Das Common Information Model (CIM) Dr.-Ing. Mathias Uslar

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1 Das Common Information Model (CIM) Dr.-Ing. Mathias Uslar

2 Vision: Smart Grid 2 Wirtschaftlicher Impact: OFFIS und das IT Quartier 101 National Institute for Standards and Technology (USA): The term Smart Grid refers to a modernization of the electricity grid so it monitors, protects and automatically optimizes the operation of its interconnected elements. Interoperability is the key issue to drive this transition process.

3 3 Das Common Information Model (CIM) Das CIM ist eine so genannte Domänenontologie, d.h. eine Ontologie mit einem spezifischen Vokabular für einen speziellen Anwendungszweck in einer Domäne Die Entwicklung des CIM wurde Mitte der 90er Jahre vom EPRI (Electric Power Research Institute) Institut in den USA angestoßen und erfolgt mittlerweile durch die IEC (International Electrotechnical Commission), aktuell ist die Version 13 des CIM Als Normenfamilie IEC und IEC sind verschiedene Teile des CIM erschienen und in EVU in Benutzung

4 4 Zusammenhang IEC und IEC 61970/61968 (CIM) Common Information Model (CIM) Objektmodelle für Komponenten des elektrischen Netzes Elemente für Netzmodellierung und betrieb Ziel: standardisierte Beschreibung, Definition von Applikationsschnittstellen Parallele Entwicklung der Datenmodelle IEC 61850: TC57, WGs 10, 17, 18 IEC 61970/61968: TC57, WG 13 und WG 14 Unterschiedlicher Fokus CIM: Nachbildung der Übertragung, Verteilung und Erzeugung elektrischer Energie IEC 61850: Konfiguration und Kommunikation mit Sekundärgeräten Harmonisierung der Standards schon in frühem Stadium durch WG 19

5 5 TC57 Seamless Integration Architecture

6 6 Zu modellierende Objekte in der Domäne Energie

7 7 Übergang von Realwelt zum Modell Real Power System CIM (Power System Model)

8 8 Paketstruktur IEC Mengengerüst: Klassen: 296 Attribute: 892 Assoziationen: 156

9 9 Beispiel: ACLineSegment

10 10 Serialisierungen des CIM Neben dem eigentlichen Datenmodell existieren so genannte Serialisierungen, die das Format für Maschinen auf der Instanzebene lesbar und speicherbar zu machen Je nach Anwendungsfall wird entweder XML genutzt, um Nachrichten zwischen Systemen auszutauschen oder RDF um die Informationen von Topologiedarstellungen verfügbar zu machen <cim:aclinesegment rdf:id="abschnitt2"> <cim:conductingequipment.terminals rdf:resource="#terminal2"/> <cim:conductingequipment.terminals rdf:resource="#terminaln"/> <cim:conductor.length> </cim:conductor.length> <cim:contains_measurements rdf:resource="#meas2"/> <cim:identifiedobject.name>leitungs-abschnitt2</cim:identifiedobject.name> <cim:identifiedobject.mrid>abc2</cim:identifiedobject.mrid> <cim:memberof_equipmentcontainer rdf:resource="#leitung1" /> </cim:aclinesegment> <MessagePayload> <ExtendedGeneratingBid> <mrid>1162</mrid> </ExtendedGeneratingBid> </MessagePayload>

11 11 CIM und Topologien Topologien werden im CIM nicht mit XML, sondern mittels RDF-Tripeln serialisiert, er wird eine Wissensbasis mit Fakten über das Netz erzeugt. Vorteile dieses Vorgehens sind die Möglichkeit, aus der Wissensbasis neues Wissen durch Reasoning abzuleiten und das robustere Format. Ein Nachteil besteht darin, dass um das Wissen auszuwerten erst alle Tripel über das Netz geladen und verarbeitet werden müssen.

12 12 RDF Darstellung des CIM für Topologien cim:aclinesegment belongsto cim:hostcontrolarea hasname controlledby 4711 Utility XY Abgeleitetes Wissen: Das ACLineSegment 4711 wird von der Utility XY gesteuert.

13 13 Teile der Standardfamilie IEC Part 1: Guidelines and General Requirements Part 2: Glossary Part 3XX: Common Information Model (CIM) Basismodell Part 4XX: Component Interface Specifications (CIS) Platform Independent Models (PIM) Part 5XX: CIS Technology Mappings Platform Specific Models (PSM) Beziehen sich auf die 4XX Dokumente Ausnahme: 403 mapped auf ein 503 Dokument

14 14 Generic Interface Definition (GID) für das CIM (1) Vereinbarung, welche Daten ausgetauscht werden Common Information Model (CIM) als semantisches Basismodell Vereinbarung, wie Daten ausgetauscht werden Das Generic Interface Definition (GID) Das GID ist eine Menge von Schnittstellenstandards welche Technologiemappings für verschiedenen Plattformen zur Verfügung stellt

15 15 GID Services und OPC/OMG Mappings GID IEC Generic Data Access (GDA) -403 High Speed Data Access (HSDA) Generic Eventing and Subscription (GES) -405 Time Series Data Access (TSDA) CORBA (OMG) Data Access Facility (DAF) Data Access From Industrial Systems (DAIS) Historical Data Access From Industrial Systems (HDAIS) OPC Unified Architecture Query (UA) OPC Alarms and Events (OPC A&E and A&E XML) OPC Data Access (OPC DA and DA XML) OPC Historical Data Access (OPC HDA and HDA XML)

16 16 WG 14 - Ziele Entwicklung von Standards für System Interfaces for Distribution Management Systems (SIDMS). Ziel: Inter-Application Integration für die verschiedensten System im Bereich DMS für Elektrizität Die Familie definiert Anforderungen, Integrationsarchitekturen und Schnittstellen für DMS und externe Systeme Beispiele für DMS: Asset Management Systeme Work Order Management Systeme Geographic Information Systeme (GIS) Customer Information System (CSS)

17 17 Distribution Management System mittels IEC Utility Control Utility Control Center Network Expansion Planning Customer Inquiry Utility Business Systems Distribution Automation Network Operation IEC Compliant Interface Architecture Meter Reading & Control (ERP, Billing, Energy trading, other systems) Corporate LAN Substation Protection, Monitoring and Control Records & Asset Management Maintenance & Construction Operational Planning & Optimization RTU Communications

18 18 IEC Anwendungen

19 19 Teile der Standardfamilie IEC (1) Part 1: The Interface Architecture Part 2: The Glossary Part 11: Common Information Model: Erweiterung des Basis CIM Part 12: Technical Report: DMS Use Cases: Anwendungsfälle der Teile 1-10 Part 13: Common Distribution Power System Model Exchange (using RDF) Part 14: XML Naming and Design Rules

20 20 Zusammenfassung IEC 61968/61970

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