在CIM中扩展用户侧信息模型必要性的研究报告

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1、在CIM中扩展用户侧信息模型必要性的研究报告目 录1.CIM应用范围的扩大11.1电网运行21.2资产管理31.3业务管理42.用户侧与电网的信息交互需求52.1配电网运行和管理52.1.1 负荷预测62.1.2 传递合约信息72.2用户用电策略72.2.1 传递能源价格信息82.2.2 传递能源交易信息92.3用户侧设备的并网92.3.1 风电系统102.3.2 光伏系统112.3.3 电池系统122.3.4 电动汽车类模型132.4与已有电力系统自动化设备的信息交互163.CIM的扩展领域17中国电力科学研究院-配电研究所当前，通常我们所说的CIM，广义上指的是IEC TC57 CIM。I

2、EC TC57 CIM是IEC TC57（电力系统管理及其信息交换委员会）为了协调统一IEC 61970/61968/62325等标准中的信息模型而形成的适用于TC57范围的公共信息模型。CIM是一个抽象模型，它以面向对象的方式描述了电力企业的所有主要对象，特别是那些与电力运行、资产（表计）管理有关的对象，使来自不同厂家的系统、设备，可以进行信息交换，完成互操作。对于CIM来说，虽然它覆盖了电力系统的大部分领域，但是对象是发展的，电力系统会不停地出现新的设备、装置。因此，CIM也将不停地引入新的内容，处于不断地修订、发展之中。目前，在我国智能电网的建设过程之中，“服务”的意识不断地被渗透到整个

3、工作之中，得到加强。为了更好地向用户提供优质的“服务”，我们有必要在CIM中扩展用户侧信息模型，并对此进行研究。1. CIM应用范围的扩大经过十几年的持续发展和完善，基于多次互操作实验的成果，CIM从原先面向电力系统稳态领域逐步扩展到电力系统规划、动态等诸多领域，已逐步覆盖电力系统的发、输、变、配、用等主要环节，定义了上述环节最核心的信息模型。CIM版本也从2005年的CIM10演变成目前正在制定中的CIM16。IEC TC57 CIM数据模型主要由IEC 61970-301描述的电力系统运行所需要的所有公共对象模型为基础，并由IEC 61968-11扩展用于配电领域，由IEC 62325-3

4、01扩展用于电力市场领域，共同构成一个综合的电力系统信息模型，可以满足电力系统控制中心大部分应用的需要。IEC61970被当作是描述电力系统资源及其相互关系的核心模型，IEC61968描述的电力系统运行过程中的资产、负荷区域、事件、客户、文档、工作管理和计量模型等的逻辑视图标准。IEC 62325-301标准中的包或子包在IEC61970和IEC61968的基础上发展而来。1.1 电网运行早期的CIM主要内容为EMS信息模型中的对象，随着后续不断的完善与发展，逐渐扩展到电力系统运行的所有公共对象建模。这样， CIM的方法和内容也可以用于配电和变电站等电网运行领域的模型构建。 SCADA系统是E

5、MS（能量管理系统）、DMS（配电网管理系统）基本功能的组成，同时它又是EMS、DMS的基本应用平台。SCADA系统既应该包括面向数据采集的监控系统的模型和方法，也需要包括面向电力系统即网络拓扑的模型和方法，为EMS、DMS应用软件提供一致的、完整的、可直接使用的电力系统模型和方法。 经过多年的发展，随着国内外电力科学技术以及其他相关学科的发展，有关SCADA系统的研究正在逐步深化，并取得了一定的成果。当前，SCADA系统基本上都是C/S体系结构的有限程度的开放型分布式系统，这种结构对电力系统公用信息的描述还是“私有”的，不能满足应用系统的如下要求:（1）希望可以互相交换数据，共享信息，包括实

6、时信息和非实时信息；（2）希望能不断扩展新的应用功能，集成更多系统，并降低接口难度和成本；（3）希望可以采用不同厂家的产品，实现跨平台的异构系统和互操作。 CCAPI（应用程序接口控制中心）工程的目标就是给所有共享的EMS数据提供一个规范，以允许许多厂家的应用能够在一个EMS环境中运行，支持大范围的电力系统应用，允许长期的扩展和更新，CCAPI扩展包括了发、输、配电等，而CIM是CCAPI框架的基础。为了满足以上要求，实现真正具有分布性、可移植性和互操作性的开放式系统，减少增加新应用功能的开发费用并保护以前的投资，IEC在CIM的基础之上推出了针对EMS的IEC 61970标准和针对配电网的I

7、EC61968标准，标准的CIM使企业的自动化系统的建设有了共同的标准。电网运行，偶尔需要发布负荷控制和价格信息，电网可能根据经济和紧急情况来运行。而为了保障电网的良好运行，用户侧的用电信息也应被采集，反馈给电网侧，以作为电网侧下一步操作的参考。1.2 资产管理 电力企业资产管理，不同于传统的设备管理仅以功能位置为依据来维护设备，它更关注设备个体的健康状况，因此资产信息建模工作是从设备自身物理属性出发，从资产角度构建设备的数据模型。而目前，针对企业设备资产的信息建模工作较少，大都局限于从功能位置角度构建设备台账和编码，而企业资产管理需要根据设备自身分类特性组织设备树，这就对设备资产信息模型提出

8、了较高要求。IEC 61968的CIM中提出了资产的概念，给出了比较成熟的资产模型。该模型完全可以作为资产管理系统建模的参照和依据。 资产是被某机构所拥有的物理实体，它要经过购买、安装、维护、维修、折旧和报废等生命过程，并产生一系列重要的历史资料记录。资产（Asset）与电力系统资源（PSR）相互关联，但二者描述设备的角度不同，前者注重设备的物理特征，而后者注重在电网中的功能位置，即设备的逻辑特征，由前者来实现。资产与组织（Organization）相关联，也可与多个组织机构有关，如检修、运行部门等。资产与量测（Measurement）关联，产生量测值（MeasurementValue），并关

9、联端子（Terminal）。IEC 61968-11资产包中明确定义了资产概念，并充分发挥文档在资产管理中的作用。 电网功能位置上的资源，需要资产来具体实现，它们之间存在着多对多的关联关系，即同一资产可先后服役于不同功能位置，而同一功能位置也可先后由不同资产来服役。 CIM资产模型可大致分为基础模型和工作模型，基础模型中从5个侧面描述资产属性，分别以Asset、TypeAsset、AssetModel为根类，针对电气设备派生出ElectricalAsset, ElectricalTypeAsset,ElectricalAssetModel子类，三者均聚合电气属性类ElectricalPrope

10、rties，形成电气资产模型框架。此外，在建模中发现电气设备本身带有机械参数，具有共性需要扩展，故在电气属性之外，扩展根类机械属性MechanicalProperties并与其他根类关联，而这五大根类就形成了资产的基础模型框架。 反映资产业务活动的工作模型则通过文档形式记录数据，根据日常设备运行维护活动的不同可分为巡视、诊断、试验和维修4类，其结果定义为数据集。巡检业务均以工单为依据，对应CIM中类Work和WorkTask，工单包含工作内容，由作业指导书（Specification）规范，包含诸多工作步骤（Procedure），并可能产生一些量测值，且取值范围（Limit）遵循额定值（Rat