淺析基于公共信息模型的能量管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

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1、淺析基于公共信息模型的能量管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)　　論文關(guān)鍵詞:公共信息模型　能量管理　系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)　　論文摘要:將IEC61970公共信息模型面向?qū)ο蟮慕Ｋ枷霊?yīng)用到數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建，根據(jù)對(duì)公共信息模型特征的分析，針對(duì)現(xiàn)實(shí)電力系統(tǒng)特征提出了一種基于公共信息模型建立能量管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，并描述了其建立過(guò)程?！　?前言隨著電力系統(tǒng)數(shù)字化建設(shè)的發(fā)展，各電力軟件生產(chǎn)廠商都推出了各自基午電力系統(tǒng)的應(yīng)用，由于各生產(chǎn)廠商都是在無(wú)規(guī)范無(wú)標(biāo)準(zhǔn)的情況下自主設(shè)計(jì)并開發(fā)自己的產(chǎn)品，導(dǎo)致各個(gè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享程度、集成度產(chǎn)品自我擴(kuò)展性差。隨著需求的變化，功能的擴(kuò)展，以前開發(fā)的產(chǎn)品將面臨

2、大量的浪費(fèi)。為此，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)控制及其通信的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的第57技術(shù)委員會(huì)(IECTC57)制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，其中第13工作組(S專業(yè)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)系列即IEC61970系列，使EMS的應(yīng)用軟件組件化和開放化。文中將根據(jù)電力系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)世界的特點(diǎn)，結(jié)合電網(wǎng)的實(shí)際情況，采用UML(UnifiedModelLanguage，統(tǒng)一建模語(yǔ)言)的描述方法，提出一種基于IEC61970/CIM標(biāo)準(zhǔn)模型的EMS數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建方法?！　?IEC61970/CIM簡(jiǎn)介CIM是IEC61970的核心部分，它提供了EMS信息的一個(gè)綜合邏輯視圖;定義了電力工業(yè)主要對(duì)象的公

3、共類、屬性及對(duì)象間的關(guān)系，用于電力工程、規(guī)劃、管理、運(yùn)行和財(cái)務(wù)等應(yīng)用的開發(fā)和集成。為方便起見(jiàn)，CIM被劃分為13個(gè)類包，290多個(gè)類。包括:域包、核心包、電線包、測(cè)量包、拓?fù)浒?、?fù)荷包、儲(chǔ)運(yùn)損耗包、保護(hù)包、發(fā)電包、財(cái)政包、預(yù)測(cè)包和能量安排包、SCADA包等。各個(gè)EMS應(yīng)用內(nèi)部可:以有各自的信Eli、描述，但只要在應(yīng)用程序(或構(gòu)件)接口語(yǔ)義級(jí)上基于CIM，不同廠商開發(fā)的應(yīng)用程序或不同系統(tǒng)的應(yīng)用就可以以同樣的方式訪問(wèn)公共數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用間的相互操作，提高應(yīng)用程序之間的兼容性及系統(tǒng)本身的開放性。CIM模型定義了三種關(guān)系:泛化(Generalization)、簡(jiǎn)單關(guān)

4、聯(lián)(Association)和聚合(Aggregation)。用UML表示的類和關(guān)系見(jiàn)圖l。　　3問(wèn)題的核心CIM是用面向?qū)ο蟮姆椒ǘx的一套電網(wǎng)模型，從調(diào)度中心EMS系統(tǒng)的角度來(lái)描述電力系統(tǒng)的設(shè)備及其屬性。CIM有許多表示方法，如UML,XML和數(shù)據(jù)庫(kù)定義等，EMS系統(tǒng)須直接或間接用數(shù)據(jù)庫(kù)定義來(lái)表達(dá)CIM。面向?qū)ο蠹夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能更直觀、更準(zhǔn)確地表現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界;更符合軟件開發(fā)的規(guī)律，縮短開發(fā)時(shí)間和減少開發(fā)費(fèi)用;大大提高了軟件的可重用性、可維護(hù)性和可擴(kuò)充性。然而，目前面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展還不成熟，而使用最廣泛，技術(shù)最成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)大都是關(guān)系型的。因此，如

5、何將CIM模型與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)更好地結(jié)合起來(lái)，是實(shí)現(xiàn)電力軟件標(biāo)準(zhǔn)化工作問(wèn)題的首要。　　4CIM分析　　4.1CIM模型的特征分析1)CIM采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，UML描述，定義了電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象模型，它提供了描述電力對(duì)象及其關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)。2)對(duì)象間的關(guān)系包括三種:泛化，簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)，聚合。3)對(duì)象之間的關(guān)系較復(fù)雜，層次較深。4)聚合關(guān)系與簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)的區(qū)別是增加了“整體與部分”的語(yǔ)義。5)簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)關(guān)系分為三種:多對(duì)多，一對(duì)多，一對(duì)一?！　?.2現(xiàn)實(shí)電力系統(tǒng)的特征分析1)結(jié)構(gòu)上是分層分級(jí)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，層次關(guān)系較為復(fù)雜。2)設(shè)備種類雖多，但數(shù)據(jù)量較大的設(shè)備元件(比如線路，電壓互

6、感器，電流互感器，保護(hù)裝置等)種類并不多，而大部分諸如“容器”(如地調(diào)，變電站等)或其它電氣設(shè)備(如機(jī)組、母線等)的數(shù)據(jù)量卻不大?！　?解決的辦法CIM模型的關(guān)系較為復(fù)雜，如果完全表達(dá)成關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的表將會(huì)不可避免的生成很多關(guān)系表來(lái)表達(dá)復(fù)雜的CIM關(guān)系，使得數(shù)據(jù)庫(kù)表數(shù)量增大。如果只是構(gòu)建CIM的對(duì)象，而不管關(guān)系的映射，數(shù)據(jù)庫(kù)便不能完整的遵循CIM模型，也就失去了標(biāo)準(zhǔn)的意義。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)研究，影響數(shù)據(jù)庫(kù)性能的一個(gè)很重要的因素是數(shù)據(jù)庫(kù)中的“大表”(即記錄最多表)。這些大表的記錄往往是與現(xiàn)實(shí)相對(duì)應(yīng)實(shí)體的實(shí)例;而關(guān)系表的記錄是各個(gè)對(duì)象之間的關(guān)系實(shí)體，所以數(shù)據(jù)量

7、是比較小的。數(shù)據(jù)庫(kù)的管理很大程度上是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的大表的管理。因此，構(gòu)建方法基于這樣一條原則:關(guān)系的映射盡可能采用設(shè)立外鍵的方法;在不影響數(shù)據(jù)庫(kù)性能的情況下，可以考慮建立一些必要的關(guān)系表，確保構(gòu)建的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)完全表達(dá)CIM模型的各種關(guān)系，以及隨IEC61970標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)的可擴(kuò)展性?！　?.1表示方法采用RationalRose工具和UML來(lái)表達(dá)構(gòu)建過(guò)程。RationalRose用同樣的符號(hào)來(lái)表達(dá)類和數(shù)據(jù)庫(kù)的表。數(shù)據(jù)庫(kù)名與類名相對(duì)，域和屬性相對(duì)。由于CIM模型只規(guī)定了對(duì)象的屬性，而沒(méi)有規(guī)定方法;數(shù)據(jù)庫(kù)的表也不包含方法，所以，隱去了類符號(hào)表達(dá)方法的部分。對(duì)于沒(méi)有必

8、要顯示屬性的類，為了方便，也隱去了屬性，單用一個(gè)矩形來(lái)表示。　　5