張亞東
（廣東省電力試驗研究所，廣東 廣州510600）
摘 要：針對廣東省網關口、地區關口電能量計量遙測系統之間的互連，提出了基于IEC 62 056國際標準的解決方案，制定了公用信息全局編碼規則。該方案具有接口統一簡便、數據傳輸效率高的特點。應用實踐表明，該方案是行之有效的。
關鍵詞：電能量計量遙測系統；對象標識系統（OBIS）；能量計量配套技術規范（COSEM）；公用信息模型（CIM）；可擴展標志語言（XML）；標準建模語言 (UML）
Research and realization of interconnection between elect ric energy telemetering systems of Guangdong provincial power grid gate and regional gate
ZHANG Yadong
(Guangdong Power Test & Research Institute, Guangzhou 510600, China)
Abstract: The solving project based on the IEC 62056 series standards is put for ward for the interconnection between electric energy telemetering systems of Gua ngdong provincial power grid gate and regional gate. The global coding rules of common information are constituted. The project has the advantages of convenien t interface and high efficiency of data transmission. With the applications, the project is proved to be effective.
Key words:electric energy telemetering system; object identifica tion system (OBIS); companion specification for energy metering (COSEM); common information model (CIM); extensible markup language (XML); unified modeling lang uage (UML)
廣東省網（以下簡稱省網）關口電能量計量遙測系統于1999年開始籌建，到2001年底系統建設完成。地區關口電能量計量遙測系統于2000年8月開始籌建，首批選取佛山、中山、惠州、茂名和肇慶5個地區作為試點，到2001年底5個系統建設全部完成。5個試點地區外的其余16個地區電能量計量遙測系統的推廣建設工作也已經全面展開。省網及五個試點地區系統建設情況如表1所示。
目前這些系統之間基本上是互相獨立的，沒有統一的接口標準，無法實現有效的數據共享，不能滿足今后的統一管理和決策。為了適應電力市場商業化運營和實現競價上網的要求，充分利用已建設的系統資源，研究實現系統之間互連的技術和方案，制訂統一的接口標準，從而實現信息的交換與共享，是非常必要的。
本文針對廣東省網關口、地區關口電能量計量遙測系統之間的互連提出了基于目前國際上最先進的IEC 62056系列標準的解決方案。IEC 62056是一個系統化、模塊化的標準體系，主要包括：IEC 62056-61中的OBIS對象標識系統，IEC 62056-62的接口模型定義，及IEC62056-53的COSEM應用層標準等。
1對象標識和對象模型
1.1對象標識系統（OBIS）
對象識別系統（OBIS）為電氣計量設備中的所有數據都提供了唯一的標識碼（ID-碼），不僅包括測量值，而且還包括儀表設備的配置和獲取儀表設備運行狀態的抽象數據。ID-碼用于標識：
a) 接口類的各種實例（或接口對象）的邏輯名稱；
b) 通過通信線傳輸的數據；
c) 計量設備顯示的數據。
OBIS適用于各種類型的電氣計量設備，例如：全電子式集成電表、模塊化儀表、費率附件、數據集中器等。
1.2能量計量配套技術規范（COSEM）
能量計量配套技術規范（COSEM）是一個抽象模型，它用一種所有應用都使用的通用方法來描述現實世界對象。該模型包含了這些對象的類和屬性，以及它們之間的關系。對象的信息包含在其屬性中，屬性的值表示對象的特征，它能影響對象的行為特征。所有對象的第一個屬性都是“邏輯名（logicalname）”，邏輯名是對象標識的一部分。每個對象都提供了一些檢查或修改屬性值的方法。共享公共特征的對象被歸納為接口類，接口類由類標識碼（classid）標識。對一個特定類，公共特征（屬性和方法）為所有對象描述。接口類的實例稱為COSEM對象。
IEC 62056-62標準詳細說明了儀表通信接口模型的技術規范。該標準采用面向對象的方法定義了多種通用組合塊，以接口類的形式構造了從簡單功能到非常復雜功能的儀表模型。
1.3可擴展置標語言（XML）
采用可擴展置標語言（XML）作為電力自動化系統間交換系統數據的載體，可以將有結構的數據記錄于文本文件中。使用基于資源描述框架RDF的Schema可以將CIM（公共信息模型）中的類及其屬性和關系映射為XML中的結構。IEC制定的國際標準采用基于RDF Schema的XML文件來描述CIM的數據，用這種特定的XML文檔作為載體，實現不同自動化系統、不同應用程序間的數據交換。
2公用信息全局編碼
為了使參與交換的電氣計量設備的數據具有統一的結構和類型，首先就必須對它們進行編碼，編碼應是統一而且全局唯一的。公用信息全局編碼由COSEM邏輯設備名和設備內邏輯名兩部分組成。
2.1COSEM邏輯設備名
COSEM邏輯設備是一組COSEM對象，每個物理設備包含一個“管理邏輯設備”。對COSEM邏輯設備的訪問由所使用的協議低層的訪問表提供。COSEM邏輯設備名由最多16個字節串組成，前3個字節唯一標識設備制造商（由DLMS指定）。后面其余的字節（最多13個）由設備制造商負責保證唯一標識。
2.2設備內邏輯名
設備內邏輯名使用OBIS碼結構，是一個由6個數值組構成的組合編碼，它以分層的形式描述了每個數據項的準確含義。其格式如圖1所示。
IEC 62056-61對每個數值組進行了詳細的定義。一些數值組如果與應用無關則可以刪減。其中A，B，E，F為可選數值組，C，D為必選數值組。
3設計方案
3.1方案概要
本設計方案使用COSEM接口程序作為系統間的適配器，將數據交換通道上的XML格式的COSEM對象數據解讀并載入應用系統，并將系統內的數據轉換為XML格式的COSEM對象數據在數據交換通道上傳送。圖2描述了其實現機制，其中接口模塊包括數據過濾、數據打包以及數據傳輸3個子模塊。
a) 首先，根據COSEM對象模型構造COSEM接口類（多版本）支持庫。
b) 數據導入的過程是：在接收到數據交換通道上的XML數據后，（如果是文件，則先讀出文件）將數據載入解釋表達COSEM數據的COSEM接口類支持庫實例子對象集。進而，接口模塊將前面按COSEM接口對象語義實例化的對象數據轉化為系統內部數據，寫入應用系統數據庫中。這樣，應用系統就獲得了所需的數據。
c) 數據導出的過程是：接口模塊在應用系統中過濾出需要導出的數據，將其載入相應的COSEM接口類實例對象，通過該對象的XML接口生成XML數據，（按輸出要求生成文件），然后送到數據傳輸層，從而完成了COSEM接口對象數據的導出。
3.2方案特點
本設計方案采用的導入導出機制，接口模塊直接在數據通道和應用系統之間進行數據交換，其主要特點是：
a) 快速處理能力。實例化的COSEM接口對象，通過XML格式及應用系統格式兩種數據的快速加載和釋出，可保證系統進行快速的數據處理。
b) 簡捷的處理環節。通過適當的設計及實現手段，省卻了中間數據庫的要求，使接口模塊更加輕量而高效。
c) 采用對象化工具將易于表達COSEM。COSEM是面向對象的模型，有許多商用開發工具可很好地實現COSEM支持庫。
d) 該機制適用于基于COSEM語義的多種接口。當前的標準接口是采用XML文件作為COSEM數據的載體來交換數據，而未來將采用各種分布式對象計算技術，用標準化組件接口實現系統及應用程序間數據交換。由于這些接口方式都是基于COSEM語義的，而COSEM支持庫也是基于COSEM語義的，因此接口和COSEM支持庫是一致的，同時該接口模塊的導入和導出等上層子模塊不會因接口方式的變動而變動。
e) 由于該方案采用的IEC 62056標準提供了一個開放式、標準化的協議，它不需要依賴于特定供應商，采用XML進行數據格式轉換，可對接口數據進行有效的、靈活的定義。
3.3方案實現
3.3.1COSEM接口類支持庫
COSEM接口類支持庫即是各種COSEM版本的定義庫，是各COSEM的實現，提供了對COSEM各種版本的統一解釋。所定義的解釋接口按各版本進行實現，而可在所有支持COSEM的應用程序間使用。這種定義實現方式可方便地進行COSEM版本以至小到某版本內部內容的擴充。
許多組件化、基于COM的對象化語言，都可以為COSEM提供方便、有效的實現。這提供了COSEM多態性實現，很好地解決了COSEM多版本、擴展問題，也為COSEM多版本的管理提供有效一致的管理、結構和方式。
3.3.2XML數據處理
有兩個通用的分析器DOM（文檔對象模型）和SAX（簡單應用程序接口）能解讀XML文檔，提供應用程序與XML文檔間的橋梁。
3.3.3數據傳輸
如圖3棧圖所示，該設計方案增強了其在數據傳輸方面的支持，提供了以下的功能實現：
a) 數據通信功能，實現雙向通信，連接雙方都可作為通信發起方；
b) 多任務方式，組織有效的數據通信；
c) 多端口類型支持，支持現有流行的如TCP/IP，FTP，COM及USB等軟硬件端口類型；
d) 多通道類型支持，支持現有流行的如撥號、專線、網絡等通信通道類型；
e) 提供通道自適應自動切換的功能；
f) 提供運行信息的輸出；
g) 提供通信情況的統計。
4應用
按照制定的方案我們編寫了互連接口軟件包——電能量計量公用信息交換系統。軟件包采用最先進的Microsoft Visual StudioNet開發平臺，使用完全面向對象的C#語言實現。軟件包主要模塊包括：數據源及用戶功能管理，接口類類型管理，全局編碼管理，應用系統管理以及交換任務管理等。利用開發的交換系統我們選取了中山和肇慶地區電能量計量遙測系統進行了互連試驗。試驗結果表明，該方案具有接口統一簡捷快速、數據傳輸效率高的特點，具有較為廣闊的應用前景。
參考文獻
［1］IEC 62056-61: 2001，Electricity metering—Data exchange for meter reading，tariff and load control-part 61：Object identification system (OBIS)［S］．
［2］IEC 62056-62: 2001，Electricity metering—Data exchange for meter reading，tariff and load controlpart 62：Interface classes［S］．
［3］IEC 62056-53: 2001，Electricity metering—Data exchange for meter readin，tariff and load control-part 53：COSEM application layer［S］．
［4］DL 476—92，電力系統實時數據通信應用層協議［S］.
