基于CIM的电网企业资产管理信息模型及应用

【摘 要】 本文是基于CIM 对电网企业的典型输变电设备进行了资产信息建模，阐述了资产模型基础理论，辨析了电力系统资源与资产之间的关系，构建了资产基础模型和工作模型，其中基础模型能很好地表达EAM 的设备台账数据模型，而工作模型也概括了各种设备业务活动共有的数据对象；从复杂信息系统建设的规律出发，基于IEC 61970/61968的公共信息模型（CIM），阐释了资产信息模型理论；介绍了资产模型的各种应用，如用于资产数据库设计、资产分类与编码设计，并理清资产与功能位置的关系、资产管理与物资和财务管理的关联集成。

【关键词】 智能电网 CIM EAM PSR 资源规划

引言

电网EAM系统的建设，离不开对信息资源的科学规划和信息建模工作；而资产信息建模属于领域建模范畴，直接影响领域内资产管理系统数据库和应用程序的开发。在通信信息平台环节，国家电网公司将延伸“十一五”中“SG186”信息化工程取得的成果，在“十二五”开展国家电网资源计划系统的建设，打造以资产为核心的全寿命周期管理体系；而全面企业资源规划（ERP）的建设，对于资产管理系统提出了更高的要求。按照企业信息系统的建模方法，需要首先对信息资源进行规划，对领域数据进行建模，捕捉领域中的对象类及其属性，分析其关联关系，为资产管理系统的数据库设计提供概念模型和逻辑视图，可直接指导底层物理数据模型的设计和开发。

目前针对企业设备资产的信息建模工作较少，大都局限于从功能位置角度构建设备台账和编码，而企业资产管理需要根据设备自身分类特性组织设备，这就对设备资产信息模型提出了较高要求。IEC 61968的公共信息模型（CIM）中提出了资产的概念，给出了比较成熟的资产模型。该模型完全可以作为资产管理系统建模的参照和依据。

本文以CIM 资产模型为基准，结合设备对象的实际数据项进行资产信息建模，分别建立了典型输变电设备的资产基础模型和工作模型。依据CIM 中资产类相应扩展资产分类属性、本体属性、模型参数、电气属性等，探讨了资产模型的相关应用。

1. 资产总论

1.1资产基本概念

资产这一概念最早源于财务领域，是企业中占有一定价值的物品，电力设备则是电网企业最重要的固定资产。在EAM 中，设备台账数据是基础，运行维护管理是核心，以工单的提交、审批和执行为主线，按照缺陷处理、计划检修、预防性检修、状态检修等几种可能模式，以提高维修效率、降低总体维护成本为目标，将库存采购和人员财务等模块集成在一个数据充分共享的信息系统中。

1.2 CIM 中的资产模型

资产是被某机构所拥有的物理实体，它要经过购买、安装、维护、维修、折旧和报废等生命过程，并产生一系列重要的历史资料记录。在CIM 中，资产模型可分为基础模型和工作类型，基础模型包含资产的基本属性，如Asset类描述资产本体属性、Specification类描述产品说明书（包括安装和维修作业指导书）、Type Asset类描述通用分类信息、Asset Model类描述产品型号、Electrical Properties类描述电气属性、Financial Properties类描述财务属性、Location和Zone类描述资产地理位置信息。而工作模型包含资产业务活动记录，如Work和work Task类说明资产工作任务，Procedure和Procedure Value类记录每步工作步骤和产生量测值，这些记录通过数据集（Data Set）的方式分类保存，共分巡视、诊断、试验、维修4类数据集，分别对应资产运行维护管理中的各项工作任务。

资产（Asset）与电力系统资源（PSR）相互关联，但二者描述设备的角度不同，前者注重设备的物理特征，而后者注重在电网中的功能位置，即设备的逻辑特征，由前者来实现。资产与组织（0rganization）

相关联，也可与多个组织机构有关，如检修、运行部门等。资产与量测（Measurement）关联，产生量测值（Measurement Value），并关联端子（Termina1）。

1.3资产与资源辨析

在CIM 模型中，IEC 61970—301定义了PSR，并通过定义设备容器来建立电网设备层级树形结构，据此定义生产管理中设备功能位置，进而规范设备调度命名。IEC 61968一l1资产包中明确定义了资产概念，并充分发挥文档在资产管理中的作用。

电网功能位置上的资源，需要资产来具体实现，它们之间存在着多对多的关联关系，即同一资产可先后服役于不同功能位置，而同一功能位置也可先后由不同资产来服役。

2. 资产信息建模方法

2.1企业信息建模

企业信息建模是对企业信息流进行规范化处理，对企业全域资源的抽象和整合，是按标准、规范有序组织的结果，主要关注信息系统中韵信息及其流向，旨在进行信息整合、规范数据模型、减少数据冗余，提高企业运作效率和信息化水平。面向对象的建模方法是对结构化建模思路的改进，针对信息系统规模的不断扩大，通过多层次抽象，从对象到类；构造类库，采用灵活的框架或架构，能够满足当前复杂的软件开发要求。统一建模语言（UML）是一种面向对象的可视化建模语言，本文资产信息建模就是采用Rational Rose作为统一建模工具，基于现有CIM 资产模型的成熟体系，对输变电主要一次设备进行信息建模。

2.2 资产信息建模需求

CIM 资产模型可大致分为基础模型和工作模型，基础模型中从5个侧面描述资产属性，分别以Asset，Type Asset，Asset Model为根类，针对电气设备派生出Electrical Asset，Electrical Type Asset，

Electrical Asset Model子类，三者均聚合电气属性类Electrical Properties，形成电气资产模型框架。例如：对于某电网设备XX资产信息建模，首先要扩展类继承上述4个父类，对无法继承者再根据自身属性扩展新类。具体如下：设备本体特征通过继承扩展子类XX Asset， 设备分类信息扩展XX Type Asset，某型号设备公共属性扩展XX Asset Model， 设备的电气参数扩展XX Properties，这4个子类之间相互关联，且电气属性类与其他3个子类之间是聚合关系。此外，在建模中发现电气设备本身带有机械参数，具有共性需要扩展，故在电气属性之外，扩展根类机械属性Mechanical Properties并与其他根类关联，而这五大根类就形成了资产的基础模型框架，如前例针对XX设备，则扩展类XX Mechanical继承根类，表述其自身机械属。

巡检业务均以工单为依据，对应CIM 中类Work和Work Task，工单包含工作内容，由作业指导书（Specification）规范，包含诸多工作步骤（Procedure），并可能产生一些量测值，且取值范围（Limit）遵循额定值（Rating）定义。

缺陷信息是电力设备运行维护管理中的重要信息，在日常巡视中及时发现设备的缺陷情况，维修消除后，记录缺陷信息，备案形成缺陷库以完善资产档案。针对缺陷信息，继承了已有业务活动类Activity Record、扩展子类Defect Event（缺陷事件），以及已有子类Failure Event（故障事件），缺陷事件类中包含设备类别、缺陷内容、部位、程度、等级、分类、消缺情况和结论等属性，部分属性取值采用枚举形式。

3. 资产模型应用实例

3.1资产管理系统数据库设计

对于大量的设备量测数据，需要借助元数据（Metadata）来实现有效管理。元数据简言之就是关于数据的数据，如数据库表中的字段。而CIM定义了电力企业中主要对象类及其属性和关系，它采用面向对象的描述方式构造了电力行业的元数据，与生产数据库的设计密切相

（下转第326页）

（上接第322页）

关。文中所构建的资产基础模型，可直接指导EAM 中的设备台账管理模块的数据设计，而运行和维护管理模块的设计还要考虑工作流，但其底层数据设计也可参照上文资产工作模型。

具体来说，从面向对象的静态类图转化为实体关系数据库表，有着较成熟的设计方案，如对象类的建表、继承和关联关系的映射、主键外键的处理；而依照CIM 建设的数据库表包含了CIM 语义信息，再通过组装基表，建立边界视图和封装边界类，能有效改进资产数据平台程序的性能，针对不同的用户提供多样化的资产数据服务。

设备台账是EAM 的数据基础，它以电力设备为主线进行组织，从设备技术信息、地理位置、分类信息、功能等方面出发，将设备与备品配件从不同角度组成关联的“设备树”，并与设备图片、手册、铭牌参数、工作指导书、财务等信息相关联，记录设备在整个生命周期中的运行、故障、维修、移动的详细情况，以及每个阶段中设备的价值。因此，它与传统管理信息系统（MIS）的设备台账管理区别很大，包含的信息种类更多，设计上也更为复杂。CIM 资产模型以面向对象的方式对资产信息进行规范化的描述，且覆盖了EAM 设备台账的基本信息，完全可以作为其底层数据设计的依据。

PSMS中输变电设备主数据以SAP为源头录入维护，并导人生产管理模块中；而SAP中设备基础数据视图的组织及各类数据表格和字段的设计，均参照上述基于CIM 的设备台账模型。

3.2 资产分类与编码

资产分类是资产管理的关键，电力企业中设备资产众多、型号复杂，必须采用行之有效的分类法，建立合理的设备分类编码规则，形成资产管理体系。在CIM 资产模型中，Type Asset类资产从功用角度进行设备分类，给出了相当于PSR功能角色的设备分类信息，具体而言是将电力设备资产分为电气资产、容器资产、支持资产3类，电气资产再下分变压器、开关断路器、补偿器、线路等。Asset Model类进一步描述具体某类资产的不同型号设备。这2个类组成的资产分类比较完整，以此为依据，参考国内外各种资产编码，就可以形成电网企业自身对于设备管理的资产分类编码。

3.3资产管理和系统集成

资产管理是生产管理中的重要环节，它不同于调度管理，在专业视角、关注层面、管理方法上差异很大。例如：对于开关设备这一对象，相对于调度管理从功能角度对逻辑设备的管理方法，资产管理更关注具体某种型号的开关，它服役后的运行状态、检修历史、缺陷信息等，不管它是在哪个功能位置服役或是处于仓库返修或退役报废处置阶段，都要追踪它的全生命周期记录，这就是从实体角度管理物理设备的方法。

资产这一概念源自财务领域，资产管理中检修活动也涉及大量财务信息；而设备资产被企业购人后入库也涉及物资管理，当某种型号的设备告缺时需要提交采购计划。正因如此，电网EAM 与财务管理、物资管理有着紧密的联系；从资产全生命周期的视角来分析，设备从购入服役到退役处置终生如此。因此，资产管理需要集成财务管理和物资管理模块，而资产编码需要分别与财务码和物资码之间建立映射关系，以利于系统互联和资产信息共享，实现设备资产“账卡物”信息一体化。

结语

CIM 作为电力行业领域成熟的元数据模型，其面向对象的描述方式使其在大型软件开发上具有天然的优势；IEC 61968—11中描述的资产和工作模型越来越引起业内人士关注，特别是在国家电网资源计划系统规划中建设全生命周期EAM 系统的目标下，CIM 是不可或缺的领域元数据模型。基于CIM.创建的资产信息模型解决了电网EAM 领域内的元数据模型问题，为EAM 系统开发的后续工作，如底层数据库和应用层开发，提供了有力的支持和依据。

（作者单位：重庆市丰都县供电有限责任公司）