基于本体的调度中心与变电站信息集成方法的研究

摘要

信息交互是智能电网发展的必然要求。IEC61970是针对智能调度中心定义的标准，在其中定义了公共信息模型CIM（Common Information Model）来表示电力系统中的资源。智能变电站采用IEC61850标准，其第六部分定义了变电站配置语言SCL（Substation Configuration Language）来描述变电站中的对象，第七部分详细定义了逻辑节点及公共数据类。IEC61970与IEC61850所定义的数据模型是不一致的，这就使双方的信息无法直接交互。本体是一种异构数据的集成技术，本体的目标是捕获相关领域的知识，提供对该领域知识的共同理解，确定该领域内共同认可的词汇，并从不同层次的形式化模式上给出这些词汇和词汇间相互关系的明确定义。本体的优势在于其能较好地解决语义异构的问题，而调度中心与变电站信息模型的主要不同点就在于语义的异构。本课题使用本体方法，完成CIM模型与SCL模型的转换，实现调度中心与变电站的信息交互。本文的详细工作如下:
　　 首先，详细分析了与变电站相关的CIM对象以及SCL中的对象定义，在此基础上，从设备容器、导电设备、拓扑模型、量测模型、对象标识等方面详细比较了CIM模型与SCL模型的异同，并构建CIM模型与SCL模型的映射方法。这部分的映射主要是类的映射。
　　 其次，本文提出了一种基于面向对象的本体表示方法，详细给出了本体类的构建步骤及实现方法。设计并实现了针对局部本体的查询算法，这种局部本体中的关系仅有组成关系（例如SCL本体），给出了局部本体的集成框架。设计了应用本体映射实现模型转换的实施方案。特别是，结合本课题的实际情况，提出本体映射可分解为实例映射和关系映射。实例映射依据之前CIM模型与SCL模型的类的映射。关系映射即为CIM模型与SCL模型类之间关系的映射，设计了类间关系的映射算法，实现了模型的双向转换。
　　 最后，采用这种本体表示方法，分别构建CIM本体类及SCL本体类，设计并实现本体类与相应模型的转换算法、CIM本体类与SCL本体类之间的映射算法。通过CIM/XML文档到SCL/XML文档的转换实验，验证了利用本体方法实现CIM模型与SCL模型转换的可行性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 IEC61970与IEC61860模型共享问题的研究现状

1．2．2 本体数据集成技术的研究现状

1．3 论文的主要研究工作及组织结构

第2章 IEC61970与IEC61850标准介绍

2．1 IEC61970简介

2．1．1 IEC61970主要内容

2．1．2 公用信息模型CIM

2．1．3 CIM／XML

2．2 IEC61850简介

2．2．1 IEC61850主要内容

2．2．2 变电站自动化配置描述语言SCL

2．3 小结

第3章 CIM模型与SCL模型的转换方法

3．1 CIM模型与SCL模型的比较

3．1．1 与变电站相关的CIM包定义

3．1．2 SCL对象模型分析

3．1．3 CIM模型与SCL模型的异同点

3．2 CIM模型与SCL模型的转换方法

3．2．1 CIM模型与SCL模型的映射方法

3．2．2 CIM模型与SCL模型的转换规则

3．3 小结

第4章 基于本体的信息集成方法

4．1 本体方法的引入

4．2 面向对象的局部本体表示方法

4．2．1 相关定义

4．2．2 局部本体的建立步骤

4．2．3 局部本体的实现方法及步骤

4．2．4 针对SCL局部本体的查询处理算法

4．2．5 局部本体的数据集成框架

4．3 基于本体的SCL模型与CIM模型转换方法

4．4 CIM本体与SCL本体的映射方法

4．4．1 关系转换算法描述

4．4．2 算法验证

4．5 小结

第5章 基于本体的CIM与SCL模型转换方法的设计与实现

5．1 CIM本体类的建立

5．1．1 领域分析

5．1．2 CIM本体类的实现

5．2 SCL本体类的建立

5．2．1 领域分析

5．2．2 SCL本体类的实现

5．3 CIM本体与SCL本体映射的实现

5．4 CIM／XML文档与SCL／XML文档的转换

5．4．1 CIM／XML文档到CIM本体的转换

5．4．2 CIM本体到SCL本体的转换

5．4．3 SCL本体到SCL／XML文档的转换

5．5 转换结果分析

5．6 小结

第6章 总结与展望

参考文献

在硕士研究生学习期间发表的学术论文及科研情况

致谢