DKE CIM Informationsveranstaltung Was ist das Common Information Model (CIM)? Seite 1
Agenda Historische Entwicklung Überblick über das Common Information Model (CIM) Der Einsatz von CIM in der Praxis Zusammenfassung Seite 2
Historische Entwicklung 1992 1996 1996 2000 2005 2005 2008 2009 EPRI gründet eine Task Force CCAPI Übergang der CIM-Aktivitäten an die IEC TC57, WG1314 NERC schreibt CIM-Datenaustausch vor und erster IOP Erste Version von IEC 61970-301 (CIM Base) Gründung der CIM Users Group unterhalb UCA Users Group UCTE bekennt sich zu CIM NIST identifiziert CIM (als auch IEC 61850) als wichtigen Schlüsselstandard für Smart Grid Interoperabilität 2010 CIM wird in der Deutschen Normungsroadmap E-Energy / Smart Grid erwähnt und empfohlen 2010 2014 Entso-e migriert zu CIM und erarbeitet das Entso-e Profil für statischen und dynamischen Modellaustausch Entso-e gibt CGMES v2.4.15 frei. Der Common Grid Model Exchange Standard basiert auf den CIM Standards Seite 3
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Die Rolle des Common Information Model (CIM) Das Common Information Model CIM ist ein Satz von Standards der eine Systemintegration und einen Informationsaustausch basierend auf einer gemeinsamen Sprache ermöglicht Seite 5
Überblick über das Common Information Model (CIM) Ziel von CIM war, ein gemeinsames Informationsmodell zu entwickeln, das das elektrische Netz, Assetdaten, Zählerdaten, Fahrpläne etc. definiert. Schnittstellen werden über Profile definiert. Ein Profil ist eine kontextabhängige, auf einen konkreten Anwendungsfall zugeschnittene Untermenge des semantischen Modells. Es gibt drei Hauptstandards innerhalb des CIM: Seite 6 IEC 61970 EMS Application Program (EMS-API) IEC 61968 System s for Distribution Management IEC 62325 Framework for Energy Market Communications Utility Electric Network Planning, Construction, Maintenance and Operations Network Operation Network Extension Planning Records Asset Management Operational Planning Optimization IEC TC57 Standards Customer Support Standard Meter Reading Control Maintenance Construction Energy Management Energy Trading
Die Rolle des Common Information Model (CIM) Die gemeinsame Sprache muss Informationen für einen Benutzer unabhängig der Quelle zur Verfügung stellen. Beispiele: Network Operation Utility Electric Network Planning, Construction, Maintenance and Operations Records Asset Management Operational Planning Optimization Maintenance Construction Belange des Netzbetriebs: Echtzeit-Zustände der Betriebsmittel und des elektrisch. Netzes um einen sicheren Netzbetrieb zu gewährleisten. IEC TC57 Standards Abzweigname, Netzschemabilder, Elektrische Konnektivität, Betriebsgrenzen, Zustände, Messwerte, Wetterinformationen, Belange der Wartungsorganisation: Lebenszyklus-Informationen bezüglich wann und wie Betriebsmittel zu warten sind Network Extension Planning Customer Support Standard Meter Reading Control Utility Electric Network Real World Objects Energy Management Energy Trading Abzweigname, Örtlichkeit, Hersteller/Typ, Wartungsintervalle, TestDiagnose Prozeduren, Die Belange der verschiedenen Benutzer sind manchmal die Gleichen, manchmal unterschiedlich Seite 7
Die Architektur des Common Information Model (CIM) Informationsmodell Verallgemeinertes Modell aller Objekte eines Energieversorgungsunternehmens und deren Beziehungen untereinander Anwendungsunabhängig, definiert aber alle Konzepte die eine beliebige Anwendung benötigt Kontextabhängiger Layer schränkt das Informationsmodell ein Spezifiziert welche Teile des CIM für ein bestimmtes Profil benutzt werden Zwingend vorgegebene und optionale Informationen; Einschränkungen Kann keine zusätzlichen Informationen hinzufügen Die Message Syntax beschreibt das Format für die Instanzdaten Kann Elemente umbenennen Verändert Assoziationen um eine einheitliche Struktur für Nutzdatenmeldungen zu definieren Abbildungsvorschriften für verschiedene Technologien können definiert werden Seite 8 Information and Semantic Models Context Message Syntax CIM UML Profiles Message / File Format (XSD, RDF Schema, OWL) CIM Layered Architecture
Die Architektur des Common Information Model (CIM) Information and Semantic Models CIM UML Das CIM ist ein objekt-orientiertes Informationsmodell des elektrischen Energienetzes class LineM odel Core:: PowerSystemResource Core:: Equipment 0..* +Equipments Core:: ConductingEquipment Core:: EquipmentContainer 0..1 +EquipmentContainer Conductor + length: Length [0..1] Ser iescompensa t or + r: Resistance [0..1] + r0: Resistance [0..1] + x: Reactance [0..1] + x0: Reactance [0..1] Core:: SubGeographicalRegion Klassen beschreiben die Objekte, ihre Eigenschaften und ihre Beziehungen mit anderen Objekten (z.b. Transformatoren sind in Unterstationen enthalten, haben Namen, Betriebsspannungen, etc ). CIM UML Line 0..1 +Region 0..* +Lines DCLineSegment ACLineSegment + b0ch: Susceptance [0..1] + bch: Susceptance [0..1] + g0ch: Conductance [0..1] + gch: Conductance [0..1] + r: Resistance [0..1] + r0: Resistance [0..1] + x: Reactance [0..1] + x0: Reactance [0..1] +ACLineSegments 0..* +PerLengthImpedance 0..1 PerLengthImpedance PerLengthSequenceImpedance PerLengthPhaseImpedance + b0ch: SusceptancePerLength [0..1] + conductorcount: Integer [0..1] + bch: SusceptancePerLength [0..1] + g0ch: ConductancePerLength [0..1] +PhaseImpedance 1 + gch: ConductancePerLength [0..1] + r: ResistancePerLength [0..1] +PhaseImpedanceData 1..* Instanzen beschreiben die spezifischen Objekte einer Klasse die im System existiert. (z.b. Transformator 4711 in der Unterstationen xyz, etc ). + r0: ResistancePerLength [0..1] + x: ReactancePerLength [0..1] + x0: ReactancePerLength [0..1] PhaseImpedanceData + sequencenumber: Integer [0..1] + b: SusceptancePerLength [0..1] + r: ResistancePerLength [0..1] + x: ReactancePerLength [0..1] Die CIM Standards basieren auf der Unified Modeling Language (UML) Notation Seite 9
Die Architektur des Common Information Model (CIM) Context Profiles Schnittstellen werden über Profile definiert. Ein Profil spezifiziert die Informationsstruktur der auszutauschenden Informationen durch Definition einer kontextabhängigen Untermenge des semantischen Modells. Network Operation Utility Electric Network Planning, Construction, Maintenance and Operations Records Asset Management IEC TC57 Standards Operational Planning Optimization Maintenance Construction Eine Profildefinition betrifft typischerweise mehr als nur eine Schnittstelle. Produkte implementieren die Unterstützung von Profilen (z.b. CIM/XML Import/Export; ESB Adapter). Interoperabilitätstests (IOP s) werden gegen Profile durchgeführt. CIM Compliance wird gegen Profile definiert. Seite 10 Network Extension Planning Customer Support Standard Meter Reading Control Energy Management Energy Trading Profildefinitionen IEC 61970 Austausch von Energienetzdatenmodellen IEC 61968 Nutzdatenaustausch für Systemintegration
Die Architektur des Common Information Model (CIM) Context Profiles CIM Arbeitskreise / Standards (Auszug): IEC TC57 WG13 61970-452 CIM model exchange (CPSM) 61970-453 CIM based graphic exchange 61970-451 SCADA CIS 61970-456 Network solution interface Network Operation IEC 61968-3 IEC 61968-7 Utility Electric Network Planning, Construction, Maintenance and Operations Records Asset Management IEC 61968-4 IEC 61968-8 IEC TC57 Standards Operational Planning Optimization IEC 61968-5 IEC 61968-9 Maintenance Construction IEC 61968-6 IEC TC57 WG14 Network Extension Planning 61968-13 CIM RDF Model Exchange Format for Distribution (CDPSM) 61968-3 Standard for Network Operation 61968-4 Standard for Records and Asset Management 61968-5 Standard for Operational Planning and Optimisation 61968-6 Standard for Maintenance and Construction 61968-7 Standard for Network Extension Planning 61968-8 Standard for Customer Support 61968-9 Standard for Meter Reading and Control Seite 11 Customer Support Standard Meter Reading Control Energy Management Energy Trading Nutzen/ Vorteil Fast alle von EVUs benötigten Energienetzdatenmodelle und Nachrichtenaustauschschemata sind bereits als IEC Standard definiert.
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Anwendungsbeispiel - Systemintegration Modell A System A Modell CIM A+B+C+D Modell B System B CIM ist ein Informationsmodell, das spezifisch für die Belange der elektrischen Energieversorgungsunternehmen anhand der Erfahrungen von Experten der EVU s, Beratern und Hersteller entwickelt ist. Modell C A Gem Gem B Gem C Gem Gem D Modell D CIM modelliert Daten von unterschiedlichen Domänen und muss konsistent sein. z.b.: Eine Unterstation ist das gleiche Objekt mit dem gleichen Identifikator in einem DMS, Asset Management oder Meter Data Management System. System C Seite 13 Reduzierung der N proprietären Schnittstellen und Formate System D Verwendung von CIM zur Reduzierung der Aufwände bei Erstellung und Wartung Die CIM Standards, im Besonderen IEC 61970 haben durch etliche Interoperabilitätstests und Iterationen eine Reife erreicht die einen erfolgreichen Einsatz gewährleisten Löst interne und externe Datenaustausch- Anforderungen (z.b. ENTSO-E)
Das Common Information Model (CIM) warum erweitern? Obwohl das CIM ein ausführliches und umfangreiches Informationsmodell ist, besteht in realen Anwendungen manchmal die Notwendigkeit dieses Modell zu erweitern Es gibt gute Gründe für eine Erweiterung des Standards, z.b: Übernahme von existierenden Alt-Daten die nicht vollständig auf CIM abgebildet werden können Einbringung neuer Anwendungsfälle wie Gas- oder Wassernetze die (noch) nicht standardisiert sind Einbringung zusätzlicher, verfeinerter Detail zu bereits definierten Klassen Erweiterung existierender Klassen um zugehörige, aber derzeit noch nicht modelierte Komponenten abzudecken Seite 14 Erweiterungen des CIM Eine klare Trennung der Erweiterungen vom Standard (durch sogenannte Namespaces) erleichtert die Kompatibilität von Standardbasierten Schnittstellen sicherzustellen z.b. kann eine Import / Export Schnittstelle so implementiert werden, dass Attribute die von einer erweiterten Klasse abgeleitet sind ignoriert werden
Das Common Information Model (CIM) IEC 61850 Harmonisierung GRID AND ENTERPRISE IT COMMUNICATION AUTOMATION IEC 61970 CIM Annahme der IEC CIM-Standards zusammen mit IEC 61850 als Teil des Fundaments für das Smart Grid Programm und damit für Smart Grid Interoperabilität. Harmonisierung IEC CIM IEC 61850 in Bearbeitung (Technischer Bericht). Task Force eingerichtet wöchentliche Telefonkonferenz. FIELD DEVICES SENSORS AND PROTECTION IEC 61850 Anwendungsfall, z.b.: Wiederverwendung der IEC 61850 Engineering (SCD)- Daten in der Netzleitstelle. Seite 15
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Zusammenfassung Nochmal: Was ist CIM? Das Common Information Model CIM ist ein Satz von Standards der eine Systemintegration und einen Informationsaustausch basierend auf einer gemeinsamen Sprache ermöglicht. Die CIM Standards zielen auf eine vereinfachte Komponentenintegration und erweiterten Möglichkeiten der Bereitstellung von Komponenten durch eine Standardisierung des Informationsaustausches ab. CIM ist mehr als ein Satz von Standards es ist ein Lösungskonzept! Fast alle von EVUs benötigten Energienetzdatenmodelle und Nachrichtenaustauschschemata sind bereits als IEC Standard definiert. Das UML Modell kann für eine spezifische EVU Datenanforderung angepasst und zugeschnitten werden Proprietäre Erweiterungen Harmonisierung oder Zusammenführung mit anderen Standard Modellen Neue Schnittstellenprofile können für den Informationsaustausch definiert werden Bei Anpassungen und Erweiterungen können die gleichen Werkzeuge verwendet werden, wie die die für die CIM Standardentwicklung verwendet werden. Seite 17
Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Energy Management all the way Seite 18