本文針對(duì)IEC61970EMS 系統(tǒng)與IEC61850變電站模型的差異，介紹了將兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)整合集成，以實(shí)現(xiàn)通信和信息交互方案。根據(jù)CORBA和Web Services 各自存在的優(yōu)缺點(diǎn);闡述了將CORBA與Web Services 整合的設(shè)計(jì)思想，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)更大范圍的應(yīng)用集成。

    1 基于整合的改進(jìn)模式

    傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)模式中，應(yīng)用軟件和SCADA硬件之間為緊耦合，從而導(dǎo)致應(yīng)用整合、系統(tǒng)移植擴(kuò)展非常困難，成本增加。網(wǎng)絡(luò)控制中心的控制系統(tǒng)(EMS/DMS)和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)(SAS)被用于監(jiān)控電力系統(tǒng)設(shè)備。為了電力系統(tǒng)的應(yīng)用更好地集成,變電站間和控制中心間數(shù)據(jù)相互交換的標(biāo)準(zhǔn)集成勢(shì)在必行。

    采用IEC61970和IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型、系統(tǒng)和服務(wù)的抽象描述、標(biāo)準(zhǔn)接口的描述等，運(yùn)用UML統(tǒng)一建模語(yǔ)言表述面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)構(gòu)架和設(shè)計(jì)。電力管理系統(tǒng)結(jié)合IEC61970-303、IEC61970-404、IEC61970-407等標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)，而變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)合IEC61850-5、IEC61850-7-2、IEC61850-7-4等標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了管理涉及傳統(tǒng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備相關(guān)信息,可對(duì)IEC61970-303的CIM模型描述進(jìn)行擴(kuò)展。其中一些IEC標(biāo)準(zhǔn)中描述的服務(wù)還可重新設(shè)計(jì)，以便能夠適合具體的數(shù)據(jù)模型。改進(jìn)的系統(tǒng)不是直接與SCADA系統(tǒng)通信，而是只與Web Services/CORBA系統(tǒng)通信，這樣就可以降低系統(tǒng)管理和更新的復(fù)雜度及成本。系統(tǒng)直接用TCP/IP進(jìn)行通信，也降低了系統(tǒng)的成本。改進(jìn)實(shí)現(xiàn)模型如圖1所示。

   2 基于IEC61970和IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的整合模型實(shí)現(xiàn)

    基于 UML 的表示方式是IEC61970 的一個(gè)完整的部分， 以描述它的數(shù)據(jù)模型。IEC61850沒(méi)有用任何正式的建模語(yǔ)言， 而只是依賴(lài)文本的描述， 即將模型核對(duì)的工作交由人工完成。因此,首先必須開(kāi)發(fā)IEC61850 的UML 模型， 這樣就建立了基于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)對(duì)象語(yǔ)意的模型映射。管理EMS/SAS的相關(guān)數(shù)據(jù)可以采用高速數(shù)據(jù)采集HSDA(High-Speed Data Acquisition)接口服務(wù)，儲(chǔ)存與EMS相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)可以采用時(shí)間序列數(shù)據(jù)訪問(wèn)TSDA(Time Sequence Data Access)接口服務(wù)。在基于IEC的抽象描述基礎(chǔ)上，定義監(jiān)控功能所要求的服務(wù)以及設(shè)計(jì)監(jiān)控服務(wù)，以解決抽象服務(wù)與數(shù)據(jù)模型之間的適應(yīng)性問(wèn)題。

    IEC61970標(biāo)準(zhǔn)中定義了基本的變電站設(shè)備模型，IED是變電站中的直接信息來(lái)源，其范疇還應(yīng)該包括了RTU、Substation control system等，也包括Protect包中的ProtectEquipment。IEC61970由公共信息模型（CIM）提出對(duì)象數(shù)據(jù)模型，其描述電力系統(tǒng)運(yùn)行管理中的各種實(shí)體及其關(guān)系，用來(lái)做電力企業(yè)應(yīng)用集成的公共語(yǔ)義。IEC 61850只提供變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的所有實(shí)體對(duì)象和控制信息描述，沒(méi)有提出對(duì)象數(shù)據(jù)模型。為了提高系統(tǒng)應(yīng)用的協(xié)同工作，IEC61850的對(duì)象數(shù)據(jù)模型必須在CIM下進(jìn)行定義和整合，圖2為IEC61850狀態(tài)監(jiān)測(cè)模型向CIM模型的適配過(guò)程。實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備狀態(tài)模型的基本協(xié)調(diào)，需要通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：①解除二次設(shè)備在IEC61970中分散不一的與其他設(shè)備的關(guān)聯(lián)關(guān)系； ②把這些二次設(shè)備抽象形成IED類(lèi)，并歸為一種設(shè)備類(lèi)(Equipment)，建立繼承關(guān)系；③根據(jù)實(shí)際配置情況構(gòu)建設(shè)備與二次設(shè)備的對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)。

    整合的CIM數(shù)據(jù)模型總體表述變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備裝置，邏輯節(jié)點(diǎn)定義繼承采用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)?？赏ㄟ^(guò)把CIM模型中電力系統(tǒng)實(shí)體與IEC61850的邏輯節(jié)點(diǎn)容器結(jié)合起來(lái)，從而使IEC61970也可以管理傳統(tǒng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。圖3為CIM模型中PowerSystemResource實(shí)體與IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中LocalNodeContainer數(shù)據(jù)模型之間連接對(duì)應(yīng)關(guān)系。

    為了表征變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備裝置，可以用LNode定義具體實(shí)體。可以由IEC61850-7-3和IEC 61850-7-4提供的邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)類(lèi)信息設(shè)計(jì)新的實(shí)體，新的實(shí)體包含：斷路器、開(kāi)關(guān)刀閘、測(cè)控裝置、發(fā)電機(jī)等設(shè)備信息。圖4為新實(shí)體各部分之間關(guān)系。

    3 基于Web Service和CORBA的Web整合實(shí)現(xiàn)

    在EMS/SAS監(jiān)控系統(tǒng)中，訪問(wèn)CORBA構(gòu)建的服務(wù)器時(shí)，要求客戶(hù)端必須安裝對(duì)象請(qǐng)求代理（ORB）環(huán)境，而訪問(wèn)Web Services服務(wù)器的客戶(hù)端無(wú)需安裝任何組件執(zhí)行系統(tǒng)，采用解析簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議（SOAP）消息即可，SOAP通過(guò)超文本傳送協(xié)議（HTTP）傳輸XML文件。通過(guò)CORBA服務(wù)器和Web Services 客戶(hù)端間用Web Services 作為代理,如圖5所示，可以實(shí)現(xiàn)CORBA CIS服務(wù)器和Web Services CIS服務(wù)器的集成。

    代理的一端從Web Services客戶(hù)端接收SOAP消息；另一端則通過(guò)ORB總線連接CORBA服務(wù)器。對(duì)于Web Services客戶(hù)端,代理相當(dāng)于Web Services服務(wù)器；對(duì)于CORBA服務(wù)器，代理相當(dāng)于CORBA客戶(hù)端，其工作過(guò)程如圖6所示。

    對(duì)象管理組織（OMG）使用接口定義語(yǔ)言（IDL），利用類(lèi)似Java語(yǔ)言類(lèi)似語(yǔ)法定義IEC61970中的CIS，直接對(duì)應(yīng)OMG CORBA組件模型[4],則Java、 CORBA、Web Services之間需要進(jìn)行數(shù)據(jù)映射。下面以DAF(Data Access Facility)中DAFQuery包為例說(shuō)明其之間的映射關(guān)系[5]。DAFQuery包重要的組成部分是Resource QueryService服務(wù)接口，Resource QueryService定義了用作基本資源查詢(xún)的4個(gè)公共方法：get_values()、get_extent_values()、get_related_values和get_descendent_values。下面介紹利用Java和CORBA實(shí)現(xiàn)get_values()、get_extent_values()的方法。

    get_values()方法IDL原型：
    ResourceDescription get_values(in ResourceID resource, in PropertySequence properties)
    raises(UnknownResource,QueryError);
    Java原型：
    Public ResourceDescription get_values(ResourceID resource,ResourceID[]properties)
    throws QueryError,UnknownResource;

    異常處理：如果數(shù)據(jù)提供方?jīng)]有找到resource表示的資源實(shí)例或者properties表示的屬性序列中的任一屬性，拋出UnknownResource異常；如果查詢(xún)失敗，拋出QueryError異常。

    get_extent_values()方法IDL原型：
    ResourceDescriptionIterator get_extent_values(in PropertySequence properties, in ClassID class_id)
raises(UnknownResource,QueryError);
　 Java原型：
　 Public ResourceDescriptionIterator get_extent_values(ResourceID[]properties, ResourceID class_id)
　 throws QueryError,UnknownResource;

    異常處理：如果數(shù)據(jù)提供方?jīng)]有找到class_id表示的資源類(lèi)或者properties表示的屬性序列中的任一屬性，則拋出UnknownResource異常；如果查詢(xún)失敗,則拋出QueryError異常。

    IEC61970和IEC61850定義了各自的數(shù)據(jù)模型和通信接口標(biāo)準(zhǔn),但它們之間并沒(méi)有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和通信接口標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)IEC61970EMS系統(tǒng)與IEC61850變電站模型之間的差異，可以通過(guò)把CIM模型中電力系統(tǒng)實(shí)體與IEC61850的邏輯節(jié)點(diǎn)容器結(jié)合起來(lái)，從而使IEC61970也可以管理傳統(tǒng)變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)。針對(duì)CORBA和Web Services各自的優(yōu)點(diǎn)，以公共對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu)(CORBA)CIS服務(wù)器為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了CORBA和Web Services的集成。

    參考文獻(xiàn)
[1]  Internationat Electrotechnical Commission. IEC 61850：Communication networks and system in substations Part5. part 7-2, part 7-3, part 7-4[S].Generva, 2003.
[2]  Internationat Electrotechnical Commission. IEC 61970: energy management system application program interface(EMS-AP1)-part 301, part 303, part 404, part 407. Revision3[S]. February 2003.
[3]  KOSTIC T, PREISS O, FREI C. Towards the formal integration of two upcoming standards:IEC 61970 and IEC 61850[S].Submission to LESCOPE,Montreal,Canada,2003.
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[5]  OMG.Issue with inverse properties of DAF[S]. ALSTOM ESCA),2001.