一種特高壓電網信息模型的建模方法及信息交互方法

2024-01-25 10:34:15 1

專利名稱：一種特高壓電網信息模型的建模方法及信息交互方法
技術領域：
本發明涉及智能電網信息集成領域的一種特高壓電網信息模型的建模方法及一種特高壓電網信息交互方法。
背景技術：
我國智能電網建設的戰略目標是建設以特高壓電網為骨幹網架，各級電網協調發展為目標，以信息化、自動化、互動化為特徵的堅強智能電網。智能電網的快速發展對特高壓電網的信息融合提出了新的要求。特高壓電網的信息融合的關鍵是特高壓電網中各個設備都要有統一的信息模型，目前廣泛採用的是由IEC61970/61968系列標準規定的標準CM模型；而標準CM模型中對特高壓直流輸電的抽象類涉及很少，不符合智能電網中特高壓電網直流輸電的發展趨勢，因此特高壓電網系統難以融入現有的智能電網系統。對特高壓電網進行抽象描述的特高壓電網信息模型是智能電網信息集成的基礎，如何合理地在能量管理系統(energy management system, EMS)、地理信息系統(geographyinformation system, GIS)、數據米集與監控系統(supervisory control and dataacquisition system, SCADA)和生產管理系統(production management system, PMS)等系統間實現特高壓電網信息模型的傳遞，即特高壓電網消息的傳遞，即實現特高壓電網的信息交互，降低特高壓電 網與現有智能電網系統在信息交互上的耦合性，從而反映特高壓電網運行和管理的情況，不僅是實現堅強智能電網信息交互的重要基礎，也是理論研究和工程實踐中急需解決的問題之一，所以需要提出一種特高壓電網的信息交互方法。

發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明的第一個目的是提供一種特高壓電網信息模型的建模方法，實現特高壓電網系統與原有的系統進行無縫的信息融合。實現上述目的的一種技術方案是:一種特高壓電網信息模型的建模方法，包括下列步驟:抽象分析步驟:對特高壓電網進行抽象分析，建立特高壓電網中各個設備所對應的抽象類並確定各個所述抽象類所在的功能包；具體分析步驟:對特高壓電網中的各個設備進行具體分析，確定特高壓電網中各個設備所對應的抽象類的屬性及屬性值類型；差異化分析步驟:將特高壓電網中的各個設備所對應的抽象類的屬性及屬性值類型與IEC61970/61968系列標準規定的標準CIM模型中的標準抽象類的屬性及屬性值類型進行比較，將各個所述的抽象類分為:新抽象類、擴展抽象類和已有抽象類；建模步驟:依據IEC61970/61968系列標準規定的標準CM模型；對各個所述的新抽象類和所述的擴展抽象類進行模型擴展，完成對特高壓電網信息模型的建模。進一步的，該特高壓電網信息模型的建模方法還包括業務場景診斷步驟，即根據業務場景的需求，在標準CIM模型中擴展新的功能包，使其滿足業務場景的需求。進一步的，所述差異化分析步驟中，一個特高壓電網中的設備在標準CIM模型中無對應的標準抽象類，則將該設備所對應的抽象類為一個新抽象類，根據業務場景，將該新抽象類放在相應的功能包中，該新抽象類的父類為標準CIM模型中的一個標準抽象類。再進一步的，該新抽象類還與其它的抽象類建立關聯或組合。進一步的，一個特高壓電網中的設備在標準CIM模型中有對應的標準抽象類，但該標準抽象類缺少業務場景所要求的屬性及屬性值，則該設備所對應的抽象類為一個擴展抽象類，該擴展抽象類為該設備所對應的標準抽象類上增加所述業務場景所要求的屬性及屬性值而派生的抽象類。進一步的，一個特高壓電網中的設備在標準CIM模型有對應的標準抽象類，則該設備對應的抽象類為一個已有抽象類， 直接建立該設備與對應標準抽象類的映射。與現有技術相比，本發明的一種特高壓電網信息模型建模方法所建立的信息模型，其與IEC61970/61968系列標準描述的標準CM模型比較一致，但擴展性比標準CM模型好，使特高壓電網與原有的系統進行無縫的信息融合，滿足特高壓電網直流輸電發展的趨勢。本發明的第二個目的是提供一種特高壓電網信息交互方法，允許使用者通過上述特高壓電網信息模型的建模方法而建立的信息模型設計特高壓電網消息，利用特高壓電網消息在基於IEC61970/61968標準的信息集成總線上的傳遞來實現不同系統間特高壓電網信息的交互，降低特高壓電網中各系統的耦合性。實現上述技術目的的一種技術方案是:一種特高壓電網信息交互方法，包括下列步驟:業務場景分析:分析特高壓電網的業務場景的需求，建立特高壓綜合信息管理平臺通過基於IEC61970/61968標準的信息集成總線與其它系統進行交互的信息交互圖，並從其它系統獲取相應的數據；特高壓電網消息建立步驟:根據IEC61870/61968系列標準規定的消息定義格式和本發明的一種特高壓電網信息模型的建模方法而建立的特高壓電網信息模型，建立滿足IEC61870/61968系列標準規定的特高壓電網消息，將所述的特高壓電網消息分為若干部分，並將所述的特高壓電網消息的各部分放入相應的功能包中；交換場景分析步驟:確定特高壓電網消息中各部分在所述基於IEC61970/61968標準的信息集成總線上的傳遞模式，實現特高壓電網信息交互。進一步的，所述業務場景分析步驟中，建立所述特高壓綜合信息管理平臺通過所述基於IEC61970/61968標準的信息集成總線與生產管理系統、數據採集與監控系統以及地理信息系統進行交互的信息交互圖，所述特高壓綜合信息管理平臺從所述生產管理系統、所述數據採集與監控系統以及所述地理信息系統對應獲取資產設備數據、量測數據以及拓撲和地理數據；所述特高壓電網消息建立步驟中，將特高壓電網消息對應分為資產設備信息部分、量測部分以及拓撲和地理信息部分；所述交換場景分析步驟中，確定特高壓電網消息中的拓撲和地理信息部分，以及量測部分以發布-訂閱模式進行信息交互，特高壓電網消息中的資產管理部分以請求-應答模式進行信息交互。進一步的，所述特高壓電網消息建立步驟中，特高壓電網消息中的量測部分在功能包MeasuremenList中，特高壓電網消息中的拓撲和地理信息部分在功能包NetworkDataset中，特高壓電網消息中的資產設備信息部分在功能包AssetList中。相比於現有技術，本發明的一種高壓電網信息交互方法克服了傳統點對點信息交互方式的弊端，降低了系統之間的耦合性。


圖1是本發明的一種特高壓電網信息模型的建模方法的示意圖；圖2是本發明的一種特高壓電網信息模型的建模方法的流程圖；圖3是本發明的一種特高壓電網信息交互方法的示意圖；圖4是本發明的一種特高壓電網信息交互方法的流程圖；圖5是一種特高壓電網信息模型的建模方法而建立的特高壓電網信息模型的結構圖；圖6是本發明的一種特高壓電網信息交互方法的順序圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明做出詳細的說明，但下述實施例並非用於限定本發明。本發明的一種特高壓電網信息模型的建模方法如圖1所示:該建模方法所建立的信息模型是一個面向對象的信息模型。其先對特高壓電網中的各個設備、資產、保護和管理進行抽象分析，提取特高壓電網中的各個設備、資產、保護和管理的抽象特徵，確定特高壓電網中各個設備、資產、保護和管理的抽象類以及抽象類的屬性，然後與IEC61970/61968系列標準規定的電力系統的標準CIM模型(公共信息模型Common Information Model)進行差異化分析，即將各個所述的抽象類與標準CIM模型中的標準抽象類進行比較後，對各個所述的抽象類進行模型擴展或模型映射，從而完成特高壓電網信息模型的建模，即建立一個CIM模型，最終建立特高壓電網中的各個設備、資產、保護和管理與特高壓電網信息模型中的對應抽象類之間的映射。請參閱圖2，本發明的一種特高壓電網信息模型的建模方法，包括下列步驟:業務場景診斷步驟:確定業務場景是否需要增加新的應用，若業務場景要求增加新的應用，則在標準CIM中擴展新的功能包以滿足業務場景的需求。抽象分析步驟:對特高壓電網進行抽象分析，即根據面向對象的思想確定特高壓電網的抽象類領域，即建立特高壓電網中的各個設備、資產、保護和管理所對應的抽象類；具體分析步驟:對特高壓電網中的各個設備、資產、保護和管理進行具體分析，確定各個所述抽象類的屬性及屬性值類型；差異化分析步驟:將各個所述的抽象類及其屬性與標準CIM模型中的各個標準抽象類及其屬性進行差異化分析，即進行比較。A.特高壓電網中一個設備、資產、保護或管理在標準CM模型已有對應的標準抽象類，則該設備、資產、保護或 管理對應的抽象類為一個已有抽象類。
B.特高壓電網中一個設備、資產、保護或管理在標準CM模型有對應的標準抽象類，但該標準抽象類缺少業務場景所要求的屬性及屬性值，則該設備、資產、保護或管理所對應的抽象類為一個擴展抽象類。C.特高壓電網中一個設備、資產、保護或管理在標準CM模型中無對應的標準抽象類，則將該設備所對應的抽象類為一個新抽象類。其中已有抽象類屬於標準CIM類，擴展新抽象類和新抽象類屬於擴展CIM類。依據IEC61970/61968系列標準的規定，擴展CM類都要依賴標準CM類而存在。建模步驟:差異化分析步驟確定的擴展CM類，遵循IEC61970/61968系列標準規定的CIM模型擴展原則，進行模型擴展，再建立特高壓電網中各個設備、資產、保護或管理與對應抽象類之間的映射，從而完成特高壓電網信息模型的建模。建模中，由於不能破壞標準CIM模型，依據IEC61970/61968系列標準的規定，擴展CIM類只能從相應的標準CIM類中派生而來。即新抽象類的父類為標準CIM模型中的一個標準抽象類，或者說一個新抽象類是從標準CIM模型中的一個標準抽象類集成而來的。擴展抽象類為標準CIM模型中對應的標準抽象類上增加業務場景所要求的屬性及屬性值而派生的抽象類。在對特高壓電網信息模型進行建模時，為了便於規範和理解，所有新抽象類及其屬性，以及擴展抽象類中增加的屬性的定義和命名均參考相關國際術語標準和文獻。對於差異化分析步驟確定的新抽象類及其屬性，以及擴展抽象類中增加的屬性，遵循IEC61970/61968系列標準規定的CIM標準模型的擴展原則進行擴展，從而完成特高壓電網信息模型的建模。其中新抽象類的父類為標準CIM模型中的一個標準抽象類，即所述的新抽象類是由標準CIM模型中相應的標準抽象類繼承而來的。根據該新抽象類的功能確定其所在的功能包，確定其相應的屬性 ，還可根據業務場景的要求與其它抽象類建立相應的關聯或組合關係。在本發明的一種特高壓電網信息模型的建模方法中，為了便於規範和理解，所有新抽象類及其屬性的定義和命名均參考相關國際術語標準和文獻。本發明的一種特高壓電網信息交互方法是基於IEC61970/61968的信息集成總線I的實現的:請參閱圖3，特高壓綜合信息管理平臺11通過接口連接在基於IEC61970/61968標準的信息集成總線1，利用特高壓電網消息在IEC61970/61968標準的信息集成總線I上的傳遞，與生產管理系統12、數據採集與監控系統13以及地理信息系統14等系統進行信息交互。特高壓電網消息在基於IEC61970/61968標準的信息集成總線I上以發布_訂閱或請求-應答的模式進行傳遞，實現信息交互，通過基於IEC61970/61968標準的信息集成總線I傳遞的特高壓電網消息是基於本發明的一種特高壓電網信息模型的建模方法而建立的信息模型而建立的，該信息模型的結構圖如圖5所示。本發明的一種特高壓電網信息交互方法的步驟如圖4所示。業務場景分析步驟:對特高壓綜合信息管理平臺11的業務場景進行分析，確定特高壓綜合信息管理平臺11與地理信息系統14、數據採集與監控系統13和生產管理系統12的信息交互圖，並從地理信息系統14獲取拓撲和地理數據，從數據採集與監控系統13獲取量測數據，從生產管理系統12獲取資產設備數據；特高壓電網消息建立步驟:基於本發明的一種特高壓電網的信息模型的建模方法而建立的信息模型，建立特高壓電網消息，特高壓電網消息對應地分為三部分:拓撲和地理信息部分、量測部分和資產設備信息部分。其中:量測部分放在功能包MeasuremenList中，拓撲和地理信息部分放在功能包NetworkDataset中，資產設備信息部分放在功能包AssetList中，如附圖5所示。交換場景分析:對特高壓電網的交換場景進行分析，確定特高壓電網消息中各部分在基於IEC61970/61968標準的信息集成總線I上的傳遞模式，選擇對應的動詞和名詞進行信息交互，該動詞和名詞必須遵循IEC61970/61968系列標準的規定。特高壓綜合信息管理平臺11以發布-訂閱模式從地理信息系統14獲取拓撲和地理數據，從數據採集與監控系統13獲取量測數據，以請求-應答模式從生產管理系統12獲取資產設備數據。即特高壓電網消息中，量測部分以及拓撲和地理信息部分是以發布-訂閱模式進行交互的，資產設備信息部分是以請求-應答模式進行交互的。特高壓綜合信息平臺11與其它系統進行信息交互的順序圖如附圖6所示。綜上所述，本發明的一種特高壓電網信息模型的建模方法，利用面向對象的方法對特高壓電網進行了統一信息建模，解決了特高壓電網在智能電網信息集成中的統一表達；同時本發明的一種特高壓電網信息交互方法，利用基於IEC61970/61968標準的信息集成總線1，根據特高壓綜合信息管理平臺11與其它系統信息交互的業務場景分析，基於本發明的一種特高壓電網信息模型的建模方法而建立的信息模型建立特高壓電網消息，參考信息交換場景的特徵選擇對應的動詞或名詞，實現特高壓綜合信息管理平臺11與其它系統的信息交互，解決了特高壓電網在智能電網設備管理和電網調度中的應用。所述實施例僅是為了方便說明而舉例，本發明所主張的權利範圍應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於所 述實施例。凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種特高壓電網信息模型的建模方法，包括下列步驟: 抽象分析步驟:對特高壓電網進行抽象分析，建立特高壓電網中各個設備所對應的抽象類並確定各個所述抽象類所在的功能包； 具體分析步驟:對特高壓電網中的各個設備進行具體分析，確定特高壓電網中各個設備所對應的抽象類的屬性及屬性值類型； 差異化分析步驟:將特高壓電網中的各個設備所對應的抽象類的屬性及屬性值類型與IEC61970/61968系列標準規定的標準CIM模型中的標準抽象類的屬性及屬性值類型進行比較，將各個所述的抽象類分為:新抽象類、擴展抽象類和已有抽象類； 建模步驟:依據IEC61970/61968系列標準規定的標準CIM模型；對各個所述的新抽象類和所述的擴展抽象類進行模型擴展，完成對特高壓電網信息模型的建模。
2.根據權利要求1所述的一種特高壓電網信息模型的建模方法，其特徵在於:該特高壓電網信息模型的建模方法還包括業務場景診斷步驟，即根據業務場景的需求，在標準CM模型中擴展新的功能包，使其滿足業務場景的需求。
3.根據權利要求1所述的一種特高壓電網信息模型的建模方法，其特徵在於:所述差異化分析步驟中，一個特高壓電網中的設備在標準CIM模型中無對應的標準抽象類，則將該設備所對應的抽象類為一個新抽象類，根據業務場景，將該新抽象類放在相應的功能包中，該新抽象類的父類為標準CIM模型中的一個標準抽象類。
4.根據權利要求3所述的一種特高壓電網信息模型的建模方法，其特徵在於:該新抽象類還與其它的抽象類建立關聯或組合。
5.根據權利要求1所述 的一種特高壓電網信息模型的建模方法，其特徵在於:一個特高壓電網中的設備在標準CIM模型中有對應的標準抽象類，但該標準抽象類缺少業務場景所要求的屬性及屬性值，則該設備所對應的抽象類為一個擴展抽象類，該擴展抽象類為該設備所對應的標準抽象類上增加所述業務場景所要求的屬性及屬性值而派生的抽象類。
6.根據權利要求1所述的一種特高壓電網信息模型的建模方法，其特徵在於:一個特高壓電網中的設備在標準CIM模型有對應的標準抽象類，則該設備對應的抽象類為一個已有抽象類，直接建立該設備與對應標準抽象類的映射。
7.一種特高壓電網信息交互方法，包括下列步驟: 業務場景分析:分析特高壓電網的業務場景的需求，建立特高壓綜合信息管理平臺(11)通過基於IEC61970/61968標準的信息集成總線(I)與其它系統進行交互的信息交互圖，並從其它系統獲取相應的數據； 特高壓電網消息建立步驟:根據IEC61870/61968系列標準規定的消息定義格式和權利要求I所述的一種特高壓電網信息模型的建模方法而建立的特高壓電網信息模型，建立滿足IEC61870/61968系列標準規定的特高壓電網消息，將所述的特高壓電網消息分為若干部分，並將所述的特高壓電網消息的各部分放入相應的功能包中； 交換場景分析步驟:確定特高壓電網消息中各部分在所述基於IEC61970/61968標準的信息集成總線(I)上的傳遞模式，實現特高壓電網信息交互。
8.根據權利要求7所述的一種特高壓電網信息交互方法，其特徵在於: 所述業務場景分析步驟中，建立所述特高壓綜合信息管理平臺(11)通過所述基於IEC61970/61968標準的信息集成總線(I)與生產管理系統(12)、數據採集與監控系統(13)以及地理信息系統(14)進行交互的信息交互圖，所述特高壓綜合信息管理平臺(11)從所述生產管理系統(12)、所述數據採集與監控系統(13)以及所述地理信息系統(14)對應獲取資產設備數據、量測數據以及拓撲和地理數據； 所述特高壓電網消息建立步驟中，將特高壓電網消息對應分為資產設備信息部分、量測部分以及拓撲和地理信息部分； 所述交換場景分析步驟中，確定特高壓電網消息中的拓撲和地理信息部分，以及量測部分以發布-訂閱模式進行信息交互，特高壓電網消息中的資產管理部分以請求-應答模式進行信息交互。
9.根據權利要求7所述的一種特高壓電網信息交互方法，其特徵在於:所述特高壓電網消息建立步驟中，特高壓電網消息中的量測部分在功能包MeasuremenList中，特高壓電網消息中的拓撲和地理信息部分在功能包NetworkDataset中，特高壓電網消息中的資產設備信息部分在功能包AssetList中。
全文摘要
本發明公開了智能電網信息集成領域的一種特高壓電網信息模型的建模方法，首先對特高壓電網進行抽象分析，確定特高壓電網的抽象類領域；再對特高壓電網中的各個設備進行具體分析，提取特高壓電網中各個設備所對應的抽象類的屬性及屬性值類型；接著將特高壓電網中各個設備所對應的抽象類及其屬性與IEC61970/61968系列標準規定的CIM標準模型進行差異化分析，將特高壓電網中各個設備所對應的抽象類分為標準CIM類和擴展CIM類，標準CIM類直接建立映射。本發明還公開了智能電網信息集成領域的一種特高壓電網信息交互方法，針對業務場景的需求，將根據本發明的一種特高壓電網信息模型的建模方法而建立的特高壓電網消息，在基於IEC61970/61968標準的信息集成總線上進行信息交互。
文檔編號G06Q50/06GK103218753SQ201310125019
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月11日 優先權日2013年4月11日
發明者張怡, 毛俊, 楊建平, 王治華, 沈兵兵, 劉 東, 楊德祥, 何紅強 申請人:國家電網公司, 上海市電力公司, 國電南瑞科技股份有限公司