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Intel丨igent Building 眷能建筑适合国际标准IEC61970和IEC61968的智能楼宇能 源管理系统设计Smart Building Energy Management System Design under International Standard of IEC 61970 and IEC 61968袁心怡，邵峥达，陈博，曾真，高非池，赵艳敏（国网上海市电力公司，上海200051)摘要：国际电力标准IEC61970、61968系列提出了应用集成框架、信息模型和接口规范，是电力系统管理及其信息交换领域的重要标准，应 及时跟踪、分析、研究和应用。
对电力行业“信息孤岛”现象进行了分析，介绍了 IEC61970、61968系列标准的应用情况，特別是为该标准 在智能楼宇能源管理中的应用提供了系统构架及案例。
研究结果可供相关行业参考。
关键词：电力标准；IEC61970 ;IEC61968 ;智能楼宇中图分类号：TU18 文献标识码：A文章编号：1674-814X(2021) 02-051-031背景概述1.1智能楼宇能源管理系统现状在我国经济高速发展的趋势下，公共建筑（大型商场、酒店、办公楼、宾馆等）的能源消耗问题曰益显现。
公共建 筑中暖通空调系统和照明系统的用能占据了建筑整体能耗的 绝大部分。
智能楼宇能源管理系统的建设目的是实现新建公共建筑 的节能降耗，其主要功能是通过建筑能耗模型的建立，对建 筑楼宇、用能系统设备的能耗数据进行监测和分析，挖掘建 筑节能潜力，实现建筑用能系统高效运行。
1.2 IEC61970 和 61968 应用情况随着计算机通信技术的发展，国际电工技术委员会(IEC)的第57技术委员会（IE C T C57)为了解决建筑电 力系统对数据信息的集成共享问题，制定了一系列标准，包 括电力标准IEC 61970和IEC 61968。
通过电力系统信息模 型进行数据的共享，实现能源数据的获取、分析和动态调控 管理。
IEC62368测试项目与测试方法1.电动机械动力测试：这项测试旨在评估电动机械的动力性能，包括转速、扭矩、功率等指标。
测试方法包括使用专用的测试设备，如转速计和扭矩表，对设备进行实际测试。
2.电气安全测试：这项测试旨在评估设备的电气安全性能，包括电压、电流、绝缘电阻等指标。
测试方法包括使用电压表、电流表和绝缘电阻测试仪等设备进行测试。
3.硬件安全测试：这项测试旨在评估设备的硬件安全性能，包括外壳材料的耐用性、防火性能等指标。
测试方法包括使用机械冲击试验机、燃烧试验机等设备进行测试。
4.辐射安全测试：这项测试旨在评估设备对辐射的安全性能，包括电磁辐射、热辐射等指标。
测试方法包括使用辐射计、热辐射仪等设备进行测试。
5.化学物质安全测试：这项测试旨在评估设备中的化学物质对人体健康的潜在危害。
测试方法包括使用化学分析仪器对设备中的化学物质进行检测和分析。
6.功能安全测试：这项测试旨在评估设备的功能性能和安全性能。
测试方法包括使用功能测试仪器对设备的各项功能进行测试和评估。
7.软件安全测试：这项测试旨在评估设备中的软件系统的安全性能。
测试方法包括使用漏洞扫描工具和安全分析工具对软件系统进行测试和评估。
8.温度和湿度测试：这项测试旨在评估设备在不同温度和湿度条件下的性能和安全性能。
测试方法包括使用温湿度控制箱对设备进行加热、降温和湿度控制，然后对设备进行测试和评估。
9.机械安全测试：这项测试旨在评估设备的机械结构的安全性能，包括防护罩、防护设备等。
测试方法包括使用冲击试验机、振动试验机等设备进行测试。
国家电网公司物资采购标准（配电自动化卷主站系统册）配电自动化系统主站通用技术规范（编号：500082248）配网自动化系统主站通用技术规范使用说明1. 本标准技术规范分为通用部分、专用部分。
2. 通用部分包括一般性技术条款，原则上不需要项目招标人（项目单位）填写，不能随意更改。
如通用部分相关条款确实需要改动，项目单位应填写《通用部分技术条款/技术参数变更表》并加盖该网、省公司物资采购管理部门的公章及辅助说明文件随招标计划一起提交至招标文件审查会。
经标书审查同意后，对通用部分的修改形成《技术通用部分条款变更表》，放入专用部分中，随招标文件同时发出并视为有效。
3. 本标准规范的投标人应答部分主要包括：投标人技术偏差表、产品部件列表、销售及运行业绩表、培训及到货需求一览表等内容，由投标人填写。
4. 本标准规范的页面、标题等均为统一格式，不得随意更改。
5. 本规范将根据技术发展和市场变化定期或不定期做出修编，各使用单位注意查询最新版本，以免物资采购出现差错。
目次1 总则 (2)1.1 基本要求 (2)1.2 投标须知 (2)1.3 卖方职责 (2)2 技术规范要求 (2)2.1 使用环境条件 (2)2.2 工作条件 (2)2.3 标准和规范 (3)2.4 技术性能要求 (3)3 技术服务、设计联络、培训和验收 (19)3.1 技术服务 (19)3.2 设计联络 (20)3.3 培训 (21)3.5 备品备件、专用工具及试验仪器 (23)1总则1.1基本要求1.1.1投标人应提供国家或电力工业检验检测机构出具的系统检验报告。
1.1.2投标人应提供由中国信息安全测评中心或国家电网公司信息安全测评机构出具的覆盖整个产品功能项的软件安全测评报告。
1.1.3投标人提供的产品应满足国家电网公司企业标准《Q/GDW 513配电自动化主站系统功能规范》，并提供检测报告。
1.1.4 投标系统应具有自主知识产权，并提供相关权利证明。
配电自动化系统规划建设原则一、总体原则配电自动化系统规划建设需满足以下十大总体原则：1）配电自动化建设与改造宜以提升配网生产管理水平和提高供电可靠性为目标，以配电配网调度和配电网的生产指挥为应用主体，以挖掘资源和整合信息为重要手段，以强化配电自动化项目管理和实用化应用为抓手，提升配电自动化实用化应用水平，实现对配电网的监视和控制，满足与相关应用系统的信息交互、共享和综合应用需求。
2）配电自动化建设与改造应满足相关国际、行业、企业标准及相关技术规范要求；按照“统筹考虑、全面规划、分析现状、优化设计、因地制宜、分步实施、信息共享、增强效益、充分利用、适当改造、上级重视、专业协作”的总体原则进行规划设计和建设。
3）配网自动化建设与改造必须针对具体供电企业的实际情况而有所区别，不能简单地完全套用单一模式，应在全面评估实施区域的供电可靠性指标、配电网架特点、配电设备及自动化系统现状的基础上，合理选择简易型、实用型、标准型、集成型和智能型等不同类型的配电自动化实现方式；不同实现方式可以在同一地区的不同区域并存。
4）配电自动化宜结合配电网一次网架的建设与改造进行，避免仅为实施配电自动化而对配电一次网架进行大规模改造；配电自动化改造按照设备全寿命周期管理要求，应选择模块化、少维护、低功耗的设备，通过继承或适当改造，充分利用原有一次设备、配电主站、配电终端、配电子站和通信通道等资源，对新上系统和设备应考虑先进、可靠、经济、实用的方针，注重性价比；配电网规划应考虑配电自动化建设和改造需求。
5）配电自动化系统的应用尤其应注重实用化要求，通过与相关应用系统信息交互与服务共享，实现功能扩展和综合应用；应根据实际需要设计功能要求以降低运维的难度和工作量，尽量扩大覆盖范围以实现规模效益；应根据实施区域特点和相关应用系统的实际情况，分步实现配电自动化系统的主要应用功能。
6）配电自动化系统的设计应满足扩展性、延伸性、兼容性和可靠性要求，首先是要做好规划，在充分调研和论证的基础上，摸清本企业配网的信息资源，重点设计和解决好DMS/SCADA和GIS之间的关联，尤其是在系统对外接口、信息交换机制、图/模/库建立及转换上要考虑周密，解决好实时应用和管理应用的关系，采取有效技术措施实现配电自动化系统与相关系统数据信息的交互、集成、共享和综合应用，减少功能交叉和冗余，避免重复投资。
IEC 61968配电管理的系统接口第一部分：接口的体系结构和一般要求简介IEC61968标准族倾向于促进支持企业配电网管理的多种分布式软件应用系统的应用间集成。
与应用间集成相对，应用内集成针对的是同一应用系统中的程序，这些程序通常依靠嵌入底层运行环境的中间件相互通讯；而且应用内集成往往通过优化实现紧密的、实时的、同步的连接和交互应答或会话通讯模型。
与此相对，IEC 61968倾向于支持电力企业的应用间集成。
企业需要连接已建成的或新的（遗留的或购买的应用）不同的应用，这些应用由不同的运行环境支持。
因此，IEC61968涉及的是松耦合应用，这些应用在语言、操作系统、协议和管理工具有更多不同。
IEC61968倾向于支持需要在一个事件驱动基础上交换数据的应用。
IEC61968倾向于由在应用间代理消息的中间件服务实现，它将会补充企业数据仓库、数据库网关和操作存储而不是代替它们。
图1：配电管理系统和符合IEC61968的接口体系结构图一按照业务功能图示明确了IEC61968-1的范围，并且显示了符合IEC 61968接口体系结构的配电管理系统。
象IEC61968使用的那样，配电管理系统（DMS）由用于企业配电网管理的多种分布式应用部件构成。
这些能力包括供电设备的监视和控制、系统可靠性的管理、电压管理、需方管理、停电管理、工作管理、自动成图和设备管理。
我们将为接口参考模型（IRM）标示的每个应用类定义标准接口。
接口参考模型（IRM）在条款4中描述。
IEC61968建议用统一建模语言（UML）定义符合标准的企业应用间基础结构的系统接口。
可扩展标记语言XML是互联网专用的结构化文档交换的数据格式。
它的主要用途之一是在不同的和可能不兼容的计算机系统间交换信息。
因此XML非常适合配电管理的系统接口领域。
在本标准的第3到10部分可用的地方将用XML定义文档结构。
IRM的应用部件间通讯要求两个层次的兼容：消息格式和协议；消息内容必须能被相互理解，包括消息框架和语义的应用层部分。
IEC62368测试项目与测试方法
1.电气安全测试：该测试项目用于确保设备在正常操作和异常情况下的电气安全性。
测试包括接地和绝缘测试、电击风险评估、电能容量测试等。
2.动力和能量源测试：该测试项目用于检查设备使用的动力和能源源是否符合标准要求。
测试包括工频测试、电磁场辐射测试、设备电源电压测试等。
3.环境测试：该测试项目用于评估设备在各种环境条件下的性能和安全性。
测试包括温度、湿度、高低压等环境条件下的测试。
4.机械测试：该测试项目用于评估设备的机械安全性和耐久性。
测试包括外壳强度测试、三边落地测试、加速度测试等。
5.火焰测试：该测试项目用于评估设备在火灾情况下的安全性。
测试包括燃烧测试、阻燃测试、火焰传播测试等。
1.样品制备：测试前需要准备符合标准要求的样品，包括完整的设备和相关的附件。
2.测试设备准备：根据标准要求，准备必要的测试设备和测量仪器，确保其符合精确度和准确性要求。
3.测试环境准备：根据标准要求，准备符合环境条件的测试环境，包括温度、湿度、大气压等。
4.测试执行：按照标准要求，依次进行各项测试项目。
测试人员需要熟悉测试方法和要求，确保测试的准确性和一致性。
5.测试数据记录和分析：测试过程中需要记录测试数据，并进行分析和比较，以评估设备是否符合标准要求。
6.报告编写和归档：根据测试结果和分析，编写测试报告，并将报告和相关测试数据进行归档。
7.跟踪和评审：定期跟踪已完成的测试项目，并进行评审和更新，以确保测试方法和要求的有效性和适用性。
一种基于IEC 61968标准接口测试自动化的实现方法【摘要】介绍了一种IEC 61968标准接口的WebServices自动化测试方法。
对IEC 61968标准接口的WebServices实现进行了介绍，使用Apache CXF作为WebServices的实现中间件，采用CXF中的拦截器来实现可定制的WebServices 输入和输出展示，可对WebServices的请求和响应消息体进行编辑和查看，从而实现对IEC 61968 WebServices接口的自动化测试。
【关键词】IEC61968CX;WebServices拦截器1.引言随首电力信息化系统的发展，各开发商为不同的业务部门开发了相应的业务信息化系统，由于各开发商所使用的技术不同、开发周期不同，没有采用统一的技术，从而导致各业务系统相互独立，业务系统间形成数据的壁垒，数据只能在各业务系统内流转，从而产生“数据孤岛”问题，严重阻碍了信息化建设的开展，容易形成重复建设的情况，降低了数据作为“资产”的价值。
“信息孤岛”现象不是一个个案，在电力行业乃至信息化行业内普遍存在，为了解决电力行业内的“信息孤岛”问题，国际电力标准委员会制定了IEC 61970/IEC 61968系列标准。
IEC 61970标准中定义了公共信息模型（Common Information Model，CIM[1]）和组件接口规范（Component Interface Specification，CIS[2]），为各应用系统间的交互提供了语义和语法上的依据。
IEC 61970定义的CIS接口采用CORBA（Common Object Request Broker Architecture，CORBA[3]）技术，技术门槛较高，且采用紧耦合的方式，适合以高性能进行大量数据的传输，对于一些通知消息类的小数据量传输来说，其结构过于庞大，不利于开发商的快速实现，为此IEC 61968标准在IEC 61970 CIM/CIS标准的基础之上，扩展了配电管理部分的CIM模型，并定义了业务系统信息交换模型（Information Exchange Model，IEM[4]）和另一种松耦合方式的消息传递标准，以当前流行的WebServices 技术进行实现。
本文对IEC 61968标准定义的WebServices标准接口进行了介绍，同时描述了一个采用Apache CXF[5]实现的IEC 61968标准接口的测试方法，采用JA V A 编程语言，以CXF中拦截器的方式实现对WebServices输入输出的拦截，并对输入输出XML[6]内容进行查看和编辑，可以为不同的要求配置不同的WebServices输入内容，从而实现IEC 61968标准接口的自动化测试。
2.IEC 61968 WebServices接口IEC 61968接口可以通过多种技术方式进行实现，如WebServices、JMS等，本文对WebServices实现方式进行了说明。
IEC 61968标准定义了一个通用的接口，并以WSDL[7]的方式对接口进行了规范化定义，其中WebServices服务名称为：Service，该服务只包含三个方法：PublishEvent：事件发布方法，用于事件通知。
PublishEvent方法的输入参数为EventMessage，返回值为ResponseMessage。
Request：请求方法，用于查询或更新操作。
Request方法的输入参数为RequestMessage，返回值为ResponseMessage。
Response：响应方法，用于对通知消息的确认，或是对数据处理结果的反馈。
Response方法的输入参数为ResponseMessage，返回值为ResponseMessage。
3.IEC 61968消息结构3.1 消息头结构IEC 61968 Header（消息头）包含了一些消息基本描述与控制信息。
请求、响应、事件消息都有消息头结构。
消息头只有Verb（动词）和Noun（名词）两个必须的字段，其他的字段都是可选的，消息头包括以下元素：Verb（动词）：描述要进行的动作，用来标识要采取的动作类型，如create （创建）、close（关闭）、cancel（取消）;created（已创建）、closed（已关闭）、changed（已更改）。
IEC 61968标准规范了一个动词列表，动词取值只能从动词列表中选择。
Noun（名词）：用来标识Payload（消息有效内容）的类型，描述消息的主题。
Revision（修订）：消息修订版本号。
ReplayDetection（重发检测）：这是一个复杂元素，包含一个timestamp（时标）和一个nonce（随机数）用于防止重发攻击。
时标由源系统生成表示消息创建的时间;随机数是一个序列号或随机生成的字符串（例如UUID），由源系统生成，并且在一天内不允许重复。
Context（上下文）：表示消息上下文，如PRODUCTION（生产）、TESTING （测试）、STUDY（研究）、TRAINING（培训）等。
Timestamp（时标）：一个遵循ISO-8601的字符串，表示消息发送的时间。
Source（来源）：消息产生的来源，系统或组织的名称，如EMS、GIS。
AsyncReplyFlag（异步应答标志）：表示应答消息是否异步发送。
ReplyAddress（应答地址）：异步应答发送消息的目标地址。
AckRequired（确认请求）：表示请求的消息是否需要一个回传的确认消息。
User（用户）：一个复杂结构表示用户以及相关的组织，包含一个UserID（用户标识）Organization（组织标识）。
有些类型的消息必须提供有效内容，如果带有动词create或change的请求消息，以及一些响应消息和一些事件消息。
有效内容一般包含遵循一个已定义了XSD[8]的XML文档。
有些情况也会有例外，例如：一些XML有效内容没有XML Schemas，如RDF文件或动态查询结果，还可能是非XML格式，如CSV和PDF。
还有些情况，有效内容很大，必须进行压缩，否则将浪费大量带宽。
为了适应多种格式选项，有效内容提供了以下的格式（图4）：图4 消息有效内容定义在消息有效内容中，我们可以通过使用XML的“any”结构，来包含任何类型的XML文件。
另外，它也提供了松耦合选项，也能使用由XSD定义的特殊复杂类型。
一些情况下可能需要zip格式、Base64+编码的字符串，此时可在消息中使用“compressed”标签。
下列情况需要使用压缩方式：一个遵循XML Schema的有效内容，超出了预定义的大小（如，1MB）。
这种情况很常见。
具有非XML格式的有效内容，如PDF，Excel表格，CSV文件，或二进制图片。
使用XML格式但没有XML Schema的有效内容，超出了预定义的大小（如，1MB）。
如作为一个SQL XML查询结果生成的动态XML。
当有效内容采用Base64编码的压缩方式时，它作为一个string存储于compressed消息元素内。
另外，为了支持二进制格式数据的高效传输，数据采用Base64编码，但不压缩。
如果XML格式不能满足性能的要求，可以对数据进行分类，通过压缩方式来实现“高速”传输。
Format标签可以用于标识特定的数据格式，比如XML、RDF、SVG、BINARY、PDF、DOC、CSV等。
该标签是可选字段，它一般只用于当有效内容的存储使用compressed消息元素时。
4.Apache CXFApache CXF是一个开源的WebServices框架，大大简化了WebServices的创建，并可以在多种传输协议上运行。
采用CXF构建WebServices服务非常方便，通过CXF的工具将WSDL生成为相应的JA V A编码后，只需要编写少量代码就可以实现WebServices服务的调用和发布。
作为WebServices客户端，对其他WebServices服务进行调用时，相应的主要代码如下：首先构建代理工厂JaxWsProxyFactoryBean对象，设置要调用的服务类型Operations和服务地址，创建相应的客户端对象client，构建相应的参数，调用相应的服务方法。
作为WebServices服务端，对外提供WebServices服务供其他客户端调用时，相应的主要代码如下：首先要实现对应的WebServices接口方法，通过Endpoint.publish，设置发布的地址和实现的对象即可。
5.CXF拦截器通过Apache CXF实现WebServices的服务调用和服务发布非常简单，这些作用客户端应用进行服务调用和实现WebServices服务器发布很有用，但作为测试来讲，只能看到高层的JA V A对象是不够的，必须能够查看底层的消息并可以对消息进行随意的编辑才能实现测试的目的，这可以通过CXF的拦截器来实现。
CXF的拦截器是CXF功能最主要的扩展点。
通过自定义的拦截器，可以改变请求和响应的一些消息处理，其中最基本的原理还是一个动态代理。
当服务被调用时，一个拦截器链表被创建并调用。
每一个拦截器都有机会做他们想要处理的消息，包括：读取，转化，处理头部，验证消息，等。
拦截器可以用于CXF 的客户端和服务端。
当一个CXF客户端调用一个CXF服务端的时候，客户端有一个传出（Out）的拦截器链，服务端有一个传入（In）的拦截器链。
当服务端发送响应给客户端时，服务端有一个传出（Out）的拦截器链，客户端有一个传入（In）的拦截器链。
此外，在调用出错的情况下，一个CXF服务将创建单独的对外输出错误处理链，客户端将创建一个传入（In）的错误处理链。
创建代理工厂后分别向拦截器链表中添加相应的拦截器，其中MessageInInterceptor和MessageOutInterceptor分别对应客户端的传入拦截器和传出拦截器。
发布服务器后分别向拦截器链表中添加相应的拦截器，其中MessageInInterceptor和MessageOutInterceptor分别对应服务端的传入拦截器和传出拦截器。
代码的主要思想是将原始的消息内容XML展示出来，对其进行修改后，将修改后的内容放到消息流中，替换原来的消息内容，在发送消息时发送的就是修改后的消息内容。
测试软件的界面如图5所示：图5 测试软件界面6.结束语测试工具的开发平台是Eclipse 3.6.2，采用Eclipse RCP技术开发图形化界面，使用JA V A开发语言。
这种针对IEC 61968WebServices标准接口测试方法，可针对不同的应用场景修改相应的测试消息内容，具有很好的通用性，测试效率高。
