变电站综合数据模型研究

1孙睿2许潇3曹东亮4李雪艳5牟春晓6罗

（1国网山东省东营供电公司257000;2、3、4、5、6国网山东省电力公司检修公司264000）

摘要：传统变电站存在信息分散，信息孤岛等问题，通过研究数字化变电站之综合数据模型，构建变电站综合数据平台可有效解决这一问题。同时，数字化变电站智能化应用也需要基于变电站综合数据模型实现。基于综合数据模型的数据信息描述可整合统一变电站数据，形成对同一断面唯一的、一致的数据描述。IEC61970标准及IEC61850标准对变电站数据模型均有定义描述，参考以上两项标准构建变电站之综合数据模型，即模型构建的实质是对IEC61970所定义的CIM模型及IEC61850所定义的SCL模型进行协调，实现这两个模型的互操作性。协调CIM模型与SCL模型，构建针对变电站的综合数据模型是本文研究的关键。

关键词：IEC61850、IEC61970、CIM、SCL、数据模型、协调

课题研究背景及意义

变电站微机化革命后，较为成熟的变电站自动化系统(SAS)已经建立，但其存在一个尤为突出缺点：SAS系统尚未形成一个统一的综合数据平台及数据模型。这造成了变电站内部数据描述无章可循，标准不一，SAS系统与EMS（能量管理系统）之间进行信息交换容易造成信息丢失。

随着IEC61850标准及IEC61970标准的颁布，上述现象有所改善，这两种标准对变电站信息模型均有较为完整的定义。但是,由于IEC61850主要应用于变电站内部通信，所建立的信息模型为SCL（SubstationConfigurationdescriptionLanguage）模型；IEC61970主要针对EMS，为各级调度中心与变电站系统之间模型和规约，所建立的信息模型为CIM（CommonInformationModel）模型。二者各自定义了通信模型和接口，建模方式和通信方法。本文致力于建设一种通用模型对应标准，使SCL与CIM之间数据实现一一对应[1]，为建设SAS综合数据平台奠定基础。

SCL模型与CIM模型分析

IEC61850标准主要针对SAS，因此SCL模型只包含变电站内的设备和功能，而IEC61970标准针对EMS系统，CIM模型定义了整个电力系统中的设备和功能模型。这决定了两种模型的详尽程度和建模粒度不同，从而造成了模型在各方面存在差异。[2]具体如下：

类层面不兼容。有些类仅在其中一个标准中有定义；有些类两标准中均有定义，但是名称不同，两模型间数据交换时会丢失信息。

关系层面不兼容。CIM模型中类之间的关系是双向的，SCL模型中大部分类的关系是单向的。

属性层面不兼容。IEC61850定义的属性具有“强制”和“可选”两种特征，IEC61970定义CIM模型属性是强制性的，不可修改。

数据模型不兼容。SCL模型采用XML文档和XMLSchema作为数据交换标准，CIM模型采用RDF文档和RDFSchema。

SCL与CIM模型整合

经模型发现两模型的结构层次具有对应关系，它们的变电站模型具有一一对应关系，自子端到终端以此可划分为间隔和装置、电压等级和变电站。[3]基于这一对应关系，可对两模型进行整合，其整合模型的UIM图如4所示：

建立整合模型后，在分别在类、关系、属性方面对SCL模型与CIM模型进行协调，根据需要增删和修改，使模型架构更加合理.

结论

要构建数字化变电站之综合信息平台，形成统一数据模型，就要对这两个标准所描述的数据信息模型进行协调，使其对同一部分有相同描述，从而实现SAS与EMS的互操作性。本文对SCL模型及CIM模型的研究，对这两个模型进行整合，然后分析实例得到两模型在数据描述结构方面的异同，通过SCL数据模型向CIM数据模型的映射实现了数据模型统一，最后介绍了实际运行中变电站的配置方法及通信过程。最终实现数字化变电站综合数据模型的建立，为实现变电站与电力系统的无缝通信体系,以及实现数字化电站之实时监控、预警与综合管理功能奠定了基础。

图4CIM模型与SCL模型整合模型的UIM表示

参考文献

[1]张慎明，刘国定.IEC61970标准系列简介[J].电力系统自动化，2002，26（14）：1-6.

ZHANGShen-ming，LIUGuo-ding.IntroductionofStandardIEC61970[J].AutomationofElectricPowerSystems，2002，26（14）：1-6

[2]郑建辉，孟昭勇.基于IEC61970_61968的发电厂资源CIM建模[J].电力自动化设备，2010，30（1）：106-109.

ZHENGJian-hui,MENGZhao-yong.CIMModelingElectricPowerAutomationEquipmentofpowerplantsresourcesbasedonIEC61970_61968[J].ElectricPowerAutomationEquipment，2010,30（1）：106-109.

[3]胡靓,王倩.基于IEC61850与61970的无缝通信体系的研究[J].电力系统通信，2007,182（28）：15-20.

HUJing,WANGQian.SeamlesscommunicationsystembasedonIEC61850and61850.TelecommunicationsforElectricPowerSystem.2007,182（28）：15-20.