СИМ модели и оперативно-информационные комплексы электроэнергетических систем
Министерство
образования и науки Украины
Харьковский
национальный политехнический университет
Кафедра:
передача электрической энергии
РЕФЕРАТ
СИМ
модели и оперативно-информационные комплексы электроэнергетических систем
Харьков
Оперативно-информационные комплексы
ОИК, или по зарубежной терминологии SCADA
(Supervisory Control And Data Acquisition) - это и есть связующее звено,
платформа, на которой строится решение для информационного обеспечения
оперативно-технологического управления в рамках выполняемых функций по
управлению электроэнергетическим объектом. На рис. 1 схематичной форме отражена
эволюция развития ОИК-ов: Первый этап - это практически отсутствие
измерительного комплекса или распределение его функциональности по отдельным
видам оборудования. Второй этап - комплекс условно находится между телеметрией
и серверами телемеханики и средствами отображения. Этот этап до сих пор
является сегодняшним днем и идеологической основой для многих SCADA систем. ОИК
изначально был ориентирован на будущее и с каждой версией все более
соответствует третьему этапу развития - открытой программно-аппаратной
платформе для решения любых задач информационного обеспечения
оперативно-технологического управления и контроля.
Рисунок 1 - Эволюция развития представлений о
роли и месте оперативных комплексов
Средства диспетчерского и
технологического управления (СДТУ)
Иерархическая система сбора и передачи
информации (ССПИ) АСДУ, режимной и противоаварийной автоматики, а также
диспетчерская телефонная связь базируются на ведомственной сети каналов связи и
телемеханики.
Управление работой этой сети осуществляется с
диспетчерского пункта связи.
На уровне энергосистем расширяется использование
сотовых и транкинговых сетей связи, модернизируются средства радиосвязи,
внедряются цифровые системы высокочастотных каналов связи по линиям
электропередачи.
Диспетчерская телефонная связь организовывается
по двум и более взаимно резервируемым каналам, по крайней мере, один из которых
должен быть некоммутируемым. Каналы связи должны иметь полосу пропускания не
менее 2 кГц и должны включаться с обеих сторон в диспетчерские коммутаторы.
Вызов по каналам диспетчерской связи должен
осуществляться с помощью простых коммутационных манипуляций без набора номера.
На ДЦ должна предусматриваться факсимильная
связь для передачи фотокопий печатных и графических документов.
Первичная сеть связи содержит собственно каналы
связи и АТС:
ведомственные телефонные каналы, иерархически
связывающие диспетчерские телефонные коммутаторы, а также АТС ОДУ верхнего
уровня и энергосистем;
междугородные телефонные каналы общего
назначения, доступ к которым осуществляется за счет связи между АТС
диспетчерских пунктов и телефонных станций соответствующих городов;
междугородные телеграфные каналы общего
назначения.
На базе каналов связи первичных сетей с помощью
соответствующего оконечного оборудования организованы вторичные сети:
телеинформационная сеть (ТИС);
сеть диспетчерских телефонных переговоров
(СДТП);
сеть телефонных переговоров технологического
персонала диспетчерских пунктов;
сеть передачи оперативно-технологической
информации (СПОТИ);
электронная почта;
сеть АСКУЭ.
Ввод телеинформации осуществляется в
дублированные центральные приемно-передающие станции (ЦППС). Микропроцессорные
ЦППС обеспечивают обмен телеинформацией с устройствами телемеханики (УТМ) и
другими ЦППС, управление диспетчерским щитом, а также обмен информацией с ПЭВМ,
предназначенными для оперативной (в режиме «он-лайн») обработки телеинформации
и выполнения других циклических задач, в частности формирования на
файл-серверах баз данных реального времени.
ТИС предназначена для автоматического обмена
телеинформацией -телеизмерениями (ТИ), телесигналами (ТС), командами
телеуправления (ТУ) и телерегулирования (ТР) - между УТМ, установленными на
энергообъектах, и ОИУК, установленными на ДЦ, а также для обмена ТИ, ТС, ТУ, ТР
и оперативной алфавитно-цифровой информацией между ЦППС ДЦ разных уровней
управления.
Передача информации осуществляется по некоммутируемым,
как правило, дублированным каналам со скоростью 50-300 бит/с, образованным
путем уплотнения частотного спектра телефонных каналов ведомственной сети. В
качестве оконечных устройств на энергообъектах установлены разнообразные УТМ,
как правило, аппаратного типа, с различными протоколами обмена данными. Обмен
данными между ЦППС унифицирован.
Устаревшие УТМ постепенно заменяются на
современные микропроцессорные системы с программируемыми функциями, с более
высоким классом точности, как правило, сетевой структуры, с возможностью
непосредственного подключения к измерительным трансформаторам тока и
напряжения.
Новые системы должны предусматривать возможность
интеграции функций местного и удаленного контроля и управления, а также функций
АСКУЭ.
Вторичные сети СДТП, СТТП и СПОТИ используют
часть частотного спектра (300-2400 Гц) телефонных каналов ведомственной сети.
При этом абоненты СДТП (диспетчерский персонал) обладает преимущественным
правом занятия канала по сравнению с абонентами СТТП и СПОТИ. Оконечным
оборудованием СДТП являются диспетчерские телефонные коммутаторы,
обеспечивающие связь между диспетчерами разных ДЦ без набора номера (нажатием
соответствующих кнопок или тумблеров). Абоненты СТТП и СПОТИ связываются между
собой через АТС ДЦ, набирая сокращенный номер.
Предусматривается ретрансляция информации в
различных направлениях в соответствии с имеющимися взаимоотношениями.
Оконечным оборудованием СПОТИ являются
коммуникационные серверы, включенные в локальную сеть и оснащенные модемами
различных типов и телеграфными адаптерами. Программное обеспечение этих
компьютеров обеспечивает оперативный прием и передачу по коммутируемым
телефонным и телеграфным каналам производственно-статистической информации в
виде макетов (формализованных символьных файлов) и взаимодействует с
оперативной базой данных системы приема и передачи данных (СППД), размещенной
на файл-сервере и обеспечивающей прием и передачу макетов, сортировку,
семантический контроль и хранение принятых макетов.
Наиболее важным элементом создания единой сети
обмена и обработки данных является стандартизация обмена данными в рамках
единой информационной модели.
Краткий обзор идеологии CIM-моделей
«Обобщенная информационная модель (Common
Information Model - CIM) есть информационная модель концептуального
представления информации, которая позволяет унифицировать и расширить
существующие инструментарий и стандарты управления, используя
объектно-ориентированные конструкции.
«Обобщенная информационная модель есть
абстрактная модель, которая все множество элементов электроэнергетической
системы представляет стандартным образом в виде описания объектов, их свойств и
связей между ними. Такое единое описание позволяет осуществлять интеграцию
различных приложений, выполненных независимыми изготовителями.
Определение СИМ-технологии, задачи,
источники
Обобщеннная информационная модель (Common
Information Model - CIM) - далее СИМ - представляет собой некоторую
концептуальную модель для описания различных предметов (субъектов) окружающего
мира, используя объектно-ориентированную терминологию. Если до последних лет
понятия объектно-ориентированной технологии относились к языкам
программирования (C++, Java и др.), то СИМ расширяет эти понятия до описания
данных, сознательно используя такую терминологию объектно-ориентированного
программирования как классы, свойства, методы и ассоциации. По существу СИМ
представляет собой информационную модель, задачей которой является единое
унифицированное представление структур данных, независимо от источника
происхождения данных и целей их использования.
Первые работы по созданию СИМ - технологии
появились где-то в первой половине 90-х годов. Необходимость единого подхода к
методике интеграции различных приложений становилась тем острее, чем быстрее
развивалась WEB -технология и уже в 1992 году была организована международная
группа по распределенному управлению задачами (Distributed Management Task
Force - DMTF), целью которой была, прежде всего, разработка СИМ - стандартов,
обеспечивающих создание интегрированных приложений в неоднородных
(гетерогенных) вычислительных системах.
СИМ описывает объектно-ориентированное
представление данных, используя терминологию и методы "Универсального
языка моделирова-ния"(Unified Modeling Language - UML). UML был разработан
в конце 80-х годов группой специалистов под руководством Буча (Butch) в рамках
международной рабочей группы OMG, целью которой является развитие открытых
информационных технологий. Создание UML дало мощный толчок к созданию
объектно-ориентированного программирования и продуктов, полностью построенных
по этой схеме. Следствием появления UML явилось также и создание
инструментальных средств для построения и описания объектно-ориентированных
программных продуктов. СИМ является реализацией UML в части представления
данных. СИМ представление включает в себя такие общие абстрактные элементы, как
классы, объекты, свойства, методы и ассоциации. Основным элементом СИМ является
схема, с помощью котрой описывается информационная модель объекта. Схема
является формальным определением модели. Язык изображения схемы полностью
соответствует UML. В схему входят классы, свойства и методы, а также отношения
между классами, которые также являются классами. При построении схемы
необходимо соблюдать следующие правила:
Имена классов должны быть уникальны в переделах
модели;
Имена "CIM" и "PRS" являются
зарезервированными DMTF и не должны использоваться;
Имя каждой схемы должно быть уникально и
начинаться с алфавитно-цифрового символа. DMTF рекомендует:
Имя схемы начинать с имени компании или объекта,для
которого создается схема. Разделителем должна быть либо точка, либо знак
подчеркивания.
Если компания имеет сетевой (WEB) адрес, то все
расширение ввести слева от имени компании, начиная от первого слова расширения
и убрав все точки(например mos.ivc.ru как ivcrumos).
Требования к описанию классов, свойств и методов
практически соответствуют принятым в объектно-ориентированном программировании.
Реализация CIM - моделей в задачах
автоматизации энергетических объектов
Идея использования СИМ технологии для
моделирования энергетических объектов, в том числе и систем была впервые
выдвинута в Американском научно - исследовательском институте энергетики
(Energy Power Research Institute -EPRI) в начале 90-х и была реализована в
группе проектов под общим названием CCAPI. Основная задача проектов состояла
во-первых в обеспечении интеграции приложений различных изготовителей в
рыночных условиях и, во-вторых, обеспечить независимость потребителя приложений
от его разработчика.
Для расширения сферы применимости этих
документов и обеспечения единой международной системы унификации Международная
Энергетическая Комиссия (МЭК) организовала в рамках 57 Технического комитета
(ТК57) несколько рабочих групп для:
стандартизации информационных моделей, структур
и интерфейсов доступа к измерительным устройствам подстанций непосредственно, а
не через удаленное терминальное устройство. Эти стандарты определяют базовую
архитектуру, основанную на модели клиент сервер, аналогично стандарту TASE.2, в
которой клиент начинает транзакции, обрабатываемые сервером. Однако в этих
стандартах измерительные и преобразующие устройства ("полевые")
смоделированы непосредственно как классы со своими свойствами и ассоциациями.
Это позволяет клиенту взаимодействовать с полевым устройством ( точнее с его
моделью) непосредственно для получения как измеренных величин, так и данных о
состоянии или свойствах полевого устройства. Общие услуги, необходимые всем
устройствам подстанции смоделированы как сервер-классы и определены Абстрактном
Интерфейсе Сервиса Связи (Abstract Communication Service Interface - ACSI) в
стандарте 61850-7. Полевые устройства наследуют свойства классов, определенных
в ACSI как объекты этих классов.Так, если ACSI описание имеет своим свойством
измеренную величину, то обратившись из хост-компъютера к полевому устройству
как к объекту мы прочтем эту величину непосредственно. Стандартные
представления этих услуг с различными коммуникационными протоколами описаны в
стандартах 61850-8 для информационной шины станции и 61850-9 для информационной
шины процесса таким образом, чтобы обеспечить согласованные сервисные функции
для всех полевых устройств, независимо от коммуникационных протоколов.
Следующей группой являются стандарты
представления данных и системных интерфейсов для управления распределительными
электрическими сетями. Стандарты 61968 определяют требования, архитектуру
интеграции и интерфейсы для основных элементов системы управления
распределением (DMS) и других связанных внешних IT систем. Интерфейсы
определены для каждого класса приложений, идентифицированных в МЭК 61968-1
"Базовая Модель Интерфейса (Interface Reference Model - IRM)". Для
определения объектов реального мира в СИМ -представлении использован UML.
Последней и наиболее полной с точки зрения
описания объектов реального мира в электроэнергетике является группа стандартов
для построения EMS API. Все стандарты этой группы - 61970- построены на базе
СИМ - представления электроэнергетической системы Эти стандарты также построены
на базе СИМ -представления, которое обеспечивает абстрактную модель для полной
энергосистемы, используя нотацию UML. CIM определяет семантику для API. Другие
части этого стандарта определяют синтаксис для API.
Таким образом группы стандартов МЭК позволяют
построить единую концептуальную систему представления данных и интерфейсов с
использованием СИМ как единого языка представления данных и описания
интерфейса. Следует отметить, что использование методов представления данных
внутри каждого приложения ни в коей мере не является ограничением. СИМ
представление является единым языком описания данных и, соответственно,
интерфейса только в общей интегрированной среде. Иначе говоря, CIM представляет
собой общий язык для приложений при работе в единой большой системе (по
аналогии можно сравнить с "эсперанто", но есть веские основания
полагать, что с другой судьбой).
На рисунке 2 представлена макроархитектура
системы. Подстанции 1 и частично 3 имеют устройства, которые описаны как
объекты соответствующего СИМ - класса и поэтому доступ к ним может быть осуществлен
через общую сетевую среду (проблема протоколов сознательно не рассматривается).
Измерительная система подстанции 2 и частично подстанции 3 передают свои данные
традиционным способом через RTU в ОИК соответствующего центра управления,
который, в свою очередь, используя СИМ описание данных в соответствующем центре
управления и переводит их в СИМ - описание архива хранения. При этом все
системы территориально могут быть разнесены сколь угодно далеко, но они должны
иметь общую среду передачи данных и общее СИМ - описание данных и интерфейсов.
Рисунок 2 - Концептуальная модель системы с
шиной интеграции
СИМ-модель
Как уже отмечалось СИМ представление использует
стандартное объектно-ориентированное визуальное представление, определяемое
UML. Основными элементами СИМ - представления являются классы, ассоциации и
пакеты.
Классы
Класс является основным элементом СИМ-модели.
Класс представляет собой абстрактное описание некоторой объективно существующей
сущности электроэнергетической системы. Примерами классов являются
«трансформатор», «нагрузка», «линия переменного тока», «линия постоянного
тока», «измерение» и т.д.. Принципиальное отличие понятия класс в СИМ от
объектно-ориентированных языков программирования (C++,Java и др.) состоит в
том, что в СИМ класс описывает только интерфейс и полностью независим как от
платформы вычислительной техники, так и от реализации. Класс имеет атрибуты
(свойства), описывающие его характерные особенности. Каждый атрибут имеет тип,
определяющий его смысл. Типы могут примитивными -целое, плавающее, булев,
строка, перечисление- и сложными, например напряжение, фаза, мощность и т.п в
том числе другой класс. Атрибуты могут иметь область видимости, которая
определяет право других классов читать и писать атрибуты. Допустимы четыре
значения области видимости:
Открытый, т.е. доступный всем классам для
чтения-записи;
Закрытый, т.е. с этот атрибут не виден никаким
другим классам;
Защищенный, т.е. доступный только этому классу и
его потокам (ассоциация ->наследование)
Реализационный. Атрибут этого типа является
открытым, но только в пределах своего пакета (о пакетах -ниже).
Основными свойствами класса являются
инкапсуляция, полиморфизм и ассоциации. Инкапсуляция означает сосредоточие всех
свойств класса как его аттрибутов. Описание аттрибута класса вне класса или
внутри другого класса недопустимо. Полиморфизм означает, что одно и тоже
символьное имя аттрибута может использоваться в разных классах, но имя класса
должно быть уникальным. Ассоциация означает возможность связи классов между собой,т.е.любая
пара классов может быть связана ассоциацией, которая в свою очередь также
является классом.
Ассоциации
Ассоциации представляют семантическую связь
между двумя классами, с помощью которой один класс может получить информацию об
аттрибутах и ассоциациях другого класс. Ассоциация имеет два конца ассоциации,
каждый из которых присоединяется к одному из классов ассоциации. Конец
ассоциации может быть помечен меткой, называемой «именем роли» или «ролью». В
СИМ модели имя роли всегда всегда содержит имя класса, а в ряде случаев просто
повторяет его. Конец ассоциации (роль) также обладает кратностью, которая
показывает сколько объектов класса может участвовать в данной ассоциации.
Наиболее часто встречающиеся кратности «0…1» и «1…n», где n = 1,2,3…. В нотации
UML предусмотрено много различных ассоциаций, но СИМ -модель использует только
следующие:
агрегирование
двунаправленная ассоциация.
Наследование представляет собой тип ассоциации,
при котором наследующий класс (класс-потомок) имеет открытый доступ ко всем
свойствам наследуемого класса (класс-предок). Необходимо отметить, что
наследование распространяется «вверх» по всему дереву предков. На рис.1 показан
пример наследования из СИМ-модели.
Рисунок 3 - Схема наследования
Из рисунка видно, что классы являются
абстрактным понятием, не имеющим в СИМ-модели прямых связей в части размещения(
трансформатор, как и уровень напряжения наследует свойства системных ресурсов,
а не подстанции.). Далее, имеется обобщенный класс - коммутатоционное
оборудование, наследниками которого являются выключатель и разъединитель
(другие типы коммутационного оборудования не приведены для упрощения). И,
наконец, графически стрелка направлена от класса потомка к классу предку.
Агрегирование. Агрегирование есть тип
ассоциации, который показывает, что один класс является частью другого (обмотка
является частью трансформатора). При агрегировании один класс содержит или
включает другой класс, но включаемый класс не является наследником включающего.
Агрегирование утверждает только факт включения, но ничего не говорит о связи по
свойствам. Пример агрегирования показан на рис. 2.
Рисунок 4 - Агрегирование
На рис. 4 показано, что в состав подстанции
входят такие классы как уровень напряжения, коммутационное оборудование и
секция оборудования, реле защиты, измерительные датчики и аппаратура для
телеметрических измерений. На первый взгляд кажется, что класс «трансформатор»
не входит в состав подстанции. Но трансформатор является «наследником» класса
«оборудование», который агрегирован в класс «контейнер оборудования»,
следовательно, по определению наследования, трансформатор включен в класс
«контейнер оборудования». С другой стороны, класс «подстанция» является
«наследником» класса «контейнер оборудования» и, следовательно, наследует
агрегирование трансформатора.
двунаправленная ассоциация. Двунаправленная
ассоциация является наиболее общим случаем ассоциации, при которой классы
оставаясь независимыми обязаны ссылаться друг на друга. При этом, если при
наследовании и агрегировании «старший» класс является уникальнам, то
ассоциативных классов может быть сколько угодно. При построении ассоциации
важно выделить класс «куда» и класс «откуда» для правильного определения
кратности. Обычно класс «куда» имеет кратность «1…n», а класс «откуда» -
«0,1».На рис.3 приведен пример ассоциации с кратностью. В этом примере, как и в
предыдущих для упрощения опущены имена ролей.
На рисунке.3 показано, что с одним источником
измерений связано от 0 до n измеряемых величин, что каждому измерению
соответствует от 1 до n измеряемых величин, что множеству измерений (0..n)
соответствует множество пределов (0..n) и что одному типу измерения
соответствует множество измерений. Разница между измерением и измеряемой
величиной состоит в том, что из нескольких однотипных измеряемых величин будет
выбрано (алгоритмически) одно измерение для дальнейшего использования.
Пакеты МЭК
В нотации UML СИМ представляет собой набор
пакетов, каждый из которых содержит в себе некоторое уникальное множество
классов, связанных между собой ассоциативными связями. Набор классов в пакете
определяется как с точки зрения их связей между собой внутри пакета, так и с
целью упрощения создания конкретных моделей, облегчения понимания и обозримости
всей модели в целом. Каждое приложение может использовать информацию из любого
сочетания пакетов. На рис. 4 показаны пакеты основного и наиболее развитого
стандарта МЭК 61970. Стрелка между пакетами согласно нотации UML означает
зависимость. По UML между двумя пакетами зависимость существует только
тогда,когда существует какая-либо ассоциация между двумя любыми классами,
входящими в эти пакеты. (Необходимо иметь в виду, что зависимость между
классами определяется наличием ассоциации и что зависимости не являются
транзитивными). Ниже приводится перечень всех пакетов и краткое описание
основных в уже принятых стандартах:
диспетчерский управление
энергетический автоматизация
Рисунок 5 - Двунаправленные ассоциации
СИМ пакеты системы производства и распределения
(Ядро (Core)
Пакет содержит классы, являющиеся общими для
всех приложений и являющиеся родительскими классами для множества классов в
других пакетах. Сам пакет является независимым, но все остальные пакеты зависят
от него.
Топология (Topology)
Этот пакет представляет собой расширение пакета
Ядро, которое вместе с классом терминал (Terminal) моделирует связность
системы, т.е. определяет связи между оборудованием на физическом уровне. Кроме
того, этот пакет позволяет моделировать топологию, т.е. определяет способ
подключения оборудования с помощью коммутационной аппаратуры на логическом
уровне. Топология не зависит от других электрических характеристик.
Токопроводящие элементы (Wires)
Этот пакет представляет собой расширение пакетов
Ядро и Топология, и моделирует информацию о электротехнических характеристиках
линий передачи и распределительных сетей. Этот пакет используется сетевыми
приложениями, такими как оценка состояния, потокораспределение и оптимальное
потокораспределение.
Измерения (Meas)
Пакет Meas содержит элементы, которые описывают
динамику обменов данными измерений между приложениями
Генераторы (Generation)
Пакет Generation делится на два подпакета:
производство (Production) и динамика генераторов (GenerationDynamics)
Производство (Production)
Этот пакет предоставляет модели для различных
типов генераторов. Он также моделирует информацию об издержках производства, и
используется для экономичного распределения нагрузки по действующим станциям и
определения необходимого количества резервного оборудования. Эта информация
используется приложениями модулей планирования пуска/останова и экономического
распределения нагрузки тепло- и гидро электростанций, прогноза нагрузки и
автоматического управления генерацией.
Динамика генераторов(.Generation Dynamics)
Пакет предоставляет модели для первичных
движителей, таких как турбины и бойлеры, которые необходимы для имитационного
моделирования и обучения.Эта информация используется приложениями для
моделирования работы динамических обучающих тренажеров.
Модель нагрузки (LoadModel)
Этот пакет предоставляет модели для потребителей
электроэнергии и нагрузки системы в виде графиков и связанных с ними данных.
Здесь также учитываются обстоятельства, влияющие на нагрузку, например, времена
года и тип дня.Эта информация используется приложениями прогноза нагрузки и
управления нагрузкой.
Вывод из работы (Outage)
Этот пакет является расширением пакетов Core и
Wires, моделирующим информацию о текущей и планируемой конфигурации сети. Эти
элементы являются опциональными для обычных сетевых приложений
Защита (Protection)
Этот пакет представляет собой расширение пакетов
Яджро и Сетевое оборудование, моделирующее информацию для аппаратуры защиты,
например, реле. Эти элементы используются приложениями-тренажерами и
приложениями, определяющими месторасположение неисправности в сети
распределения.
Область значений (Domain)
Этот пакет представляет собой словарь данных для
параметров и единиц. Эти параметры и единицы определяют типы данных для
атрибутов (свойств) и могут использоваться любыми классами любого другого
пакета. Пакет содержит определения основных типов данных, включая единицы
измерения и допустимые значения. Каждый тип данных включает в себя атрибут, значение
и единицу измерения (опционально). Единица измерения определена как статическая
переменная, изначально заданная в виде текстового описания единицы измерения.
Допустимые значения описаны в документации для атрибутов с использованием
синтаксических конструкций языка UML и заключены в фигурные скобки. Длины строк
перечислены в документации, и определены как свойство «длина».
Планирование (Energy Sheduling)*
Финансы (Financial)*
Резервирование (Reservation)*(Supervisor Control
And Data Asquition)*
*отмечены пакеты, находящиеся в разработке.
Рисунок 6 - Диаграмма классов МЭК 61970
Рисунок 7 - Диаграмма классов МЭК 61968
СИМ пакеты для системы распределения
(МЭК 61968)
МЭК 61968 построен, к сожалению, существенно
иначе и менее удачно с точки зрения понимания и возможностей применения, чем
МЭК 61970. Авторы пытаясь охватить все аспекты «существования» системы
управления создали на внешнем уровне (top level) четыре пакета - контейнера
никак неагрегированные между собой. Для создания единой системы уже выполнено
интегрирование этого стандарта с 61970. Основными пакетами МЭК 61968 являются
следующие:
Средства (Assets, дословно активы). Этот пакет
является контейнером еще для четырех пакетов, описывающих активы объектов.
Активы могут включать другие активы и входить с ними в ассоциации. Активы также
могут иметь ассоциацию с классом «ресурсы энергетической системы». В состав
пакета - контейнера входят следующие неагрегированные пакеты:
Базовые средства, т.е. классы общие для всех
пакетов;
Поддержка и инспекция средств;
Линейное оборудование(средства) - линии,
растяжки, опоры, кабели и т.п.
Узловое (дословно точечное) оборудование -
выключатели, панели, измерительное оборудование.
Ядро 2. Этот пакет содежит основные функции,
необходимые для управления распределенными системами.Авторы документа обращают
внимание в спецификации, что этот пакет создавался параллельно с 61970 и
ориентирован на 61968 -11. В случае использования классов пакета «Ядро» можно
работать непосредственно с СИМ - представлением
Потребители (Consumer). Этот пакет
представляется наиболее интересным в этом стандарте. Он содержит классы,
описывающие пользователей электроэнергии, счета пользователей, тарифы, расчеты,
связь с ERP партнерами и т.д. В МЭК 61970 эти сущности вообще не
рассматривались.
Документация (Documentation). Пакет документации
содержит 5 подпакетов, содержащих инструкции и описания для различных объектов
как, например, порядок работы, право допуска, хранение документов. Пакет очень
полезен как основа для создания системы хранения и доступа к документации,
возможно с сохранением классов, но с добавлением атрибутов, учитывающих
особенности национальной системы и законодательства (естественно, что такая
работа должна выполняться, по меньшей мере, на уровне отраслевого стандарта).
Основными пакетами, входящими в состав этого контейнера являются:
Пакет классов, описывающих основные наборы
документов;
Пакет классов, описывающих «наследуемую»
документацию, т.е. документацию, поступающую с оборудованием;
Пакет классов, описывающих документацию по
выполнению и регистрации отключений;
Пакет классов, описывающих документацию по
управлению нагрузкой;
Пакет классов, описывающих документацию по
правилам допуска к выполнению тех или иных работ;
Информационная модель МЭК 61850
Информационная модель МЭК 61850 создана на
основе и, практически, в полном соответствии с работами EPRI в этом направлении
- CASM15 (Common Application System Model (Обощенная модель прикладной
системы)) и GOMSFE92 (Generic Object Models for Substation & Feeder
Equipment (Создание объектных моделей для подстанций и оборудования фидеров)).
Эти документы создавались в 2000-2001г.г. и в их основу положена идеология
объектно-ориентированного программирования, принятая в те годы всеми ведущими
разработчиками систем автоматизации подстанций.
Система автоматизации представлена как
«матрешка», на верхнем уровне которой находится объект «Сервер» (рисунок 6), в
состав которого входят логические устройства (LD). LD, в свою очередь, имеют в
своем составе логические узлы(LN), которые включают в себя описание данных
и,далее, их атрибуты. С точки зрения UML это классическая схема
последовательного агрегирования, но ни логическое устройство, ни логический
узел не являются классами и даже пакетами, хотя в ряде мест графически все
напоминает СИМ модель. Так логические узлы сгруппированы в 13 групп, каждая из
которых состоит из нескольких сущностей и всего таких сущностей 92, из которых
38 это оборудование различного рода защит (В МЭК 61970 пакет «Защита» и
связанные с ним). Единственный механизм наследования - наследование имени
атетрибута и описание объекта для навигации.
Элементы этой модели имеют следующий смысл:
Сервер(Server) - это объект, обеспечивающий
обмен данными как внутри подстанции, так и вне ее. Сервер имеет имя и адрес.
Логическое устройство (Logical Device)
представляет собой виртуальное отображений физического устройства. Аттрибутами
логического устройства являются такие как наименование устройства,
производитель, год выпуска, дата последнего ремонта и т.п. Каждое логическое
устройство имеет свой индивидуальный индификатор и его адрес есть адрес сервера
и,через разделитель, идентификатор устройства.
Логический узел (Logical Node) получается в
результате декомпозиции логического устройства на отдельные функциональные
элементы, каждый из которых представляет собой элементарное устройство( для
современных решений - интеллектуальное электронное устройство -IED) IED имеет
свой адрес внутри логического устройства, т.е. к нему можно обратиться
непосредственно. Обмен между логическими узлами внутри логического устройства
решается производителем физического устройства.
Данные(DATA) - список данных, необходимых для
выполнения логическим узлом своих функций. Эти данные имеют определенную
струтуру и однозначно определенную семантику.
Из этого описания видно, что описанные элементы
схемы, строго говоря, не являются классами в СИМ модели, т.к. нет однозначности
в их описании и поведении. Унификация модели достигается за счет унификации
структуры данных, одинаковой для всех логических узлов.
Рисунок 8 - Базовая концептуальная модель МЭК
61850-7
Список литературы
1. Правила
технической эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ, издание первое,
2003 г., ГКД 34.20.507-2003).
2. Автоматизированные
системы управления в энергетике. В.С. Самсонов.
. Автоматика,
телемеханика и передача данных в энергосистемах. Г.В. Бурденко, А.И. Малышев.
. Neural
Networks. Robert Callsn.