關于數字化供電系統(tǒng)建設的關鍵技術研究和實踐

1、關于數字化供電系統(tǒng)建設的關鍵技術研究和實踐         10-05-15 16:53:00     編輯：studa090420                             

2、    作者：趙蔚解思江葉妍王浩 論文摘要：簡要回顧了數字化供電系統(tǒng)的理論，從數據集成與應用集戍兩個方面介紹了數字化供電系統(tǒng)建設中的關鍵技術，并結合系統(tǒng)建設實踐重點介紹了公共信息模型(cIM)、服務構建技術與專業(yè)圖形控件技術等內容，為進一步完善數字化供電系統(tǒng)技術理論體系做出了有益的嘗試。 論文關鍵詞：數字化供電系統(tǒng)；公共信息模型；面向服務架構；數據集成；應用集成 0  前言 作為一種廣為接受的技術體系，“數字化供電系統(tǒng)”的內涵包括：數字化電網、信息化管理和企業(yè)應用集成。從本質上說，“數字化供電系統(tǒng)”是企業(yè)適應內外部變化，提升管理能力、

3、提高服務水平、增強核心競爭力的一種技術手段。它不是一個剛性的系統(tǒng)，而是有生命力的系統(tǒng)工程。隨著IT技術的發(fā)展，數據傳輸技術、數據轉換技術、接口整合技術、商業(yè)流程支持技術在電力企業(yè)信息化建設中得到了深入的應用，“數字化供電系統(tǒng)”的技術實現體系正在逐步完善中。 本文以“數字化供電系統(tǒng)”技術實現中數據集成與應用集成技術為主線，結合重要客戶供電風險預控管理的業(yè)務需求，介紹了實踐過程中的公共信息模型、數據整合與數據訪問、基于SOA架構的應用集成、服務構建技術、專業(yè)圖形構建技術等內容。 1建設背景 重要客戶供電風險預控管理需要將分散在不同系統(tǒng)中的表征電網風險因素的數據，集成起來進行分析，這些數據包括scA

4、DAEMs中的電網實時數據，生產系統(tǒng)中的設備技術規(guī)范數據、缺陷數據、維護檢修數據，營銷系統(tǒng)中的客戶數據等，這些數據是企業(yè)層面的全局數據，通過企業(yè)數據中心，將這些數據按照統(tǒng)一的標準進行描述與標識，形成數字電網的核心內容，未來可以給更多的業(yè)務系統(tǒng)應用。 重要供電客戶風險預控管理的業(yè)務應用功能，如供電風險評估、方案優(yōu)化等功能都需要以數字電網為基礎，以電網拓撲分析計算為手段來實現，還需要圖形化的形式來展示數據和分析結果。而拓撲計算與自動成圖等業(yè)務邏輯存在于電網GIs系統(tǒng)中，采用開放的、集成的技術體系架構對這些業(yè)務邏輯進行封裝與部署，為各類有需求的應用服務，從而逐步建立完善企業(yè)應用集成的技術體系。 2數

5、據集成 數據集成的首要指導原則是：盡管數據可能在不同的地方、以不同的語義、格式存儲，訪問方法各異，但是，對于數據使用者而言，數據好像駐留在一個單一的數據源里一樣。因此，數據集成技術實質上將信息需求者屏蔽于所有這些復雜性之外，使用者的應用程序可以通過諸如SQL或XML的標準語言，或標準網絡服務來對數據進行使用。 對于數字化供電系統(tǒng)而言，首先，需要將來自不同層面、不同系統(tǒng)的、具有不同結構的數據整合在一起，并實現數據統(tǒng)一表達、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一訪問途徑，最終實現各業(yè)務管理間有序的信息交換與共享，保障各管理條線的業(yè)務協(xié)同。將這些來源不同、結構不同、標準不同的數據按照統(tǒng)一的格式和標準進行規(guī)范，要求企業(yè)構建一

6、個統(tǒng)一的企業(yè)級公共數據模型，從而將原本分散在不同應用中的信息按照該模型組織為一個整體。 其次，數字化供電系統(tǒng)采用集中統(tǒng)一存貯的數據整合模式來實現數據集成。這種模式可以有效地保證對共享數據的訪問效率，從而有效地保證基于共享數據的業(yè)務應用的執(zhí)行效率和實現方便性，并使得共享信息易于管理。對于整合后的信息，對外提供多種數據訪問服務手段，使整合后的信息資源能方便地提供給各類業(yè)務系統(tǒng)使用。 21公共信息模型 公共信息模型用于在企業(yè)級規(guī)范信息分類、各類信息的屬性、各類信息間的關系以及約束規(guī)則。其范圍包括電網結構及運行工況、業(yè)務活動相關信息、企業(yè)架構等基礎管理信息等方面完整的定義和描述，實現統(tǒng)一的數據元素標準

7、和信息編碼體系。通過公共信息模型可以有效地實現企業(yè)級數據表示的一致性和唯一性，并在公共信息模型的基礎上構建統(tǒng)一的訪問信息途徑，實現跨業(yè)務域的信息共享和交互，并易于在此基礎之上實現企業(yè)級信息的分析和挖掘。 公共信息模型涉及對象多且關系復雜，信息共享和支持未來應用的目標，也對公共信息模型質量和前瞻性提出了很高的要求。本文的公共信息模型設計基于IEC CIM模型進行剪裁和擴展。IECCIM模型是IEc61970、IEc61968系列標準的一個重要組成部分，CIM是使用UML類圖描述的信息模型，其內容包括電力系統(tǒng)資源及電力企業(yè)的主要業(yè)務活動對象，該模型提供了一個電力系統(tǒng)管理對象的信息結構視圖

8、。 基于cIM模型設計公共信息模型可以重用現有的設計，以提高效率；利用成熟的設計，以避免設計中可能出現的疏漏，保證設計質量；利用標準化的設計，可以使系統(tǒng)更加開放，使系統(tǒng)和眾多遵循CIM標準的其它系統(tǒng)可以更好地交互。公共信息模型的設計是一件復雜的系統(tǒng)工作，通過確定待分析的對象、歸納現實對象、抽象設計類、建立類層次結構等過程，最終形成統(tǒng)一的公共信息模型(見圖1)。 目前北京市電力公司已完成了變電、輸電、配電、自動化、保護、IT、通信等共130多種設備和客戶資料等營銷系統(tǒng)對象的建模工作。建立起兼容已有的國際標準和北京電力的業(yè)務實際情況，經過多次測試和迭代，從較高層次上抽取出共性的數據和模型(見圖2)

9、。 22數據整合與數據訪問 共享數據庫ETL服務負責從各數據源獲取數據。數據轉換服務將獲取的數據按照公共信息模型設計規(guī)范把數據轉換清洗，然后裝載到共享數據庫。同時，還提供RDF支持手段實現大批量一次性的數據裝載和交換。通過多樣化的數據集成手段實現數據的集成性、完整性、一致性、安全性等目標。      10-05-15 16:53:00     編輯：studa090420各個業(yè)務應用系統(tǒng)是共享數據庫的消費者。訪問共享數據庫中數據的方式主要有3種。一是通過在企業(yè)服務總線部署的基于CIS標準接口的數據訪問服務實現，適用

10、于數據交換類型的數據業(yè)務訪問；二是通過在企業(yè)服務總線部署的業(yè)務域數據服務進行訪問，適用于專業(yè)性較高、數據關系復雜、數據處理邏輯實現難度較高的數據訪問，例如對電網拓撲數據的訪問服務；三是通過數據連接器訪問共享數據庫，適用于在共享數據庫上建立新的應用系統(tǒng)。  3應用集成技術 應用集成技術的核心是通過各種軟硬件技術將已有的和新建的業(yè)務系統(tǒng)集成起來，共同完成企業(yè)的各種業(yè)務活動，并能夠靈活快速地適應企業(yè)的發(fā)展和市場的變化。對于重要客戶供電風險預控管理而言，需要將電網GIS系統(tǒng)、400主動服務系統(tǒng)、短消息系統(tǒng)內私有的業(yè)務功能按照標準的規(guī)約進行封裝與部署，形成企業(yè)層面可復用、可管理、可信任的資源。

11、如電網GIS系統(tǒng)提供的自動成圖服務、拓撲計算服務等。數字化供電系統(tǒng)應用集成技術應用主要包括：基于SOA的應用集成架構、服務構建技術及專業(yè)圖形控件技術。 31基于SOA的應用集成架構 數字化供電系統(tǒng)采用SOA架構的松耦合方式，構造出為企業(yè)層面服務資源平臺，使原來各個業(yè)務系統(tǒng)私有的應用功能成為可由其他業(yè)務信息系統(tǒng)自由調用的服務。在保證服務可以獨立運行的同時又可與其它應用系統(tǒng)進行協(xié)同作業(yè)，實現了系統(tǒng)的應用集成和功能重用，促進了多個業(yè)務信息系統(tǒng)的應用水平提升。服務使用了開放、中立的標準來定義接口規(guī)范(包括格式和傳輸協(xié)議)，與其所使用的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言無關，所有服務調用方及服務提供方之間均可

12、用統(tǒng)一和標準的方式進行通信，能夠很好地解決傳統(tǒng)模式下異構系統(tǒng)間接口困難的問題。通過基于SOA架構的服務，數字化供電系統(tǒng)在體系結構上的優(yōu)勢表現為： (1)在企業(yè)層面擁有一個功能完備的可復用、可信任、可管理的服務集合； (2)不需要大量數據維護與管理工作； (3)提高了跨業(yè)務域的應用系統(tǒng)共享全局信息的能力； (4)可以方便地整合不同類型的電網數據用于自身的分析與決策。 32服務構建技術 由于數字化供電系統(tǒng)采用SOA這種服務架構體系，需要對服務根據自身業(yè)務“按需(ONDEmand)”分析、拆遷、改造為不同粗細等級的服務，如粗顆粒度服務、細顆粒度服務、基礎性服務、高級性服務。細顆粒度服務，既可被粗顆粒

13、度服務調用，也可被高級性服務調用；基礎性服務，既可被高級性服務調用，也可被粗粒度服務調用；同時基礎性服務和細顆粒度服務之間也可相互調用。粗粒度服務及服務組合，簡化相關應用的調用過程，調用效率大大提高。服務設計時，服務之間復用性與復雜性關系也做了有效平衡。 數字化供電系統(tǒng)根據自身業(yè)務的需求，需要在公共信息模型的基礎上開展“按需(ONDEmand)”構建方面的研究。其基本內容是以“按需模式”來抽取完備電網結構模型的信息子集，構造出不同的專業(yè)電網模型，如專題圖電網數據模型、主配網一體化雙向拓撲分析等，以滿足不同專業(yè)的功能業(yè)務應用需求。根據具體的應用需要，通過專業(yè)需求規(guī)則進行電網結構模型數據的自動抽取

14、，從而生成特定電網結構模型提供給特定應用系統(tǒng)應用。這樣不僅可以大大提高專業(yè)信息系統(tǒng)的開發(fā)效率，保證了特定應用系統(tǒng)數據的準確性，同時也保證了不同應用系統(tǒng)的電網模型信息共享。 33專業(yè)圖形控件技術 應用控件是指基于微軟公司Activex技術的可重用的軟件組件。可用這些組件增加網頁、桌面應用程序和軟件開發(fā)工具的交互性以及更多的功能，例如圖形顯示效果或彈出式選單等。應用控件可用不同程序設計語言編寫，包括Java、c+和VisualBasic等。應用控件一旦被開發(fā)出來，設計和開發(fā)人員就可以把它當作預裝配組件，用于開發(fā)客戶程序。以此種方式使用Activex應用控件，使用者無需知道這些控件是如何開發(fā)的，在很

15、多情況下，甚至不需要自己編程，就可以完成網頁或應用程序的設計。 重要客戶供電風險預控管理對電網資源的展現形式給出了明確的方案：對系統(tǒng)中涉及的各種信息(包括：電網圖形、電網拓撲、設備開關狀態(tài)、實時負荷等方面的信息)通過圖形方式統(tǒng)一展現，對重要客戶供電風險分析結果的展現形式同樣以圖形展示為主(包括：全數字電網設備邏輯接線、電源點到客戶的供電系統(tǒng)圖、線路地理圖等)。 為滿足圖形化展示的要求，需要開發(fā)一系列專業(yè)圖形應用控件來滿足要求，把電網地理信息系統(tǒng)的部分功能適當抽象，以控件的形式供開發(fā)者或最終用戶使用，將會帶來許多傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)開發(fā)工具無法比擬的優(yōu)點。應用控件小巧靈活。各應用控件都集中地實現與自

16、己最緊密相關的系統(tǒng)功能，該控件提供空間數據管理能力，并且能以靈活的方式與數據庫系統(tǒng)連接。在保證功能的前提下，系統(tǒng)表現得小巧靈活，能夠滿足用戶各種應用需求。 強大的地理信息系統(tǒng)功能。這些應用控件采用直接調用形式，無論是管理大數據的能力還是處理速度方面均不比“電網地理信息系統(tǒng)”內部應用遜色。小小的應用控件完全能提供地理圖形、電網圖形、專題分析等空間處理能力和豐富的空間查詢與統(tǒng)計能力。 與其他應用系統(tǒng)精密結合。由于這些應用控件可以直接嵌入其他電網信息化應三用系統(tǒng)開發(fā)工具中，對于廣大開發(fā)人員來講，就可以自由選用他們熟悉的開發(fā)工具，并與那些應用系統(tǒng)緊密結合。而且，其他系統(tǒng)的開發(fā)人員可以像管理數據庫表一樣熟練地管理電網圖形等空間數據并調用