1.國(guó)網(wǎng)杭州供電公司,浙江 杭州310009

2.杭州余杭供電公司,浙江 杭州 311100

3.杭州臨安供電公司,浙江 杭州 311300

GU Jian-wei1, ZHANG Peng2, CHENG Wei-dong3

1. State Grid Hangzhou Power Supply Company, Hangzhou 310009, China

2. State Grid Yuhang Power Supply Company, Yuhang 311100, China

3.State Grid Hangzhou Lin’an Power Supply Company, Lin’an 311300, China

文章編號(hào): 2095-641X(2018)03-0087-07 中圖分類號(hào): TP319

 

為了解決配網(wǎng)生產(chǎn)與客戶營(yíng)銷系統(tǒng)之間的信息集成問(wèn)題,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐,文章對(duì)電力公司生產(chǎn)與營(yíng)銷信息集成的關(guān)鍵模型進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)比分析生產(chǎn)與營(yíng)銷業(yè)務(wù)中關(guān)鍵概念的IEC61968模型,理清了用戶接入點(diǎn)、計(jì)量點(diǎn)以及受電點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)模型,為基于IEC61968/61970標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)義集成營(yíng)配貫通實(shí)現(xiàn)打下了基礎(chǔ)。給出了建立配網(wǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)與營(yíng)銷系統(tǒng)語(yǔ)義模型的過(guò)程并描述了基于統(tǒng)一模型驅(qū)動(dòng)的營(yíng)配集成開(kāi)發(fā)方法,可用于指導(dǎo)營(yíng)配信息集成工作。

 

關(guān)鍵詞 : 智能配電網(wǎng); 公共信息模型; 營(yíng)配融合; 語(yǔ)義集成;

 

DOI：10.16543/j.2095-641x.electric.power.ict.2018.03.014

ABSTRACT

To solve the information integration problem between the production management system (PMS) and customer management system (CMS), based on the practical experience, this paper studied the key models in the integration of PMS and CMS. By comparing some concepts in PMS and CMS, this paper presented the corresponding models including EnergyConnection, UsagePoint and ServiceLocation in IEC 61968 standard to provide a foundation for the semantic integration of CMS and PMS supported by the common information model (CIM) established in IEC 61968/61970 standards. In addition, the process to make a semantic model and the integration development approach of CMS and PMS is described, which provides a reference for the integration work of CMS and PMS.

KEY WORDS : smart distribution network; common information model; integration of CMS and PMS; semantic integration;

 

著錄格式：顧建煒, 張鵬, 程煒東. 基于語(yǔ)義集成的營(yíng)配融合研究與應(yīng)用[J]. 電力信息與通信技術(shù), 2018, 16(3): 87-93.

 

“十二五”期間,配用電領(lǐng)域作為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)將得到大力關(guān)注和發(fā)展。用電信息采集、配電自動(dòng)化、園區(qū)信息集成、電動(dòng)汽車充放電設(shè)施等多種試點(diǎn)項(xiàng)目的建設(shè),大大促進(jìn)和引領(lǐng)了配用電領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展[1]。隨著信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化程度的提高,在區(qū)域電網(wǎng)中,配電與用電業(yè)務(wù)的結(jié)合日趨緊密,隨之對(duì)信息共享的要求更為迫切[2];同時(shí),隨著分布式電源、儲(chǔ)能裝置、電動(dòng)汽車充放電設(shè)施等新元素出現(xiàn),配用電領(lǐng)域相應(yīng)新型業(yè)務(wù)快速開(kāi)展。而目前在區(qū)域電網(wǎng)中,配電業(yè)務(wù)和用電業(yè)務(wù)比較獨(dú)立,數(shù)據(jù)共享能力不強(qiáng),配電生產(chǎn)和用電營(yíng)銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的信息互操作能力比較弱[3],給區(qū)域配用電業(yè)務(wù)應(yīng)用的開(kāi)展帶來(lái)了不便。

本文針對(duì)智能配電網(wǎng)建設(shè)中出現(xiàn)的配網(wǎng)生產(chǎn)與營(yíng)銷信息模型不統(tǒng)一導(dǎo)致異構(gòu)系統(tǒng)信息交換不流暢問(wèn)題,設(shè)計(jì)了適用于營(yíng)配業(yè)務(wù)融合的統(tǒng)一信息模型,并且提出了生產(chǎn)系統(tǒng)（PMS）與營(yíng)銷系統(tǒng)信息融合的技術(shù)平臺(tái)邏輯架構(gòu),以全面支持公共信息模型（Common Information Model,CIM）推廣應(yīng)用的開(kāi)展。

 

互操作被視為是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵因素。任何信息要實(shí)現(xiàn)共享,對(duì)同一事物語(yǔ)義有相同理解是基本的要求。按照IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）的定義,互操作指的是2個(gè)及以上來(lái)自相同或不同供應(yīng)商的系統(tǒng)（設(shè)備或組件）能夠交互信息和使用信息正確地協(xié)作。國(guó)際智能電網(wǎng)委員會(huì)（Grid Wise Architecture Council,GWAC） [4]給出了電力企業(yè)更準(zhǔn)確的8層互操作定義,從體系架構(gòu)、信息架構(gòu)以及技術(shù)架構(gòu)方面提出了相關(guān)的要求,從多層次全面地體現(xiàn)了智能電網(wǎng)互聯(lián)互通的內(nèi)在需求。

 

語(yǔ)義互操作架構(gòu)技術(shù)部分包括基礎(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)互操作和語(yǔ)法互操作?；A(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)互操作主要包括不同的計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商所提供的產(chǎn)品,其所用操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議不同,從而產(chǎn)生異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,使上層的數(shù)據(jù)與應(yīng)用在異構(gòu)環(huán)境下無(wú)法實(shí)現(xiàn)相互傳輸與通信。網(wǎng)絡(luò)層互操作主要目的是實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間設(shè)備互聯(lián),網(wǎng)絡(luò)軟件互操作與數(shù)據(jù)互通信,最終為數(shù)據(jù)層與應(yīng)用層的集成提供一致、通暢的網(wǎng)絡(luò)支撐環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議不兼容是導(dǎo)致異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的首要原因,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)層互操作,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)支持平臺(tái)具有的功能,主要涉及網(wǎng)絡(luò)接入與交換技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)。

 

語(yǔ)法互操作主要體現(xiàn)在系統(tǒng)間交換信息格式的理解。語(yǔ)法互操作相當(dāng)于對(duì)交互的編碼信息格式和結(jié)構(gòu)一致性的管理。合適的語(yǔ)法有利于內(nèi)容的分解,但是它不管內(nèi)容是否有意義。信息系統(tǒng)互操作本質(zhì)上是為了實(shí)現(xiàn)各孤立運(yùn)行系統(tǒng)中信息（數(shù)據(jù)）的共享與交換,數(shù)據(jù)層的集成語(yǔ)法互操作可通過(guò)數(shù)據(jù)集成（采取包括數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)復(fù)制、數(shù)據(jù)聯(lián)邦等方式）和SOA服務(wù)的方式實(shí)現(xiàn)。

 

GWAC定義的8層互操作可歸納為技術(shù)層、信息層和組織層互操作[4],其中E表示電力,I表示信息。GWAC互操作層次分類如圖1所示。

 

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)與營(yíng)銷融合關(guān)鍵概念的梳理,在語(yǔ)義上明確了各個(gè)概念之間的關(guān)系,生產(chǎn)人員與營(yíng)銷人員在討論具體營(yíng)配貫通業(yè)務(wù)場(chǎng)景中沒(méi)有歧義,大大加快了營(yíng)配協(xié)同應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。

 

根據(jù)營(yíng)配融合統(tǒng)一模型,對(duì)用戶接入點(diǎn)、計(jì)量點(diǎn)以及受電點(diǎn)進(jìn)行了資源描述框架（Resource Description Framework,RDF）[17]的模型實(shí)例文件的抽取。以下為一個(gè)營(yíng)配融合模型的配用電CIM/XML文件實(shí)例,列出了計(jì)量點(diǎn)、受電點(diǎn)和接入點(diǎn)模型。

 

< cim:UsagePoint rdf:id=”npx-cigwdcdgds”>//計(jì)量點(diǎn)描述

<cim:IdengifiedObject.name>00341T0018<cim: IdengifiedObject.name>

<cim:UsagePoint.Equipments rdf: resource=”#jitronzj4dwv5ue.Se7qs”

<cim:UsagePoint.SerciceLocation rdf:resource=”#k3sDXpTa941BnbpcJoa80u”

</cim:UsagePoint>

< cim:ServiceLocation rdf:id=” k3sDXpTa941BnbpcJoa80u”>//受電點(diǎn)描述

<cim:IdengifiedObject.name>杭州叉車集團(tuán)股份有限公司</cim:IdengifiedObject.name>

<cim:IdengifiedObject.description>總?cè)萘?800+ 1250

</cim:IdengifiedObject.description>

</cim:ServiceLocation>

< cim:EnergyConsumer rdf:id=” jitronzj4dwv5ue.Se7qs”> //接入點(diǎn)描述

<cim:IdengifiedObject.name>杭叉1#</cim:Id-engifiedObject.name>

<cim:EnergyConsumer.ratedS.unitMultiplier>k<cim:EnergyConsumer.ratedS. unitMultiplier >

<cim:EnergyConsumer.ratedS.untiSymbol>VA<cim:EnergyConsumer.ratedS.Valu>

<cim:EnergyConsumer.ratedS.Value>500< cim:EnergyConsumer.ratedS.Value>

</cim: EnergyConsumer >

 

該CIM標(biāo)準(zhǔn)模型下的RDF文件描述了以下幾方面數(shù)據(jù)：用戶計(jì)量點(diǎn)UsagePoint的編號(hào)和名稱;用戶受電點(diǎn)ServiceLocation的編號(hào)、名稱以及總?cè)萘?該容量在頂層類IdentifiedObject中的描述中表達(dá);用戶接入點(diǎn)EnergyConsumer中描述了編號(hào)、名稱、用戶數(shù)、基準(zhǔn)電壓以及額定視在功率等信息,并且也描述了該用戶點(diǎn)是否是常供電源節(jié)點(diǎn)。

模型驗(yàn)證是檢驗(yàn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)者輸出的中間數(shù)據(jù)文件是否符合所定義模型的語(yǔ)義語(yǔ)法要求。按照營(yíng)配融合統(tǒng)一模型的規(guī)定,對(duì)上述輸出序列化的模型RDF實(shí)例文件進(jìn)行語(yǔ)義校驗(yàn)。模型驗(yàn)證是強(qiáng)制要求,不符合模型驗(yàn)證的文件不被允許輸出給數(shù)據(jù)消費(fèi)者。

 

互操作結(jié)果驗(yàn)證工具驗(yàn)證數(shù)據(jù)交換完畢后的數(shù)據(jù)互操作是否正確。數(shù)據(jù)消費(fèi)者同樣使用適配器,按子集模型的約定格式,導(dǎo)出數(shù)據(jù)交換文件,利用數(shù)據(jù)檢驗(yàn)工具,檢驗(yàn)兩者是否一致。主要包括以下幾個(gè)方面：設(shè)備之間的重?cái)?shù)表達(dá)是否與模型一致;設(shè)備屬性與類所規(guī)定的模型是否一致;設(shè)備拓?fù)涫欠衽c拓?fù)淠Ｐ捅磉_(dá)一致。

 

若通過(guò)了這幾方面的檢驗(yàn),才可以認(rèn)為此次數(shù)據(jù)交換成功。若不通過(guò),則應(yīng)查明問(wèn)題產(chǎn)生的原因,修正并繼續(xù)交換數(shù)據(jù),繼續(xù)進(jìn)行校驗(yàn)。在對(duì)營(yíng)配融合統(tǒng)一模型文件的校驗(yàn)中,可以發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法和語(yǔ)義的錯(cuò)誤。以下實(shí)例給出了校驗(yàn)可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題,如類型出錯(cuò)、孤立節(jié)點(diǎn)、變壓器屬性錯(cuò)誤等。

 

BaseVoltage.nominalVoltage.unitMultiplie

Undefined property//屬性值數(shù)據(jù)類型為CIMDatatype類型的屬性,通過(guò)校驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不存在該屬性

BaseVoltage.nominalVoltage.unitSymbol

BaseVoltage.nominalVoltage.value

Conductor.length

Conductor.length.unitMultiplier

Conductor.length.unitSymbol

ConnectivityNode

Isolated node//校驗(yàn)出孤立的連接點(diǎn)

Feeder.NormalHeadTerminal

Minimum cardinality of Property//校驗(yàn)出缺少端子

PowerTranformerEnd.PowerTransformer

PowerTransformerEnd.PowerTransformer

Minimum cardinality of Property//校驗(yàn)出模型文件中不存在PowerTransformer屬性

PowerTransformerEnd.connectionKind

PowerTransformerEnd.g

Literal value for Object property//校驗(yàn)出屬性為空

PowerTransformerEnd.r

PowerTransformerEnd.ratedS

PowerTransformerEnd.x

Substation.NormalEnergizingFeeder

Minimum cardinality of Property//校驗(yàn)出缺少端子

Switch.CompositeSwitch

Terminal.phases

TransformerEnd.Terminal

Minimum cardinality of Property//校驗(yàn)出缺少端子

VoltageLevel.highVoltageLimit

Literal value for Object property//校驗(yàn)出屬性為空

 

營(yíng)配貫通是國(guó)家電網(wǎng)公司提升客戶服務(wù)質(zhì)量、精益化管理電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)工作。由于缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的營(yíng)配信息模型,在營(yíng)配數(shù)據(jù)集成中存在諸多問(wèn)題。本文從統(tǒng)一營(yíng)配融合模型為工作出發(fā)點(diǎn),理清了目前生產(chǎn)和營(yíng)銷側(cè)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)概念,遵照IEC61968標(biāo)準(zhǔn)給出一套科學(xué)穩(wěn)定的營(yíng)配融合模型,用標(biāo)準(zhǔn)模型指導(dǎo)營(yíng)配信息集成實(shí)踐,該工作已在國(guó)家電網(wǎng)公司營(yíng)配貫通工作中取得良好的應(yīng)用效果。

 

參考文獻(xiàn)

[1] 趙江河, 陳新, 林濤, 等. 基于智能電網(wǎng)的配電自動(dòng)化建設(shè)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2012, 36(18): 33-36. 

ZHAO Jiang-he, CHEN Xin, LIN Tao, et al.Distribution automation construction in smart grid[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(18): 33-36.

[2] 王繼業(yè), 張崇見(jiàn). 電力信息資源整合方法綜述[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2006, 30(9): 83-87. 

WANG Ji-ye, ZHANG Chong-jian.Overview of methods on integrating power information resource[J]. Power System Technology, 2006, 30(9): 83-87.

[3] 張鋒明, 付俊強(qiáng), 李孝蕾, 等. 地區(qū)智能電網(wǎng)調(diào)配自動(dòng)化貫通模式[J]. 廣東電力, 2016, 29(4): 122-127. 

ZHANG Feng-ming, FU Jun-qiang, LI Xiao-lei, et al.Dispatching and distribution automation integrations patterns of regional smart grids[J]. Guangdong Electric Power, 2016, 29(4): 122-127.

[4] GridWise Architecture Council. GridWise interoperability context-setting framework[R/OL].[2017-08-10]. .

[5] 王倩, 鄧龍君, 程曉曉, 等. 基于IEC61968和SG-CIM的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)交互模型[J]. 電力信息與通信技術(shù), 2016, 14(10): 28-33. 

WANG Qian, DENG Long-jun, CHENG Xiao-xiao, et al.The IOT system and network automation data interaction model based on IEC61968 and SG-CIM[J]. Electric Power Information and Communication Technology, 2016, 14(10): 28-33.

[6] 何克清, 何揚(yáng)帆, 王翀, 等. 本體元建模理論與方法及其應(yīng)用[M].北京: 科學(xué)出版社, 2008.

[7] 曲朝陽(yáng), 孫鵬飛. 基于本體語(yǔ)言O(shè)WL的電網(wǎng)領(lǐng)域知識(shí)表示方法[J]. 東北電力大學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 32(4): 30-34. 

QU Zhao-yang, SUN Peng-fei.A method of knowledge representation in power grid domain based on OWL[J]. Journal of Northeast Dianli University, 2012, 32(4): 30-34.

[8] 徐兵元, 胡永華. 基于SOA的語(yǔ)義集成應(yīng)用研究[J]. 電力信息化, 2012, 10(8): 25-30. 

XU Bing-yuan, HU Yong-hua.Research and application of SOA based semantic integration[J]. Electric Power Information Technology, 2012, 10(8): 25-30.

[9] 余朋飛, 宋曉, 張霖, 等. 基于語(yǔ)義面向服務(wù)架構(gòu)的信息集成系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究[J]. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng), 2009, 15(5): 959-967. 

YU Peng-fei, SONG Xiao, ZHANG Lin, et al.Architecture for information integration system based on semantic SOA[J]. Computer Integrated Manufacturing Systems, 2009, 15(5): 959-967.

[10] 顧建煒, 李曉波, 王海彪, 等. 基于本體的IEC61968松耦合消息模型研究與應(yīng)用[J]. 電力信息化, 2012, 10(7): 36-40. 

GU Jian-wei, LI Xiao-bo, WANG Hai-biao, et al.Research and application of ontology-based IEC61968 loose-coupling message model[J]. Electric Power Information Technology, 2012, 10(7): 36-40.

[11] 劉東, 張沛超, 李曉露. 面向?qū)ο蟮碾娏ο到y(tǒng)自動(dòng)化[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2009.

[12] 于洋, 劉東, 陸一鳴, 等. 基于本體的IEC 61968標(biāo)準(zhǔn)信息模型一致性校驗(yàn)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2012, 36(14): 46-51. 

YU Yang, LIU Dong, LU Yi-ming, et al.Consistency validation for IEC61968 information model based on ontology[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(14): 46-51.

[13] 劉超, 仇英輝. CIM的互操作性及其深度融合[J]. 電網(wǎng)與清潔能源, 2013, 29(11): 55-58, 64. 

LIU Chao, QIU Ying-hui.CIM interoperability and its depth fusion[J]. Power System and Clean Energy, 2013, 29(11): 55-58, 64.

[14] 靳丹, 蔡璽, 馬志程, 等. 營(yíng)配業(yè)務(wù)一體化平臺(tái)應(yīng)用研究[J]. 電力信息與通信技術(shù), 2015, 13(2): 127-131. 

JIN Dan, CAI Xi, MA Zhi-cheng, et al.Study on the application of the integration of marketing and distribution platform[J]. Electric Power Information and Communication Technology, 2015, 13(2): 127-131.

[15] IEEE. IEEE draft guide for smart grid Interoperability of energy technology and information technology operation with the electric power system(EPS), and end use applications and loads: P2030[S]. 2011.

[16] IEC. Energy management system application program interface(EMS-API): Part301 common information model(CIM) base: IEC 61970-301[S]. 2003.

[17] 趙俊峰, 莊哲寅, 承軼青, 等. 資源描述框架語(yǔ)義網(wǎng)視角下的智能電網(wǎng)模型[J]. 華電技術(shù), 2014, 36(4): 19-21, 77.

 

顧建煒（1976-）,男,高級(jí)工程師,從事配電自動(dòng)化工程管理及電力生產(chǎn)信息系統(tǒng)研究與建設(shè)工作,gu-jianwei@126.com;

張鵬（1983-）,男,高級(jí)工程師,從配網(wǎng)建設(shè)與管理工作;

程煒東（1980-）,男,高級(jí)工程師,從事配網(wǎng)建設(shè)與管理工作。