摘要：本文以IEC 61970最新版本国际规范为基础，对电网物理模型设计进行了研究。首先提出了统一各种电力信息系统底层数据的理念；其次简要介绍了CIM模型，用以描述电力系统各设备实体间的属性关系；再次通过与电网GIS平台底层数据进行分析比较，提出了基于IEC 61970的电网物理模型设计思路和实施实例；最后通过XML可扩展标记语言交互，展现站内一次接线图的CIM表达，从而验证了电网物理模型的合理性。

    0 引言
    电网信息化建设是支持我国电网建设与完善的重要组成部分，特别是智能电网的成熟发展离不开电网工程建设的数字化。在电网信息化建设中，电力大数据是一个基本概念。伴随物联网应用和智能电网建设，电力大数据涉及到发电、输电、变电、配电、用电、调度各环节，呈现出快速增长的趋势。对于电力大数据的管理和应用，各电力企业都有自己独立开发的应用系统，如ERP（企业资源管理计划）系统、·EMS（能量管理）系统、PMS生产管理）系统、DMS（配电管理）系统、GIS地理信息）系统等。目前，这些系统的底层数据库相互不兼容，不可避免地存在系统间数据信息不共享或交互困难的问题，即使系统间小部分底层信息数据可抽取出来，仍会涉及数据交换效率低下、耗时大、错误率高的问题。为此，统一各系统间的底层数据模型，以便保护当前系统中正在有效工作的现有投资，同时减少向某个系统增加新应用所需要的费用和时间，具有深远的意义。国际电工协会（IEC）推出的IEC61970系列标准，目的在于方便上述系统间的集成、系统内部各种应用的集成等。IEC 61970的核心部分是公共信息模型（CIM），它采用面向对象的方法，结合统一建模语言，抽象描述了电力系统的各实体对象类、属性及相互关系，规定了应用程序接口的语义，为电力企业进行系统应用集成提供了工具。严格基于最新版本IEC 61970国际规范，依据CIM研究构建电网物理模型，并借助地理信息系统平台展现，对我国电网数字化建设乃至智能化发展十分有利。
    1 CIM模型简介
    目前，电力企业各系统的电力设备台账管理等应用部分存在的不能完全对应和交互的问题，归根到底是各系统底层数字化建设不完善。在电网数字化建设中，这些系统中大部分采用的是经过加工的数据，并非原始数据。另外，电网涵盖输、变、配、用电各个环节，包括线路、各类电气设备等，建模的关键在于抽象描述出问题域中实体的类型、类型的性质，而这些抽象的描述就是元数据；还需要选择描述问题域中元数据之间相互关系的语言，这种描述元数据是如何组织的语言就是模式。对于电网，CIM就是电力系统元数据的模式，可用来描绘具体的电力系统数据模型。  IEC T57第13工作组编写的国际规范，高度抽象了CIM模型，包含了EMS信息模型中涵盖的所有电力企业典型对象困。模型包含这些对象的公共类和属性，以及它们间的关联、继承、聚合的关系。
    CIM模型涉及信息量大，考虑到理解和管理模型的简易性，其中的电力实体对象类和类图被划分为17个逻辑包图，每个包表示了电力系统的一种特定应用，如可体现运维信息、检修信息、调度信息、空间位置信息、拓扑结构等。特别地，CIM作为一种抽象模型，本身具有可扩展性并遵循严密的逻辑扩展规则，为模型搭建提供了灵活性和合理性。包体系结构中的Meas包、SCADA包、Outage包等可对电网进行实时监控与测量，便于电力设备全寿命周期管理及电网资源全业务贯通的实现。在构建电网物理模型时重点关注Core包、Wire包及Topology包。Core包涉及所有电力系统资源实体；Wire包涵盖了大部分电力设备实体对象类； Topology包提出了端点（Terminal）和连接节点（ConnectivityNode）的概念，便于建立详细的电网物理拓扑模型，如图1所示。每种设备都有各自特定的端点数量，并按默认规则进行顺序标号，每个具体元件有全局唯一编号，故每个端点具有唯一编号。端点和端点的连接通过与共同的节点连接实现。连接节点与设备端点之间是一对多的关系，一个连接节点可连接多个设备端点；设备端点与连接节点之间是一对一的关系，一个设备端点只能连接一个连接节点。电力设备通过设备端点和连接节点相互连接，形成一张大的电网图形。

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