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1、主要研究内容123456背景介绍相关现行标准通用模型视图访问通用模型的服务 解决方案架构总结第1页/共22页4/17/2023一、背景介绍从历史上看，公共事业变电站工程部门和维护部门都倾向于与电网运行部门独立。举个例子，EMS（能量管理系统）或者是SCADA系统(数据采集与监视控制系统)一般不是变电站保护方案的完整模型，相反变电站维护方案通常对电力网络拓扑模型也只是浅层认知。这也正是位于墨西哥的CFE-联邦委员会所面临的挑战。然而，对于“智能电网”的需求，特别是“智能变电站”，在实时测量数据和实用新型共享这两个不同的领域之间创造了新的要求。虽然传统的维护部门和电网运行试着紧密合作，以分享更详细
2、的信息，但是这些部门仍很难合并。因此，这就有必要为CFE创建一个平台，此平台是网络模型和器件模型的合并，新的企业级应用程序可以显示在此平台上。本文旨在讨论利用网络和服务建模标准创建一个开放、灵活的开发环境。第2页/共22页4/17/2023二、相关现行标准A、IEC 61850服务模型B、IEC 61970公共信息模型第3页/共22页4/17/2023IEC 61850服务模型 IEC61850规定了产品/供应商的变电站数据对象的一般模型、产品/供应商的服务访问的一般模型、基于TCP/IP以太网协议的技术模型的映射以及基于配置语言XML的装置。IEC61850数据模型是一种面向对象的模型，该模
3、型不仅定义了公共数据点的基本数据类型，而且也严格定义了名称的使用和数据的组织方法。对于给定的移动服务，不论品牌和类型，对于相同功能对象的命名一般是相同的，如图1所示。第4页/共22页4/17/2023图1 对于任何制造商的服务类型A阶段频率测量的名称是相同的第5页/共22页4/17/2023图2 IEC 61850 网络体系架构第6页/共22页4/17/2023IEC 61970 公共信息模型 IEC 61970公共信息模型（CIM）最初被定义在IEC TC 57 W13公共事业运行系统中，仅仅用来描述数据。它不仅包括DMS或SCADA系统中的数据，而且还包括在停电管理系统中的数据。最近IEC
4、 TC WG14扩展了IEC 61968CIM，增加了信息模型与业务支持、维护应用程序的联系，如：资产管理系统（AMS）工作管理系统（WMS）架构管理系统（CMS）地理信息系统（GIS）第7页/共22页4/17/2023图3 电力系统及其资产的CIM模型 第8页/共22页4/17/2023图4 CIM网络模型的简化子集第9页/共22页4/17/2023三、通用模型视图 CIM定义了标准的对象类型和关系。CIM数据包含对象实例。CIM是个有很多类间路径的复杂模型。这使得显示数据很困难。为了使CIM数据更容易理解，创建了CIM视图。视图是个人容易了解数据的方法。例如，一个视图，对于电力系统工程师来
5、说可能包括变电站电压等级，而电压等级又包含服务。另一方面，对于一个维护工程师来讲，视图可能还涉及电力系统拓扑、继电器、继电器的设置。下面我们介绍一下IEC61850设备视图第10页/共22页4/17/2023IEC61850设备视图IEC61850提供了一个灵活的模型，该模型可以包含丰富的设备语义。事实上，IEC61850对象模型可用于具有添加语义的遗留变电站配置数据结构 视图不需要限制在CIM或IEC61850标准中。人们在视图中可以混合CIM和IEC61850的数据，如图5所示。第11页/共22页4/17/2023 图5 变电站配置数据记录映射到一个统一的IEC61850/CIM基本视图
6、第12页/共22页4/17/2023IEC61850设备视图 另外，视图不是静态的，而是需要与记录的添加，删除或更改后端系统而保持同步。一旦完成变电站配置记录到IEC61850/CIM视图的映射，服务提供者可以为浏览数据的消费者提供丰富的视图，如图6所示数据消费者GUI的屏幕截图。第13页/共22页4/17/2023 图6 GUI浏览服务数据的屏幕截图第14页/共22页4/17/2023四、用于访问通用模型的服务 IEC 61970包括一系列CIM数据交换服务。最近，IEC TC 57 WG 13，IEC 61970的作者已开始考虑一组称为OPC统一架构（OPC UA）的WEB服务。本节介绍了
7、OPC UA的网络服务为什么被WG 13和OPC UA的独特功能所选。IEC 61970文件的草案介绍了如何使用OPC UA对CIM进行数据交换，指出OPC UA首次是在IEC SC 65E WG 84的IEC 62541 OPC UA W网络服务中标准化的。IEC 62541 OPC UA对消息的内容不进行定义，但对于客户建立一个可靠的、双向的通信的服务器和基于视图的常用模型进行通信是唯一手段。第15页/共22页4/17/2023OPC UA功能中间件的中立性-OPC UA服务可以实现在各种各样的通信配置文件中。这意味着无论使用什么技术执行集合，都可以用单个的应用程序进行包装。应用程序的独立
8、性-相同的接口可用来包装任何一种应用程序，以使新包装不需要每次都开发一个应用程序来添加到系统。对运行和维护（O&M）应用程序的开发创建了一个一致的、简单的编程模型。基于视图的模型-这使得数据更易理解，而且“授权桌面”使得电力系统工程师不必依赖私人IT而完成许多常见的配置任务。此外，基于视图的模型可以消除大量的手动配置，因为配置工具可以自动发现哪些信息是可用的。标准服务-因为应用程序供应商可以“收缩包装”，一个CIM/OPC UA兼容的包装器，使用CIM和OPC UA可以通过应用程序供应商或第三方供应商提供的现成的连接器来降低公共集成成本。第16页/共22页4/17/2023五、解决方案架构 架
9、构的关键描述的是将遗留数据转化为一个通用模型并通过一个标准的服务进行公开。在包装DNP3网络的情况下，DNP3协议是选择性使用或根据需要用IEC61850包装。OPC UA提供了一种解决方案，不一定需要DNP3对IEC 61850协议进行转换。利用OPC UA，事实上DNP3或者IEC 61850用于字段通信可以靠OPC UA接口完全隐藏客户端，而无需靠IEC 61850协议包装DNP3协议。第17页/共22页4/17/2023图7 OPC UA的包装遥控协议用于创建一个基于IEC 61850的现有DNP服务的网络视图第18页/共22页4/17/2023除了要聚合变电站设备数据，还要整合与CIM相关的模型。OPC UA也可以把服务数据用于已合并的IEC 61850/CIM数据模型的上下文中。OPC UA接口可用于电力系统建模以及资产管理服务器以及可整合到一个连续的整体中的所有变电站数据中。如图所示第19页/共22页4/17/2023六、总结 本文讨论了基于IEC TC 57标准创建的基本视图的标准价值。虽然OPC UA网络服务的应用被刚刚采纳，但是上面的架构描述为需要电力系统和服务数据的应用程序提供了一个强有力的开发平台。第20页/共22页第21页/共22页4/17/2023感谢您的观看。第22页/共22页