UCA International Users Group представила обновлённую информацию об этом направлении. Среди основных задач — согласование подходов к моделированию на UML, гармонизация типов данных, развитие модели SCL, применение формальных правил проверки и создание машиночитаемых соответствий между CIM и IEC 61850.
Зачем нужна гармонизация CIM и IEC 61850
CIM и IEC 61850 используются на разных, но взаимосвязанных уровнях автоматизации энергосистемы. CIM предназначена прежде всего для представления энергосистемы и обмена данными между информационными системами, включая диспетчерские, расчётные и корпоративные приложения. IEC 61850 описывает информационные модели устройств и функций автоматизации, а язык SCL служит для описания конфигурации системы, первичного оборудования, функций и информационных связей.
На практике одна подстанция может одновременно присутствовать в сетевой модели CIM и в проекте IEC 61850, содержащем файлы SSD или SCD. Выключатель в этих моделях может представлять одно и то же физическое оборудование. Чтобы программы могли использовать эту связь, её необходимо определить однозначно и поддерживать при изменениях проекта.
Основы такого взаимодействия изложены в IEC TS 62361-102:2018. Техническая спецификация рассматривает обмен информацией между системами IEC 61850 и системами, использующими CIM, а также предлагает изменения информационных моделей для поддержки такого обмена.
Текущая работа развивает этот подход: соответствия между моделями должны быть представлены в форме, пригодной для автоматической обработки инженерными программами.
Автоматическое преобразование CIM и SCL
Первый сценарий на опубликованной UCA схеме — автоматическое преобразование экземпляров моделей. Программное средство получает данные в представлении CIM/XML и на основании формальных правил формирует соответствующие данные SCL. Предусматривается и обратное направление преобразования.
Две модели при этом могут различаться по степени детализации. Например, в CIM описаны первичное оборудование и его электрические соединения, а в SCL тот же объект дополнительно связан с функциями автоматизации и интеллектуальными электронными устройствами. Поэтому возможность преобразования определяется составом исходных данных и правилами сопоставления. Недостающие инженерные сведения потребуется задать отдельно.
В материалах UCA среди возможных средств описания соответствий и преобразований упоминаются QVT, XSLT, LinkML и SKOS. Эти технологии выполняют разные задачи; на схеме они показывают рассматриваемые подходы, а не утверждённый единый механизм преобразования.
Практический смысл состоит в повторном использовании формализованных правил. Если разные программы опираются на согласованные правила, результаты преобразования проще воспроизводить и проверять.
Автоматическая проверка согласованности моделей
Второй сценарий предусматривает проверку двух уже существующих наборов данных, например модели CIM и файла SCL. Программа определяет, согласованы ли сведения об одном и том же объекте, с учётом различий в детализации моделей.
В опубликованной схеме в качестве примера указаны топология и электрические соединения. По мере разработки соответствующих правил такой подход можно распространить и на другие сведения:
- состав первичного оборудования и его представление в обеих моделях;
- идентификаторы объектов и корректность их сопоставления;
- обозначение фаз и электрические соединения выводов оборудования;
- связи оборудования с измерениями и командами управления.
Результатом становится отчёт о найденных расхождениях. Для формального описания условий согласованности в материалах UCA указаны OCL и SHACL. Инженер получает возможность проверять заданные условия программно и затем разбирать выявленные несоответствия.
Какие изменения предлагаются для SCL
Конкретное содержание работы видно в открытом перечне предложений рабочей группы WG10. Среди направлений гармонизации указаны расширение перечня кодов типов оборудования, дополнительное описание типа объекта энергосистемы, введение идентификатора mRID для оборудования, выводов и узлов электрической схемы, а также согласование обозначений фаз с моделью CIM.
Другие предложения касаются однозначного представления выводов без электрического соединения и дополнения классов измерений необходимыми объектами данных. Это зарегистрированные направления развития моделей; сам факт наличия предложения не означает, что оно уже включено в действующую редакцию стандарта.
Особенно показателен вопрос идентификаторов. mRID используется в CIM для идентификации объектов. Применение согласованных идентификаторов в CIM и SCL помогает программно устанавливать, какие элементы двух моделей относятся к одному объекту. Такое сопоставление надёжнее опоры только на обозначение оборудования, которое может различаться в разных системах.
Гармонизация затрагивает измерения и управление
Со стороны CIM в перечнях предложений по гармонизации рассматриваются представление вспомогательного оборудования, использование имён объектов данных IEC 61850 для определения типов измерений, а также измерения, содержащие несколько значений, в том числе векторные величины.
Предлагается также поддержать непосредственную связь интеллектуального электронного устройства со значением измерения, определить стандартный набор типов команд управления и согласовать модель дискретных команд, например «увеличить» и «уменьшить». Эти вопросы показывают, что гармонизация охватывает как описание оборудования, так и связанные с ним данные автоматизации.
Для проектирования цифровых подстанций представляет интерес предложение о добавлении в CIM сущностей оборудования автоматизации и функциональных блоков для преобразования CIM в SSD. SSD — файл описания спецификации системы, используемый на начальных этапах проектирования по IEC 61850.
Такое развитие модели могло бы сделать CIM одним из источников исходных данных для подготовки SSD и дальнейшего проектирования системы автоматизации. Объём автоматически переносимых сведений будет зависеть от наполнения исходной модели и от согласованных правил преобразования.
Разделение модели SCL и формата XML
Ещё одно направление связано с архитектурой SCL. В инженерной практике SCL обычно ассоциируется с XML-файлами ICD, SSD, SCD и CID. При этом информационная модель определяет структуру и смысл данных, а XML служит способом их записи.
В представленном обновлении описано движение к формальному представлению SCL средствами UML — унифицированного языка моделирования. На основе такой модели можно формировать XML-схемы и использовать её при автоматической проверке данных.
Это позволяет согласованно развивать модель и её машиночитаемые представления. XML сохраняет свою роль в SCL, а формальное описание модели создаёт основу для поддержки других форматов в будущем.
Машиночитаемые правила проверки SCL
В 2025 году опубликована IEC TS 61850-6-3 — техническая спецификация, описывающая формат и метод записи формальных правил проверки XML-файлов IEC 61850 с использованием OCL, языка ограничений объектов. Такие правила могут импортироваться и выполняться программными средствами.
Документ предусматривает проверку SCL на различных этапах разработки спецификации и проектирования, проверку файлов после преобразования между версиями SCL, а также дополнение стандартных правил собственными правилами организации или проекта.
Сама спецификация определяет, как записывать правила. Наборы правил публикуются в виде машиночитаемых компонентов соответствующих частей IEC 61850. Это позволяет формализовать часть требований и применять одинаковые проверки в разных инженерных инструментах.
Что это меняет для цифровой подстанции
В проекте цифровой подстанции данные проходят через несколько информационных представлений: сетевую модель, спецификацию системы, проект автоматизации и конфигурации устройств. При ручном переносе сведений возникают расхождения, которые могут оставаться незамеченными до наладки или эксплуатации.
Согласованные идентификаторы, формальные правила преобразования и автоматические проверки позволяют контролировать связь между этими представлениями. Например, после изменения состава оборудования или схемы соединений можно проверить, отражено ли изменение в связанных моделях.
Практический результат будет зависеть от полноты правил и их поддержки программными средствами. При такой поддержке гармонизация CIM и IEC 61850 может сократить повторный ввод данных и сделать проверку согласованности моделей регулярной частью проектирования. При этом автоматическая проверка подтверждает выполнение заданных правил, а её охват определяется тем, какие сведения и ограничения формализованы.