Лондер М.І. Моржін Ю.І. Попов С.Г. (ВАТ "ВНІІЕ"), м Москва
Тел. (495) 113-60-11, Email: [email protected]
В основі побудови системи управління ЕНЕС для інформаційного забезпечення завдань контролю і управління станом і режимом мереж і обладнання, а також фінансовими розрахунками, має лежати створення єдиної інформаційної корпоративної системи управління. Настільки складна ієрархічна система, що складається з багатьох компонентів, інтегрованих між собою, як за інформацією, так і по управлінню, може бути побудована тільки на основі прийнятих усіма розробниками методів уніфікації. Всі інтегровані компоненти повинні використовувати єдину інформаційну модель, єдину систему класифікаторів і довідників, уніфіковані структури даних, єдині дані параметрів системи в реальному часі, дані комерційного обліку електроенергії, єдину геоінформаційну систему.
Створення єдиного інформаційного простору і організацію інформаційної взаємодії суб'єктів ринку між собою доцільно здійснювати на основі узагальненої інформаційної моделі (C ommon I nformation M odel - CIM) - далі СІМ.
Обобщеннная інформаційна модель являє собою деяку концептуальну модель для опису різних предметів (об'єктів) навколишнього світу, використовуючи об'єктно-орієнтовану термінологію. По суті СІМ являє собою інформаційну модель, завданням якої є єдине уніфіковане представлення структур даних, незалежно від джерела походження даних і цілей їх використання.
Ідея використання СІМ технології для моделювання енергетичних об'єктів, в тому числі і сиcтем, була вперше висунута в Американському науково -дослідний інституті енергетики (E nergy P ower R esearch I nstitute -EPRI) в середині 90-х і була реалізована в групі проектів під загальним назвою CCAPI. Основне завдання проектів полягала, по-перше, в забезпеченні інтеграції додатків різних виробників в ринкових умовах і, по-друге, в забезпеченні незалежності споживача додатків від його розробника. Ця ідея була розвинена в документах Міжнародної Електротехнічної Комісії.
При застосуванні традиційних методів розробки кожен додаток створює свою власну інформаційну модель фізичного об'єкта зі своїми структурами даних і описами зв'язків між ними. Тому зв'язок між додатками вдає із себе окрему проблему, яка перетворює складні комплекси, як прийнято говорити, в «блюдо спагетті». У разі використання СІМ - уявлення створюється єдина інформаційна модель фізичного об'єкта і всі додатки обмінюються даними, використовуючи їх єдине опис. Дослідження економічного ефекту від застосування СІМ-моделі, виконане на базі електроенергетичної системи TVA (штат Тенессі, USA) і включає вартість розробки, експлуатації і впровадження дало економію майже на порядок. Слід зазначити, що використання методів представлення даних всередині кожної програми ні в якій мірі не є обмеженням для розробника. СІМ уявлення є єдиною мовою опису даних і, відповідно, інтерфейсу тільки в загальній інтегрованому середовищі Інакше кажучи CIM представляє собою спільну мову для додатків при роботі в єдиній великій системі.
Реструктуризація електронергетікі і, зокрема, створення Федеральної мережевої компанії (ФСК), Системного оператора (СО-ЦДУ) і Адміністратора Торгової Системи (АТС), істотно підвищили необхідність інтеграції автоматизованих систем управління на основі сучасних технологій. Існуючі в даний час в ЕНЕС роз'єднані бази даних про об'єкти російської енергетики, режимах енергосистем, ретроспективних архівах подій в енергосистемах вже не задовольняють потреби надійного і якісного управління енергооб'єднаннями. Паралельний розвиток систем управління ФСК, СО-ЦДУ та АТС вимагає створення загальної інформаційної структури, яка обслуговує функціонування електротехнічної галузі в цілому. Засобом досягнення цих цілей є розвиток спеціальних інформаційних технологій і, перш за все, СІМ-технології.
1. Принципи побудови розподіленої CІМ моделі
1.1 Особливістю створюваної інформаційної моделі є необхідність забезпечити підтримку бізнес-процесів, - як системи виробництва і передачі електроенергії (ISO функції), так і системи розподілу (RTO-функції). Більш того - невизначеність періоду реструктуризації вимагає побудови інформаційної моделі системи (не плутати з моделями інтерфейсу) найбільш універсальним способом, приносячи в жертву універсальності окремі локальні технічні рішення.
1.2 Створювана інформаційна модель ЕНЕС повинна однаковим чином включати, і, в разі необхідності, розширювати всі можливості базових моделей cim10r7.mdl (cim10r7.rdfs).
1.3 Необхідно сформувати профіль створюваної системи. Профіль системи повинен бути заснований, як мінімум, на наступних документах:
· Використовувані (КПО) і розробляються класифікатори об'єктів і єдина методика ідентифікації устаткування і об'єктів електроенергетики Росії.
· Рекомендації консорціуму W3C в частині організації обміну даними (SOAP, WSDL, XML і т.д.)
Всі документи профілю повинні бути строго визначені і не допускати багатозначного тлумачення. Всі зміни в документах профілю повинні реєструватися на рівні організаційно - технічного управління розробкою і доводитися до всіх учасників проекту.
1.4. Необхідно забезпечити стійкість до змін об'єкта управління. Зміни об'єкта управління (заміна обладнання, зміна власника, зміна властивостей і т.п.) мінімальним чином (бажано - ніяк) не повинні позначатися на інтерфейсах обміну і доступу до даних, а також на програмних компонентах, що реалізують функції бізнес-процесів.
1.5 Відкритість інформаційної моделі, тобто додавання нових елементів, як примірників класів, так і класів, не повинно впливати ні на існуючі елементи моделі, ні на прикладне програмне забезпечення.
1.6 Зважаючи на відсутність незалежної служби експлуатації та підтримки ISO-RTO моделей повинні бути запропоновані організаційні механізми ведення (експлуатації) розподілених СІМ моделей, що утворюють єдину модель ЕНЕС Росії.
1.7 Модель повинна складатися з компонентів інформаційної моделі. Такими компонентами, наприклад, є розподільчого пристрою (клас VoltageLevel), Трансформатори (клас PowerTransformer), сегменти ліній (класи ACLineSegment, DCLineSegment), що генерують пристрої (клас GeneratingUnit) і споживач (клас EnergyConsumer). Контейнерами для цих компонент є відповідно підстанції (клас Subststion), лінії (клас Line) і станції. Наявність базових компонент інформаційної моделі дозволить створити безліч різноманітних, як завгодно складних інформаційних моделей для широкого кола додатків.
1.8 З огляду на унікальні кількісні характеристики розроблюваної моделі, які визначаються розміром ЕНЕС, інформаційна модель повинна являти собою ієрархічне безліч моделей, що утворюють єдиний інформаційний простір даних, включаючи вимірювання (в розумінні МЕК61970-301). В процесі експлуатації необхідно постійно підтримувати адекватність розподілених моделей поточному стану системи.
2. Формальний опис моделі ЕНЕС
Основною проблемою при створенні СІМ - моделі реального об'єкта є система ідентифікації класів. Формально дві змінних однозначно ідентифікують об'єкт в СІМ моделі - URI і ResourceID. URI є (за визначенням) «зовнішнім» ідентифікатором, ResourceID - «Внутримашинное». Оскільки загально російські класифікатори також є «зовнішніми» по відношенню до СІМ моделі, то для інтеграції певної СІМ системи з не СІМ додатками або для зв'язку незалежно розроблених СІМ додатків (що не мають загальної системи посилань) необхідно, по-перше, мати деяке загальне зовнішнє опис і, по-друге, розширити СІМ-схему, включивши туди цей опис.
Перше завдання вирішується створенням класифікаторів, друга - включенням до складу моделі двох додаткових класів:
- Клас KPO, екземплярами якого є об'єкти чинний класифікатор. Найпростіше це зробити, ввівши клас KPO, як узагальнення класу "Organisation" в UML схемою і в якості власних атрибутів цього класу включити необхідні ключові слова класифікатора і обов'язковий атрибут «KPO_code».
- Клас, який умовно назвемо КОFE ( «Класифікатор основних фондів електроенергетики»), агрегований в клас "Assets" і екземплярами якого є матеріальні об'єкти електроенергетики.
Ввівши ці два класи і, в разі необхідності, включивши їх в поняття URI, можна пов'язати будь-які додатки, такі цим класифікаторами. Можливо також для «зовнішнього» опису системи вимірювань необхідно буде мати спеціальний класифікатор вимірювань і сигналів, асоційований з класом вимірювань.
Для вирішення «мережевих» розрахункових завдань істотним є не тільки опис матеріальних об'єктів, але і зв'язків між ними з точки зору електричної мережі. В рамках запропонованої моделі електрична мережа описується тієї ж СІМ схемою, тільки в модель необхідно включати класи, описані як PowerSystemResource (cм. МЕК 61970-301). Для зв'язку «матеріального» і «мережевого» опису необхідно використовувати передбачені в СІМ-схемою асоціації. З точки зору стійкості моделі в цілому доцільно визначати асоціації з двох сторін, але при використанні зовнішніх класифікаторів спиратися на фізично існуючі об'єкти.
На закінчення слід зазначити, що ми розглядали логічну структуру і один з можливих методів реалізації. Обов'язковою вимогою, проте, є наявність формального опису ЕНЕС, що використовує додаткові класи КРО і КОFE, і можливість побудови децентралізованої розподіленої системи інформаційних моделей за допомогою цього формального опису.
3. Стандартні процедури доступу до CIM-об'єктів
Процедури (API, Application Program Interface) доступу до об'єктів для системи SCADA-EMS регламентуються в 400-ої серії стандарту IEC 61970 в рамках документа Специфікація компонентний Інтерфейсу (Component Interface Specification, CIS). Специфікація CIS визначає набір інтерфейсів, які має реалізувати програмний додаток для того, щоб отримати можливість обміну даними з іншими підтримують цей стандарт додатками. Також в 400-ої серії стандарту описуються специфічні типи подій і логічна структура повідомлень, якими будуть обмінюватися додатки, незалежно від операційної платформи, на якій вони реалізовані.
Для існуючих додатків, інформаційний обмін між якими ґрунтується на принципі обміну повідомленнями, найбільш доцільним видається використання рекомендацій і стандартів серії МЕК 61968.
4. Висновок
Створення інтегрованих систем управління в ринкових умовах Росії неможливо без інтеграції зусиль таких учасників ринку як СО-ЦДУ, ФСК і АТС. Для створення таких систем необхідно перш за все виконати наступні роботи:
1. Створити систему галузевих стандартів і методичних вказівок для побудови єдиних інформаційних моделей, як ЕНЕС Росії в цілому, так і окремих її елементів.
2. Створити системи галузевих стандартів, що описують єдину систему інтерфейсів прикладного рівня і забезпечують інтеграцію додатків.
3. Створити мережеву середу загальної інформаційної шини, що підтримує єдину інформаційну модель, що дозволяє створювати прикладні гетерогенні системи на основі одних і тих же переносних технологій.
4. Створити необхідну організаційну «вертикальну» структуру, яка підтримує єдність інформаційних моделей і моделей інтерфейсу для всіх учасників ринку.