基于元模型树的电力调度异构业务系统模型通用加载方法

摘要

本发明公开了一种基于元模型树的电力调度异构业务系统模型通用加载方法，包括以下步骤，A）分析源端系统模型文件，形成对象表；B）根据源端对象表，解析生成元模型树；C）建立源端的元模型树和本端的元模型树之间的映射关系，形成本端元模型树的映射表；D）根据本端的元模型树和映射表加载模型。本发明实现了异构系统通用加载，能够完成任何异构系统之间的通用模型转换加载，满足电力调度二次一体化建设需求，处理所有不同业务应用模型，大大减少了研发人员的开发工作量，减少了主站运维人员平时的维护工作量，具有良好的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于电力调度自动化系统，涉及在大型电力二次一体化系统中基于元模型树的电力调度异构业务系统模型通用加载方法。

背景技术

现阶段根据电力二次一体化的发展趋势，电力调度主站除了传统的调度应用，还要融合配网、保信信息系统(简称保信)、电量等其他应用功能。不同的应用功能可能由不同厂家的异构业务系统提供，而各个异构业务系统会建立与本业务相关的应用模型，而各自的应用模型还会被其他的业务系统所使用，这要求电力调度主站具有异构业务系统应用模型的通用交互能力，能够把源端业务的应用模型转换、加载到本端业务系统应用模型。

传统的异构业务系统模型的加载方法，都是针对具体两个异构系统之间的特征，提供两个异构业务系统单向的加载功能，这样就会导致任何两个异构业务系统都会包含两套加载功能。如果一套异构业务系统要集成加载多个异构系统的模型，就要提供多套加载功能，无论对系统开发人员还是系统维护人员，都会增加工作量和复杂度，而且增加了运营成本，使用十分不便。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的异构业务系统要集成加载多个异构系统的模型，需要提供多套加载功能，都会增加工作量和复杂度，而且增加了运营成本的问题。本发明的基于元模型树的电力调度异构业务系统模型通用加载方法，基于元模型树架构，实现了异构系统通用加载，能够完成任何异构系统之间的通用模型转换加载，满足电力调度二次一体化建设需求，处理所有不同业务应用模型，大大减少了研发人员的开发工作量，减少了主站运维人员平时的维护工作量，具有良好的应用前景。

为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于元模型树的电力调度异构业务系统模型通用加载方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤(A)，分析源端系统模型文件，形成对象表；

步骤(B)，根据源端对象表，解析生成元模型树；

步骤(C)，建立源端的元模型树和本端的元模型树之间的映射关系，形成本端元模型树的映射表；

步骤(D)，根据本端的元模型树和映射表加载模型。

前述的基于元模型树的电力调度异构业务系统模型通用加载方法，其特征在于：步骤(A)，所述源端系统模型文件为以XML方式描述的源端系统的模型信息，通过组件化的方式对源端系统模型文件进行分析，解析出各模型中的类、类内在属性、类和类之间的关联关系，并采用面向对象的方式记录类、类属性和类之间的关系，形成对象表，所述对象表包括类对象、类属性对象、类关联关系对象，所述类关联关系对象包括共生的一对多包含关系、非共生的一对多引用关系、非共生的一对一引用关系。

前述的基于元模型树的电力调度异构业务系统模型通用加载方法，其特征在于：步骤(B)，根据源端对象表，解析生成元模型树，包括以下步骤，

(B1)遍历对象表，若是类对象，做为元模型树中的节点；若是类关联关系对象，做为元模型树中的节点之间的连接线；若是类属性对，做为为节点的属性，所述连接线包括一对多共生、一对多非共生、一对一非共生；

(B2)通过分析节点和节点共生关系，获取元模型树的根节点、中间节点和叶节点，其中，根节点为没有共生一对多关系所属任何父类的节点；叶节点为没有共生一对多关系包含任何子类的节点；中间节点为根节点和叶节点之外的节点；

(B3)根据获取元模型树的根节点、中间节点和叶节点，建立起整个的源端系统的元模型树。

前述的基于元模型树的电力调度异构业务系统模型通用加载方法，其特征在于：步骤(C)，建立源端的元模型树和本端的元模型树之间的映射关系，形成本端元模型树的映射表，包括以下步骤，

(C1)根据源端的元模型树和已知的本端元模型树，建立两者的点映射，点映射为源端和本端元模型树中节点和节点之间的映射关系，点映射类型分为一对一映射、一对多映射、多对一映射、多对多映射，其中一对多映射、多对一映射、多对多映射可分解成多个一对一映射类型，点映射包含节点内部属性的映射；

(C2)根据源端的元模型树和已知的本端元模型树，建立两者的线映射，线映射为源端和本端元模型树中连接线和连接线之间的映射关系，线映射类型分为一对一映射、一对多映射、多对一映射、多对多映射，其中多对多映射可分解成多个一对多映射类型；

(C3)根据建立的点映射、线映射，得到源端的元模型树和本端的元模型树之间的映射关系，形成本端元模型树的映射表。

前述的基于元模型树的电力调度异构业务系统模型通用加载方法，其特征在于：步骤(D)，根据本端的元模型树和映射表加载模型，包括以下步骤，

(D1)从本端元模型树的根节点开始，由点映射关系在源端元模型树中找到对应的映射节点，并在源端模型文件中找到该映射节点的实例对象；

(D2)根据点映射关系内部的属性映射，逐个把每个源端实例对象的属性加载到本端的实例对象中；

(D3)从本端元模型树的当前节点开始，根据线映射关系，得到该节点与其他节点的一对多共生关系对象，以及关系对象的映射在源端元模型树中找到子节点，若存在子节点，则执行(D4)；若不存在子节点，则执行(D5)；

(D4)从找到的子节点开始，按照元模型树的自上而下广度优先原则，针对每个子节点根据上述(D1)‐(D2)的方法递归处理，直至遍历该节点的所有路径，在源端模型文件中找到该节点的实例对象；

(D5)根据该节点的点映射关系完成类对象加载，同时根据该节点非共生关系的映射，在本端模型建立非共生关系。

本发明的有益效果是：本发明的基于元模型树的电力调度异构业务系统模型通用加载方法，基于元模型树架构，实现了异构系统通用加载，能够完成任何异构系统之间的通用模型转换加载，满足电力调度二次一体化建设需求，处理所有不同业务应用模型，大大减少了研发人员的开发工作量，减少了主站运维人员平时的维护工作量，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的基于元模型树的电力调度异构业务系统模型通用加载方法的流程图。

图2是本发明的根据本端的元模型树和映射表加载模型的流程图。

图3是本发明的不同组件的元模型解析的架构图。

图4是本发明的具体实施例的源端系统元模型树的示意图。

图5是本发明的具体实施例的本端系统元模型树的示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

在电力二次一体化主站自动化系统中，电力调度能源管理系统(EMS)、配网自动化系统、保信信息系统，电能量系统等不同业务系统各自建立的应用模型，需要提供给其他业务系统，实现模型的共享，从而提高业务分析能力，本发明的基于元模型树的电力调度异构业务系统模型通用加载方法，能够加载本端业务系统(简称为本端)需要的其他业务系统的应用模型，源端业务系统简称为源端，如图1所示，包括以下步骤，

步骤(A)，分析源端系统模型文件，形成对象表

所述源端系统模型文件为以XML方式描述的源端系统的模型信息，通过组件化的方式对源端系统模型文件进行分析，解析出各模型中的类、类内在属性、类和类之间的关联关系，并采用面向对象的方式记录类、类属性和类之间的关系，形成对象表，所述对象表包括类对象、类属性对象、类关联关系对象，所述类关联关系对象包括共生的一对多包含关系、非共生的一对多引用关系、非共生的一对一引用关系；

步骤(B)，根据源端对象表，解析生成元模型树，包括以下步骤，

(B1)遍历对象表，若是类对象，做为元模型树中的节点；若是类关联关系对象，做为元模型树中的节点之间的连接线；若是类属性对，做为为节点的属性，所述连接线包括一对多共生、一对多非共生、一对一非共生；

(B2)通过分析节点和节点共生关系，获取元模型树的根节点、中间节点和叶节点，其中，根节点为没有共生一对多关系所属任何父类的节点；叶节点为没有共生一对多关系包含任何子类的节点；中间节点为根节点和叶节点之外的节点；

(B3)根据获取元模型树的根节点、中间节点和叶节点，建立起整个的源端系统的元模型树；

步骤(C)，建立源端的元模型树和本端的元模型树之间的映射关系，形成本端元模型树的映射表，包括以下步骤，

(C1)根据源端的元模型树和已知的本端元模型树，建立两者的点映射，点映射为源端和本端元模型树中节点和节点之间的映射关系，点映射类型分为一对一映射、一对多映射、多对一映射、多对多映射，其中一对多映射、多对一映射、多对多映射可分解成多个一对一映射类型，点映射包含节点内部属性的映射；

(C2)根据源端的元模型树和已知的本端元模型树，建立两者的线映射，线映射为源端和本端元模型树中连接线和连接线之间的映射关系，线映射类型分为一对一映射、一对多映射、多对一映射、多对多映射，其中多对多映射可分解成多个一对多映射类型；

(C3)根据建立的点映射、线映射，得到源端的元模型树和本端的元模型树之间的映射关系，形成本端元模型树的映射表；

步骤(D)，根据本端的元模型树和映射表加载模型，如图2所示，包括以下步骤，

(D1)从本端元模型树的根节点开始，由点映射关系在源端元模型树中找到对应的映射节点，并在源端模型文件中找到该映射节点的实例对象；

(D2)根据点映射关系内部的属性映射，逐个把每个源端实例对象的属性加载到本端的实例对象中；

(D3)从本端元模型树的当前节点开始，根据线映射关系，得到该节点与其他节点的一对多共生关系对象，以及关系对象的映射在源端元模型树中找到子节点，若存在子节点，则执行(D4)；若不存在子节点，则执行(D5)；

(D4)从找到的子节点开始，按照元模型树的自上而下广度优先原则，针对每个子节点根据上述(D1)‐(D2)的方法递归处理，直至遍历该节点的所有路径，在源端模型文件中找到该节点的实例对象；

(D5)根据该节点的点映射关系完成类对象加载，同时根据该节点非共生关系的映射，在本端模型建立非共生关系。

本发明的基于元模型树的电力调度异构业务系统模型通用加载方法，实施的前提工作是，采用组件化的模型分析插件分析异构系统模型，能够屏蔽各个异构系统的模型差异，最终统一转换成元模型树，电力调度系统中常用的异构业务系统包括如下几种应用模型：

(1)IEC‐61970模型建立EMS电力一次设备模型

(2)IEC‐61968模型建立配电网电力设备模型

(3)IEC‐61850模型建立数字化变电站一次设备模型

(4)保信模型建立电力系统二次保护设备模型

(5)电量模型建立电力一次设备、表计和计量点模型

(6)二次设备模型建立电力调度主子站业务系统二次设备模型

上述电力调度系统中的业务应用模型共同的特点：以树形层次结构描述模型；面向设备的方式描述模型,这些共性特点，决定了通过元模型树可以描述不同业务应用模型。针对不同的应用模型采用不同的模型分析组件，解析成元模型树。组件化具有可扩展性，随着电力二次一体化系统的发展，如果后续增加其他业务系统，只要开发不同的业务模型分析组件即可。如图3所示，描述了不同组件的元模型解析架构。

元模型树：对业务应用模型的通用树形描述结构，采用面向对象的方式描述类对象、类属性(域)对象、类关系对象。电力调度业务系统都是面向设备的树形层次结构，可分析出业务应用模型的元模型树，通俗的讲，元模型树描述了一个业务应用模型包含哪些类型、每个类型包含哪些属性、类型和类型之间的关联关系。元模型树中的节点，表示类对象；元模型树中的边，表示类对象之间的关联关系；

点映射：即节点映射，是指建立在源端和本端元模型树的节点之间的映射关系，把源端应用模型加载到本端应用模型时，需要预先知道本端应用模型中的类对象对应于源端应用模型中的哪些具体类对象；

线映射：即关联关系映射，是指建立在源端和本端元模型树的连接线之间的映射关系，线映射定义了本端和对端应用模型中节点之间关系的对应关系。

广度优先遍历：遍历元模型树时，按照层次，先遍历根节点，再遍历根节点的所有子节点，然后再遍历所有子节点的子节点。

下面以异构的电力调度EMS系统的应用模型加载过程来具体说明本发明的一个具体实施例的实施步骤，为了便于原理的说明，如下的源端元模型树和本端元模型树较实际的应用系统有所简化，

步骤(一)，分析源端系统模型文件形成对象表

在本发明实施步骤中，首先通过模型分析组件，解析出应用模型文件中的类对象、域对象和关系对象，类对象中的各属性定义如下表1：

表1对象中的各属性定义

域对象包含如下属性信息，如下表2：

表2域对象包含如下属性信息

属性名数据类型描述namestring域名称，如“Substation.type”FieldIDstring域ID

关系对象包含如下属性信息，如下表3：

表3关系对象包含如下属性信息

步骤(二)，根据源端对象表解析生成元模型树

遍历上一步骤中建立的对象表，如果是类对象，视为元模型树中的节点；如果是关联关系对象，视为元模型树中的节点之间的连接线；如果是属性对象，则视为节点的内在属性。

通过分析节点和节点共生关系，获取元模型树的根节点、中间节点和叶节点，建立起完整的源端元模型树，电力调度EMS应用模型的典型元模型树，如图4所示，该元模型树以Substation(厂站)为根节点，包含PowerTransformer(变压器)、VoltageLevel(电压等级)等中间节点；而VoltageLevel(电压等级)包含Compensator(补偿器)、Breaker(断路器)、Disconnector(刀闸)、EnergyConsumer(负荷)等叶节点；PowerTransformer(变压器)包含TransformerWinding(变压器卷)叶节点；

步骤(三)，定义源端元模型树和本端元模型树之间的映射关系

本端应用系统和源端应用系统是两套异构的系统，所以本端系统应用模型的元模型树和源端元模型树是有差异的，如图5所示，典型的本端应用模型的元模型树，该元模型树以Substation(厂站)为根节点，包含PowerTransformer(变压器)、VoltageLevel(电压等级)等中间节点；PowerTransformer(变压器)包含TransformerWinding(变压器卷)叶节点；而VoltageLevel(电压等级)所包含节点不同，其他包含Bay(间隔)，然后Bay(间隔)下包含ConductingEquipment(导电设备)。本端系统的元模型树一般是已知的，可以通过人工定义，同样也可以同步本端系统应用模型文件分析得到。

本发明的重要步骤就定义本端元模型树和对端元模型树的映射关系，映射关系包括点映射和线映射，

点映射为源端和本端元模型树中节点和节点之间的映射关系。点映射类型分为一对一映射、一对多映射、多对一映射、多对多映射。其中一对多映射、多对一映射、多对多映射可以分解成多个一对一映射类型。如下表4是本具体实施例中源端和本端元模型树的点映射定义：

表4源端和本端元模型树的点映射定义

节点映射包括节点内部的属性(域)的映射，属性映射定义了源端某一类内部的某一属性需要加载到本端特定类的特定属性中。属性映射都采用一对一映射关系。如下表5是本具体实施例中源端和本端元模型树的部分节点内部属性(域)映射定义：

表5源端和本端元模型树的部分节点内部属性(域)映射定义

映射编号本端节点源端节点1Substation.nameSubstation.name2Substation.URISubstation.ID3PowerTransformer.namePowerTransformer.name4PowerTransformer.URIPowerTransformer.ID5TransformerWinding.nameTransformerWinding.name6TransformerWinding.URITransformerWinding.ID7TransformerWinding.nominalVoltageTransformerWinding.BaseVoltage8VoltageLevel.nameVoltageLevel.name9VoltageLevel.URIVoltageLevel.ID10VoltageLevel.nominalVoltageVoltageLevel.BaseVoltage11ConductingEquipment.nameBreaker.name12ConductingEquipment.URIBreaker.ID13ConductingEquipment.nameDisconnector.name14ConductingEquipment.URIDisconnector.ID15ConductingEquipment.nameCompensator.name16ConductingEquipment.URICompensator.ID17ConductingEquipment.nameEnergyConsumer.name18ConductingEquipment.URIEnergyConsumer.ID

线映射为元模型树之间连接线和连接线之间的映射关系，线映射关系同样包含一对一映射、一对多映射、多对一映射、多对多映射不同类型，其中多对多映射可以分解成多个一对多映射类型。如下表6是本具体实施例中源端和本端元模型树的线映射定义(为了便于说明，用符号R(A,B),表示类对象A和类对象B之间的关系)：

表6源端和本端元模型树的线映射定义

其中关系R(VoltageLevel,ConductingEquipment)是关系R(VoltageLevel,Bay)和关系R(Bay,ConductingEquipment)的合并，因为关系R(VoltageLevel,Bay)的末端节点是关系R(Bay,ConductingEquipment)的始端节点，考虑到关系的传递性，而且Bay(节点)在源端模型中没有相应的映射节点，因此进行了合并；

步骤(四)，根据本端元模型树和映射表加载模型

(1)从本端元模型树的根节点(Substation节点)开始，由节点映射关系在源端元模型树中找到映射节点，在源端模型文件中找到对应节点实例对象。在本具体实施例中首先找到源端Substation节点及其实例对象；

(2)根据节点内部的属性(域)映射，逐个把每个源端实例对象的属性加载到本端实例对象中，在本具体实施例中首先完成源端Substation对象向本地Substation对象的加载；

(3)从本端元模型树的当前节点开始，根据该节点与其他节点的一对多共生关系对象，以及关系对象的映射在源端系统找到子节点。在本具体实施例中中从Substation节点找到本端和源端的VoltageLevel和PowerTransformer节点；

(4)按照树的自上而下广度优先原则，从找到的子节点开始，针对每个子节点根据上述(1)的方法递归处理，直至所有路径结束，在本具体实施例中本端的Bay(间隔)节点在源端没有映射节点，需要在本端模型的其父类对象实例下虚拟出该对象实例。

(5)对上述过程没有搜索到的节点(主要是非共生的被引用节点)，根据节点映射完成类对象加载，同时根据非共生关系的映射，在本端模型建立非共生关系。

综上所述，本发明的基于元模型树的电力调度异构业务系统模型通用加载方法的，根据电力二次一体化的发展趋势，电力调度主站除了传统的调度应用，还要融合配网、保信，电量等其他应用功能，不同的应用功能可能由不同厂家的异构的业务系统提供，各个业务系统会建立本业务相关的应用模型，而各自的应用模型会共享给其他的业务系统所使用，这要求电力调度主站具有异构业务系统应用模型的通用交互能力，能够把源端业务的应用模型转换、加载到本端业务系统应用模型中。本发明首先分析源端模型文件，通过元模型树描述源端应用模型的基本类以及类之间的关系；其次，结合已知的本端元模型树，定义源端元模型树和本端元模型树之间的映射关系，形成元模型树映射表；最后，根据本端元模型树和映射表，按照广度优先遍历策略，逐层把源端模型加载到本端系统的应用模型中，能够完成任何异构系统之间的通用模型转换加载，满足电力调度二次一体化建设需求，处理所有不同业务应用模型，大大减少了研发人员的开发工作量，减少了主站运维人员平时的维护工作量，具有良好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。