CIS簡介
一個可讓電網資料互通的共通資訊平台是保證智慧電網比傳統電網有效率且可靠的基礎，因此聯合國國際電氣委員會(IEC)針對該議題訂定出國際統一的共通資訊標準 CIM，其中包含了與輸電網相關的IEC-61970，配電網及電力企業管理相關的IEC-61968等眾多內容。隨著IEC-61970及IEC-61968漸漸被國際上的電力企業採納接受，為了實現電力企業在各自不同的系統間能夠互相地連結並進行資料模型交換，因此必須定義出此交換介面的方式及訊息交換的內容，共通資訊接取界面(Component Interface Specification，CIS)因而產生。
CIS組成
CIS是建構在CIM的基礎上，它定義了使用標準方式交換數據的途徑、所交換的內容、以及用來在組件間(或應用間)交換數據的介面的功能要求。在IEC-61970組件介面規範分為兩個級別400和500系列，級別一(400系列)描述了介面的功能需求，僅對介面做一般性描述，不涉及具體實做的部分。級別二(500系列)描述了用CORBA和XML等特定技術對這些介面所使用訊息的具體實做。由於IEC-61970 CIS標準尚處在不斷更新修訂中，所以目前國內外研究的重點放在了CIS標準中相對來說比較成熟的400系列部分，即級別一。在IEC 61970 的400 系列中，對組件介面規範從總體到實現都作了規定。
401篇描述了組件介面規範的框架，它提供了400系列關於組件介面規範標準的概況並且解釋了如何在系統運作和系統整合時使用這些標準。402-449篇定義了組件介面中和應用無關的服務，用敘述性語言、統一建模語言(Unified Modeling Language，UML)以及介面定義語言(Interface Definition Language，IDL)描述了應用程序介面標準，定義了任何應用在和其他應用交換訊息或者獲取公共資料時使用的通用服務。450篇定義了記錄交換訊息內容和交換機制的過程，以及如何在系統整合中應用組件介面規範的實例。451篇在總體上從抽象層定義控制中心組件之間傳遞資料的內容和交換的機制，而452-499篇制定了特定應用的訊息交換標準，簡稱為訊息交換模型。
由於CIS包含的內容太多。本文目前研究的CIS部分主要集中在CIS通用服務中的402公共服務(Common Services，CS)和403通用資料存取(Generic Data Access，GDA)。
CIS公共服務與通用資料存取
公共服務(Common Services)是CIS通用服務的基礎，它規定了組件使用標準的方式來存取共通資料所需要的介面，這介面還描述了組件中的事件類型和消息內容。使用CIS其他服務都必須通過公共服務來與其他CIS服務相連。公共服務的主要可分為三個方向：資源標識符(Resource Identifiers)服務、資源描述(Resource Description)服務以及視圖(View)。
資源標識符，是在公共管理系統（Utility Management System，UMS）資料存取功能（Data Access Facility，DAF）標準的資源標識服務模型上形成的。使用這個服務可以標識出CIM資源，如類別、屬性和對象實例等。DAF的這個模型提供了對統一資源描述(Universal Resource Identifiers，URI)和資源描述(Resource Identifier，Resource ID)的結構描述以及這兩者相互轉換的介面。每個URI都會有個與之對應的資源描述Resource ID，但是一Resource ID 所描述的資源可能有多個URI與之對應。因此資源標識服務對DAF的這一介面進行了擴展．提供了一個稱做視圖的查詢參數。這參數可限定所需查詢的範圍，以提高介面的查詢效率。
資源描述服務參考了UMS DAF標準中的資源描述服務模型，使用這個服務可以用標準的方式來描述CIM資源，如類別、屬性和對象實例彼此之間的關聯，也定義了一種交換CIM資源訊息的標準方法。CIS通用服務中所有查詢的回傳結果都必須遵循這個服務所描述的形式。
CIM視圖是由聯合國轄下的國際電氣委員會(IEC)由電力系統管理與相關資訊交換技術委員會(Power System Management and Associated Information Exchange，TC57)針對該議題檢討訂定國際統一的共通資訊標準。IECTC57視圖可用來表現出 使用何種模式以及顯示出實例數據的方法。IECTC57視圖標準定義了二種類型的視圖，分別是IECTC57PhysicalView和IECTC57EventingView。
IECTC57PhysicalView是一顆從物理模型角度方面展現電力系統相關實例數據的樹狀結構。此樹狀結構可以包含任意層節點。每個節點有一個IECTC57資源類型的屬性用來標識此節點的類型歸屬，每個節點還有一個資源標識符的屬性用來唯一確定這個節點。而IECTC57EventingView與405部分的通用事件與訂閱標準有關。IECTC57視圖範例如圖1所示。
圖1 IECTC57視圖
結合上述的公共服務，通用資料存取(Generic Data Access，GDA)提供了存取CIM公共資料所需要的API服務。由於有了這些服務，使用者可對 CIM裡的資料進行讀取、寫入、更改事件等功能的支持，本文僅對讀取資料部分加以探討。接著介紹幾個常用的API如表1所示。
表1 CIS常用API列表。
Operation Example Signature Throws
get_resource_ids ResourceIDSequence get_resource_ids (URISequence uris) LookupError
get_uris URISequence get_uris (ResourceIDSequence ids) LookupError
get_values ResourceDescription get_values (ResourceID resource, PropertySequence properties) UnknownResource, QueryError
get_extent_values ResourceDescription get_extent_values (PropertySequence properties, ClassID class_id) UnknownResource, QueryError
get_related_values ResourceDescription get_related_values (PropertySequence properties, Association association, ResourceID source) UnknownResource, UnknownAssociation, QueryError
get_resource_ids
它的功能是藉由輸入的URI得到相對應的ResourceID，回傳的ResourceID序列長度與輸入的URI序列長度相等，若輸入一無法辨別URI則拋出LookupError。
get_uris()
它的功能是藉由輸入的ResourceID得到相對應的URI，回傳的URI序列長度與輸入的ResourceID序列長度相等，若輸入一無法辨別ResourceID則拋出LookupError。
get_values
它的功能是藉由輸入ResourceID得到相對應的資源描述，若輸入一無法辨別ResourceID，則拋出UnknownResource。
get_extent_values
它的功能是藉由輸入代表類別的ResourceID來得到所有符合此類別的資源描述，若輸入一無法辨別ResourceID，則拋出UnknownResource；若ResourceID可被辨別但不屬於類別則拋出QueryError。
get_related_values
它的功能是輸入ResourceID以及一Association結構來得到符合條件的資源描述。若輸入一無法辨別ResourceID，則拋出UnknownResource；若輸入的Association無法辨識，則拋出UnknownAssociation，若ResourceID與Association皆可辨識但兩者不互相配對，則拋出QueryError。
CIS應用
基於上述的研究，伺服器能提供CIS的介面供客戶端存取位於伺服端的資料，客戶端使用CIS的公共服務和通用資料存取服務的API來與伺服端進行資料間的傳送，伺服端與客戶端之間的通訊協議建議選擇可適用於不同平台的CORBA 來實現，系統架構如下圖2所示。圖3是一個簡單CIS資源查詢過程的次序圖，由於CIS資源查詢介面的輸入參數必須是ResourceID，而ResourceID一般用在伺服端內部管理使用，客戶端大部分是只知道統一資源描述URI，因此從圖3中可看出客戶端在資源查詢前，必須先使用公共服務所提供的URI得到所對應的ResourceID (get_resource_ids)再將這些ResourceID傳入相應的資源查詢來得到之後所需的查詢結果。
圖2 CIS系統架構 圖3 CIS資源查詢次序圖
結論和展望
智慧電網的成功關鍵在於使用資通訊技術來整合電力企業系統。IEC-61970系列標準目前還在不斷的發展中，其中的CIS的模型也趨於成熟，對於此標準的研究目的是為了使不同電力企業開發調度自動化並可以方便有效的整合，解決資訊資料一致性問題並實現資料的共享，對提高智慧電網技術水平具有十分重要的意義。如何正確理解模型，保持模型的擴展性、兼容性，需要我們持續的關注並在實際系統中有效地更新使用。使用CIS服務能為電力企業進行生產資訊的開發提供些許的助益，也能對台灣推進智慧電網開啟廣闊的前景。
參考資料
[1] IEC-61970: Energy Management System Application Program Interface(EMS-API)-Part 401: Component Interface Specification Framework
[2] IEC-61970: Energy Management System Application Program Interface(EMS-API)-Part 402: Common Services
[3] IEC-61970: Energy Management System Application Program Interface(EMS-API)-Part 403: Generic Data Access
[4] 吳子美，基於CIM/CIS的基于CIM/CIS的電力應用系統互連接口技術研究，上海交通大學，2008。
[5] 梁華俊，IEC-61970組件接口虧範研究與應用探討，電腦知識與技術，Vol.5 ，No.31，2009，pp.8714-84161。
（本文作者任職於資策會智慧網通系統研究所）
一個可讓電網資料互通的共通資訊平台是保證智慧電網比傳統電網有效率且可靠的基礎，因此聯合國國際電氣委員會(IEC)針對該議題訂定出國際統一的共通資訊標準 CIM，其中包含了與輸電網相關的IEC-61970，配電網及電力企業管理相關的IEC-61968等眾多內容。隨著IEC-61970及IEC-61968漸漸被國際上的電力企業採納接受，為了實現電力企業在各自不同的系統間能夠互相地連結並進行資料模型交換，因此必須定義出此交換介面的方式及訊息交換的內容，共通資訊接取界面(Component Interface Specification，CIS)因而產生。
CIS組成
CIS是建構在CIM的基礎上，它定義了使用標準方式交換數據的途徑、所交換的內容、以及用來在組件間(或應用間)交換數據的介面的功能要求。在IEC-61970組件介面規範分為兩個級別400和500系列，級別一(400系列)描述了介面的功能需求，僅對介面做一般性描述，不涉及具體實做的部分。級別二(500系列)描述了用CORBA和XML等特定技術對這些介面所使用訊息的具體實做。由於IEC-61970 CIS標準尚處在不斷更新修訂中，所以目前國內外研究的重點放在了CIS標準中相對來說比較成熟的400系列部分，即級別一。在IEC 61970 的400 系列中，對組件介面規範從總體到實現都作了規定。
401篇描述了組件介面規範的框架，它提供了400系列關於組件介面規範標準的概況並且解釋了如何在系統運作和系統整合時使用這些標準。402-449篇定義了組件介面中和應用無關的服務，用敘述性語言、統一建模語言(Unified Modeling Language，UML)以及介面定義語言(Interface Definition Language，IDL)描述了應用程序介面標準，定義了任何應用在和其他應用交換訊息或者獲取公共資料時使用的通用服務。450篇定義了記錄交換訊息內容和交換機制的過程，以及如何在系統整合中應用組件介面規範的實例。451篇在總體上從抽象層定義控制中心組件之間傳遞資料的內容和交換的機制，而452-499篇制定了特定應用的訊息交換標準，簡稱為訊息交換模型。
由於CIS包含的內容太多。本文目前研究的CIS部分主要集中在CIS通用服務中的402公共服務(Common Services，CS)和403通用資料存取(Generic Data Access，GDA)。
CIS公共服務與通用資料存取
公共服務(Common Services)是CIS通用服務的基礎，它規定了組件使用標準的方式來存取共通資料所需要的介面，這介面還描述了組件中的事件類型和消息內容。使用CIS其他服務都必須通過公共服務來與其他CIS服務相連。公共服務的主要可分為三個方向：資源標識符(Resource Identifiers)服務、資源描述(Resource Description)服務以及視圖(View)。
資源標識符，是在公共管理系統（Utility Management System，UMS）資料存取功能（Data Access Facility，DAF）標準的資源標識服務模型上形成的。使用這個服務可以標識出CIM資源，如類別、屬性和對象實例等。DAF的這個模型提供了對統一資源描述(Universal Resource Identifiers，URI)和資源描述(Resource Identifier，Resource ID)的結構描述以及這兩者相互轉換的介面。每個URI都會有個與之對應的資源描述Resource ID，但是一Resource ID 所描述的資源可能有多個URI與之對應。因此資源標識服務對DAF的這一介面進行了擴展．提供了一個稱做視圖的查詢參數。這參數可限定所需查詢的範圍，以提高介面的查詢效率。
資源描述服務參考了UMS DAF標準中的資源描述服務模型，使用這個服務可以用標準的方式來描述CIM資源，如類別、屬性和對象實例彼此之間的關聯，也定義了一種交換CIM資源訊息的標準方法。CIS通用服務中所有查詢的回傳結果都必須遵循這個服務所描述的形式。
CIM視圖是由聯合國轄下的國際電氣委員會(IEC)由電力系統管理與相關資訊交換技術委員會(Power System Management and Associated Information Exchange，TC57)針對該議題檢討訂定國際統一的共通資訊標準。IECTC57視圖可用來表現出 使用何種模式以及顯示出實例數據的方法。IECTC57視圖標準定義了二種類型的視圖，分別是IECTC57PhysicalView和IECTC57EventingView。
IECTC57PhysicalView是一顆從物理模型角度方面展現電力系統相關實例數據的樹狀結構。此樹狀結構可以包含任意層節點。每個節點有一個IECTC57資源類型的屬性用來標識此節點的類型歸屬，每個節點還有一個資源標識符的屬性用來唯一確定這個節點。而IECTC57EventingView與405部分的通用事件與訂閱標準有關。IECTC57視圖範例如圖1所示。
圖1 IECTC57視圖
結合上述的公共服務，通用資料存取(Generic Data Access，GDA)提供了存取CIM公共資料所需要的API服務。由於有了這些服務，使用者可對 CIM裡的資料進行讀取、寫入、更改事件等功能的支持，本文僅對讀取資料部分加以探討。接著介紹幾個常用的API如表1所示。
表1 CIS常用API列表。
Operation Example Signature Throws
get_resource_ids ResourceIDSequence get_resource_ids (URISequence uris) LookupError
get_uris URISequence get_uris (ResourceIDSequence ids) LookupError
get_values ResourceDescription get_values (ResourceID resource, PropertySequence properties) UnknownResource, QueryError
get_extent_values ResourceDescription get_extent_values (PropertySequence properties, ClassID class_id) UnknownResource, QueryError
get_related_values ResourceDescription get_related_values (PropertySequence properties, Association association, ResourceID source) UnknownResource, UnknownAssociation, QueryError
get_resource_ids
它的功能是藉由輸入的URI得到相對應的ResourceID，回傳的ResourceID序列長度與輸入的URI序列長度相等，若輸入一無法辨別URI則拋出LookupError。
get_uris()
它的功能是藉由輸入的ResourceID得到相對應的URI，回傳的URI序列長度與輸入的ResourceID序列長度相等，若輸入一無法辨別ResourceID則拋出LookupError。
get_values
它的功能是藉由輸入ResourceID得到相對應的資源描述，若輸入一無法辨別ResourceID，則拋出UnknownResource。
get_extent_values
它的功能是藉由輸入代表類別的ResourceID來得到所有符合此類別的資源描述，若輸入一無法辨別ResourceID，則拋出UnknownResource；若ResourceID可被辨別但不屬於類別則拋出QueryError。
get_related_values
它的功能是輸入ResourceID以及一Association結構來得到符合條件的資源描述。若輸入一無法辨別ResourceID，則拋出UnknownResource；若輸入的Association無法辨識，則拋出UnknownAssociation，若ResourceID與Association皆可辨識但兩者不互相配對，則拋出QueryError。
CIS應用
基於上述的研究，伺服器能提供CIS的介面供客戶端存取位於伺服端的資料，客戶端使用CIS的公共服務和通用資料存取服務的API來與伺服端進行資料間的傳送，伺服端與客戶端之間的通訊協議建議選擇可適用於不同平台的CORBA 來實現，系統架構如下圖2所示。圖3是一個簡單CIS資源查詢過程的次序圖，由於CIS資源查詢介面的輸入參數必須是ResourceID，而ResourceID一般用在伺服端內部管理使用，客戶端大部分是只知道統一資源描述URI，因此從圖3中可看出客戶端在資源查詢前，必須先使用公共服務所提供的URI得到所對應的ResourceID (get_resource_ids)再將這些ResourceID傳入相應的資源查詢來得到之後所需的查詢結果。
圖2 CIS系統架構 圖3 CIS資源查詢次序圖
結論和展望
智慧電網的成功關鍵在於使用資通訊技術來整合電力企業系統。IEC-61970系列標準目前還在不斷的發展中，其中的CIS的模型也趨於成熟，對於此標準的研究目的是為了使不同電力企業開發調度自動化並可以方便有效的整合，解決資訊資料一致性問題並實現資料的共享，對提高智慧電網技術水平具有十分重要的意義。如何正確理解模型，保持模型的擴展性、兼容性，需要我們持續的關注並在實際系統中有效地更新使用。使用CIS服務能為電力企業進行生產資訊的開發提供些許的助益，也能對台灣推進智慧電網開啟廣闊的前景。
參考資料
[1] IEC-61970: Energy Management System Application Program Interface(EMS-API)-Part 401: Component Interface Specification Framework
[2] IEC-61970: Energy Management System Application Program Interface(EMS-API)-Part 402: Common Services
[3] IEC-61970: Energy Management System Application Program Interface(EMS-API)-Part 403: Generic Data Access
[4] 吳子美，基於CIM/CIS的基于CIM/CIS的電力應用系統互連接口技術研究，上海交通大學，2008。
[5] 梁華俊，IEC-61970組件接口虧範研究與應用探討，電腦知識與技術，Vol.5 ，No.31，2009，pp.8714-84161。
（本文作者任職於資策會智慧網通系統研究所）
