系统CIM建模

3.1 CIM规范

3.2 CIM类的定义及类间关系

3.3 CIM模型的概念

3.3.1变压器模型

3.3.2网络拓扑模型

3.3.3设备继承体系

3.3.4设备容器

3.4电力二次系统设备CIM建模

3.4.1 CIM建模特点分析

3.4.2二次系统CIM建模方法

3.4.3二次系统设备CIM建模实例

3.5小结

第4章 CIM模型接口信息的交换

4.1 CIM模型接口信息交换方式分析

4.2用于接口信息交换的CIM/XML文档

4.2.1可扩展性标记语言(XML)

4.2.2资源描述框架(RDF)

4.2.3 CIM/XML格式导则

4.3 CIM XML/RDF文档导入/导出的实现

4.3.1 CIM XML/RDF文档导出的实现

4.3.2 CIM XML/RDF文档导入的实现

4.4 SVG图形互操作性的实现

4.4.1电力系统图元的SVG描述

4.4.2图形交互的任务及要点

4.4.3图形文件的导入

4.4.4图形文件的导出

4.5小结

结 论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致 谢