基于CIM/XML的电能量计量系统设计与实现

摘要

随着社会主义市场经济体制在我国的确立和电力工业的发展，电力作为一种商品走向市场己是大势所趋，电网的商业化运营和管理已逐步展开。特别是最近几年，电厂的建设和投资模式的多样化，使大多数的新、扩建电厂的产权已不在是国家独有，“厂网分开、竞价上网”是今后发展的趋势。为了对上网电量进行精确计算，必须有一套计量精确、运行可靠、相对独立的电能量计量系统。经过多年的发展，我国电能量计量系统已达到一个较高的水平。 本文以河南郑州供电局的电能量计量系统为例，从系统的硬件结构配置，应用系统的总体结构确定了电能量计量系统的结构模式，同时从电量数据采集、数据统计与分析、报表、电量数据发布等几个方面描述了该系统的系统功能。 为了解决通信成功率和通信效率的问题，本文在网络结构上采用了终端服务器扩展串口和通道自动切换机制，采用多Modem多通信工作站同时工作的方案，应用了基于多线程技术的并发通信机制，提高了系统的通信效率和通信成功率。系统支持电力系统电能累计量传输配套标准规约IEC60870-5-102，并集成了多种规约，可以接入不同的采集器。本文采用的提高通信成功率和通信效率的并发通信机制已应用于郑州电能量计量系统中，该系统目前运行正常，且通信工作站采集状况足以满足系统要求。 为了解决电力信息化建设的“信息孤岛”的问题，要求电能量计量系统具有更强的开放性和灵活性，更方便的与其它系统实现信息共享和互操作。采用基于IEC61970标准的信息模型，利用CIM/XML与其它系统交互，可以使电能量计量系统具有非常好的开放性。 本文提出了基于IEC61970的电能量计量系统技术方案，阐述了基于CIM的建模方法，包括建立基于CIM模型的面向对象数据库以及系统模型和CIM中的对应关系，模型中的继承，关联等关系。将系统的对象模型按照相应的映射规则，映射为关系数据库中的关系模式，并为关系模式建立相应的约束。论文利用IEC61970标准的CIM数据模型，并结合相关的计算机技术，完成了对常规电能量计量系统的数据库与CIM模型之间的映射，并用Delphi数据库编程语言实现了面向对象的关系数据库，为进一步开发基于IEC61970的电能量计量系统提供了一个统一的数据平台。

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致谢

第一章绪论

1.1研究的目的和意义

1.2电能量计量系统国内外的现状

1.3电能量计量系统发展趋势

1.4IEC61970在电能量计量系统中的应用

1.5本论文的主要工作

第二章系统总体分析

2.1电能量计量系统的构成

2.2应用系统总体结构

2.2.1软件逻辑结构

2.2.2系统数据逻辑关系

2.3系统功能描述

2.3.1电量数据采集

2.3.2数据统计与分析

2.3.3报表

2.3.4电量数据发布子系统

2.4电能量计量系统的特点

2.5本章小结

第三章电能量计量系统数据通信的实现

3.1数据通信网络结构

3.2串口通信

3.3网络通信

3.3.1Socket原理

3.3.2网络通信程序的编程实现

3.4并发通信机制

3.4.1任务的选择合并与排序

3.4.2多个通信工作站同时工作

3.4.3多线程技术

3.5电力系统电能累计量传输配套标准规约IEC60870-5-102

3.5.1帧格式

3.5.2应用层解析——ASDU

3.5.3通信控制流程

3.5.4 102规约的数据采集程序实现

3.6本章小结

第四章基于CIM的数据库设计与实现

4.1概述

4.2CIM(公共信息模型)介绍

4.3CIM/XML语言

4.3.1XML:可扩展标记语言

4.3.2资源描述框架模式(RDF shema)

4.4CIM/XML文档

4.5建立系统对象模型

4.5.1归纳系统中存在的类

4.5.2类间的关系

4.5.3类的属性

4.6对象模型向关系模型映射

4.6.1类的映射

4.6.2二元关联的映射

4.6.3继承的映射

4.7创建数据库表

4.8面向对象数据库设计

4.8.1Delphi数据库特性

4.8.2基类的设计与实现

4.8.3各种电气元件类的设计

4.9面向对象数据库实现

4.10本章小结

第五章用户管理信息系统实现

第六章结论与展望

参考文献

附录

作者简介