基于CIM/CIS的集成平臺在電力企業的應用

汪 昆，樊笑利，潘堅躍

（杭州市電力局，杭州 310009）

IEC 61970標準化技術能有效集成不同廠家、不同控制中心眾多復雜的應用功能。近年來，針對這一標準的研究和應用一直是國內外的研究熱點。目前IEC 61970-301的公共信息模型（Common Information Model， CIM）[1]Base部分已成為正式IEC標準。組件接口規范（CIS）[2]定義了信息傳輸的語法。國內外已進行了多次互操作實驗，并取得了很好的效果，但作為一套規模龐大且技術復雜的系列標準尚處于研究和完善階段。電力系統應用CIM和CIS的意義在于消除信息孤島，要求所新建系統能直接遵循標準，并改造已有系統使之符合標準。

杭州市電力局集成平臺應用于2004年，選擇了以集成總線作為集成框架的建設策略，而在具體實現上側重于通過中心數據庫的方式來達到應用系統信息的交互。原系統難以提供IEC 61970的高速數據訪問（HSDA）/時序數據服務（TSDA），也不能提供IEC 61970的通用數據訪問（GDA），CIS內存運行的模式（服務器效能）和跨平臺模型映射工具也存在問題。基于CIM/CIS的DF8600E技術平臺，較好地解決了上述問題，為Ⅲ/Ⅳ區應用系統提供了基于CIM的電網模型、電網實時及歷史運行狀態及可縮放矢量圖形（SVG）格式的圖形。

1 DF8600E平臺的基本工作原理及技術特點

1.1 主要功能

DF8600E平臺在電網統一模型的基礎上，可對來自能量管理（EMS）、電能計量（TMR）、調度生產管理（OMS）以及其它生產管理信息等多個系統的模型、圖形以及實時和非實時數據進行整合處理。它是提供各應用系統實時數據交換和共享的通道，實現模型、圖形管理以及豐富的數據管理、展現、挖掘功能，提供統一的信息服務和開放的集成開發環境，進而實現各種新的綜合分析應用功能，為全面提升調度系統駕馭大電網的能力打下了堅實基礎，也為資源優化配置、全面提高電網調度運行管理水平做好技術儲備。

1.2 體系結構

DF8600E平臺的基本結構如圖1所示。DF8600單元應用接口（UAI）層是基于公用對象請求代理程序結構（CORBA）技術，實現應用跨平臺的訪問和通信，而底層是消息收/發系統，保證可擴展標志性語言（XML）格式的消息在應用系統間可靠、安全地傳遞。圖1中DF8600單元應用服務（UAA）為各應用系統數據的專有格式與CIM之間的映射，以使一些數據模型不符合IEC 61970/IEC 61968標準的老系統無縫接入，實現老、新系統的數據交換，有效地利用了企業的先期投資價值。

圖1 DF8600E架構示意圖

2 DF8600E平臺的技術改進

原生產集成平臺先后集成數據采集與監控系統（SCADA）、生產管理系統和電能計量系統，CIS服務器程序采用內存視圖方式，初始化階段需要極大內存空間和時間，新系統改用成熟的實時庫方式，對原有GDA，HSDA和TSDA服務也做了改進。同時還增加了跨平臺模型映射工具，使得其他系統能更簡捷地接入本系統。相關的技術區別如表1所示。

2.1 改進原有系統功能及關鍵技術

2.1.1 GDA與HSDA服務的技術改進

通過多次與其他主流應用程序接口（API）廠家進行互操作實驗，修正原有CIS函數應用層的差異，使得GDA及HSDA服務能夠滿足更多主流API的運行環境要求，可以較好地支持主流API接口。

2.1.2 跨平臺的模型映射工具的技術改進

原有的模型映射工具運行于Windows環境，隨著系統效率及安全性的要求越來越高，系統運行環境開始向linux及unix上轉移，原有的映射工具雖然也是使用QT這類跨平臺的工具編寫，但是底層的數據庫接口沒有完成跨平臺移植，在DF8600E中完成了這一工作。

2.1.3 CIS內存運行模式的技術改進

原CIS服務器程序采用共享內存映射方式，新系統改用東方電子已經非常成熟的實時庫方式。在實時庫中先建立各個CIM類表，而CIM類表的域也是按照61970標準建立，初始化時根據CIM模型一次性寫入，后期運行時再修改其中的內容。其特點是內存占用小，初始化迅速，并且增加了并發數，極大地提高了CIS服務器的使用效能。

2.2 GDA服務的優化

2.2.1 GDA的功能

該程序的主要目的是在服務器上創建GDA服務對象，并按照約定的對象名向名字服務器注冊，同時提供各種異常處理。客戶只需要掌握CIM知識，即可以訪問由另一個構件或系統維護的數據，無需知道數據的邏輯模式。而面向請求-應答的服務是相對于SCADA數據快速訪問的同步、非實時地訪問復雜數據結構。例如訪問數據庫時，要用輸電網當前狀態對狀態估計應用作初始化，然后用通知來保存結果。

2.2.2 DF8600E在GDA服務上的技術改進

原系統在GDA服務上基本只支持了最原始的API接口，即更新服務函數接口和事件標識服務函數接口。不能接入其他類型的系統，只有單一自行開發的接口能夠接入。DF8600E在通用的函數接口基礎上增加了查詢服務實現函數接口，功能得到很大的提升。DF8600E接口遵循IEC 61970的GDA服務，當需要接入其他廠家的GDA等服務時，通過代理GDA服務來滿足統一資源環境的需求。

3 結語

隨著計算機應用技術的發展及電力系統標準化要求逐步提高，電力企業應用集成系統的標準化程度也必將得到進一步的提升。通過研究基于IEC 61970/IEC61968標準的DF8600E技術平臺及基于CIM模型CIS接口的關鍵技術，如GDA，SHDA等的改進。解決了原系統所存在的接口不規范、單一及無法跨平臺資源映射和配置等問題。改進后的系統平臺在實際應用中魯棒和靈活性良好，收到了良好的效果。

[1]JASON PRITCHARD.IEC 61970-301 Energy management system application program interface （EMS-API）∶Part 301 Common Information Model（CIM）Base[M].2004.

[2]ROBERT ORFALI.IEC 61970-401 Energy Energy management system application program interface（EMS-API）∶Part 401 Compoment interface specification （CIS） framework[M].2005.

[3]ARNO PUDER，OMG.CORBA系統結構、原理及規范[M].韋樂平，譯.北京：電子工業出版社，2001.

[4]李師賢，鄭紅，吳濤.CORBA企業解決方案[M].北京：機械工業出版社,2001.