第2章 輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)體系的構(gòu)建

2.1 輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及全景信息模型

輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)與全景信息模型任務的目標為：建立輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)的設備全景信息模型，設計相對完備的、面向演進的異構(gòu)輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)分層分布體系架構(gòu)，建立可擴展的輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)的標識體系。

輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)是設計與實現(xiàn)輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)的基礎。輸變電全景信息是多源異構(gòu)信息，面向輸變電設備全景信息的感知、匯聚與應用，輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)應具有對多源異構(gòu)的全景信息的分層分布式處理以及聚合能力。同時，輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)絡可以是電力行業(yè)通信專網(wǎng)，也可采用移動公用通信網(wǎng)，這要求輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)絡具有異構(gòu)網(wǎng)絡的自治協(xié)同能力。

IEC61968與IEC61970雖然提供了輸變電設備的公共信息模型，但無法滿足輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)全景信息建模的需要。輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)不同來源信息的數(shù)據(jù)格式及數(shù)據(jù)流量具有顯著差異，具有多源與高度異構(gòu)的特征。由于多源數(shù)據(jù)分散在不同的系統(tǒng)中，彼此之間缺乏聯(lián)系，信息共享不足，沒有進行有效的整合、集成，更沒有對在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和基礎數(shù)據(jù)進行深度的挖掘以形成指導輸變電設備管理的知識。因此，需要建立輸變電設備全景信息模型，提供一種用對象類和屬性及它們之間關系來標識電力系統(tǒng)對象的標準方法，使得輸變電物聯(lián)網(wǎng)全景信息的交互與共享具有統(tǒng)一的參考模型。

根據(jù)上述目標及要求，完成的主要工作有：

1）設計了輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，定義了輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡層和應用層的功能及要求，體現(xiàn)了輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)全面感知、可靠傳輸、分層分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)處理及智能應用的特點。

2）提出了輸變電設備全景信息的建模原則與方法，在已有標準CIM（Common Information Model，公用信息模型）的基礎上，實現(xiàn)了對資產(chǎn)基本信息模型、在線監(jiān)測信息模型、資產(chǎn)工作信息模型（運維信息模型）、公共安全信息模型的擴展，建立了具有良好通用性的輸變電設備全景信息模型，為輸變電設備多源異構(gòu)信息的共享與集成以及輸變電設備全壽命周期管理高級應用提供了支撐。

3）結(jié)合電網(wǎng)企業(yè)輸變電設備編碼標準與EPC（Electronic Product Code，產(chǎn)品電子代碼）編碼標準，建立了輸變電設備EPC-96編碼規(guī)則，實現(xiàn)了對輸變電設備的唯一標識以及EPC標簽與輸變電設備全景信息集成平臺數(shù)據(jù)庫中動態(tài)數(shù)據(jù)的鏈接。

2.1.1 輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

根據(jù)通用物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，分層分布式輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)如圖2-1所示。整個架構(gòu)由感知層、網(wǎng)絡層及應用層構(gòu)成，其中網(wǎng)絡層包括通信層和信息整合層。

1.感知層的功能及要求

感知層為輸變電設備全壽命周期管理提供信息來源。輸變電設備全景信息包括設備采購、工程建設、運行維護、技改報廢四個階段所涉及的信息。

感知層的全景信息包含設備狀態(tài)信息、基本信息、資產(chǎn)信息和公共安全信息四類，其中設備狀態(tài)信息分為在線監(jiān)測信息和運維信息。在線監(jiān)測信息包含輸電線路狀態(tài)監(jiān)測信息和變電設備狀態(tài)監(jiān)測信息；運維信息包含巡檢信息、試驗信息、消缺信息等；基本信息包含廠家信息、型號、安裝位置等基本信息；資產(chǎn)信息包含在全壽命周期管理的各個階段，包括成本信息、建設費用、物資管理、承包商等信息；公共安全信息包括氣象信息（如溫度、濕度、風等）、災害信息（如地震、泥石流、火山等）和極端天氣信息（如雷擊、冰災等）等。

2.網(wǎng)絡層的功能與要求

輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層包括通信層和信息整合層。

通信層支撐多源異構(gòu)全景信息的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)接入與數(shù)據(jù)流協(xié)同交互管理。通信層涵蓋兩個層面：①輸變電設備傳感網(wǎng)絡要求支持異構(gòu)網(wǎng)絡以及移動終端的接入，通信方式包括有線通信、無線通信、移動通信等；②在輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)整體層面上，傳感網(wǎng)絡傳輸?shù)妮斪冸娫O備在線監(jiān)測信息及其他信息系統(tǒng)信息一起構(gòu)成的全景信息，通過電力系統(tǒng)局域網(wǎng)（光纖網(wǎng)絡以及其他有線通信網(wǎng)絡）接入信息整合層，并完成存儲、分發(fā)功能。

信息整合層的功能與要求包括：①實現(xiàn)全景信息的匯聚、存儲、處理、融合和發(fā)布等功能，根據(jù)地理位置分布，信息整合層劃分為站級、地市級、省級（輸變電設備全景信息集成平臺）三級，輸變電設備全景信息集成平臺支撐全部高級應用功能的實現(xiàn)；②全景信息集成平臺采用SOA（Service-Oriented Ar-chitecture，面向服務的體系結(jié)構(gòu)）及ESB（Enterprise Service Bus，企業(yè)服務總線），實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)一建模、標準化接入、驗證和數(shù)據(jù)聚合，為輸變電設備全壽命周期管理中的高級應用提供數(shù)據(jù)服務。

3.應用層的功能與要求

要求實現(xiàn)輸變電設備的全壽命周期管理，包括設備狀態(tài)異常預警、設備智能綜合診斷、設備健康狀態(tài)評價、設備運行風險評估及預測、設備運維決策支持、設備全壽命周期過程管理等功能。具體功能要求為：①設備狀態(tài)異常預警：對歷史上重復出現(xiàn)的不正確的報警點和報警范圍進行自動校正，對超出閾值范圍的監(jiān)測數(shù)據(jù)和出現(xiàn)變化率異常的監(jiān)測數(shù)據(jù)點進行二次告警，過濾不合理的告警數(shù)據(jù)，實現(xiàn)設備狀態(tài)異常預警；②智能綜合診斷：根據(jù)感知層的四類信息對設備可能發(fā)生的故障進行全方位綜合診斷，為故障定位及設備檢修提供決策依據(jù)；③健康狀態(tài)評價：對反映設備健康狀態(tài)的各項指標進行分析評價，得出設備總體健康狀態(tài)等級；④風險評估及預測：通過風險評估模型得出設備的風險等級，并綜合分析設備故障造成的各方面后果，形成對設備的風險評估值，作為輸變電設備狀態(tài)檢修的決策依據(jù)；⑤運維決策支持：通過綜合考慮設備狀態(tài)評價和風險評估的結(jié)果，優(yōu)化輸變電設備維修次序、維修時間和維修等級安排，為生技、調(diào)度等各業(yè)務部門提供決策支持；⑥全壽命周期過程管理：實現(xiàn)輸變電設備全壽命周期管理過程各個環(huán)節(jié)的相關管理，同時強化全過程的成本和績效管理，實現(xiàn)成本管理精細化、定額化和標準化，建立能夠持續(xù)改進的設備管理過程。

2.1.2 輸變電設備全景信息模型

1.輸變電設備全景信息模型分類

為了分析全壽命周期管理的需求，先將各類信息的需求進行調(diào)研，信息需求結(jié)果如附錄1～附錄7所示，再將這些全景信息按建模分類，見表2-1。

在建模過程中，將表2-1中輸變電設備全壽命周期管理各階段所需的信息分為基本信息模型、在線監(jiān)測信息模型、工作信息模型（運維過程信息模型）、公共安全信息模型四大類進行建模。

2.輸變電設備全景信息模型建模方法

基于國際通用的CIM元數(shù)據(jù)模型，使用Rational Rose工具進行建模。采用元模式技術，明確了建模的類、屬性、方法、關聯(lián)和模式等。通過建立CIM類圖，描述各種受管對象以及各對象之間的靜態(tài)關系。

（1）輸變電設備全景信息模型的建模原則

擴展原則如下：

1）根據(jù)需建設備模型在IEC61970、IEC61968標準中是否存在決定是否進行屬性擴展。若存在，則進行屬性擴展。若不存在，則新建一個包，在包內(nèi)建立類圖，針對這些設備擴展新類、建立關聯(lián)以及描述類與類之間的關聯(lián)關系；添加新包時，擴展的模型都應放置在此包內(nèi)或者其包的子包內(nèi)，以免和原有模型中的類相混淆。

2）盡量保持模型原有結(jié)構(gòu)不變，采用繼承的方法從原有類產(chǎn)生新子類，并關聯(lián)擴充部分與新子類。在需要添加新類時，明確新類的繼承、聚合及關聯(lián)關系，避免修改原來的標準模型，并結(jié)合業(yè)務實際確定最后的關系。

命名原則：在模型統(tǒng)一的情況下，類和屬性命名方式可按英文單詞的組合或中文表達，已有類的新屬性名稱前添加EX_，使名稱表達更加清晰。

（2）輸變電設備全景信息模型的建模方法

根據(jù)本任務提出的建模原則，在建模過程中，采用統(tǒng)一建模語言（UML），通過建立各種類、類之間的關聯(lián)、類和對象之間的相互配合來完成全景信息建模。其中CIM擴展要考慮三個問題：①是否要建立新的包；②要擴展哪些新類；③要擴展哪些已有類的屬性和屬性值。建模具體方法如圖2-2所示。

1）確定建模對象，判斷標準中是否有關于此設備的模型包。

2）判斷待擴展新類在模型包內(nèi)是否存在。若存在，則考慮進行屬性擴展；若不存在，則新建關于此類的屬性。

3）描述待擴展新類與已有類之間的關系，包括聚合、繼承和關聯(lián)關系。

4）判斷新建類屬性與擴展類屬性的數(shù)據(jù)類型是否存在。若存在，則選用相關數(shù)據(jù)類型；若不存在，則新建數(shù)據(jù)類型。

5）規(guī)范化抽象模型，使之更精簡、準確。規(guī)范模型時應主要根據(jù)三個原則：①將屬性較多的類解構(gòu)為多個具有少量屬性的類；②消除冗余數(shù)據(jù)；③盡量選取實例中的名詞作為類的名稱，并規(guī)范類定義的所有關鍵名詞。

（3）輸變電設備全景信息模型的建立

基本信息建模。根據(jù)CIM的可擴展性特征，主要針對兩類基本信息擴展建模：全部設備的EPC編碼信息以及標準中部分未建模設備和部件的基本信息。

1）基于EPC編碼的資產(chǎn)基礎信息建模。

資產(chǎn)基礎信息管理需運用到設備的EPC編碼，而原有CIM模型中是不存在EPC編碼信息的，因此設備的全景信息模型中要對其進行擴展。EPC編碼主要包括標頭、設備歸屬、設備分類以及序列號等內(nèi)容，結(jié)合EPC編碼信息，根據(jù)全壽命周期管理的信息選取原則，在資產(chǎn)基礎模型中擴展了EPCTech類，用于描述該編碼的EPC標識主要基本信息，包括采用EPC的位數(shù)、標頭、獲取EPC的RFID類型，以及具體某個設備的EPC編碼序列號，EPC Tech類關聯(lián)到資產(chǎn)類上。

針對設備的每個全壽命周期階段，對Asset類進行了屬性擴展，添加了“全壽命周期管理節(jié)點（PLMC Node）”屬性，定義該類型為枚舉類，由計劃、招標、選型、簽約、付款、預驗收、到貨、安調(diào)、驗收、報賬、辦固定資產(chǎn)、后期維護、報廢等構(gòu)成，用于標記每個資產(chǎn)所處于的周期節(jié)點位置，便于資產(chǎn)管理。

2）輸變電設備基本信息的擴展建模。

為了支持標準化和集成的需求，對CIM中未涉及的設備基本信息擴展需要在繼承原有輸變電數(shù)據(jù)模型的基礎上，新增一些設備類的描述，分為以下三種情況：

①面向CIM未建模設備的擴展。某些設備在CIM中根本沒有模型與之匹配，需要重新建模，如避雷器、絕緣子、直流電流（電壓）互感器。新建立的基礎模型的框架包括五方面內(nèi)容：Electrical Asset（電氣資產(chǎn)類）、Electrical Type Asset（電氣類型資產(chǎn)類）、Electrical Asset Model（電氣資產(chǎn)模型類）、Electrical Properties（電氣屬性類）和Mechanical Properties（機械屬性類）。前三個屬性分別繼承了Asset、Type Asset、Asset Model三個根類，且聚合于第四個屬性類Electrical Properties。前四個類組成電氣資產(chǎn)模型框架，電氣設備的模型新建都需繼承上述框架的四個父類。對于沒有可繼承的類，可加入自身屬性擴展一個新類。

以絕緣子為例，需要擴展的類見表2-2。依據(jù)圖2-2所示的全景信息模型建模方法進行擴展：ⅰ）首先新建Insulator Asset（絕緣子資產(chǎn)類）、Insulator Asset Model（絕緣子資產(chǎn)模型類）以及Insulator Type Asset（絕緣子類型資產(chǎn)類）；ⅱ）查詢手冊和相關規(guī)定擴展各個類的屬性，將每個設備的特有屬性，如安裝地點、生產(chǎn)日期等參數(shù)存放在Insulator Asset；將不同類型絕緣子相同的屬性信息抽象出來，存放在Insulator Type Asset里，如絕緣子可分為懸式絕緣子、針式絕緣子、棒形絕緣子等多個類型；ⅲ）擴展一個描述同一型號絕緣子共有屬性的類Insulator Asset Model，如同種型號絕緣子的分布電壓、直流絕緣電阻、電暈脈沖比值等信息，并新建絕緣子的電氣參數(shù)屬性類Insulator Prop-erties，用于存放絕緣子的公共屬性，電氣參數(shù)屬性類與其他三者是聚合的關系。建成后的絕緣子基本信息模型見表2-2，擴展模型如圖2-3所示。

②面向設備附屬部件的擴展。在某些重要設備中，設備自帶了保護裝置來判斷設備故障情況，通常CIM建模并未涉及此類附屬部件。如架空線路資產(chǎn)和電力電纜模型中，因此需要對其附屬部件進行擴展。在架空線路資產(chǎn)和電力電纜模型中，現(xiàn)有的CIM模型分別對應架空線資產(chǎn)類（OH Conductor Asset）及電纜資產(chǎn)類（Cable Asset），它們都繼承于其父類線型導體資產(chǎn)類（Linear Conductor Asset）。分別新建架空線資產(chǎn)模型類（OH Conductor Asset Model）和電纜資產(chǎn)模型類（Cable Asset Model）繼承于線型導體資產(chǎn)模型類（Linear Conductor Asset Model），新建OH Conductor Type Asset（架空線類型資產(chǎn)類）和Cable Type Asset（電纜類型資產(chǎn)類）繼承于Linear Conductor Type Asset（線型導體類型資產(chǎn)類），這樣就構(gòu)成了線路資產(chǎn)屬性模型的基本框架，然后再將所需要的屬性分別放入對應的類即可。擴展后的類與已有類之間的關系及描述見表2-3。

③面向設備容器類的擴展。仿照IEC61970的電廠、變電站間隔等設備容器，建立相應設備容器的子類。輸電線路的在線監(jiān)測信息是針對兩根桿塔以及桿塔之間的架空線路的，包括架空線路參數(shù)，如導線的基礎拉力、覆冰重量等，架空線路資產(chǎn)類、桿類、塔類分別繼承于線型導體資產(chǎn)類和結(jié)構(gòu)類。引入設備資產(chǎn)容器“線段”的概念，線段包括兩根桿塔及之間的設備，將架空線路資產(chǎn)類、桿類、塔類、避雷器資產(chǎn)類和絕緣子聚合成線段類，繼承于設備容器類，針對避雷線、接地裝置、監(jiān)測裝置等附屬裝置，建立附屬裝置類，直接繼承于資產(chǎn)類。擴展后的類與已有類之間的關系及描述見表2-4，建成后的設備容器類擴展模型如圖2-4所示。

3.在線監(jiān)測信息建模

對輸變電設備在線監(jiān)測信息建模進行的是在線監(jiān)測量測模型的擴展建立。該模型新建在線監(jiān)測量測類（Online Monitoring Measurement）和在線監(jiān)測資產(chǎn)參數(shù)類（Asset Online Monitoring Properties）兩類描述，且前者繼承量測類（Measurement），后者關聯(lián)資產(chǎn)類（Asset）。又由于量測類關聯(lián)資產(chǎn)類，使得模型覆蓋量測全過程。

在線監(jiān)測量測類幾乎包含了IEC61970量測包的所有類。量測類（Meas-urement）描述了量測發(fā)生的時間、原因和時間間隔等基本信息；量測類型類（Measurement Type）描述了各種實用的量測類型；量測技術類（Measurement Tech）包含了量測過程用到的具體量測技術，可對各種不同的在線監(jiān)測技術擴展建模；量測值類（Measurement Value）記錄了不同量測獲得的結(jié)果，由在線監(jiān)測量測類與其關聯(lián)建模，且與文檔類（Document）關聯(lián)，形成記錄文檔。限制集類（Limit Set）、警報集類（Alarm Group）、單位類（Unit）、控制類（Control）和派生類（Value Alias Set）等類起到輔助作用。限制集類和警報集類實現(xiàn)預警功能，當量測值超過設定的限制值時將產(chǎn)生有效報警，單位類規(guī)范了量測數(shù)據(jù)值的單位名稱和具體格式。

在線監(jiān)測資產(chǎn)參數(shù)類首先新建在線監(jiān)測量測類，詳細描述資產(chǎn)的在線監(jiān)測參數(shù)，它與資產(chǎn)類關聯(lián)。然后，再將IEC61970量測包中量測類關聯(lián)到資產(chǎn)類，從而實現(xiàn)了與量測包中幾乎所有類的關聯(lián)，可以準確描述量測發(fā)生的時間、時間間隔、采用的技術、量測原因和結(jié)果等信息。擴展后的類與已有類之間的關系及描述見表2-5，建成后的在線監(jiān)測量測模型如圖2-5所示。

（1）運維過程信息建模

運維過程信息即資產(chǎn)工作信息，通過新建工作類（Work）的子包資產(chǎn)工作模型（Work Model）對運維過程信息建模。資產(chǎn)工作模型通過工作類（Work）、工作任務類（Work Task）描述工作任務，用程序類（Procedure）和程序值類（Procedure Value）的值說明工作的步驟和各步驟產(chǎn)生的數(shù)據(jù)值。

以一項設備維護任務為例，首先確定活動的種類，再由工作類和工作任務類具體來描述。一項活動由多件工作任務類聚集而成。工作任務類關聯(lián)資產(chǎn)列表（Asset List）、工作人員（Crew）、執(zhí)行效率（Capability）及條件（Condi-tion）等類。當確定了某項維護任務時，需按工作規(guī)范來進行，工作規(guī)范中的步驟由程序值類和程序類共同定義：程序類說明這項活動任務的基本步驟內(nèi)容，而程序值類描述這些步驟中的相關限值，如加壓值等。同時程序類與測量值類（Measurement Value）關聯(lián)，以記錄測量值。當活動完成后，由數(shù)據(jù)集類（Data Set）來記錄活動結(jié)果。擴展后的類與已有類之間的關系及描述見表2-6，建成后的設備運維過程信息模型如圖2-6所示。

各類設備的巡檢、試驗、診斷以及檢修等活動具有信息模型的基本類和屬性，活動完成后，巡檢數(shù)據(jù)集類（Inspection DataSet）、試驗數(shù)據(jù)集類（Test Data Set）、診斷數(shù)據(jù)集類（Diagnosis DataSet）、檢修數(shù)據(jù)集類（Maintenance DataSet）繼承于數(shù)據(jù)集類（Data Set），分別記錄四項活動的數(shù)據(jù)。

巡檢、試驗、檢修或診斷活動發(fā)現(xiàn)的設備缺陷，或是設備運行故障需要記錄下來，因此需要缺陷事件類（Defect Event）、故障事件類（Failure E-vent）。故障事件類CIM中已有定義，只需要新建缺陷事件類，同時使其繼承于活動記錄類（Activity Record）。如在缺陷事件類中，擴充缺陷部位、缺陷內(nèi)容、缺陷程度、缺陷等級、缺陷分類、消缺結(jié)論等屬性，對一些有固定取值的屬性，還應枚舉各項可能情況以便于實例化。擴展的缺陷事件類如附錄8所示。

診斷模型是對設備進行故障診斷，然后制訂出正確的檢修計劃。需要新建診斷事件類（Diagnosis Event），用于記錄診斷事件發(fā)生的時間、對象、技術、方法等信息，繼承于活動記錄類。診斷事件類同樣使用枚舉類型，記錄診斷設備種類、診斷方法、診斷儀器、診斷結(jié)果（原因）、對設備性能影響等信息。如附錄9所示。

（2）公共安全信息建模

輸變電設備的公共安全信息模型需要擴展的類包括氣象預警信息類（Weather Alert）、微氣象信息類（Micro Climate）、天氣預報類（Weather Fore-cast）、不可預測信息類（Unpredictable Event），它們關聯(lián)于資產(chǎn)類（Asset）、位置類（Location）、區(qū)域類（Zone）。擴展后的類與已有類之間的關系及描述見表2-7，建成后的公共安全信息模型如圖2-7所示。

根據(jù)本任務提出的輸變電設備全景信息模型建立的原則及步驟，完成了對資產(chǎn)基本信息模型、資產(chǎn)在線監(jiān)測信息模型、資產(chǎn)工作信息模型（運維過程信息模型）、公共安全信息模型的擴展建立。所建模型具有較好的通用性，具體的輸變電設備能夠根據(jù)本建模過程建立完備的全景信息模型，為輸變電設備全壽命周期管理高級應用提供了支撐和保障。

2.1.3 輸變電設備EPC編碼

結(jié)合電網(wǎng)企業(yè)輸變電設備編碼標準與EPC編碼標準，建立了輸變電設備EPC-96編碼規(guī)則。

1.編碼方案選擇

目前EPC代碼有64位、96位和256位三種編碼方案，EPC-64編碼主要應用在物流行業(yè)，而EPC-256是面向未來設計的，具體技術要求和定位暫不明確。為了確保輸變電設備都擁有一個EPC代碼并使其載體——標簽成本盡可能降低，考慮到設備的生命周期比物流行業(yè)的生命周期長、設備分類簡單、設備信息多、歸屬復雜等因素，本研究選擇EPC-96方案。該編碼方案是定義為96位的通用標識符，不依賴于任何已知的、現(xiàn)有的規(guī)范或標識方案，既保證后期應用時標簽的低成本，又能滿足未來設備編碼擴展需求。

作為EPC的信息載體，EPC標簽是RFID識別應用的重要組成部分，它包括TID（Tag ID）區(qū)和DATA區(qū)。TID（Tag ID）區(qū)表示標簽自身的唯一標識，包含標簽制造廠商代碼、標簽硬件類型碼、存儲器規(guī)劃碼等信息，在電子標簽生產(chǎn)時寫入，出廠后鎖定。DATA區(qū)是用戶數(shù)據(jù)區(qū)，供用戶存放數(shù)據(jù)，可以進行讀寫、覆蓋等操作。依據(jù)EPC標簽的數(shù)據(jù)格式，基于EPC-96的輸變電設備編碼儲存在EPC標簽的DATA區(qū)。

2.編碼原則

鑒于輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)中信息的特點，考慮成本、擴展等因素，全面展開信息編碼缺乏經(jīng)濟性。同時考慮到標簽容量和讀寫器的性能，大量的信息編碼會降低讀寫和查詢的速度，因此提出EPC編制原則如下：

1）符合EPC編碼標準與電網(wǎng)企業(yè)輸變電設備編碼標準及編碼原則，使編碼符合系統(tǒng)性、規(guī)范性、唯一性。

2）反映設備的分類信息，如設備的歸屬、類別等。

3）保證編碼的簡單性、經(jīng)濟性、可靠性且同時具備可擴展性等。

3.編碼規(guī)則

EPC編碼的通用結(jié)構(gòu)包括4個部分：標頭、域名管理者代碼、對象分類代碼和序列號。標頭定義了總長，識別類型和EPC標簽編碼結(jié)構(gòu)，本研究采用的EPC-96的標頭值是00110101（二進制），為固定值；域名管理者代碼標識一個組織實體（本質(zhì)上一個公司、管理者或者其他組織機構(gòu)），EPC global分配通用管理者代碼給實體，確保每一個通用管理者代碼是唯一的；對象分類代碼用來識別一個物品的種類或“類型”，其在每一個通用管理者代碼之下是唯一的；序列號也稱序列代碼，在每一個對象分類代碼之內(nèi)是唯一的（組織實體負責為每一個對象分類代碼分配唯一的、不重復的序列代碼）。為了突出顯示編碼對象和電力設備的屬性，本研究將“管理者”和“對象分類”做了名稱變換，標頭和序列代碼不變，變換結(jié)果如圖2-8所示。

根據(jù)圖2-8中的編碼結(jié)構(gòu)，展開設備編碼工作，規(guī)定了各部分所包含的信息和所占代碼區(qū)段。

（1）設備歸屬

設備歸屬層分為大電網(wǎng)-（省）電網(wǎng)公司-供電局-廠站，此部分共28位，碼段代碼分配區(qū)間見表2-8。每個部分的代碼空間是在考慮擴展的前提下確定的，其詳細信息均存儲在后臺數(shù)據(jù)庫中，所編制的代碼作為檢索索引使用。

（2）設備分類

分類是具有相同特點物品的集合，而不是物品的固有屬性。兼顧EPC中該部分的代碼空間和中國南方電網(wǎng)（簡稱南網(wǎng)）中已有的設備分類方式和結(jié)構(gòu)，本研究規(guī)定采用“設備類屬+設備類別+電壓等級”來標識設備分類，此部分碼段共24位。

根據(jù)電網(wǎng)的《電網(wǎng)設備信息分類和編碼》標準，可知設備屬性共有7項；設備類別包含輸電設施、變電設施和配電設施，其中輸電設施中架空線路包含125項、電纜線路包含97項，變電設施中一次設備有359項、二次設備有342項；電壓等級中交流有44項、直流有38項。基于上述各項的數(shù)量和擴展性需求，采用分區(qū)段的方式編碼標識設備屬性、設備類別和電壓等級。因此在考慮擴展的情況下，分配代碼空間，具體的細化方案見表2-9。

（3）序列代碼

序列代碼的編制原則按照設備歸屬的最小單位（供電局-廠站）內(nèi)設備數(shù)量順序進行編制，此部分碼段共36位。對于本體設備的部件無設備類別代碼的，與本體設備一起進行順序編碼。基于以上原則，基于EPC-96的輸變電設備編碼規(guī)范的具體編碼結(jié)構(gòu)見表2-10。

以云南電網(wǎng)大理供電局下關變電站的設備“220kV大下Ⅱ回線2631隔離開關”為例進行說明，根據(jù)設備編碼的結(jié)構(gòu)和編碼方案中各項對應的代碼，可得該隔離開關的設備編碼，見表2-11。

對于“設備歸屬”和“設備分類”相同的設備，序列代碼的編制分為只有本體、既有本體又有部件兩種情況。前者的序列代碼按順序編制；后者的序列代碼編制又分為兩種情況：部件擁有自身設備類別代碼的，不參與其本體設備的序列代碼編制，只參與其同類設備類別的序列代碼編制；部件無設備類別代碼的，則按照順延本體的序列代碼編制。對于“設備歸屬”和“設備分類”相同的第二個部件無設備類別代碼的設備，其序列號順延上一個同類設備最后一個部件的序列代碼順序編制。可見，EPC編碼中的序列代碼是在實際編碼過程中確定的，以下舉例說明。

對于該隔離開關A相、B相、C相的代碼，則是按照順延其本體序列號編制；而對于該隔離開關的部件-電動操動機構(gòu)和真空輔助開關，則是按照與其本體相同的代碼編制方式編制。對于“220kV大下Ⅱ回線2632隔離開關”，其代碼延續(xù)“220kV大下Ⅱ回線2631隔離開關C相”的代碼，其A相、B相、C相的代碼的編制方法同“220kV大下Ⅱ回線2631隔離開關”的三相，而其部件-電動操動機構(gòu)和真空輔助開關的代碼編制方法同“220kV大下Ⅱ回線2631隔離開關”的部件。具體代碼見表2-12。

依據(jù)基于EPC-96的輸變電設備編碼方案，已對示范變電站的一、二次變電及輸電線路設備進行了EPC編碼。