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基于IEC61850与CIM的智能变电站信息集成方案研究

黄嵩  
【摘要】:“源端维护,全局共享”是进行智能电网统一信息建模的重要原则,其核心特征是利用智能变电站的信息模型自下而上地构建控制中心的电网模型。源端维护可以改变变电站和控制中心独立、多次建模的现状,保证智能电网中的配置信息仅输入一次,提高智能电网信息模型的一致性和安全性,减少工程配置与系统维护的工作量,降低因模型不一致而对系统运行带来的风险。但是根据智能电网的标准体系,在变电站和控制中心侧的配置信息分别遵循IEC 61850-6 SCL和IEC 61970-CIM。IEC 61850-SCL是变电站设备描述和配置的语言,描述变电站IED设备、变电站系统和变电站网络通信拓扑结构的配置;IEC 61970-301制定了统一的公用信息CIM,涵盖了电力系统管理及信息交换的几乎所有方面。这两套标准既存在相互重叠、又存在相当的不一致情况,因此在数据交换时,导致模型间信息不能充分的交流,特别是当主站或子站数据模型变化时,不能即时维护一致而容易导致数据采集和控制的错误,造成电力生产的不安全。变电站和控制中心信息模型的这种不一致问题已成为实现源端维护的主要障碍之一,也成为智能电网发展中必须解决的基本问题之一。 目前主要有两种解决方案。方案一是建立电力系统统一的信息模型,最终形成两大标准的和谐。但这需要对现有标准做结构性的修改,短期内难以实现,标准的大范围修改也会损害已有的投资。更重要的是,变电站和控制中心的不同应用对电网模型的需求不尽相同、侧重点各异,建立统一模型的可行性尚待实践验证。方案二是建立模型映射规则。其优点是无需修改现有标准,但映射规则不能得到显式表示,映射知识缺乏标准化表示。 本文在方案二的基础上,首先提出了一套完整的模型映射方案,然后基于Web本体语言(OWL, Web Ontology Language)分别建立了IEC 61850和IEC 61970这两大标准的本体库。为解决OWL推理能力弱的问题,本文利用语义Web规则语言(SWRL, Semantic Web Rule Language)建立本体映射规则。由于现有推理机引擎通常不接受本体知识的表示,本文在实现阶段将SWRL转换为专家系统知识库,利用专家系统面向对象特性表达本体库中的类与实例,并利用其前向推理引擎实现本体推理。 最后,本文基于Java-Dom4j的开发环境,完成了IEC 61850向IEC 61970配置信息的模型转换,验证了方案的可行性。


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