CIM+电网模型
基于CIM的图形化电网管理论文：基于CIM的图形化电网拓扑建模与分析
基于CIM的图形化电网管理论文：基于CIM的图形化电网拓扑建模与分析摘要:网络拓扑是电力系统分析软件的基础,采用可视化的方法实现网络拓扑的建立是可视化能量管理系统的核心。
文章基于CIM模型,建立了一个图形数据一体化的图形平台,该平台能够根据设备图元的端子坐标位置自动建立设备的连接关系,生成连接节点并编号。
采用节点融合法实现拓扑分析,并按照分层次搜索策略进行拓扑的局部修正,该方法能减小搜索的范围,提高拓扑分析的速度,并具有很好的通用性和扩展性,易于编程实现。
关键词:公共信息模型;图形数据一体化;拓扑分析0 引言在能量管理系统的各种应用中,电力网络的拓扑建模与分析具有很重要的作用,它是潮流计算、状态估计等应用的基础[1,2]。
为了实现能量控制中心内不同应用、不同系统之间的信息共享和数据交换,国际电工技术委员会在IEC61970标准中提出了电力系统公共信息模型[3](CIM),其目的就是使EMS的应用软件组件化和开放化,实现即插即用和相互连通,从而降低系统的集成成本,更好地保护用户资源[4]。
本文基于CIM的电网模型,采用图形数据一体化技术实现了电网的图形平台。
当用户图形界面绘制电网接线图时,软件则根据设备图元端子的坐标位置自动生成连接节点并依次为其编号,从而自动建立设备的连接关系。
以此为基础,本文采用节点融合法实现了拓扑分析,并按照分层次搜索的策略对开关变位引起的局部拓扑变化进行修正。
这种方法能减小搜索的范围,提高拓扑分析的速度,且算法简单,易于编程。
1 基于CIM的图形数据一体化平台设计1·1 CIM中的电网模型CIM由一组包组成,包是相关模型元件的人为分组,它主要包括:核心包(Core)、拓扑包(To-pology)、电线包(Wires)、停运包(Outage)、保护包(Protection)、量测包(Meas)、负荷模型包(Load Model)、发电包(Generation)和域包(Do-main)。
CIM模型介绍
知道别的应用程序的内部结构就可以访问公共数据和交换信息。通用信
息模型（Common Information Model，CIM）描述了这些应用程序接口
的语义（semantics），组件接口描述（Component
Interface
Specifications，CIS）描述了交换信息的内容。
IEC 61970系列的各个部分：
IEC 61970-1，EMSAPI – Part 1：导则和总的需求；
IEC 61970-2，EMSAPI – Part 2：术语；
IEC 61970-301，EMSAPI – Part 301：通用信息模型的基础
部分；
IEC 61970-302，EMSAPI – Part 302：通用信息模型的财
政、能量调度和备用调度部分；
IEC 61970-303，EMSAPI – Part 303：通用信息模型的
SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）部分；
IEC 61970-401，EMSAPI – Part 401：组件接口描述框架；
IEC 61970-402，EMSAPI – Part 402：通用数据访问方法；
IEC 61970-501，EMSAPI – Part 501：通用信息模型的资源
描述方法，CIM RDF（Resource Description Facility）
ห้องสมุดไป่ตู้
Schema。
IEC 61970系列是个正在准备的标准，并没有正式发布，它的每个部
分都在经常的修改中，并且会有新的部分被提出。
下图展示了EMS－API组件模型，其核心为组件执行系统或综合总
SG-CIM模型建设及实践
0２S G - C I M 4 . 0 主 题 域
SG-CIM4.0
企业核心资源
人力资源 财力资源 物力资源 ···
电网主营业务
规划计划 电网运行 电网建设 生产检修 电力营销 ···
协同综合管理
审计管理 ···
产业金融业务
科研教培 产业业务 专业公司 ···
主题域 模型
概念模型
逻辑模型
物理模型
企业数据模型
SG-CIM模型建设与实践
目 录 Contents
SG-CIM发展概况 SG-CIM4.0模型设计 SG-CIM应用实践
0１统 一 数 据 模 型 （ S G - C I M ）
发展概况
统一数据模型（SG-CIM）是国家电网公司（以下简称“公司”）参考国际标准，结合公司核心业务需求、 在运系统数据字典等，采用“业务需求驱动自顶向下”和“基于现状驱动自下向上”相结合模式，基于面向对象 建模技术，构建的企业数据模型。包含概念模型与逻辑模型，同时为推动模型落地应用，提供公司数据中台共享 层明细数据物理模型。
CIM对象数量变化趋势
2020/11/6
人员域 财务域 物资域 项目域 电网域 资产域 客户域 市场域 安全域 综合域
S G0２- C I M 4 . 0 - 元 素 周 期 表
SG-CIM4.0
SG-CIM4.0设计成果可以用元素周期表直观展示，包括人员、财务、物资、资产、电网、项目、客户、市场、 安全、综合10个一级主题域，85个二级主题域，逻辑模型包含3848个实体、70525个属性，物理模型包含4814张 表、141077个字段。与SG-CIM3.0相比，增加了1857个实体（增加93%）、41384个实体（增加142%），表和字段 为4.0新增内容。
CIM-E电网物理模型描述与交换规范(试行)
CIM-E电网物理模型描述与交换规范(试行)附件2：CIM/E电网物理模型描述与交换规范（试行）1范围本方案适用于国家电网公司范围内调度机构，包括国调、各网调、省（市）调和地调。
电网模型数据拼接内容包括静态电网模型、设备参数、设备连接关系以及实时通信数据索引表。
2参考文件●DL/T 890.301-2004/IEC61970-301:2003 能量管理系统应用程序接口（EMS-API）第301篇：公共信息模型(CIM)基础●Q/GDW 215-2008 电力系统数据标记语言―E语言规范●Q/GDW 216-2008 电网运行数据交换规范●Q/GDW 137－2006 电力系统分析计算用的电网设备参数和运行数据规范●电网设备通用模型命名规范（试行）3总体要求电网模型参数、运行数据原则上按照调度隶属关系进行源端维护，即省（市）调维护220kV电网模型参数，国调、网调维护500kV 以上电网模型参数，省（市）调以周期或变化传送方式，及时将最新220kV电网模型参数上传网调，网调结合500kV模型，进行模型拼接，形成完整的全网220kV以上电网模型，导入调度自动化系统，并下发省（市）调。
同时，国调和三华网调对各网调的导出模型文件进行拼接入库。
各电网调度中心同时维护本系统内电网设备模型对应的实时运行数据通信索引表，自动生成，减少维护工作量。
3.1电网模型拼接根据电网调度管辖权，具体边界可视情况确定。
边界设备一般定义为变压器或者交流线段3.2模型格式调度中心之间的模型交互采用CIM/E语言格式文件。
在交互过程中建议采用全模型，也可采用增量模型方式，如采用增量模型，需加强安全措施，确保每次增量模型正确，防止一次增量模型丢失造成模型混乱无法补救。
3.3设备命名各级调度中心需按《电网设备通用模型命名规范（试行）》，对各类设备进行规范化命名，老系统不支持规范命名的，导出模型时需进行名称转换，形成含路径的全名，设备全路径名为系统内唯一标识。
CIM+电网模型
CIM模型
总结继续…… 线路（Wires）模型
– 展示设备实体 – Core 和 Topology 包的扩展 – 气特性的信息模型 – 广义的电线模型包含更多。。。
CIM模型
总结继续…… 量测（Meas）模型
– 包含描述各应用之间交换的动态测量数据的实 体。
CIM模型
如果想了解更多，可以 使用EA查看CIM14 关于电网部分可以阅读文档：
– 《CIM如何表达电网模型》
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型 讨论时间
讨论时间
谢谢！
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型 讨论时间
CIM模型
CIM拓扑模型 树状结构的拓扑电网 -一条主线多条支线（扩散性结构） -如图（GIS图） 目前在广州是没有合环供电
在EA中展示
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型 讨论时间
CIM模型
总结： 核心（Core）模型
– PowerSystemResource（电力系统资源 ） – ConductingEquipment（导电设备） – 不依赖于任何其他的包 – 大部分都具有依赖于本包的关联和普遍化
CIM模型
总结继续…… 拓扑（Topology）模型
– 建立连接性（Connectivity）的模型（物理定义） – 拓扑是设备怎样通过闭合开关连接在一起（逻 辑定义） – 拓扑的定义与其它的电气特性无关
CIM标准
国际电工技术委员会（International Electro Technical Commission（IEC）） IEC61970 标准 关于电网运行的，如：电网模型，停电 IEC61968 标准 其他电力相关，工程客户，表计，资产等
CIM介绍(变电)
•
物理设备则是从物理特性划分的单个技术对 象，如某规格型号的变压器、开关等。 功能位置和物理设备都是需要维护的对象。
•
#1主变间隔 #1主变变高 #1主变变低 #1主变变中 #1主变压器 主变压器(XXX) 调压开关 调压开关本体
功能位置 物理设备
设备部件
在线净油装置
瓦斯继电器 压力释放阀
CIM讨论历程及成果
生产MIS实现的CIM模型
要点
• • • • • • • • • 变电站排序 新增、修改、删除区域和功能位置 新增、修改、删除、级联主设备 设备型号、厂家的维护 新增、修改、删除子设备 二次屏柜的录入与级联 复制功能及技术参数模版 状态变更及转移 设备查询、统计介绍
谢谢！
运行在这些网架结构节点上的物理实体。
– 如果把PSR作为电网中的一项特定的功能
角色，那么 Asset 就是履行这些功能的对象， 是这些功能的载体。
– 如果把系统中的功能位置等同于PSR，那
么系统中的物理设备就是Asset 。
• 功能位置是按照功能、技术体系和空间为原则 进行划分的结构化组件，如变电站, 间隔, #1主 变压器等。
• 根本原因是各个厂商开发的信息系统是 不开放的：信息模型是专有的，访问信 息的机制也是专有的。 • 解决上述问题的方案是采用公共信息模 型为基础来构建信息系统。
CIM是什么？
• 公共信息模型的定义
– The Common Information Model (CIM) is an abstract model that represents all the major objects in an electric utility enterprise typically involved in utility operations. --IEC61970 301 – 公共信息模型(CIM)是一个抽象模型，它描述电力 企业的所有主要对象，特别是那些与电力运行有关 的对象。
电力系统cim模型及其建模技术
鞋塑盥．电力系统C I M模型及其建模技术苏伟平(广东电网公司深圳供电局工程部，广东深圳518001)脯要】C I M模型有助于电力系统解决异构环境下的数据集成问题。
本文简述了C I M模型体系，并对其U M L建模语言和xM L实现方法进行了阐述和分析jD蝴】电力系统；CIM模型；U M L建摸；X M L异构环境下，电网公司往往使用不同格式存储数据，如资产管理和运行调度数据、电网拓扑和控制系统数据、仿真软件产生的静态文件等。
这需要在不同应用系统之间交换和共享数据。
当应用集成数量增加时，相应互操作复杂性呈现指数增长，因此需要采取电力系统各领域数据交换的有关技术简化这一复杂性，并实现系统间数据的交换和共享，最终支撑智能电网g-件-F电力系统应用的总体集成。
公共信息模型是I E C61970—302和I EC61968一”标准共同提供的，是由E PR I(美国电科院)研究提出的，与语言无关，定义了电力系统部件类及其关系，以简化软件应用之间的互操作性。
前者是侧重于从电力系统角度描述电力系统各组成部分及其相互关系的语义模型。
后者则在此基础上覆盖电力系统运行和管理等系统软件数据，如资产跟踪、运行调度和客户支持等。
它们共同构成电力系统C I M模型，并用于电力系统网络数据交换。
1电力系统的数据存储和访问传统E，EM S能量管理系统和资产管理系统等电力系统应用都采用数据库定义数据存储结构，并常采用定制方式反映实际数据管理需求。
而执行负荷潮流分析、容错分析t i5真的离线应用或实时应用系统则往往采用厂商自定义的文件格式。
—般，电力系统应用之间要实现共享和交换数据，可以采取以下方式：以多个格式维护统一数据的多个拷贝；以与各软件兼容的格式存储数据；以高度精细定义的格式存储数据，并开发软件将改格式转换为目标格式。
使用高度精细化的格式，与每一应用兼容，且标准格式包含了电力系统需要的基本数据，同时也支持不影响标准数据格式前提下的其它自定义数据。
CIM模型在电力主配网拼接中的应用与研究
CIM模型在电力主配网拼接中的应用与研究摘要：随着我国经济的不断发展，电力系统也逐渐完善，电气自动化进程的步伐也逐渐加快，我国的电能输送管网，相比于传统的分散式管网来说，已经有了很明显的进步，但是在信息的共享与资源的合理应用上仍然存在着发展空间，本文将CIM模型合理运用到电力主配网中，希望可以对电网改良有一个有效的借鉴。
关键词：CIM模型；电力主配网；拼接应用引言：CIM模型是基于一个抽象的概念，建立起来的多维度模型，它在电力系统中的使用较为广泛，可以涵盖多个对象，并揭示了各个对象之间存在的关系。
CIM模型还起到一个中心系统的作用，把对象合理化思想与电力主配网相结合，本文就针对与CIM模型展开讨论，全面而系统的介绍了CIM及电力主配网。
一、概论及现状随着我国经济的日益发展，人民对于物质文化的需求逐渐与生产力之间出现了矛盾。
我们为了克服这种矛盾，便一直在进行着全面而系统的电力管网改革。
电能作为国民经济发展的基本能源，对其管网的规划也是民生的基础问题之一，近年来，我国将CIM模型合理的运用到电力管网之中，并取得了不小的成效。
电力系统一共有多个构成要素，输入电网、输出电网、变压器，继电器等，这类原件通过相互连接，共同配合，完成电力系统的输送工作[1]。
因为如今智能电网的普及，所以电力系统的网络结构的密集程度较高，建模的难度也较高，例如对其内部接线方式的建模就有多个种类。
另外，如果内部网络的内容过于丰富，不仅对电网维护等工作量会增加，模型也会十分复杂，但如果模型建设太简单，又会出现单薄无力，对实际的维护工作无帮助的问题。
所以合理有效地完成CIM模型在电力管网拼接模型中的建立，是需要进行大量的前期工作铺垫的。
二、CIM概论CIM是一种常见的建模方式，它类似于一个中心系统，把所有的内容都可以涵盖在内，对其各部分的关系也可以分析明确，它的一个部分又可以拆解为不同的其他部分，然后用一种特定的方式，来直观的解释这类部分[2]。
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版本介绍 iec61970cim14v12 iec61968cim10v25
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型 讨论时间
CIM的表达方式
包于包的关系在CIM中只使用了依赖关系。
CIM 电网相关模型
by 郑灶贤
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型 讨论时间
电网简介
发电 输电
用电
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型 讨论时间
– 标准类，枚举类，关联类 关联关系（6种）
标准关联，递归关联，约束关联，复合集合关联，基 本泛化关联
了解更多请阅读：《如何解读CIM类图》
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型 讨论时间
CIM模型
CIM核心模型 在EA中展现
CIM标准
国际电工技术委员会（International Electro Technical Commission（IEC）） IEC61970 标准 关于电网运行的，如：电网模型，停电 IEC61968 标准 其他电力相关，工程客户，表计，资产等
CIM标准
公共信息模型(Common Information Model, CIM)
CIM模型
CIM线路模型
– 一次设备 电气属性（功能位置） 在EA中展示
– 线路模型 线路在模型如何表示（功能位置） 在EA中展示
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型 讨论时间
CIM模型
CIM量测模型
在EA中展示
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型 讨论时间
CIM模型
CIM拓扑模型 树状结构的拓扑电网 -一条主线多条支线（扩散性结构） -如图（GIS图） 目前在广州是没有合环供电
在EA中展示
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型 讨论时间
– 《CIM如何表达电网模型》
内容：
电网简介 CIM标准 CIM的表达方式 CIM核心模型 CIM拓扑模型 CIM线路模型 CIM量测模型 讨论时间
讨论时间
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CIM模型
总结继续…… 线路（Wires）模型
– 展示设备实体 – Core 和 Topology 包的扩展 – 气特性的信息模型 – 广义的电线模型包含更多。。。
CIM模型
总结继续…… 量测（Meas）模型
– 包含描述各应用之间交换的动态测量数据的实 体。
CIM模型
如果想了解更多，可以 使用EA查看CIM14 关于电网部分可以阅读文档：
CIM模型
总结： 核心（Core）模型
– PowerSystemResource（电力系统资源 ） – ConductingEquipment（导电设备） – 不依赖于任何其他的包 – 大部分都具有依赖于本包的关联和普遍化
CIM模型
总结继续…… 拓扑（Topology）模型
– 建立连接性（Connectivity）的模型（物理定义） – 拓扑是设备怎样通过闭合开关连接在一起（逻 辑定义） – 拓扑的定义与其它的电气特性无关
CIM的表达方式
标准类
CIM的表达方式
枚举类
CIM的表达方式
关联类
CIM的表达方式
标准关联关系
CIM的表达方式
CIM的表达方式
复合聚合关系
CIM的表达方式
基本泛化关系
CIM的表达方式
《Informative》依赖关系
CIM的表达方式
总结
类 （3种）