基于IEC61970标准的CIM模型映射测试系统研究
【摘 要】IEC 61970系列标准定义了能量管理系统（EMS）的应用程序接口（API），能够实现EMS间互联互通及信息的共享。它主要包括公共信息模型（CIM）和组件接口规范（CIS）。本文主要对CIM与数据采集与监视控制 （SCADA）系统间映射关系进行测试，并以图元的方式显示。该测试系统解决了模型映射过程的不可见性，实现了映射信息的显示、测试与对映射实况的监控。
【关键词】IEC61970标准；EMS；CIM；SCADA；测试系统
能量管理系统（EMS）是现代电网调度自动化系统的软硬件的总和，是电网调度的主要工具。随着电力市场以及相应支持系统的建立，传统的EMS在软件功能和系统结构上已经不能满足电力市场的需要。因此，国际电工委员会（IEC）第57分会第13工作组制定了IEC 61970系列标准，定义了能量管理系统的应用程序接口（EMS-API）。通过该标准实现信息的共享、软件的即插即用。
1 CIM 概述
公共信息模型（CIM）是IEC 61970标准的重要组成部分，它是一个抽象模型，定义了一个电力系统模型的基本数据结构，描绘了典型情况下EMS信息模型中所包含的电力系统中所有的主要对象以及它们之间的关系。
CIM使用面向对象建模技术来定义，使用统一建模语言（UML）进行建模。CIM可划分为一组包，分别有：核心包、域包、发电动态包、负荷模型包、量测包、生产包、拓扑包等13个包。每个包都是通过将相关模型元件分组的方法进行定义。每个CIM包的类图描述了该包中所有的类以及类间的关系。CIM类间关系主要包括普遍化、简单关联和聚集三种。
2 CIM模型映射测试系统设计与实现
2.1 设计思路
CIM模型映射测试系统目的在于实现对模型映射的完整性进行测试与对映射实况进行监控。该系统可以简单的划分为两部分：静态模型映射与动态模型映射。
2.2 静态模型映射
2.2.1 静态模型映射基本结构
静态模型映射模块主要实现SCADA系统属性与CIM类的属性间一一对应的关系及CIM类间关联关系。根据SCADA系统中私有数据将其分为单元属性、遥测属性和遥信属性，并以图元对象为基本单位对其进行封装。根据IEC 61970
标准中CIM类的定义，同样将CIM类以图元对象为基本单位进行封装。最后，通过属性名一一对应关系建立两类图元间的连接关系，实现静态模型映射。
2.2.2 静态模型映射测试结果
图1为遥信属性的映射关系。图1的左边为根据IEC61970标准定义的CIM类，右边SCADA系统中私有模型。系统中SCADA系统为新世纪电气有限公司研发的P7000系统。
2.3 动态模型映射
2.3.1 动态模型映射基本结构
动态模型映射是该系统的核心部分，它实现对映射实况的监测，同时验证模型映射的正确性、完整性。CIM类实例化后根据映射关系，实现动态模型映射。因此，动态模型映射分为CIM类实例化、动态映射界面显示和实时模型监控三部分。
1）CIM类实例化：SCADA系统采集实时数据，通过CDT协议对其进行解析，根据经解析的数据对CIM类进行实例化。
2）动态映射界面显示：通过将CIM类图元和动态创建的实例对象图元进行连接，实现动态界面显示。
3）实时模型监控：该部分以静态模型映射为标准，对动态映射过程进行校验，若模型映射有误，报警并对其进行修改。
2.3.2 动态模型映射测试结果
首先，新建CIM类，例如导电设备类、电力变压器类、变电站类、电压等级类等。其次，对CIM类进行实例化，例如35kV母线PT绝缘监测为导电设备类的实例对象，主变主保护及低后备为电力变压器类的实例对象（实例对象来源于SCADA系统）。我们可以通过双击创建的实例查看它的映射关系，如图2为35kV母线PT绝缘监测的映射关系。
图2 动态模型映射界面显示
3 下一步的研究工作
该系统主要功能是实现对模型映射过程的测试与监控。SCADA系统作为数据采集端远远发挥不了其作用。下一步可将SCADA系统作为应用端，通过数据库访问模块实现对CIM DB的
访问，查询历史映射信息，并实现其图形界面显示的过程。
4 结论
CIM是IEC 61970标准的核心内容，通过对其进行深入研究，实现了CIM模型与SCADA系统间映射关系的可视化，方便用户查看模型映射过程及详细的模型信息，并实现对模型映射的正确性和完整性进行校验。
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