电力图计算系统技术要求 第2部分：数据模型与交互.docx

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1、ICST/CEC中国电力企业联合会团体标准T/CECXXX-XXXX电力图计算系统技术要求第2部分数据模型与交互TechnicalrequirementsforpowersystemgraphcomputingsystemPart2Datamodelandexchange（征求意见稿）XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施中国电力企业联合会前言H1范围12规范性引用文件13术语和定义14缩略语25电力图计算数据模型概述35.1 电力图数据模型组成35.2 电力图计算数据模型与ClM模型的关系36电力图数据模型36.1 顶点数据模型36.2 边数据模型46.3 属性数据模型87电力图计

2、算数据模型要求87.1 一般要求87.2 顶点模型要求97.3 边建模要求108.电力图计算系统数据交互要求108.1 一般要求108.2 图数据模型交互要求108.3 图数据实例交互要求10-Xj1.刖三本文件按照GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由中国电力企业联合会提出。本文件由中国电力企业联合会电力先进计算标准化委员会（CECTC20）归口并解释。本文件起草单位：国网智能电网研究院有限公司、蚂蚁科技集团股份有限公司、国电南瑞科技股份有限公司、方图数据（北京）软件股份有限公司、国网上海市电力公司、东南大学、国网江苏省电力有限公司、清

3、华大学、北京海致星图科技有限公司、中国科学院计算技术研究所、上海交通大学、中国电力科学院有限公司、华中科技大学。本文件主要起草人：周飞、林剑超、赵保华、任春卉、林恒、杨启京、刘思言、石丹妮、刘海运、郭智慧、唐壮、柴博、高昆仑、陈国宝、田英杰、苏运。本文件为首次发布。本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条一号，100761）。电力图计算系统技术要求第2部分：数据模型与交互1范围本文件规定了电力图计算系统中图数据概念模型，包含图数据模型规范及数据交互规范。本文件适用于电力图计算系统的数据模型应用于数据交换。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规

4、范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适应于本文件：不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T37722-2019信息技术大数据存储与处理系统功能要求GB/T5271.17-2010信息技术词汇第17部分：数据库GB/T30149-2019电网通用模型描述规范D1./T890.2-2010能量管理系统应用程序接口（EMS-API）第2部分：术语D1./T890.301-2016能量管理系统应用程序接口（EMS-API）第301部分：公共信息模型（ClM）基础3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3. 1公共信息模型Comm

5、onInformationModeI,CIM抽象模型，它表示了在电力企业中为企业运行的各个方面建立模型通常所需的所有主要对象。该模型包含这些对象的公共类和属性，以及它们之间的关系。GB/T30149-20193.2ClM/E模型ClMRDF模式作为元模型框架来构建电力系统通用模型的E文档，针对CIM/XM1.格式的效率缺陷所发展起来的一种高效的电力系统模型描述与交换格式，适用于电力系统通用模型的在线交换。ClM/X.M1.格式与CIM/E格式可以互相转换。GB/T30149-20193.3数据模型datamodel按照信息系统中的形式描述所应用的数据库管理系统的要求构造的数据库中数据的一种原型

6、。GB/T5271.17-20103.4图计算graphcomputing以“图论”为基础的对数据的一种“图”结构的抽象表达，以及在这种数据结构上的计算模式。GB/T37722-20193.5图数据库graphdatabase一种应用图理论存储实体及其之间关系信息的非关系型数据库.GB/T37722-20193.6实体entity实体是指现实世界中客观存在的并可以相互区分的对象或事物。就数据库而言，实体往往指某类事物的集合。可以是具体的人事物，也可以是抽象的概念、联系。3.6关联关系connectionrelation两个类的实例之间的关系。如果一个类的实例必须知道另一个类才能执行其工作，则有

7、两个类之间的关联。3.6资源resource具有独特标识的任何事物，包括（但不限于）各种电力企业资产，例如开关、水泵和发电机等。任何可以用统一资源标识符（URD引用的事物。一个资源是存在于两个或多个应用中的一个实体对象的唯一的实例，可以在信息交换中引用。资源的内部描述不一定要与组件接口中相应实体对象的定义完全一样。但是，通过组件接口发布的数据会和相应实体定义的一个子集相匹配。D1./T890.2-20103.7资源描述框架ResourceDescriptionFramework,RDF万维网联盟（W3C）推荐的一种语言，用于表示机器可简单地进行处理的元数据。D1./T890.2-20104缩略

8、语CIM：公共信息模型(ConImonInformationModel)RDF：资源描述框架(ReSoUrCeDescriptionFramework)UM1.：统一建模语言（UnifiedModeling1.anguage）5电力图计算数据模型概述5.1 电力图数据模型组成电力图计算数据模型使用图结构对涉及的实体与关联关系进行建模，包含顶点、边、属性三大元素。顶点建模对象主要为电网资源实体，依据其在电网拓扑结构的位置及特征可分为容器、设备组合、电气设备等；边建模对象为电气连接以及附属、聚合、关联等多种电网资源间的关联关系；属性建模分为一般属性和特殊属性，一般属性为资源资产类属性，特殊属性包括

9、量测类和时态类两大类属性，属性描述顶点的信息。5.2 电力图计算数据模型与ClM模型的关系ClM使用面向对象的建模技术定义，具体地说，ClM为统一建模语言（UM1.）所定义的一组包。CIM主要描述电力企业的所有主要对象，特别是与电力运行有关的对象。本文件中所规定的数据模型可使用无模式（SChCnIafree）的图数据库具体实现，对泛化、继承等类间关系没有显式描述。本文件所规定的数据模型主要描述电网拓扑或其与信息网、交通网、热网、气网、知识图谱、人际关系等网络耦合的系统。本文件中所包含的电力系统实体组成的集合应为D1./T890.301-2016能量管理系统应用程序接口（EMS-APT）第301

10、部分：公共信息模型（CIM）基础中4.5.6节中所规定的ClM子集。6电力图数据模型6.1 顶点数据模型6.1.1 总体要求电力图数据模型的顶点数据模型包括容器、电气设备组合、电气设备、实体电气连接点、虚拟电气连接点、营销对象、其它等7类顶点。6.1.2 容器顶点容器顶点描述一种组织和命名设备的集合，典型的容器顶点如变电站、馈线等。6.1.3 电气设备组合顶点电气设备组合顶点描述一组电气设备节点的组合，典型的电气设备组合顶点如组合开关（负荷开关和断路器），变压器（变压器和绕组）。6.1.4 电气设备顶点电气设备顶点描述所有构成电气拓扑结构的实体设备。6.1.5 电气连接点顶点电气连接点顶点描述

11、电气拓扑结构的连接，容器顶点、电气设备组合顶点、电气设备节点应通过电气连接点顶点或虚拟电气连接顶点构成电气连接。6.1.6 虚拟电气连接点顶点虚拟电气连接点顶点描述电气拓扑中的电压等势点，典型的虚拟电气连接点顶点如母线、电缆终端头等。6.1.7 营销对象顶点营销对象顶点描述营销业务场景的对象。6.1.8 其它顶点其他顶点通过自定义属性对电气拓扑结构进行补充描述，典型的其他顶点如区域、组织机构、角色等。6.2边数据模型6.2.1总体要求电力图数据模型的边数据模型包括连接、聚合、所属、联络、关联、映射等7类。6.2.2连接边连接边表示电气设备顶点到电气连接点顶点/虚拟电气连接点顶点的连接，表示电气

12、设备间的拓扑连接。连接边一侧为电气设备顶点，另一侧为电气连接点顶点或虚拟电气连接点顶点。如图6T所示。电气连接点M点O*馈厦点电气出番及点电气连推点蹊点直担电气连推点疫点背mW做碟点其他及点图6-1连接边示意图6.2.3聚合边聚合边表示多个电气设备顶点共同组合成一个容器或电气设备组合。聚合边一侧为电气设备组合顶点，另一侧为电气设备顶点。聚合边如图6-2所示。电气设瞽设为拊合“京（如复介开关）（如簸替开关）（DftmzjM）O容热厦点电气设坦合项点电气收普用点Q电气连推直璃出C）废姒电气城按点修点mtJA,其他网点图6-2聚合边示意图6.2.4所属边所属边表示电气设备顶点与容器顶点的所属关系，主

13、要包括馈线-出线开关、变电站-母线、环网柜-母线、线路-电缆段等4大类型。所属边一侧为电气设备顶点或虚拟电气连接点顶点，另一侧为容器顶点。如图6-3所示。电气坟却组台I三自电气Ift的瑙启n电气日It点”点_O_O_电气我番JI点电气或备掩点电-馒Ame图6-3所属边示意图a）馈线-出线开关所属边馈线下辖设备定义为该馈线出线开关站外低电压等级侧设备，若有环网柜设备，且该环网柜设备包含联络开关，该馈线下辖设备包含该环网柜，及该联络开关，但不包含该联络开关非此馈线一侧的电气拓扑设备。其中馈线与出线开关建立附属关系边，表示此出线开关属于该馈线。b）变电站-母线所属边变电站下辖设备定义为该变电站站内母

14、线相关的站内电气设备。其中变电站与母线建立从属关系边，表示此母线开关属于该变电站。C）环网柜-母线所属边环网柜下辖设备定义为该环网柜柜内母线相关的柜内电气设备（以电缆接头为边界）。d）线路-电缆段所属边线路下辖设备定义为该环网柜柜内母线相关的柜内电气设备（以电缆接头为边界）。6.2.5联络边联络边表示容器顶点之间的联络关系，主要表达变电站-变电站、馈线-馈线、变电站-馈线、馈线-低压台区之间的供电关系。联络边一侧为容器顶点，另一侧为容器顶点或营销对象顶点。如图6-4所示。意寄厦点CZZZC容*耀怠（加曼电站）YY（归麦电站）所“边所属或庭皿电r连接点痼点电气能着璐点电气设IfrMI0电气在籁点

15、n点（如母猴）（如充饯馒）如导”股）（如W技O容犒厦点：、电气战片组合收点一电气收蹊成Q电r连接点及点00/电气逢他急Jla舟苦时以嗯点G攵他厦点图6-4联络边示意图a）变电站-变电站联络边变电站-变电站联络边表示两个变电站间的输电关系。b）馈线-馈线联络边馈线-馈线联络边表示两条馈线间的转供电关系。C）变电站-馈线联络边变电站-馈线联络边表示变电站与馈线间的供电关系。d）馈线-低压台区联络边馈线-低压台区联络边表示该低压台区属于此馈线的供电区域。6.2.6关联边关联边表示营销对象顶点之间的连接关系，主要包括表计-采集对象、表计-安装点、安装点-配送站、调压设备-配送站等关联边。关联边两侧皆为

16、营销对象顶点。如图6-5所示。O容器顶点关联边营销对象顶由营销k象璐点电气设各组合顶点电气设番网点O电气连接点IS点0点拟电气连接点顶点营销对象项点其他顶点图6-5关联边示意图6.2.7映射边映射边表示同一电气设备在不同场景下不同的映射关系，如配电变压器和低压台区，约束规则如图6-6所示。容器顶点也，设品顶点（如出线开关）联络边电气世缶放由（如配电衰伍叁）育精对歌顶点（如低压台区）O容器N点，电气设番组合M点、.电气投番n4O电气连接点1点Q虚拟电气连接点顶点0背帕对软氏点其他顶点图6-6映射边示意图6. 3属性数据模型7. 3.1总体要求电力图数据模型的属性数据模型量测、时态、资源/资产等3

17、类，表示顶点的属性数据。8. 3.2量测类属性量测类属性包括遥信属性和遥测属性。遥信属性表示电气开关的变位记录，遥测属性表示电流、电压、有功功率、无功功率等电气状态数据。不同电气设备顶点的可量测类型不同，可包含遥信属性和遥测属性的组合。每一个量测属性中应包含量测间隔属性和量测值类型，量测数据应以指定间隔的连续时间点为索引。9. 3.3时态类属性时态类属性描述电网的分钟级量测值变化、日级运行方式变化、年月级设备投运状态变化。对于年月级设备投运状态变化的时态信息，定义以时间为索引的事件序列数据，记录设备的上线、下线等历史记录，一个设备可包含多条时态属性记录。6. 3.4资源/资产类属性建模资源/资

18、产类属性描述设备等的资源资产信息，是多个字段的集合，每个字段定义了字段名、字段数据类型、以及该字段的说明。资源/资产类属性应支持动态变化，可根据具体业务场景进行字段增删。7电力图计算数据模型要求7. 1一般要求电力图计算系统的数据模型应由顶点和边构成，应使用顶点来表示实体，使用边来表示实体之间的关系，电力图计算系统的数据模型要求如下：a）完备性：应能够完整地描述数据及其关系，包括实体、属性、关系等。b）正确性：应确保数据的正确性和一致性，避免冗余和错误数据的存在。c）简洁性：应避免不必要的匏杂性和模型设计冗余。d）可扩展性：应能够支持高效的数据存储和处理，同时能够扩展到大规模数据集。e）易用性

19、：应易于理解、使用和查询，同时提供友好的接口和查询语言。f）可定制性：应能根据不同的应用需求进行定制和扩展。g）可维护性：应易于维护和更新，同时保持数据一致性和完整性。h）安全性：应提供安全的数据存储和访问机制，保护数据的机密性、完整性和可用性。i）可移植性：应能够在不同的平台和环境中使用和移植。j）开放性：应是开放的，能够与其他数据模型和系统进行交互和集成。k）简明性要求：应基于非冗余和最小化的原则进行模型节点数据和边数据属性的设计。D可维护性要求:应具备在线或离线更新节点数据及边数据的能力;应支持不停止服务的情况下，进行图计算系统的拓扑连接关系更新。7. 2顶点模型要求10. 2.1总体要

20、求电力图计算系统数据模型的顶点应包含D1./T890.301-2016能量管理系统应用程序接口（EMS-API）第301部分：公共信息模型（CIM）基础中6.4.17节标识对象类（IdentifiedObject）根类中规定的所有属性。11. 2.2设备顶点模型要求设备顶点模型要求如下：a）所描述的实体应为D1./T890.301-2016能量管理系统应用程序接口（EMS-APD第301部分：公共信息模型（CIM）基础中6.4.14节设备类（Equipment）所描述的实体。b）每个设备顶点应且只应表示一个独立的设备实体。C）交流电网设备、直流电网设备、发电机组类、电网二次设备、信息通信设备应

21、建模为设备顶点。d）设备顶点应包含normallylnService属性，类型为BOOIean,表示设备是否正常运行。12. 2.3容器顶点模型要求容器顶点模型要求如下：a）所描述的实体应为D1./T890.301-2016能量管理系统应用程序接口（EMS-API）第301部分：公共信息模型（ClM）基础中6.4.15节设备容器类（EquipmentContainer）所描述的实体。b）每个容器顶点应且只应表示一个独立的容器实体。13. 2.4连接顶点模型要求连接顶点不宜包含除7.2.1节所规定属性外的任何其它属性。14. 2.5量测顶点模型要求量测顶点模型要求如下：a）量测顶点属性应包含Va

22、IUe属性，表示量测值。b）量测顶点属性应包含timcStamp属性，类型为DatCTimc,表示量测值最近更新的时间。7. 3边建模要求8. 3.1总体要求电力图计算系统数据模型的边建模要求如下：a）应连接两个顶点。b）宜采用边的方向对语义进行建模。9. 3.2设备拓扑边模型要求设备拓扑边建模要求如下：a）设备拓扑边连接的两个顶点中应至少有一个设备顶点，另一顶点可为设备顶点或连接顶点。b）设备拓扑边的方向宜为电流、功率方向。c）设备拓扑边宜包含连通状态、电流、功率等属性。10. 3.3包容关系边模型要求包容关系边建模要求如下：a）包容关系边连接的顶点组合应为容器顶点-容器顶点、容器顶点-设备

23、顶点、设备顶点-设备顶点、容器顶点-连接顶点。b）包容关系边的源顶点宜为包容层次结构中处于较高层顶点。11. 3.4一致对应关系边模型要求一致对应关系边建模要求如下：a） 一致对应关系边连接的顶点应不为连接顶点。b） 一致对应关系边用于连接不同子图中表达的同一实体，如电网中的燃气轮机与热网中的燃气轮机，一致对应关系边所连接的两个顶点合并后应不影响数据所表达的语义。7. 3.5间接关系边模型要求间接关系边模型建模要求如下：a）知识节点间关系宜建模为间接关系边。b）设备与设备、容器与容器间的挂接关系宜建模为间接关系边，如站-线-变关系。8.电力图计算系统数据交互要求8. 1一般要求电力图计算系统应提供数据导入、导出工具作为离线数据交互接口，包括图模型定义接口、图实例批量导入接口。8. 2图数据模型交互要求电力图计算系统应通过图查询语言或配置文件实现数据模型定义。8. 3图数据实例交互要求电力图计算系统应提供图实例的交互接口，要求如下：a）应支持一次性大批量将顶点、边数据导入至电力图计算系统。b）应支持一次性将图数据实例中顶点、边数据导出至文件中。b）应支持通过一组CSV文本文件进行导入、导出，格式见附录A。c）宜提供CIM/E或CIM/XM1.格式文件的模型转换工具，进行图实例中电网模型的导入、导出。