本文針對IEC61970EMS 系統(tǒng)與IEC61850變電站模型的差異，介紹了將兩個標準整合集成，以實現(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;闡述了將CORBA與Web Services 整合的設計思想，從而實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)更大范圍的應用集成。

    1 基于整合的改進模式

    傳統(tǒng)的實現(xiàn)模式中，應用軟件和SCADA硬件之間為緊耦合，從而導致應用整合、系統(tǒng)移植擴展非常困難，成本增加。網(wǎng)絡控制中心的控制系統(tǒng)(EMS/DMS)和變電站自動化系統(tǒng)(SAS)被用于監(jiān)控電力系統(tǒng)設備。為了電力系統(tǒng)的應用更好地集成,變電站間和控制中心間數(shù)據(jù)相互交換的標準集成勢在必行。

    采用IEC61970和IEC61850標準，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型、系統(tǒng)和服務的抽象描述、標準接口的描述等，運用UML統(tǒng)一建模語言表述面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)構(gòu)架和設計。電力管理系統(tǒng)結(jié)合IEC61970-303、IEC61970-404、IEC61970-407等標準實現(xiàn)，而變電站自動化系統(tǒng)結(jié)合IEC61850-5、IEC61850-7-2、IEC61850-7-4等標準來實現(xiàn)。為了管理涉及傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)設備相關信息,可對IEC61970-303的CIM模型描述進行擴展。其中一些IEC標準中描述的服務還可重新設計，以便能夠適合具體的數(shù)據(jù)模型。改進的系統(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)管理和更新的復雜度及成本。系統(tǒng)直接用TCP/IP進行通信，也降低了系統(tǒng)的成本。改進實現(xiàn)模型如圖1所示。

   2 基于IEC61970和IEC61850標準的整合模型實現(xiàn)

    基于 UML 的表示方式是IEC61970 的一個完整的部分， 以描述它的數(shù)據(jù)模型。IEC61850沒有用任何正式的建模語言， 而只是依賴文本的描述， 即將模型核對的工作交由人工完成。因此,首先必須開發(fā)IEC61850 的UML 模型， 這樣就建立了基于兩個標準的數(shù)據(jù)對象語意的模型映射。管理EMS/SAS的相關數(shù)據(jù)可以采用高速數(shù)據(jù)采集HSDA(High-Speed Data Acquisition)接口服務，儲存與EMS相關的歷史數(shù)據(jù)可以采用時間序列數(shù)據(jù)訪問TSDA(Time Sequence Data Access)接口服務。在基于IEC的抽象描述基礎上，定義監(jiān)控功能所要求的服務以及設計監(jiān)控服務，以解決抽象服務與數(shù)據(jù)模型之間的適應性問題。

    IEC61970標準中定義了基本的變電站設備模型，IED是變電站中的直接信息來源，其范疇還應該包括了RTU、Substation control system等，也包括Protect包中的ProtectEquipment。IEC61970由公共信息模型（CIM）提出對象數(shù)據(jù)模型，其描述電力系統(tǒng)運行管理中的各種實體及其關系，用來做電力企業(yè)應用集成的公共語義。IEC 61850只提供變電站自動化系統(tǒng)的所有實體對象和控制信息描述，沒有提出對象數(shù)據(jù)模型。為了提高系統(tǒng)應用的協(xié)同工作，IEC61850的對象數(shù)據(jù)模型必須在CIM下進行定義和整合，圖2為IEC61850狀態(tài)監(jiān)測模型向CIM模型的適配過程。實現(xiàn)變電站設備狀態(tài)模型的基本協(xié)調(diào)，需要通過以下步驟來實現(xiàn)：①解除二次設備在IEC61970中分散不一的與其他設備的關聯(lián)關系； ②把這些二次設備抽象形成IED類，并歸為一種設備類(Equipment)，建立繼承關系；③根據(jù)實際配置情況構(gòu)建設備與二次設備的對應關聯(lián)。

    整合的CIM數(shù)據(jù)模型總體表述變電站自動化系統(tǒng)的設備裝置，邏輯節(jié)點定義繼承采用IEC 61850標準。可通過把CIM模型中電力系統(tǒng)實體與IEC61850的邏輯節(jié)點容器結(jié)合起來，從而使IEC61970也可以管理傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)。圖3為CIM模型中PowerSystemResource實體與IEC61850標準中LocalNodeContainer數(shù)據(jù)模型之間連接對應關系。

    為了表征變電站自動化系統(tǒng)設備裝置，可以用LNode定義具體實體?？梢杂蒊EC61850-7-3和IEC 61850-7-4提供的邏輯節(jié)點和數(shù)據(jù)類信息設計新的實體，新的實體包含：斷路器、開關刀閘、測控裝置、發(fā)電機等設備信息。圖4為新實體各部分之間關系。

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

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

    代理的一端從Web Services客戶端接收SOAP消息；另一端則通過ORB總線連接CORBA服務器。對于Web Services客戶端,代理相當于Web Services服務器；對于CORBA服務器，代理相當于CORBA客戶端，其工作過程如圖6所示。

    對象管理組織（OMG）使用接口定義語言（IDL），利用類似Java語言類似語法定義IEC61970中的CIS，直接對應OMG CORBA組件模型[4],則Java、 CORBA、Web Services之間需要進行數(shù)據(jù)映射。下面以DAF(Data Access Facility)中DAFQuery包為例說明其之間的映射關系[5]。DAFQuery包重要的組成部分是Resource QueryService服務接口，Resource QueryService定義了用作基本資源查詢的4個公共方法：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)模型和通信接口標準,但它們之間并沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和通信接口標準。針對IEC61970EMS系統(tǒng)與IEC61850變電站模型之間的差異，可以通過把CIM模型中電力系統(tǒng)實體與IEC61850的邏輯節(jié)點容器結(jié)合起來，從而使IEC61970也可以管理傳統(tǒng)變電站的自動化系統(tǒng)。針對CORBA和Web Services各自的優(yōu)點，以公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)(CORBA)CIS服務器為基礎,實現(xiàn)了CORBA和Web Services的集成。

    參考文獻
[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.
[4]  OMG.CORBA to WSDL/SOAP interworking specification.  Version1.1[S]. 2005.
[5]  OMG.Issue with inverse properties of DAF[S]. ALSTOM ESCA),2001.