《一種基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法》是國網南京自動化研究院和南京南瑞集團公司於2008年5月5日申請的專利，該專利的申請號為2008100254784，公布號為CN101354702，公布日為2009年1月28日，發明人是俞剛、林峰。
《一種基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法》涉及一種圖形的互動性實現方法，尤其是涉及一種將電力行業EMS系統輸出的、基於IEC61970標準的CIM檔案和地理或廠站SVG圖形，復用於DMIS/OMS系統中，並轉換成滿足DMIS/OMS系統互動需求的SVG圖形的方法，其特徵在於，包括以下步驟：1）將DMIS/OMS與EMS的模型和圖形信息同步及設備關聯；2）對SVG圖形檔案的規格化處理，用於提高EMS系統輸出的SVG圖形對互動性，使其能夠直接復用於DMIS/OMS系統的套用場景；3）將SVG圖形檔案進行壓縮。使用該發明可保證DMIS/OMS與EMS的模型和圖形信息的同步更新，改變了以往需要手工同步相關模型和圖形信息的狀況。
2011年，《一種基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法》獲得第七屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
（概述圖為《一種基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法
- 公布號：CN101354702
- 公布日：2009年1月28日
- 申請號：2008100254784
- 申請日：2008年5月5日
- 申請人：國網南京自動化研究院、南京南瑞集團公司
- 地址：江蘇省南京市鼓樓區南瑞路8號
- 發明人：俞剛、林峰
- 分類號：G06F17/22（2006.01）、G06F17/50（2006.01）、G06T3/00（2006.01）、G06T11/80（2006.01）
- 代理機構：南京知識律師事務所
- 類別：發明專利
- 代理人：汪旭東
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
電力系統圖形技術一直是電力系統高級套用軟體研究的熱點和難點。2008年5月前，各種電力套用系統大多擁有自己專門的圖形數據模型和據此而建立起來的各種圖形系統，它們互不兼容，難以互操作，形成一個個“圖形信息孤島”。此外，由於電力系統安全隔離和分區，使得不同分區間圖形信息共享變得更加的困難。這就使得用戶對於相同的圖形信息，要在各種不同的套用系統中重複輸入和維護，不僅繪圖工作量巨大，同時也加強了圖形維護和圖形系統升級的難度。EMS系統依據IEC61970標準輸出的CIM檔案和SVG檔案描述了電力系統的電氣和圖形信息，其中SVG檔案承載圖形靜態信息，拓撲和動態信息由CIM承載，並可以建立SVG圖形對象和CIM模型對象之間的映射關係。而在DMIS/OMS系統中，2008年5月前已有的電力設備模型與EMS系統的模型存在差異，導致無法直接與EMS系統輸出的SVG檔案進行設備關聯。另一方面，不同系統對於圖形的套用需求必然存在差別，在復用圖形的過程中均需對圖形及其模型進行適當處理。就EMS系統輸出的SVG圖形而言，其只考慮了動態圖形的特性，針對互動性方面的考慮不夠充分。而在DMIS/OMS系統中，用戶對圖形互動性要求很高，EMS系統輸出的SVG圖形不能直接滿足DMIS/OMS系統用戶的需求。
發明內容
專利目的
《一種基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法》的目的在於提供一種基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法，利用配套增強技術加強EMS系統輸出的SVG圖形的互動性能，實現EMS系統輸出的圖形在異構DMIS/OMS系統間的復用及互動。
技術方案
在《一種基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法》的技術方案中，首先對EMS系統依據IEC61970標準導出的CIM及SVG圖形數據進行同步及設備關聯，以保證DMIS/OMS系統與EMS系統的模型和圖形信息能夠同步並保持一致，再根據DMIS/OMS系統的圖形互動要求對EMS系統輸出的SVG圖形進行規格化處理，最後，通過電力SVG圖形套用組件，對經過SVG圖形檔案壓縮處理後的SVG圖形，進行各種DMIS/OMS圖形套用的展現，並提供相應互動功能。
該發明方法的實現步驟如下：
1、DMIS/OMS與EMS的模型和圖形信息同步及設備關聯
EMS系統輸出的SVG、CIM檔案的對象信息會在新修廠站、線路改造等情況下發生改變，導致DMIS/OMS系統中的模型和圖形信息也將發生變化。該發明通過版本比較機制對發生變化的CIM和SVG圖形進行必要的更新處理，以保證DMIS/OMS與EMS的模型和圖形信息的同步更新。
DMIS/OMS系統中的許多圖形套用往往以設備對象的定位為前提，而SVG中的圖形對象與CIM中的模型對象間存在關聯。CIM是一個抽象模型，它包含了在EMS系統所需的電力系統的所有主要對象。CIM通過提供一種用對象類和屬性及它們之間的關係來表示電力系統資源的標準方法，明確了電力系統的資源、屬性以及關係等的通用語義。
CIM模型的基類是核心（Core）包中的Power System Resource類，其它特殊化的子類Substation、Switch、Breaker等都依賴於核心包的關聯和普遍化。因此，對於SVG圖形復用我們只需將CIM檔案中各種需要的設備對象信息導入到DMIS/OMS系統中就能完成SVG圖形對象與DMIS/OMS系統中設備對象的映射。
為建立起兩者的映射，首先需提取CIM中相關的設備對象信息。因為CIM檔案採用CIM/XML的表現形式，CIM/XML是XML/RDF的套用，使用RDF和RDF Schema來組織CIM模型的XML文檔結構，所以可以有多種方法查詢並提取CIM對象信息。
（1）最普通的方法是XMLDOM解析。該方法將CIM/XML文檔作為普通的XML文檔行解析處理，但無法利用RDF的特性，大數據量時效率很低。
（2）採用RDF查詢語言。該方法可充分利用RDF的特性，使得對CIM數據的處理簡潔而高效。
2008年5月前具有代表性RDF查詢語言有RQL、RDQL、TRIPLE、N3、VERSA、SERQL和SPARQL共七種，其中SPARQL是最近興起的RDF查詢語言和W3C的候選標準，正被越來越多的研究者所採用，具有很好的套用前景。HP實驗室開發的JAVA開源項目Jena，其最新版本Jena-2.5.4支持RDF數據表達、解析，支持本體，提供SPARQL查詢引擎等。該發明採用Jena支持的SPARQL語言查詢CIM中DMIS/OMS所需的對象信息。
DMIS/OMS信息系統一般採用GUID作為系統中的通用對象標識，所以通過上述方法取得Substation、Switch、Breaker等CIM對象名稱、對象標識、父對象標識以及自動生成的GUID，它們之間的映射可在DMIS/OMS初始設備庫創建時一次性導入生成，避免了大量初始化維護工作，在DMIS/OMS系統建設中具有很好的實用化效果。對於此後的CIM對象信息變更的導入，可對CIM檔案中的設備對象ID採用比較算法，對DMIS/OMS資料庫中存在的不導入；對不存在設備對象ID則採用初始化方法導入，並導入其關聯關係；對於CIM檔案中不存在，而DMIS/OMS庫中存在的則刪除，並刪除其關聯關係。從而建立起SVG圖形設備對象與DMIS/OMS資料庫中設備對象的映射。
2、對SVG圖形檔案的規格化處理
EMS系統輸出的SVG圖形對互動性方面考慮不足，無法直接復用於DMIS/OMS系統的套用場景。在結合DMIS/OMS的典型需求及Adobe SVG Viewer對當前SVG的支撐技術，對EMS系統輸出的SVG圖形在互動性方面提出以下問題並給出相關的解決方案。
（1）大多數圖元定義互動性差，僅能滿足顯示要求，難以滿足DMIS/OMS系統所需的基本圖形互動需要。
解決方案：EMS輸出的SVG圖形組成部分包括SVG頭檔案、描述規則、圖元定義、圖層等部分。要解決圖元互動性差的問題，必須通過增加圖元接觸點面積來實現。對於電力SVG圖形圖元定義都是由SVG基本圖形包括矩形<rect>、圓<circle>、橢圓<ellipse>、直線<line>、折線<polyline>和多邊形<polygon>和SVG路徑<path>（由Bezier曲線定義的路徑描述和操作），其中的一些進行勾勒、填充、裁剪、蒙版和合成等等操作後構成。只要對這些基本圖形和路徑進行操作就能解決接觸點面積的問題。對於閉合的基本圖形矩形、圓、橢圓、多邊形和路徑只要對其進行填充顏色、然後做透明處理；而對於直線、折線和路徑這些不閉合的圖形可以複製圖形貼上在原圖形上下並隱藏。這兩種處理中路徑都可以做處理，主要看路徑曲線的粗細來決定。這些操作增加了圖元的接觸點面積，在實際套用中獲得很好的效果。
（2）部分設備圖元粒度過細，雖然符合EMS套用環境，但缺少DMIS/OMS等套用系統大多數操作所需的主對象。以變壓器為例，變壓器的圖元定義是基於繞組的，其在元數據節點中的設備對象標識也就細化到繞組的對象標識，選中該設備圖元只能獲得該繞組的對象標識，對於二圈變或者三圈變的主對象標識就無法獲得，也就無法對如變壓器這種設備進行設備對象關聯等等DMIS/OMS領域的高級套用操作。
解決方案：CIM模型中的設備主從對象是關聯的，可以在CIM檔案中通過繞組的對象標識找到變壓器主對象的標識，並加入到變壓器圖層中該繞組對象的元數據節點中。為保證圖模一體及DMIS/OMS與EMS系統的設備對象關聯，需要將CIM檔案導入到DMIS/OMS資料庫中，在進行步驟1後，也可以從DMIS/OMS資料庫中取得其主對象標識。
（3）由於IEC61970圖形互動方案還處於草案階段，缺少互操作試驗，各EMS廠家對標準的理解存在差異，如名字空間的命名、引用方式等，造成各圖層中取對象元數據的方法不一致。在DMIS/OMS圖形套用領域中，只有取得其設備主對象標識才能根據套用需求取得該套用所需的數據。
解決方案：IEC61970標準的SVG圖形檔案的SVG頭檔案中包含CIM名字空間，以統一管理該SVG檔案中的CIM對象，在各個圖層中嵌入的元數據節點的CIM對象標識的欄位也可能不同，造成對不同廠家輸出的SVG圖形在取CIM對象標識時不能做到透明性。統一替換不同廠家的SVG檔案中的CIM名字空間，並統一替換在元數據區域的使用欄位。這樣做禁止了不同EMS生產廠家的不一致性，做到取設備對象標識的透明性。
（4）一些EMS系統要求的SVG圖形信息，如實時量測數據，在DMIS/OMS等系統中並不總是需要的。
解決方案：SVG各個標籤都有Visiblity屬性，對在DMIS/OMS系統中並不總是需求的圖層（如實時量測數據）或某一圖層中某些不需要的項，其Visiblity屬性設為隱藏，不顯示。使其圖形復用到DMIS/OMS領域效果及功能性更好。
（5）通用的Adobe SVG Viewer外掛程式對於滑鼠風格、圖形放縮、漫遊等的預設支持不足，用戶體驗欠佳，需要重新開發或改造。
解決方案：SVG支持IMAGE標籤，可在SVG文本中加入滑鼠風格輔助層，加入放大鏡、縮小鏡、手型圖形並隱藏；在客戶端執行某種操作時顯示某種圖形以支持滑鼠風格。對於依賴於鍵盤的圖形縮放、漫遊操作，可根據二維仿射原理重新開發不依賴於鍵盤的操作。
（6）通用的Adobe SVG Viewer外掛程式僅提供基本互動功能選單，不能滿足多種DMIS/OMS圖形套用個性化要求，需要設計新的選單重構機制。
解決方案：在DMIS/OMS領域對SVG圖形互動功能要求很高，不僅需基本的互動功能，對於一些高級套用的實現，Adobe外掛程式默認的右鍵選單就不能滿足需求了。Adobe外掛程式支持右鍵選單的重構，可採用此機制根據不同的套用設計出不同的右鍵選單。
（7）原始SVG圖形缺少各種滑鼠、鍵盤事件處理機制，通常為增加與外界的互動能力，可以在具體使用（表現層）時添加各種事件的監聽，無需在SVG數據持久化時處理。但通過試驗發現，在B/S模式下的SVG圖形頁面展現時可能會出現頁面載入事件在SVG自定義的電力SVG圖形套用組件載入之後完成的隨機現象，此時SVG文檔對象為空，組件不可用，因此須通過輔助技術手段對載入時序加以控制。
解決方案：在SVG數據持久化處理時，在SVG圖形檔案的根節點svg中加入SVG事件onload，使其在B/S端Adobe外掛程式在解析和展現完SVG圖形後載入自定義的電力SVG圖形套用組件，以此解決此隨機現象。
3、將SVG圖形檔案進行壓縮
2008年5月前主流EMS輸出的電力SVG廠站圖形較大的有200-300KB，主網圖甚至更大，而這些SVG圖形通常統一部署在服務端。在DMIS/OMS大用戶量並發的情況下對系統的網路傳輸性能有一定的壓力，同時大檔案的SVG圖形互動也有一定程度的延遲，該問題對EMS系統的套用環境而言並不十分突出。由於SVG數據的文本特性，使得數據壓縮的空間很大，例如採用SVGZ或GZIP壓縮技術均將大幅度降低網路傳輸時間，而解壓縮時間相對於網路傳輸時間基本可忽略不計。鑒於以上考慮，SVG圖形檔案的壓縮也是必需的步驟。SVG圖形的壓縮技術包含SVGZ和GZIP壓縮：對於SVGZ壓縮，Adobe SVG Viewer外掛程式具有對SVGZ的解壓縮功能；對於GZIP壓縮，主流瀏覽器都內置了解壓程式。
由於.NET和JAVA類庫中都有對GZIP壓縮的支持，實現相對簡單，可以選擇用GZIP壓縮SVG圖形。壓縮帶來的好處是數據量的顯著減小，用戶的互動操作體驗也增強。
4、電力SVG圖形套用組件
電力SVG圖形套用組件是針對EMS系統輸出的SVG圖形檔案的展現及功能互動組件。該組件通過調用Adobe SVG Viewer外掛程式在B/S端解釋和展現SVG圖形，為各種業務套用提供統一的抽象接口、實現互動功能，並通過取得SVG文本中的電力設備庫對象標識，在經過步驟1的處理建立起CIM對象標識與DMIS/OMS對象標識的映射後，採用AJAX技術從DMIS/OMS資料庫取得相應所需的數據，實現設備關聯信息等各種套用功能。
電力SVG圖形套用組件是建立在Adobe SVG Viewer之上的，根據電力業務的套用需求、SVG檔案的互動特性、Adobe外掛程式的支持接口及步驟2SVG圖形檔案的規格化處理的結果而封裝的組件。通過封裝該組件，使其更符合電力行業的套用需求，同時具有接口豐富、調用簡單、復用方便的特性。
該組件將包含SVG圖形的基本互動功能及DMIS/OMS領域必須的高級套用功能。基本功能包括放縮、漫遊、原圖、查詢等，高級套用功能包括圖元捕捉、圖層顯隱、圖元高亮顯示、獲取設備對象標識。
以下為組件接口功能實現的說明：
步驟2中問題5的解決，採用二維的仿射公式來計算滑鼠偏移量，可實現漫遊和縮放及兩者之間的聯動。
原圖功能即恢復圖形的原始展現狀態，通過設定SVG根節點的偏移量為0及放大倍數為1，然後重新載入圖形。
對於圖形捕捉功能，在步驟2中對問題1的處理是通過增加圖元的接觸點面積來增加圖元的互動性，從而能很有效的解決圖元捕捉的問題。
對於圖層顯隱功能，即對電力SVG圖形的某一圖層做顯示或隱藏操作。對於步驟2中提出的在DMIS/OMS中並總不是需求的量測數據的量測層可在SVG圖形的規格化處理中進行隱藏，對於圖形中的其它圖層可根據實際需要利用組件的圖形顯隱功能進行顯示和隱藏的操作。
圖元高亮顯示功能是在選中某圖元後，對該圖元進行高亮顯示，滑鼠移開後，恢復原來的顏色顯示，一般是通過改變描述規則中各電壓等級的顏色顯示來實現。該功能一般與圖元捕捉一起使用。
高級功能中獲取設備對象標識功能，是該組件最重要的功能。在步驟2中問題2、問題3的處理使得能有效和統一的獲取設備對象標識。從而可以根據不同的套用取得相應的數據，實現設備關聯信息等DMIS/OMS系統圖形套用所需的高級功能。
此外，在步驟2中問題6的處理建立起的右鍵選單重構機制，幫助用戶或二次開發人員根據不同的套用需求建立靈活的右鍵選單，所有的基本功能和套用功能都可以在右鍵選單中實現。步驟2中問題7解決了組件載入的時序問題。
通過上述各步驟即可實現在DMIS/OMS系統中對EMS系統輸出的電力系統圖形的復用及互動性功能。
有益效果
使用《一種基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法》可保證DMIS/OMS與EMS的模型和圖形信息的同步更新，改變了以往需要手工同步相關模型和圖形信息的狀況。
使用該發明能顯著增強SVG圖形的互動性，禁止了不同EMS廠家的產品差異性，並對SVG檔案進行了壓縮，提高了效率。
該發明通過電力SVG圖形套用組件，提供了獲取設備對象標識功能，從而可以根據不同的套用取得相應的數據，實現設備關聯信息等DMIS/OMS系統圖形套用所需的高級功能。
附圖說明
圖1是基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法的體系結構圖；
圖2是SVG圖形規格化處理的原理圖；
圖3是電力SVG圖形套用組件的套用原理圖。
技術領域
《一種基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法》涉及一種圖形的互動性實現方法，尤其是涉及一種將電力行業EMS系統輸出的、基於IEC61970標準的CIM檔案和地理或廠站SVG圖形，復用於DMIS/OMS系統中，並轉換成滿足DMIS/OMS系統互動需求的SVG圖形的方法。
權利要求
1、一種基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法，其特徵在於，包括以下步驟：
1）將CIM檔案中各種需要的設備對象信息導入到DMIS/OMS系統中完成SVG圖形對象與DMIS/0MS系統中設備對象的映射；具體包括：提取CIM中相關的設備對象信息；映射可在DMIS/OMS初始設備庫創建時一次性導入生成，避免了大量初始化維護工作；
2）對SVG圖形檔案的規格化處理，用於提高EMS系統輸出的SVG圖形對互動性，使其能夠直接復用於DMIS/0MS系統的套用場景；具體包括：通過增加圖元接觸點面積，以實現滿足DMIS/0MS系統所需的基本圖形互動需要；在CIM檔案中通過繞組的對象標識找到變壓器主對象的標識，並加入到變壓器圖層中該繞組對象的元數據節點中，以獲得DMIS/0MS等套用系統大多數操作所需的主對象；替換不同廠家的SVG檔案中的CIM名字空間，並統一替換在元數據區域的使用欄位，以實現各圖層中取對象元數據的方法一致；改變SVG標籤的Visiblity屬性，以隱藏在DMIS/0MS系統中並不總是需求的圖層或某一圖層中某些不需要的項；在SVG文本中加入滑鼠風格輔助層，以實現對於滑鼠風格、圖形放縮、漫遊的預設支持；將右鍵選單的重構；當SVG數據持久化處理時，在SVG圖形檔案的根節點svg中加入SVG事件onload,以實現組件載入的正確時序；
3）將SVG圖形檔案進行壓縮。
2、根據權利要求1所述的一種基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法，其特徵在於，上述步驟是通過電力SVG圖形套用組件實現的。
實施方式
《一種基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法》所要求的輸入是EMS依據IEC61970標準輸出SVG廠站圖或者地理圖及其CIM檔案。
該發明的具體實施如圖1所示的流程進行。從安全3區EMS系統的鏡像中將電網電網潮流圖及其對應的CIM/XML檔案導入到同區的DMIS/OMS系統中，按發明內容中步驟1對SVG、CIM/XML檔案等EMS模型和圖形信息進行同步及設備映射操作，由版本比較機制先判斷數據是否需同步。如果有數據同步，則進行映射操作，將CIM檔案中設備對象標識與DMIS/OMS庫中的設備對象標識進行關聯。
如果有數據同步，也將進行SVG圖形的規格化處理，其過程可根據圖2進行，通過對發明步驟2中提出的7個問題根據其相應的解決方案加以解決，同時將文本層中電網潮流圖更名為直調500KV線路保護及通道配置圖。
在此步驟之後，由於保護配置圖的特殊需求，通過遍歷SVG圖形交流線路和母線層中的設備對象標識，及CIM檔案導入到DMIS/OMS資料庫中之後建立的CIM對象與DMIS/OMS中設備對象的映射，可將交流線路和母線的保護設備（主保護及獨立後備）和通道以獨立的一層（組）載入到SVG檔案中。其中具體每條線路的保護設備及通道的載入位置是其難點，因為有雙線甚至三線的情況，可根據雙（三）迴路時線路的名稱（或標識）決定其載入位置為線路的上或下，左或右的中間。此步驟在SVG圖形的規格化處理後進行，故將其歸納入SVG圖形的規格化處理步驟中。
規格化處理後的SVG圖形，因為載入保護設備後圖形過大，需進行步驟3SVG圖形的壓縮，然後將SVG圖形傳輸給電力SVG圖形套用組件。
電力SVG圖形套用組件的套用如圖3所示，各種DMIS/OMS基於圖形的套用，可調用此組件實現。所以，保護設備配置圖可基於此組件實現其特殊需求，提供其縮放、漫遊、原圖等瀏覽圖形必須的功能、圖形另外儲存為及圖形列印功能、設備調整及設備刪除功能等。可以有工具列和右鍵選單兩套實現。
設備調整及設備刪除是保護配置圖的特殊需求，故對其需求說明和實現方法加以敘述：由於保護設備位置載入位置不精確的因素，部分保護設備的位置可能需要手工調整並保存調整後的圖形位置，需提供設備調整功能。對雙（多）迴路線路，其保護設備及通道相同時，為保持圖形的簡潔美觀，只須保留一條線路的保護設備和通道就行，可以刪除其它線路多餘的圖元，故提供設備刪除功能。
設備的調整功能，通過組件高級功能中獲取設備對象標識功能，獲得該保護設備所線上路的設備對象標識，通過漫遊操作和滑鼠跟隨提示該保護設備所屬的線路將該保護設備調整至恰當的位置，最後根據設備對象標識，將其滑鼠偏移量保存到服務端的SVG檔案中。設備對象的刪除功能，通過組件高級功能中獲取設備對象標識功能，獲取保護設備所線上路的設備對象標識，根據設備對象標識，刪除服務端SVG檔案中該設備圖元，由於服務端刪除圖元後，圖形不會重新載入，故為了顯示刪除的效果而不需要重新載入SVG圖形，可在客戶端將該圖元隱藏。
榮譽表彰
2011年，《一種基於IEC61970標準的電力系統圖形的互動性實現方法》獲得第七屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
