程 琳

（重慶郵電大學，中國 重慶 400065）

0 引言

隨著計算機技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)正在向網(wǎng)絡化、組件化的發(fā)展方向邁進，從廠站側(cè)間隔級的過程總線到主站側(cè)的電力企業(yè)集成總線，將逐步實現(xiàn)全面組網(wǎng)和互聯(lián)。

但是，由于電力系統(tǒng)及其應用的開發(fā)時間和設(shè)計模式不同，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡中的主機服務器、操作站、人機交互平臺在操作系統(tǒng)和通信接口上也不盡相同。與大多數(shù)分布式系統(tǒng)一樣，電力企業(yè)的系統(tǒng)間也存在異構(gòu)性，主要表現(xiàn)在計算機硬件平臺的異構(gòu)性，操作系統(tǒng)的異構(gòu)性，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的異構(gòu)性，應用程序和服務的異構(gòu)性以及信息的異構(gòu)性。

本文研究的中間件數(shù)據(jù)平臺，將SCADA監(jiān)控的電力系統(tǒng)模型映射為CIM模型，連同實時監(jiān)控數(shù)據(jù)導入中間件平臺服務器端，為中間件平臺提供數(shù)據(jù)。HSDA接口作為整個CIS接口的重要組成部分，遵循IEC 61970標準404部分，定義數(shù)據(jù)瀏覽方法，可為大批量數(shù)據(jù)提供實時快速查詢，為本文研究的重點。

1 IEC61970標準簡介

IEC 61970標準是由國際電工委員會IEC(International Electrotechnical Commission)分管電力系統(tǒng)控制和有關(guān)通信的第57技術(shù)委員會制定的。標準針對能量管理系統(tǒng)EMS(Energy Management System)，定義了一系列應用程序接口(API)。IEC 61970標準核心問題是信息交換，使用公共信息模型CIM和組件訪問接口規(guī)范，打破各個EMS廠家數(shù)據(jù)庫的信息壁壘，提升控制中心環(huán)境內(nèi)外各種完全不同的系統(tǒng)之間交換信息的能力。

2 中間件數(shù)據(jù)平臺

中間件數(shù)據(jù)平臺，將SCADA監(jiān)控的電力系統(tǒng)模型映射為CIM模型，連同實時監(jiān)控數(shù)據(jù)導入中間件平臺服務器端，為中間件平臺提供數(shù)據(jù)。對原有的SCADA系統(tǒng)上層應用，同樣進行封裝，通過標準的CIS接口訪問數(shù)據(jù)模型，中間件整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 中間件數(shù)據(jù)平臺整體結(jié)構(gòu)

如圖1所示，中間件數(shù)據(jù)平臺從結(jié)構(gòu)上來說分為三部分：基于CIS的客戶端、基于CIM模型數(shù)據(jù)庫服務器、基于標準封裝的SCADA系統(tǒng)。

客戶端訪問，基于CORBA中間件實現(xiàn)CIS中定義的接口，其作用類似于一個基于標準的應用程序。客戶端提供可視化的CIM界面，用戶可以清楚地看到接口返回的數(shù)據(jù)模型，同時接口也可以訪問量測數(shù)據(jù)，以驗證數(shù)據(jù)流的正確性。

基于CIM模型的數(shù)據(jù)庫服務器，其作用是利用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，存儲全部的CIM模型數(shù)據(jù)。這些模型數(shù)據(jù)不僅僅是SCADA系統(tǒng)關(guān)心的設(shè)備信息、實時量測信息等，還包括大量的歷史數(shù)據(jù)、靜態(tài)資產(chǎn)數(shù)據(jù)等。

基于IEC 61970標準封裝的SCADA系統(tǒng)，該部分包括模型映射、文件導入、接口實現(xiàn)幾大功能模塊。

3 HSDA接口分析與研究

3.1 HSDA概述

IEC 61970-404部分定義了高速數(shù)據(jù)訪問服務HSDA。它使用DAIS數(shù)據(jù)訪問DA服務，對源自電力系統(tǒng)或與電力系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)進行訪問。HSDA借鑒了工業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)存取DAIS的相關(guān)內(nèi)容。DAIS組織架構(gòu)按照其功能可以分為以下四個部分：

（1）DAISCommon接口，為整個DAIS服務的公共部分。DAISCommon作為基礎(chǔ)，包含了DAF中的部分定義，為后續(xù)的DAIS接口提供基本數(shù)據(jù)定義。

（2）DAISServer接口，HSDA總?cè)肟凇Ｌ峁┛蛻暨M一步訪問DAISDASession和DAISAESession的接口函數(shù)。

（3）DAISDASession接口，數(shù)據(jù)訪問部分。提供包含Node、Item、Property和Type類型的信息模型，對EMS中資源進行組織，供客戶端訪問。

（4）DAISAESession接口，告警事件部分。為客戶端提供訂閱、報警和事件服務。

3.2 服務器與會話管理接口

DAISServer定義DAIS服務器對象，它提供了創(chuàng)建銷毀DAISDASession(數(shù)據(jù)讀取和更新服務)對象和DAISAESession(告警時間服務)對象的接口函數(shù)。當多個客戶同時訪問DAIS服務器時，服務器中始終只有一個DAISServer對象，而每個客戶都有一個DAISSession(包括DAISDASession和DAISAESession)對象為其服務。

3.2.1 DAISServer接口

DIASServer接口中，包含了DAISDASession和DAISAESession接口。而DAISDASession和DAISAESession接口又繼承于DAISSession。

Server對象通常為永久性對象，為HSDA接口訪問的總?cè)肟?，可通過命名服務或交換服務傳送到客戶端。在Server對象中，創(chuàng)建session對象，根據(jù)用途不同，可分別創(chuàng)建數(shù)據(jù)查詢會話對象DAISDASession或報警事件對象DAISAESession。Server對象中可維護視圖及公共組，供客戶端瀏覽查詢。

3.2.2 DAISDASession 接口

會話對象中提供了一系列IHome接口，每個接口可對特定類型的數(shù)據(jù)進行操作。數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)體或結(jié)構(gòu)體序列的方式組織，而不是以接口實現(xiàn)對象的方式提供給客戶端。因為如果以對象的方式返回數(shù)據(jù)項值，如果訪問的項數(shù)量眾多，可能會影響系統(tǒng)的整體運行性能。

DASession為實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問的對象，繼承于DAISSession接口，客戶端可以創(chuàng)建一個或多個會話，滿足不同應用需求。DAISDASession接口文件及其實現(xiàn)類中，定義描述Session狀態(tài)的數(shù)據(jù)類型SessionStatus。

3.3 數(shù)據(jù)瀏覽接口

數(shù)據(jù)瀏覽接口包括以下四類：DAISNode、DAISItem、DAISType、DAISProperty。下面針對每類接口分析其功能、組成。

3.3.1 DAISNode 接口

DAISDANode接口繼承于DAISNode接口。此外，DAISNode.idl接口文件中定義的Iterator接口。將查詢到的結(jié)果添加到迭代器中，傳遞該類型的對象引用，而不是傳遞包含大量數(shù)據(jù)的序列，可減少通過ORB傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，緩解通信壓力。

3.3.2 DAISItem 接口

項item為節(jié)點的屬性，節(jié)點代表現(xiàn)實世界中的對象，而項表示對象的特性，例如測量值、控制變量等。節(jié)點可能包含多個項，每個項代表對象的不同屬性，每個項值都包含時間戳和質(zhì)量碼等屬性。DAISItem接口文件中，定義了描述項的ItemDescription類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

3.3.3 DAISType 接口

類型Type代表了相關(guān)屬性和關(guān)聯(lián)關(guān)系集合，每個節(jié)點都有類型屬性，對應于DAF中的Class。每個類型由ResourceID標識，并且使用label和description來描述。節(jié)點可通過TypeID來獲得類型描述。DAISType的接口文件中定義描述類的TypeDescription類型數(shù)據(jù)。

3.3.4 DAISProperty 接口

屬性Property代表節(jié)點的某種特性，可用特定類型值進行描述，對應于DAF的property。屬性Property中包含ResourceID、標簽label、描述description和數(shù)值類型等數(shù)據(jù)成員。項通過其成員ItemID可獲得屬性描述。DAISProperty的接口文件中，定義了描述屬性的Property Description類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)論與展望

本文系統(tǒng)地研究了基于IEC61970標準的中間件數(shù)據(jù)平臺，主要完成了對高速數(shù)據(jù)訪問接口HSDA的研究與分析。

（1）本文還需在以下幾個方面做進一步的研究：

本文分析研究了HSDA主要功能，能夠使用該接口進行數(shù)據(jù)瀏覽和查詢，但是由于時間關(guān)系，還是有部分擴展功能接口沒有實現(xiàn)，這是下一步需要重點完成的工作。

（2）IEC 61970標準是不斷發(fā)展完善的，基于該標準在電力系統(tǒng)軟件設(shè)計中的應用尚處于初級階段。

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