基于IEC61970标准的SCADA系统数据整合研究

论文摘要

随着电力系统和计算机技术的飞速发展,电力系统已有的应用系统因功能有限而需要升级改造。但是已有系统存在着如下一些技术问题:①信息模型私有,无标准;②访问接口私有,可移植性差;③协议私有,互操作性差等。这些问题使得在升级改造中实现信息共享、异种系统集成和二次开发变得很困难。为了解决上述问题,本课题基于IEC61970标准以电力系统动态模拟仿真实验室的SCADA系统作为研究平台,完成了以下几方面的工作:首先从提高软件的重用率,保护已有的投资和实现第三方接入等方面考虑,本课题的设计方案采取了保留原有数据库并直接建立一个存储和管理CIM模型数据的数据库。然后通过对比分析选择了FastDB、ACE/TAO、QT等课题相关的计算机技术产品或平台。其次,基于标准的CIM模型,完成了对现有SCADA系统数据模型与CIM模型之间的映射,并依据映射关系实现了数据的导入导出。之后构建了一个较为合理的CIM数据库结构,并结合所选择的面向对象的实时实数据库FastDB,编程开发了自动生成CIM数据库的工具。第三,在深入研究标准的CIS部分以及公共对象请求代理结构CORBA等技术上,基于中间件ACE/TAO,开发了组件接口规范(CIS)的通用数据存取工具并实现了客户端与服务端的一些主要功能的CIS交互,并能完成数据的读取服务。最后,利用为了方便测试而开发的图形化界面对CIM库的建立、数据的导入导出以及CIS常用服务进行了自测试、互操作实验来验证本课题工作的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.2.3 国内研究现状
• 1.3 本课题的主要研究工作
• 1.4 本文的组织结构
• 第2章 IEC61970标准简介
• 2.1 概述
• 2.2 标准组成内容及应用
• 2.3 公共信息模型（CIM）
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 CIM建模表示法
• 2.3.3 CIM类及其之间的关系
• 2.3.4 CIM模型的优点
• 2.4 组件接口规范（CIS）
• 2.4.1 概述
• 2.4.2 文档内容
• 2.4.3 数据访问设施（DAF）
• 2.4.4 通用数据访问（GDA）
• 2.4.5 高速数据访问（HSDA）
• 2.5 本章小结
• 第3章 方案设计及相关技术分析
• 3.1 设计方案
• 3.2 数据库技术
• 3.2.1 实时数据库
• 3.2.2 面向对象数据库
• 3.2.3 数据库平台选择
• 3.3 CORBA中间件技术
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 CORBA的优点
• 3.3.3 CORBA平台的选择
• 3.3.4 CORBA服务
• 3.4 可扩展标记语言XML
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 XML的特点和应用前景
• 3.4.3 CIM/XML语言
• 3.5 开发平台的选择
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于IEC61970标准的SCADA数据封装及CIM数据库的构建
• 4.1 SCADA数据库的封装
• 4.1.1 SCADA系统电网模型与CIM模型的映射关系
• 4.1.2 CIM/XML数据的导入与导出的实现
• 4.2 CIM数据库的建立
• 4.2.1 全网物理层次模型
• 4.2.2 CIM表结构构建的方法
• 4.2.3 CIM数据库中数据的生成与导入
• 4.3 本章小结
• 第5章 客户端与服务端CIS交互的实现
• 5.1 概述
• 5.1.1 资源标识（ResourceID）的定义
• 5.2 DAF查询
• 5.3 DAF事件通知
• 5.4 数据更新同步
• 5.5 记录/字段的浏览
• 5.5.1 记录层次模型浏览
• 5.5.2 记录按类浏览
• 5.5.3 字段浏览
• 5.6 关联导航
• 5.7 DAIS组管理
• 5.8 数据更新订阅及订阅的停用/启用
• 5.8.1 数据更新订阅
• 5.8.2 订阅的停用/启用
• 5.9 事务取消
• 5.10 本章小结
• 第6章 测试
• 6.1 CIM模型的测试
• 6.1.1 CIM库的建立测试
• 6.1.2 电网模型数据导入测试
• 6.1.3 电网模型导出测试
• 6.2 CIS常用服务的测试
• 6.3 本章小结
• 第7章 工作总结与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果