本书为智能配电网技术及应用丛书中的一个分册。
尽管电力信息化领域存在应用的多样性和改变的迅速性，但信息模型始终在起作用。本书系统概述了智能配电网信息模型，按照电力企业信息模型的整体架构要求，分章节分层次介绍了电力行业主要信息模型（IEC CIM 和IEC 61850）的建模过程、关键内容和应用场景，既充分融合，又各有侧重，充分反映了信息模型在电力企业信息化建设中的核心作用。
全书共9 章，内容分别为：概论、信息建模的主要内容及过程、面向对象的建模语言、IEC CIM 模型、IEC 61850 模型、模型间的映射、信息模型子集及通信映射、基于标准化模型互操作、信息模型应用示例。
本书可供配电网相关技术人员阅读，以了解电力信息模型的主要内容和用途；也可供相关的专业技术人员和高校师生参考学习，以了解配电网信息模型的主要技术内容。

张子仲

前言本书的编写组成员大多从事了多年与电力信息模型相关的研究、标准/规范的编写及应用工作，深知信息模型在电网自动化、信息化、智能化建设中的关键作用。然而，每每和模型领域外的人员做技术交流的时候，大多数人并不关心具体的技术实现细节，而是经常会问，到底什么是信息模型？尤其是企业在评审和信息模型建设相关的项目时，决策者也最Z关心这类问题。遗憾的是，大多数技术人员都倾向于用专业语言、从局部视角来解读信息模型，缺乏总体视角。这在一定程度上影响了电力企业信息化的整体规划设计工作，更有甚者，会使得相关的信息系统、智能装备等实用工具的开发、应用等走入误区，最Z终构筑一个个信息孤岛。这方面已经有了很多值得总结的教训。其实这是一个非常关键的问题，看似简单，却不那么容易回答。在编写本书之前，编写组查阅了国内外相关的大量文献，没能发现一个能让普通读者易于理解的解答。要回答好这个问题，既需要对信息模型有高度的概括，也需要通过一种形象化的方式来阐述。编写组正是从这个问题展开，尝试用专业语言和通俗语言相结合，来揭示信息模型的内涵和实质，并逐步由浅入深，讨论电力信息模型的基本概念和建模原理，并将它们运用到智能配电网设计应用中去，力求尽可能清楚完整地给出当今智能配电网信息模型的性质和特征，普及并推广电力信息模型知识，指导专业技术人员体系化地学习相关理论。这是一个颇具挑战性的任务。首先，已经有非常多类似的书籍介绍电力信息模型，它们更多是从专业的角度阐述模型内容，侧重于技术细节，对模型的应用背景介绍得不够，用户很难举一反三，融会贯通；其次，这些信息模型的设计本身也在不断地发展，不断地融合，不仅表现在内容上，也表现在方法论上，需要我们从整体的视角来审视电力信息模型。本书则是一本关于智能配电网信息模型总体概述的书，按照电力企业信息模型的整体架构要求，分章节分层次介绍了电力行业主要信息模型（IEC CIM 和IEC 61850）的建模过程、关键内容和应用场景，既充分融合，又各有侧重，充分反映了信息模型在电力企业信息化建设中的核心作用。尽管电力信息化领域存在应用的多样性和改变的迅速性，但信息模型始终在起作用。当然，这些模型的应用最Z终取决于当前的技术状况和设计者的性能/价格目标。本书主要面向的读者分为两类：一类是供配电领域技术人员，通过第d1 章和第9 章的阅读，可以大致了解电力信息模型的主要内容和用途；另一类是相关专业的技术人员和高校师生，通过相关章节可以了解电力信息模型的主要技术内容，如果需要了解更多的技术细节，可以参见相关的国内外技术标准和规范。本书在编写过程中得到许多人的帮助，他们慷慨地为本书贡献了自己的宝贵时间和知识，并提出许多建设性意见，在此致以诚挚的谢意。张子仲2024 年9 月

张子仲，研究员级高级工程师，国电南瑞科技股份有限公司配电分公司 副总工程师

目录
丛书序 用配电网新技术的知识盛宴以飨读者
前言
第1 章 概论 1
1.1 配电网信息化与信息模型 1
1.1.1 配电网自动化与信息化 1
1.1.2 DIKW 体系 2
1.1.3 信息模型 3
1.2 智能电网面向对象信息模型 5
1.2.1 SGAM 互操作体系总体架构 5
1.2.2 IEC 系列信息模型标准 9
1.3 智能配电网信息模型发展历程 11
1.3.1 国外应用现状 11
1.3.2 国内应用现状 14
1.3.3 模型的研究方向 16
第2 章 信息建模的主要内容及过程 18
2.1 应用场景与用例分析 18
2.2 信息交换需求 19
2.3 语义模型设计 19
2.4 信息模型应用与互操作 20
第3 章 面向对象的建模语言23
3.1 面向对象的基本概念 23
3.2 UML 建模语言 23
3.2.1 UML 建模语言概述 24
3.2.2 CIM 中使用的UML 概念 24
3.2.3 CIM 的模型结构规则 24
3.2.4 类 28
3.2.5 泛化 29
3.2.6 简单关联 30
3.2.7 聚集 31
3.2.8 组合 32
3.3 XML 语法 33
3.4 XML Schema 模式 34
3.5 资源描述框架（RDF） 36
3.6 建模工具简介 40
第4 章 IEC CIM 模型 41
4.1 CIM 概述 41
4.2 CIM 对象结构 44
4.2.1 公共模型 44
4.2.2 电网运行业务CIM 49
4.2.3 资产管理业务CIM 64
4.2.4 客户服务业务CIM 68
4.2.5 计量计费业务CIM 70
4.2.6 现场作业CIM 72
4.2.7 调度业务CIM 75
第5 章 IEC 61850 模型 78
5.1 IEC 61850 概述 78
5.2 IEC 61850 标准的技术特点 79
5.2.1 分层分布式体系结构 79
5.2.2 面向对象的信息统一建模 80
5.2.3 信息模型与底层通信协议独立 80
5.2.4 数据自描述 81
5.3 IEC 61850 标准的逻辑节点建模原则 81
5.4 面向配电业务的配电逻辑节点结构 81
5.4.1 SCADA 功能信息模型 81
5.4.2 馈线自动化功能的信息模型 83
5.4.3 集中式馈线自动化的信息模型 85
5.4.4 分布式馈线自动化的信息模型 86
5.4.5 小电流接地故障选线、定位功能的信息模型 89
5.4.6 分布式能源监控的信息模型 90
5.4.7 电池管理功能的信息模型 104
第6 章 模型间的映射 106
6.1 CIM 模型和IEC 61850 模型映射的意义 106
6.2 IEC 61850 模型和CIM 模型映射的方法及原则 107
6.2.1 静态拓扑模型融合 107
6.2.2 量测模型融合 108
6.3 IEC 61850 模型和CIM 模型主要映射内容 108
6.3.1 CIM 模型和IEC 61850 模型差异分析 110
6.3.2 IEC 61968 和IEC 61850 的量测模型差异 117
6.4 CIM 模型和IEC 61850 模型的协调 119
6.4.1 融合后的配电网IEC 61850 静态拓扑模型 121
6.4.2 融合后的配电网IEC 61850 容器模型 124
6.4.3 融合后的主动配电网IEC 61970 静态拓扑模型 126
6.4.4 量测模型融合 127
第7 章 信息模型子集及通信映射 131
7.1 IEC 61970/61968 模型子集 131
7.2 通信协议介绍 134
7.2.1 数据通信模型 134
7.2.2 客户机服务器模型 134
7.2.3 消息队列模式 135
7.2.4 发布者订阅者模型 135
7.3 模型子集和通信协议及消息映射 137
7.3.1 基于IEC 61968/61970 的消息映射 137
7.3.2 基于IEC 61850/CIM 的通信协议映射 150
第8 章 基于标准化模型互操作 154
8.1 典型互操作场景 154
8.1.1 点对点集成技术 154
8.1.2 中间件集成技术 155
8.1.3 SOA 架构与总线集成技术 155
8.2 互操作测试内容 156
8.3 互操作测试流程 157
8.3.1 UML 包（Package）与OWL 文件的映射 157
8.3.2 OWL 在电力系统公共信息模型中的应用 158
第9 章 信息模型应用示例 159
9.1 配电网分布式控制架构 159
9.1.1 业务应用背景 159
9.1.2 配电网分布式控制架构简介 161
9.1.3 运行环境 163
9.1.4 消息流 163
9.1.5 分布式消息通信机制 165
9.1.6 主要设备模型及服务介绍 168
9.2 分布式电源建模及应用框架 186
9.2.1 分布式电源业务架构模型 187
9.2.2 分布式电源层次控制架构 188
9.2.3 分布式电源并网规范 191
9.2.4 分布式电源模型及通信协议 192
9.2.5 应用展望 196
参考文献 197
后记 199