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基于CIM模型的新一代集中式地县一体化电量采集系统研究
摘要：本文基于CIM模型构建了新型电量采集系统，总结了CIM基本情况和该系统的特点，并对该系统在嘉兴电网调度自动化系统中的实际应用情况进行了分析。 关键词：CIM模型；电量采集系统；效益分析
Research of CIM model in the new generation electric energy collection system
Abstract Based on the CIM model，a new power collection system is built. The CIM basic situation and the characteristics of the system are summed up，together with the actual construction in Jiaxing dispatching automation system.
Key words：CIM model; electricity collection system; benefit analysis
0 引言
嘉兴电网原地调电量采集主站系统初建于2000年3月，采用华瑞杰公司开发的COM-2000电能量采集系统，该系统共接入110kV及以上变电站ERTU终端128套， 原地县两级的电能量主站系统硬件基本为2004至2005年设备，不间断运行已多年，所有服务器均已进入故障频发期，性能上无法满足今后统一存储、统一发布后的大数据量、大处理能力的要求；运行的主站系统软件是1999年开发的版本，系统运行越来越不稳定，经常发生程序意外终止、系统死机等现象。
地县两级原共有七套电能量主站系统，嘉善局、平湖局、海宁局三套系统在专网网段，市局、分局、海盐局、桐乡局系统在管理信息网段。系统分散、采集重复、通道不统一，二次防护不统一、数据存储不统一、Web发布不统一、数据不共享和应用不集成。此外，由于系统多，还造成管理、维护上人力物力的浪费。
省公司专门发布了相关的指导性文件，提出建立一套地县一体化电能量采集系统，从整体上实现系统平台统一、数据存储统一、Web发布统一、数据共享和应用集成。根据嘉兴电网原电能量采集系统运行情况，并结合浙江省电力公司对于建设地县一体化电能量系统的要求，嘉兴电力局基于CIM模型，构建了新一代集中式地县一体化电能量采集系统，本文分析了该系统实施情况及运行效果。
1 CIM基本情况分析
国际电工委员会IEC分别对配电侧的管理系统和能量管理系统的应用程序接口进行了定义和描述，即系列标准协议IEC61968和IEC61970，这两个协议共同对电力系统的通用信息模型CIM(Common Information Model)进行了定义：CIM作为电力企业的重要工具，主要包括属性、公用类等，其具有抽象的类和对象，支持许多电力系统的实际应用且可以实现信息交换模型的定义和构造[1]。
CIM还提供了一个为电能量管理系统构造模型的逻辑视图系统，它能够为电力企业提供所需要的抽象数据模型以及这些数据模型之间的关系。CIM是用UML语言文档化了的一系列类图，包括了EMS中的传输网络分析、发电控制、SCADA及操作员培训模拟等[2]。UML定义CIM用了一种概要的方式，使得实现者不必限制在某种技术的范围之内。
2 主要实施内容
基于CIM模型的新一代“集中式地县一体化”电能量采集系统主要是为满足嘉兴市区供电局对电能量数据的应用需求。系统结合嘉兴地区的电能量应用特点确定了一下几个主要实施内容：
(1)集中采集、分布维护。系统前置仅采用两台高性能的前置机作为嘉兴所辖的所有变电站的数据采集。建立通道的共享池，县局单位在维护本省所辖变电站的数据时系统将自动从共享池中选取相对空闲的通道进行抄收，这样既节省了硬件成本，又完整实现了分布维护的独立性。
(2)权限的完整性。由于一套系统平台的数据会设计到9个单位几十个应用部门的不同应用或维护。各单位的维护需要能够独立，也需要考虑到冗余。所以系统在底层CIM模型就需要支持角色权限、部门权限的交互控制。
(3)报表的个性化：由于嘉兴地区电量采集系统应用较早，所有各应用人员都有一些基于本身工作需要的个性报表。本次系统将统一部分通用报表，而各个应用人员的个性化报表将通过自定义报表的形式进行独立定义及使用。而报表的数据将通过CIM模型的匹配进行自动抽取。
(4)应用的便捷化：在电能量系统中各个部门的人员使用的系统功能都不一样，关注的数据、报表、统计分析都不一样，所以也就形成了系统功能较为庞大系统功能，而自定义首页将很好的为用户提供一个简单的、方便的应用窗口。
(5)系统工况的图形化：由于系统设备分布在安全二区和安全三区，为设备、程序的维护带来一定的不便，系统通过将内外网所有服务器机器运行情况、数据库空间情况、程序运行状态、数据通道状态等工况信息通过拓扑图的形式集中展示在WEB发布平台上，系统维护人员可方便的对整套系统进行维护。
3 系统主要特点
(1)基于过程记忆技术的首页导航应用。
在电能量系统中各个部门的人员使用的系统功能都不一样，关注的数据、报表、统计分析都不一样，所以也就形成了较为庞大系统功能，同时也为应用人员在应用上带来的不便。而基于过程记忆技术的首页导航将彻底解决这个问题，具体功能如下：
首页的叠加窗口展示：用户登录到系统后可通过对首页显示内容的定制，将关心的数据、报表、统计分析、业务流程、告警事件等应用功能，通过一个个小窗口的方式展示在首页上。用户可在定义后的首页完成所有的操作而无需进入菜单页面进行查找。而定制的内容也将根据数据周期进行自动更新。
首页布局的过程记忆：在完成首页定制后，用户可根据内容进行小窗口的布局调整，可随意通过拖动的方式对展示位置、大小等进行调整，系统将自动保存调整结果，在下次登录时可以按照上次的布局方式进行展示。
布局方式的复制：相同用户在定义完成后的首页界面可以通过保存为模板的方式，供其他用户进行调用。以最大程度的方便使用人员的应用。
(2)融合角色与部门交互控制技术的CIM模型
电能量采集系统设计部门较多，部门之间的变电站所辖范围互有交叉，而不同部门之间对系统的应用也较为不同。往往有一些用户的应用对象范围和维护对象范围并不一致。而融合角色与部门交互控制技术的CIM模型具备以下几个特点：
1)通过所属部门进行过滤：系统所有的应用都基于CIM模型，通过对模型中变电站的所属部门的控制来实现各部分的独立应用级维护。而部门的权限范围将可以在模型中自由定义选取。而在报表定义、展示下载等方面也通过部门过滤来限定范围。
2)角色区分引用：用户所需维护、查看、定义、修改的权限将通过角色来进行定义，对各个功能点的使用都使用角色来进行控制。
3)角色与部门的交互将实现对于县局的应用人员对电能量数据应用的独立性，以及功能的完整性。
(3)基于CIM模型自动抽取的自定义报表
由于嘉兴地区电能量采集系统应用较早，所有各应用人员都有一些基于本身工作需要的个性报表。本次系统将统一部分通用报表，而各个应用人员的个性化报表将通过自定义报表的形式进行独立定义及使用。基于CIM模型自动抽取的自定义报表功能具备如下特点：
1)报表格式自定义：系统支持将原有的手工报表的格式直接复制到自定义报表模板中去，这将极大的为自定义报表类型带来极大的便捷，同时支持EXCEL本身自带的公式，而无需再使用系统中的公式定义。
2)报表对象关联：将报表中的对象与CIM模型进行关联，系统就可以自动从CIM模型中进行数据、测点的抽取。而数据的展示类型支持月按日，年按月等多种扩展类型。
4 效益分析
(1)降低了投资。系统建成后，地县一体化模式下完成全地区电量数据采集共投资200余万；如按照传统模式，地区加五个县局共需建设7套电能量系统，共应投资1400余万；相比投资至少节省1200万元。
(2)降低了接口数量。地县一体化电能量系统信息采集完整，接口标准化，实现与各类外部系统(PI、上级电能量系统等)的数据共享，避免了传统模式下可能需要与地区、县局各电能量系统作接口的问题, 有效降低接口数量。按照与PI系统接口为例，目前嘉兴地区仅用新建的这套COM3000系统完成了原7套系统分别与PI做接口的工作，再由PI数据库提供给营销系统，接口数量下降85.7%。
(3)大幅降低了系统年运维成本。地县一体化系统架构与常规模式的系统配备相比，具有系统数量明显减少、地理部署集中、日常运维人员配备可以相对减少等优点。地县一体化系统年运维成本按照每套系统每年20万计算，比对传统模式下7套系统的检修成本，可节省6套系统年运维成本共计120万；比对7套系统维护量，可至少减少人工6人•年，按每人每年10万成本计算，人力成本每年可节省60万元；另外机房维护、消缺等车辆成本均可下降，估算合计每年下降20万。综合计算，节省年维护成本至少200万元。
(4)大幅提高电能量信息表标准化水平。原先7套电能量系统运维各自为政，信息表的格式也多式多样，没有一个统一的管理。地县一体化系统建成后，针对统一的平台，嘉兴局参照自动化调控信息表的管控要求统一了全地区电能量信息表的格式和版本管理要求，形成滚动有效管理，提高了系统标准化水平。
5 结论
该系统运行稳定，应用功能满足电量结算管理要求，报表统计符合规范，应用效果良好，为嘉兴电网节省了投资成本，带来了一定的经济效益。
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