专利名称：一种基于iec61968标准的配电网数据校验方法
技术领域：
本发明涉及电力系统及其自动化，具体涉及一种基于IEC61968标准的配电网数据校验方法。
背景技术：
为了解决配电网应用集成的问题，国际电工协会(IEC)制定了 IEC61968系列标准。IEC61968系列标准规范了配电网信息集成的数据交换的过程和数据模型，是配电网的自动化建设的基石。其中，在数据模型部分，IEC61968使用IEC61970标准的301部分所规定的通用信息模型(Common Information Model,以下简称CIM模型)描述电网的主要对象，尤其是和电网运行有关的数据。而IEC61970的CIM模型主要针对的是输电网的电网对象，为此，IEC61968对CIM模型针对配电网做出了一定的扩展，这就是IEC61968-11所定义的配电网通用信息模型(Distribution Common Information Model,以下简称DCIM模型)，在下文中，将对这两个模型统称为CIM模型；将使用CIM模型描述的数据简称为CIM模型数据。根据IEC61968/IEC61970标准的定义，CM模型使用UML语言定义，并划分为核心包(Core),电线包(Wires),资产包(Assets)等单元。在包内定义了若干电力系统对象的类，如在核心包(Core)定义了电力系统资源(PowerSystemResource),设备容器(EquipmentContainer)和导电设备(ConductingEquipment)等类。在CIM模型数据的具体表达上，普遍使用XML/RDF文件:即使用XML文件为数据模型的载体，使用简化版本的资源描述框架(Resource Description Framework,简称RDF)规范描述CIM模型的具体对象及其相互的关系。目前在国内，IEC61970标准的301部分已经成为国家标准，而与IEC61968相关的国内标准正在制定中；电力企业目前普遍使用CIM模型做为数据交换的标准模型。从实践情况看，使用CIM模型进行电力企业应用的互操作和数据交换是可行的，但是都不顺畅，有些是勉强完成了数据交换的任务，有些则是失败的。经常出现的场景是:交换数据的双方都声称支持CM模型，但是交换的CIM模型数据却不能为对方理解，使用。究其原因有三点:1.各个电力企业，厂商对CM模型有各自的理解，自然会形成理解上的分歧，而CIM模型的定义也有不完善的地方，加剧了这种理解上的偏差；各方对CIM模型的认识的误差，有时甚至是错误，导致在生成，转化，传输，交换，使用CIM模型数据过程中，出现各种问题。2.1EC61968标准，IEC61970标准仍在进化和修订过程中，在此期间，出现了多个CIM模型版本，如果各方使用的CM模型版本不一致，即使CM模型上的一个微小差异也会对模型数据交换造成不利影响。3.在CM模型数据生成过程中，因为配电网原始数据的缺陷以及CM模型数据生成工具的不当处理，都可能造成生成的CIM模型数据存在种种问题，导致交换数据时出现问题。
配电网应用的互操作和数据交换是信息集成的必要手段，这种CM模型数据的缺陷阻碍了互操作和数据交换的顺利进行，阻碍了配电网的信息自动化进程。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于IEC61968标准的配电网数据校验方法，本发明促进了配网数据质量的提高，从而提高配电网自动化运行水平，减少停电损失。对于保证配电网的安全运行具有很大的社会和经济价值。本发明的目的是采用下述技术方案实现的:一种基于IEC61968标准的配电网数据校验方法，其改进之处在于，所述方法用的系统包括依次进行通信的语法检查模块、语义检查模块和日志模块；所述方法包括下述步骤:(I)为原始数据配置校验机，使其适用于CIM模型数据所使用的CM模型标准；(2)判断CM模型中是否存在语法错误，并将语法错误写入日志模块；(3)根据配置的校验机，载入CM模型数据所使用的CM模型标准；(4)判断CM模型中是否存在语义错误，并将语义错误写入日志模块；(5)将分析结果和日志输出。优选的，所述语法检查模块用于检查CIM模型数据的语法错误，语法检查模块包括XML分析器和RDF Schema校验器；所述XML分析器用于对数据的XML文件格式进行检查；所述RDF Schema校验器用于校验XML文档是否符合RDF Schema规范；所述语法错误包括:<1>CIM模型数据文件的XML文件格式错误；<2>CIM模型数据文件缺失应有的XML命名空间；<3>CIM模型数据文件存在不符合RDF Schema规范的文档。优选的，所述语义检查模块用于检查CIM模型数据的语义错误；语义检查模块包括配网IEC61968CM模型适配器和配网IEC61968CM模型校验器；所述配网模型ffiC61968CM适配器负责载入CM模型规则，供配网IEC61968CM模型校验器使用；所述配网IEC61968CM模型校验器负责CM模型数据语义层面的检查；所述语义错误包括:1、CIM模型数据中存在不符合该版本CIM模型定义的XML元素或CIM类；I1、CIM模型数据中CIM类的关键属性缺失或者关键属性的数据类型错误；II1、CIM模型数据中CIM类的次要属性缺失或者次要属性的数据类型错误；IV、CIM模型数据中电气连接设备的端子和连接节点缺失。 优选的，所述日志模块用于管理日志和报告，将检查结果写入日志，形成报告。优选的，所述步骤(2)包括下述步骤:A、利用XML语言规则检查XML文件格式，并调用日志模块，将XML文件的格式合法性、完整性检查结果写入日志模块；B、检查是否存在RDF规范及CM模型规定的命名空间(这些命名空间一般如下格式:<rdf: RDFxmlns:rdf=〃http: //www.w3.0rg/1999/02/22-rdf-syntax-ns#//xmlns: cim=〃http://www.sgcc.com.cn/SG_CIM/2010MAY#〃>,如果没有这些命名空间，贝Ij说明此文档并非合法的XML/RDF文件)并将检查结果写入日志模块；C、使用RDF Schema校验器对XML/RDF格式的CM文档进行校验，确定是否符合RDF Schema的规范，并写入日志模块。优选的，所述步骤(4)包括下述步骤:①遍历CM模型数据，验证是否有不属于该版本的CM元素；②遍历CM模型数据，检查CM类的关键属性(关键属性如类的id属性，名称属性和mrid属性)是否缺失或数据类型错误，写入日志模块；③遍历CM模型数据，检查CM类的次要属性(次要属性如长度，容量，开关状态等)是否缺失或数据类型错误，写入日志模块；④遍历CM模型数据，检查CM模型数据中的电气设备的端子和连接点是否缺失(电气设备一般有一至三个端子，即电气连接端，而电气设备的端子在模型数据中的表现为电气设备类的一个属性或多个属性，如terminall, terminal2 ;而连接点,在模型数据中以ConnectivityNode类表示,一般用来描述两个以上电气设备端子相互连接的情况,也就是各个电气设备类的terminal属性相互之间的连接)，以及连接点与设备不对应的情况，写入日志模块。与现有技术比，本发明达到的有益效果是:1、本发明的校验方法的核心内容是对基于IEC61968标准的CIM模型的不良数据辨识。本发明的校验方法针对配电网CIM模型数据可能出现的各类错误，给出明确的错误类型与位置诊断，并写入日志；日志将报送数据提供者进行人工核实。这一过程中的创新点，即I)对多种输入数据错误类型进行尽可能完全的枚举；2)数据错误的辨识。3)对配网数据所使用的不同版本的CIM模型的适应与支持。2、本发明的校验方法自动对配电网CIM模型数据中的不良数据进行辨识，可以解决如下的配网的CIM模型数据质量问题:1>XML文件格式错误；2XHM对象实例与模型不匹配；3>CIM对象的关键属性缺失，类型错误问题；4>模型数据所描述的电气设备端子和连接点缺失和不匹配问题。3、本发明提供的校验方法可以解决配网数据的质量普遍不高，阻碍配网自动化的开展这一问题，具有广泛的实用性；本发明使用的CM模型和输电网是基本一致的，也就决定了本发明可以用于输电网专业类似问题的解决。本发明易于实现，执行效率高，可快速处理大量的配网数据，提高配电企业的工作效率。本发明促进了配网数据质量的提高，从而提高配电网自动化运行水平，减少停电损失。对于保证配电网的安全运行具有很大的社会和经济价值。
图1是本发明提供的基于IEC61968标准的配电网数据校验系统图；图2是本发明提供的基于IEC61968标准的配电网数据校验方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。本发明提供的基于IEC61968标准的配电网数据校验系统图如图1所示，包括依次进行通信的语法检查模块、语义检查模块和日志模块；语法检查模块用于检查CIM模型数据的语法错误，语法检查模块包括XML分析器和RDF Schema校验器；XML分析器用于对数据的XML文件格式进行检查；RDF Schema校验器负责进一步校验XML文档是否符合RDFSchema规范；语义检查模块用于检查CIM模型数据的语义错误；语义检查模块包括配网IEC61968CM模型适配器和配网IEC61968CM模型校验器；配网模型IEC61968CM适配器负责载入CM模型规则，供配网IEC61968CM模型校验器使用；配网IEC61968CM模型校验器负责CIM模型数据语义层面的检查，如检查CIM类是否符合当前CIM版本的定义，关键属性是否缺失等。日志模块负责管理日志和报告功能，将检查结果写入日志，形成最终的报告
坐寸o本发明提供的校验方法适用于配电网中基于IEC61968标准的CM模型数据的校验。目前在国内，配电网的网络基本数据交换普遍采用了某个版本的IEC61968标准中的CIM模型，准确的说是使用CM/RDF作为数据交换的标准格式，而在实际工作中，很多CIM模型数据都存在语法，语义方面的问题。使用本校验方法，可以检查配电网数据的格式是否符合其所使用的IEC61968标准的CIM模型语法，是否在语义层面存在不符合该版本CIM模型的元素。本校验方法可以依据CIM模型数据所使用的IEC61968中的CIM模型，对不符合标准的数据进行辨识，方便错误数据的查找定位和进一步处理。本发明促进了配网数据质量的提高，从而提高配电网自动化运行水平，减少停电损失。对于保证配电网的安全运行具有很大的社会和经济价值。本校验方法的核心内容是对基于IEC61968标准的CIM模型的不良数据辨识。本校验方法针对配电网CIM模型数据可能出现的各类错误，给出明确的错误类型与位置诊断，并写入日志模块；日志模块将报送数据提供者进行人工核实。这一过程中的难点，即I)对多种输入数据错误类型进行尽可能完全的枚举；2)数据错误的辨识。3)对配网数据所使用的不同版本的CIM模型的适应与支持。上述三点也是本发明申请的核心创新点。配网CM模型数据经常出现的错误包括:1.数据文件的XML文件格式错误，如不是结构良好的XML文档，因为编码问题出现乱码等。2.数据文件缺失应有的XML命名空间。3.数据文件是不符合RDF schema规范的文档。4.数据中存在不符合该版本CM模型定义的XML元素(或CM类)5.数据中具体的CIM类的关键属性缺失或者关键属性的数据类型错误，如缺失RDF的ID以及在CM较新版本中必须的mrid属性。6.数据中具体的CIM类的次要属性缺失或者次要属性的数据类型错误，如将某个数值属性填写为字符值。7.数据中电气连接设备的端子和连接节点缺失。实际工作中遇到的CM模型数据中的问题可能是上述几种情况的复合。也可能存在未在上述情况内的错误，本发明旨在处理上述几种错误，其中1-3属于语法层面的错误，4-7属于语义层面的错误。对于上述错误的处理策略是:首先处理第1-3的语法错误，如果出现了语法错误，在记录后就将结果返回原始数据提供者处理；如果没有语法错误，则继续检查语义层面上的问题:其中，4，5两种情况属于必须纠正的错误，将结果返回原始数据提供者处理；6，7则属于可以忽略的问题，仅记录问题，视配置情况决定是否应返回原始数据提供者处理。本发明提供的基于IEC61968标准的配电网数据校验方法流程图如图2所示，包括下述步骤:(I)为原始数据配置校验机，使其适用于CM模型数据所使用的CM模型标准；(2)判断CM模型中是否存在语法错误，并将语法错误写入日志模块；步骤(2 )包括下述步骤:A、利用XML语言规则检查XML文件格式，使用XML分析器对XML的编码，结构的良好性进行检查，并调用日志模块，将XML文件的格式合法性、完整性检查结果写入日志模块；B、检查是否存在RDF规范及CM模型规定的命名空间(这些命名空间一般如下格式:<rdf: RDFxmlns: rdf=〃http: //www.w3.0rg/1999/02/22-rdf-syntax-ns#//xmlns: cim=〃http://www.sgcc.com.cn/SG_CIM/2010MAY#〃>,如果没有这些命名空间，贝Ij说明此文档并非合法的XML/RDF文件)，并写入日志模块；C、使用RDF Schema校验器对XML/RDF格式的CM数据文档进行校验，确定是否符合RDF Schema的规范，并写入日志模块。(3)根据配置的校验机，载入CM模型数据所使用的CM模型标准；(4)判断CM模型中是否存在语义错误，并将语义错误写入日志模块；步骤(4)包括下述步骤:①遍历CM模型数据，验证是否有不属于该版本的CM元素；②遍历CM模型数据，检查CM类的关键属性(关键属性如类的id属性，名称属性和mrid属性，如果这些属性缺失则导致无法辨别此CM类)是否缺失或数据类型错误，写入日志模块；③遍历CM模型数据，检查CM类的次要属性(次要属性如长度，容量，开关状态等，如果这些属性缺失则导致此CM类在某些应用场合中不可用)是否缺失或数据类型错误，写入日志模块；④遍历CM模型数据，检查电气设备的端子和连接点是否缺失(电气设备一般有一至三个端子，即电气连接端，而电气设备的端子在模型数据中的表现为电气设备类的一个属性或多个属性，如terminall, terminal2 ;而连接点，在模型数据中以ConnectivityNode类表示,一般用来描述两个以上电气设备端子相互连接的情况，也就是各个电气设备类的terminal属性相互之间的连接)以及连接点与设备不对应的情况，写入日志模块。(5)将分析结果和日志输出。本发明提供的基于IEC61968标准的配电网数据校验方法，利用XML语言规则，以及RDF规范检查CM模型数据的语法错误。利用CM模型的定义以及配网的基本原理，检查CM模型数据的语义错误。其中的配网IEC61968CM模型适配器，可以灵活配置适应各种版本的CIM模型，可对多种版本的CIM模型数据进行校验，本发明促进了配网数据质量的提高，从而提高配电网自动化运行水平，减少停电损失。对于保证配电网的安全运行具有很大的社会和经济价值。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种基于IEC61968标准的配电网数据校验方法，其特征在于，所述方法用的系统包括依次进行通信的语法检查模块、语义检查模块和日志模块；所述方法包括下述步骤: (1)为原始数据配置校验机，使其适用于CM模型数据所使用的CM模型标准； (2)判断CIM模型中是否存在语法错误，并将语法错误写入日志模块； (3)根据配置的校验机，载入CIM模型数据所使用的CIM模型标准； (4)判断CIM模型中是否存在语义错误，并将语义错误写入日志模块； (5)将分析结果和日志输出。
2.如权利要求1所述的配电网数据校验方法，其特征在于，所述语法检查模块用于检查CM模型数据的语法错误，语法检查模块包括XML分析器和RDF Schema校验器； 所述XML分析器用于对数据的XML文件格式进行检查；所述RDF Schema校验器用于校验XML文档是否符合RDF Schema规范； 所述语法错误包括: <1>CIM模型数据文件的XML文件格式错误； <2>CIM模型数据文件缺失应有的XML命名空间； <3>CIM模型数据文件存在不符合RDF Schema规范的文档。
3.如权利要求1所述的配电网数据校验方法，其特征在于，所述语义检查模块用于检查CM模型数据的语义错误；语义检查模块包括配网IEC61968CM模型适配器和配网IEC61968CM模型校验器； 所述配网模型IEC61968CM适配器负责载入CM模型规则，供配网IEC61968CM模型校验器使用； 所述配网IEC61968CIM模型校验器负责CIM模型数据语义层面的检查； 所述语义错误包括: 1、CIM模型数据中存在不符合该版本CIM模型定义的XML元素或CM类； I1、CIM模型数据中CIM类的关键属性缺失或者关键属性的数据类型错误； II1、CIM模型数据中CIM类的次要属性缺失或者次要属性的数据类型错误； IV、CIM模型数据中电气连接设备的端子和连接节点缺失。
4.如权利要求1所述的配电网数据校验方法，其特征在于，所述日志模块用于管理日志和报告，将检查结果写入日志，形成报告。
5.如权利要求1所述的配电网数据校验方法，其特征在于，所述步骤(2)包括下述步骤: A、利用XML语言规则检查XML文件格式，并调用日志模块，将XML文件的格式合法性、完整性检查结果写入日志模块； B、检查是否存在RDF规范及CIM模型规定的命名空间并将检查结果写入日志模块； C、使用RDFSchema校验器对XML/RDF格式的CM文档进行校验，确定是否符合RDFSchema的规范,并写入日志模块。
6.如权利要求1所述的配电网数据校验方法，其特征在于，所述步骤(4)包括下述步骤: ①遍历CIM模型数据，验证是否有不属于该版本的CIM元素； ②遍历CIM模型数据， 检查CIM类的关键属性是否缺失或数据类型错误，写入日志模块； ③遍历CIM模型数据，检查CIM类的次要属性是否缺失或数据类型错误，写入日志模块； ④遍历CIM模型数据，检查CIM模型数据中的电气设备的端子和连接点是否缺失以及连接点与设备不对应的情况 ，写入日志模块。
全文摘要
本发明涉及电力系统自动化领域，具体涉及一种基于IEC61968标准的配电网数据校验方法，其特征在于，所述方法用的系统包括依次进行通信的语法检查模块、语义检查模块和日志模块；所述方法包括下述步骤(1)为原始数据配置校验机，使其适用于CIM模型数据所使用的CIM模型标准；(2)判断CIM模型中是否存在语法错误，并将语法错误写入日志模块；(3)根据配置的校验机，载入CIM模型数据所使用的CIM模型标准；(4)判断CIM模型中是否存在语义错误，并将语义错误写入日志模块；(5)将分析结果和日志输出。本发明促进了配网数据质量的提高，从而提高配电网自动化运行水平，减少停电损失。对于保证配电网的安全运行具有很大的社会和经济价值。
文档编号G06F11/28GK103208087SQ20131008462
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月15日 优先权日2013年3月15日
发明者王立岩, 赵江河, 苏剑, 刘军, 刘海涛, 吕广宪 申请人:中国电力科学研究院, 国家电网公司