一種應用公共信息模型配置生成能效監測系統的方法與流程

本發明屬于能源管理領域，尤其涉及一種能量管理系統的標準化配置生成方法。

背景技術：

EMS(Energy Management System)，在電力系統通常是指能量管理系統，亦稱能效管理系統。

在電力系統中，EMS通常肩負電力系統穩定、電網頻率及其調整、頻率及其調整、電力系統運行操作、電力系統經濟調度、電力系統內部過電壓控制等運行工作職能，還涉及到電網調度自動化的自動化工作職能和電力系統通信的通信工作職能。

在實際工作中，狹義的EMS專指發電控制和發電計劃；一般EMS指數據收集、能量管理和網絡分析三大功能；廣義的EMS還應包括調度員培訓。

我國在60年代初期就開始了離線潮流和經濟調度程序的研制；70年代末期開始狀態估計等在線應用軟件的研制；80年代中期曾把當時國外EMS包含的狀態估計、負荷預報、經濟調度、潮流、安全分析和最優潮流等應用軟件全部裝到某省的在線系統之上，雖然每一單項都成功地完成了試驗，而總體卻無法實用。

80年代后期我國四大電網進行了調度自動化系統的引進，在四大網之后又有許多電網陸續由國內開發或由國外引進了很多調度自動化系統，多數沒有足夠強的支持系統，無法繼續開發EMS應用軟件，只能作為SCADA系統(Supervisory Control And Data Acquisition，數據采集與監視控制系統)使用。

當前，大多數的EMS的實施過程依然需要定制開發，系統設計者尚沒有能夠識別此類能量管理系統的共同特征，對能效管理系統的數據模型標準、系統架構標準等缺乏相應的標準化設計，因此，沒有一種簡潔有力的方法簡化能效管理系統的實施過程。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種應用公共信息模型配置生成能效監測 系統的方法。其通過一系列的標準制定與配套實施工具以及企業能效管理系統的實施，形成一套標準化配置生成體系，從而能夠快速靈活的配置搭建能效管理系統，改變當前能效管理系統的定制開發模式，使得該系統的生產過程大大簡化。

本發明的技術方案是：提供一種應用公共信息模型配置生成能效監測系統的方法，其特征是：

(一)定義設計企業能效管理領域公共信息模型標準；

(二)設計實現一種能將企業實例化數據與公共信息模型配置映射的元數據配置工具；

(三)依據步驟(一)設計的公共信息模型標準對企業實例數據進行映射配置，使用步驟(二)所述的元數據配置工具實施配置過程；

(四)設計可生成的企業能效管理系統框架，該框架使用面向對象技術，能理解并解析符合公共信息模型標準的企業實例化數據，并能夠依據企業實例化數據動態生成企業用能分類視圖、設備物理視圖、電能量在線監測矢量圖等系統資源；

所述的應用公共信息模型配置生成能效監測系統的方法，通過制訂基于IEC61970/61968CIM標準的數據模型，配以應用這些標準開發的輔助實施配置工具，快速靈活的配置搭建對象能效管理系統，進而實現對象能效管理系統的定制開發。

具體的，在所述步驟(一)中的定義設計企業能效管理領域公共信息模型標準包括：

(1)對現有的IEC61968-11標準進行擴展設計，定義所述企業能效管理涉及的上下文對象；

(2)擴展IEC61968現有標準，對所述企業能效管理中的對象進行模型設計，其中，所述對象包括表計資產、電能分項計量點配置、用能設備、用能分類、用戶、行業分類、用戶賬單組成、用戶電價組成、企業生產計劃、企業生產線KPI考核、表計讀數、計算量測等等；

(3)收集需要實施所述能效管理系統的企業信息，根據企業任務制定企業實例數據表。

具體的，在所述步驟(二)中的元數據配置工具包括以下功能：

(1)歷史版本的回溯，用于信息模型與數據表的映射關系切回到任意一個歷史版本；

(2)不同版本元數據的對比，用于信息模型新舊版本的對比；

(3)定義元數據資源映射，包括：定義每個類或對象的類編碼、定義類相對 應的表、將類與數據庫表映射、定義每個類的屬性、定義類相對應表的字段、將類的屬性與對應表的字段映射、定義每個類之間的層級關系、將類相對應的表的層級關系映射；

(4)定義業務視圖，制定用能設備或者采集設備的層際關系；

(5)應用IEC61970數據交換接口標準實現元數據配置測試，將描述模型的信息數據化；

(6)元數據的導入與導出；

(7)業務數據庫資源定義，將對象根據實際情況實例化，制定相對應的數據庫的表；

(8)業務數據庫資源變更感知，當業務發生變化時通知IEC61970數據交換接口。

具體的，所述步驟(三)中的配置過程包括：

(1)可視化模型與實例數據映射，；

(2)制定編碼分配原則，進行編碼分配，；

(3)根據用能設備層次關系定義物理視圖；

(4)通過元數據配置工具，實現遵循所述公共信息模型標準的企業數據實例化。

本技術方案所述的應用公共信息模型配置生成能效監測系統的方法，通過制訂一系列的系統標準以及與之配套的系統實施工具，形成一套通過標準化配置生成的實施體系，從而得以快速靈活的配置搭建能效管理系統，從而使得該系統的生產工廠大大簡化，改變了現有的能效管理系統必須定制開發的模式。

本技術方案所述的應用公共信息模型配置生成能效監測系統的方法，提供了基于信息模型的輔助配置工具，通過該工具能根據不同用戶的需求場景，對用戶特性、能效采集點分布、用能設備對象實施靈活配置，從而快速生成符合不同用戶應用場景的能效管理系統。

本技術方案所述的應用公共信息模型配置生成能效監測系統的方法，提供了一套符合工業標準的數據訪問方法并開發相應的數據訪問工具，通過該工具，客戶端應用程序能夠有序的、靈活的對業務數據進行操作。

與現有技術比較，本發明的優點是：

1.本技術方案針對當前能效監測系統實施方法存在的問題，借鑒其它能量管理 系統的實施經驗，圍繞能效管理系統功能特征與系統特征，借用IEC61970與IEC61968標準，應用面向對象技術，設計出一套相應的數據模型標準、數據交換、組態展示標準和系統架構標準，并根據這些標準設計實施了相關的系統動態配置工具；

2.本技術方案設計了一套能夠描述能效管理系統業務對象特點的信息模型，該模型涵蓋了行業內絕大多數的對象特點，并具有良好的可擴展性；

3.本技術方案設計了一套符合工業標準的數據訪問方法并開發相應的數據訪問工具，通過該工具，客戶端應用程序能夠有序的、靈活的對業務數據進行操作；

4.本技術方案提供了基于信息模型的輔助配置工具，通過該工具能根據不同用戶的需求場景，對用戶特性、能效采集點分布、用能設備等對象實施靈活配置，從而快速生成符合不同用戶應用場景的能效管理系統。

附圖說明

圖1是本發明技術方案的結構原理示意圖；

圖2是本發明技術方案對選定電能平衡點的智能電表的在線實時監視能源平衡示意圖；

圖3是本發明集中器結構示意圖；

圖4是本發明數據模型示意圖；

圖5是本發明系統策略輔助配置工具結構示意圖；

圖6是本發明系統數據交換示意圖；

圖7是本發明數據庫表示意圖；

圖8是本發明實施例的一次接線圖；

圖9是本發明實施例的電力平衡基礎數據示意圖；

圖10是本發明實施例的用能視圖；

圖11是本發明實施例的設備視圖；

圖12是本發明實施例的實物流向平衡示意圖；

圖13是本發明實施例的廠區線損示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。

本發明的技術方案，通過設計一系列數據模型、數據交換、組態展示以及系統 架構等標準，并應用這些標準開發系統動態配置工具，以實現能效管理系統的快速靈活的配置搭建。

圖1中，本發明技術方案提供的應用公共信息模型配置生成能效管理系統的方法，通過制訂基于IEC61970/61968CIM標準的數據模型，配以應用這些標準開發的輔助實施配置工具，快速靈活的配置搭建能效管理系統，實現能效管理系統的定制開發。

圖2中，本技術方案所述的方法包括以下步驟：

(一)定義設計企業能效管理領域公共信息模型標準，包括：

(1)參考IEC61968-11標準，定義域所述企業能效管理有關聯的上下文對象；

(2)結合IEC61968標準，對所述企業能效管理中的對象進行模型設計，其中，所述對象包括表計資產、電能分項計量點配置、用能設備、用能分類、用戶、行業分類、用戶賬單組成、用戶電價組成、企業生產計劃、企業生產線KPI考核、表計讀數、計算量測等等；

(3)收集需要實施所述能效管理系統的企業信息，根據企業任務制定企業實例數據表。

(二)設計實現一種能將企業實例化數據與公共信息模型配置映射的元數據配置工具，該工具包括以下功能：

(1)歷史版本的回溯，用于信息模型與數據表的映射關系切回到任意一個歷史版本；

(2)不同版本元數據的對比，用于信息模型新舊版本的對比；

(3)定義元數據資源映射，包括：定義每個類(對象)的類編碼、定義類相對應的表、將類與數據庫表映射、定義每個類的屬性、定義類想對應表的字段、將類的屬性與對應表的字段映射、定義每個類之間的層級關系、將類相對應的表的層級關系映射；

(4)定義業務視圖，制定用能設備或者采集設備的層際關系；

(5)應用CIS實現元數據配置測試，將描述模型的信息數據化；

(6)元數據的導入與導出；

(7)業務數據庫資源定義，將對象根據業務實例化，制定相對應的數據庫的表；

(8)業務數據庫資源變更感知，當業務發生變化時通知。

(三)依據步驟(一)設計的公共信息模型標準對企業實例數據進行映射配置， 使用步驟(二)所述的元數據配置工具實施配置過程，配置過程包括：

(1)可視化模型與實例數據映射，；

(2)編碼分配；

(3)物理視圖層次定義；

(4)通過元數據配置工具，實現遵循所述公共信息模型標準的企業數據實例化。

(四)設計可生成的企業能效管理系統框架，該框架使用面對對象技術，能理解并解析符合公共信息模型標準的企業實例化數據，并能夠依據企業實例化數據動態生成企業用能分類視圖、設備物理視圖、電能量在線監測矢量圖等系統資源。

以下通過采用本發明的方法配置搭建企業能效管理系統的具體實施例來進一步說明本發明的方法。

(一)定義設計企業能效管理領域公共信息模型標準

參考IEC61970標準，定義能耗設備對象，對該企業的業務形成一個完整的模型：

1.定義能效管理系統采集點對象的數據模型如圖3中所示；

2.定義能效管理系統用能設備對象的數據模型如圖4中所示；

(二)系統策略輔助配置工具見圖5中所示；

系統數據交換見圖6中所示；

(三)依據步驟(一)設計的公共信息模型標準對企業實例數據進行映射配置，使用步驟(二)所述的元數據配置工具實施配置過程。

將模型與圖7所示的數據庫表進行映射。

圖8是本發明實施例的一次接線圖，系統部署現場各采集點的拓撲位置及電力相關能源類型和企業消耗能源量的數據。

圖9是本發明實施例的電力平衡基礎數據示意圖，可以得知基于配電網絡拓撲關系的能源傳輸過程中損耗量。

圖10是本發明實施例的用能視圖，其基于用能視圖進行層級劃分，體現視圖中用能層級父子關系及各節點的能耗曲線。

圖11是本發明實施例的設備視圖，其基于設備視圖進行層級劃分，體現視圖中設備層級父子關系及各節點的能耗曲線。

圖12是本發明實施例的實物流向平衡示意圖，其基于拓撲模型中對應設備的用電消耗量以及總進線和總消耗之間的平衡關系。

圖13是本發明實施例的廠區線損示意圖，其基于拓撲模型中所有主變壓器選擇選擇時間段內的電能損耗量。

由于本發明的技術方案通過制訂一系列的系統標準以及與之配套的系統實施工具，企業能效管理系統形成一套通過標準化配置生成的實施體系，從而得以快速靈活的配置搭建能效管理系統，從而使得該系統的生產工廠大大簡化，改變了此前能效管理系統必須定制開發的模式。

本發明的技術方案通過設計一系列數據模型、數據交換、組態展示以及系統架構等標準，并應用這些標準開發系統動態配置工具，以實現能效管理系統的快速靈活的配置搭建。

本發明可廣泛用于電力系統能效管理系統的設計和開發領域。