關(guān)于數(shù)字化供電系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)研究和實踐

1、關(guān)于數(shù)字化供電系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)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(shù)字化供電系統(tǒng)的理論，從數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用集戍兩個方面介紹了數(shù)字化供電系統(tǒng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合系統(tǒng)建設(shè)實踐重點介紹了公共信息模型(cIM)、服務(wù)構(gòu)建技術(shù)與專業(yè)圖形控件技術(shù)等內(nèi)容，為進(jìn)一步完善數(shù)字化供電系統(tǒng)技術(shù)理論體系做出了有益的嘗試。 論文關(guān)鍵詞：數(shù)字化供電系統(tǒng)；公共信息模型；面向服務(wù)架構(gòu)；數(shù)據(jù)集成；應(yīng)用集成 0  前言 作為一種廣為接受的技術(shù)體系，“數(shù)字化供電系統(tǒng)”的內(nèi)涵包括：數(shù)字化電網(wǎng)、信息化管理和企業(yè)應(yīng)用集成。從本質(zhì)上說，“數(shù)字化供電系統(tǒng)”是企業(yè)適應(yīng)內(nèi)外部變化，提升管理能力、

3、提高服務(wù)水平、增強核心競爭力的一種技術(shù)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(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、接口整合技術(shù)、商業(yè)流程支持技術(shù)在電力企業(yè)信息化建設(shè)中得到了深入的應(yīng)用，“數(shù)字化供電系統(tǒng)”的技術(shù)實現(xiàn)體系正在逐步完善中。 本文以“數(shù)字化供電系統(tǒng)”技術(shù)實現(xiàn)中數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用集成技術(shù)為主線，結(jié)合重要客戶供電風(fēng)險預(yù)控管理的業(yè)務(wù)需求，介紹了實踐過程中的公共信息模型、數(shù)據(jù)整合與數(shù)據(jù)訪問、基于SOA架構(gòu)的應(yīng)用集成、服務(wù)構(gòu)建技術(shù)、專業(yè)圖形構(gòu)建技術(shù)等內(nèi)容。 1建設(shè)背景 重要客戶供電風(fēng)險預(yù)控管理需要將分散在不同系統(tǒng)中的表征電網(wǎng)風(fēng)險因素的數(shù)據(jù)，集成起來進(jìn)行分析，這些數(shù)據(jù)包括scA

4、DAEMs中的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，生產(chǎn)系統(tǒng)中的設(shè)備技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù)、缺陷數(shù)據(jù)、維護(hù)檢修數(shù)據(jù)，營銷系統(tǒng)中的客戶數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)是企業(yè)層面的全局?jǐn)?shù)據(jù)，通過企業(yè)數(shù)據(jù)中心，將這些數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行描述與標(biāo)識，形成數(shù)字電網(wǎng)的核心內(nèi)容，未來可以給更多的業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用。 重要供電客戶風(fēng)險預(yù)控管理的業(yè)務(wù)應(yīng)用功能，如供電風(fēng)險評估、方案優(yōu)化等功能都需要以數(shù)字電網(wǎng)為基礎(chǔ)，以電網(wǎng)拓?fù)浞治鲇嬎銥槭侄蝸韺崿F(xiàn)，還需要圖形化的形式來展示數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。而拓?fù)溆嬎闩c自動成圖等業(yè)務(wù)邏輯存在于電網(wǎng)GIs系統(tǒng)中，采用開放的、集成的技術(shù)體系架構(gòu)對這些業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行封裝與部署，為各類有需求的應(yīng)用服務(wù)，從而逐步建立完善企業(yè)應(yīng)用集成的技術(shù)體系。 2數(shù)

5、據(jù)集成 數(shù)據(jù)集成的首要指導(dǎo)原則是：盡管數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)使用者而言，數(shù)據(jù)好像駐留在一個單一的數(shù)據(jù)源里一樣。因此，數(shù)據(jù)集成技術(shù)實質(zhì)上將信息需求者屏蔽于所有這些復(fù)雜性之外，使用者的應(yīng)用程序可以通過諸如SQL或XML的標(biāo)準(zhǔn)語言，或標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來對數(shù)據(jù)進(jìn)行使用。 對于數(shù)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(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)整合在一起，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一表達(dá)、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一訪問途徑，最終實現(xiàn)各業(yè)務(wù)管理間有序的信息交換與共享，保障各管理條線的業(yè)務(wù)協(xié)同。將這些來源不同、結(jié)構(gòu)不同、標(biāo)準(zhǔn)不同的數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的格式和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，要求企業(yè)構(gòu)建一

6、個統(tǒng)一的企業(yè)級公共數(shù)據(jù)模型，從而將原本分散在不同應(yīng)用中的信息按照該模型組織為一個整體。 其次，數(shù)字化供電系統(tǒng)采用集中統(tǒng)一存貯的數(shù)據(jù)整合模式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成。這種模式可以有效地保證對共享數(shù)據(jù)的訪問效率，從而有效地保證基于共享數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用的執(zhí)行效率和實現(xiàn)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(shù)據(jù)訪問服務(wù)手段，使整合后的信息資源能方便地提供給各類業(yè)務(wù)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(guān)系以及約束規(guī)則。其范圍包括電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運行工況、業(yè)務(wù)活動相關(guān)信息、企業(yè)架構(gòu)等基礎(chǔ)管理信息等方面完整的定義和描述，實現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)元素標(biāo)準(zhǔn)

7、和信息編碼體系。通過公共信息模型可以有效地實現(xiàn)企業(yè)級數(shù)據(jù)表示的一致性和唯一性，并在公共信息模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建統(tǒng)一的訪問信息途徑，實現(xiàn)跨業(yè)務(wù)域的信息共享和交互，并易于在此基礎(chǔ)之上實現(xiàn)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(guān)系復(fù)雜，信息共享和支持未來應(yīng)用的目標(biāo)，也對公共信息模型質(zhì)量和前瞻性提出了很高的要求。本文的公共信息模型設(shè)計基于IEC CIM模型進(jìn)行剪裁和擴展。IECCIM模型是IEc61970、IEc61968系列標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)容包括電力系統(tǒng)資源及電力企業(yè)的主要業(yè)務(wù)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(jié)構(gòu)視圖

8、。 基于cIM模型設(shè)計公共信息模型可以重用現(xiàn)有的設(shè)計，以提高效率；利用成熟的設(shè)計，以避免設(shè)計中可能出現(xiàn)的疏漏，保證設(shè)計質(zhì)量；利用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計，可以使系統(tǒng)更加開放，使系統(tǒng)和眾多遵循CIM標(biāo)準(zhǔn)的其它系統(tǒng)可以更好地交互。公共信息模型的設(shè)計是一件復(fù)雜的系統(tǒng)工作，通過確定待分析的對象、歸納現(xiàn)實對象、抽象設(shè)計類、建立類層次結(jié)構(gòu)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(hù)、IT、通信等共130多種設(shè)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(biāo)準(zhǔn)和北京電力的業(yè)務(wù)實際情況，經(jīng)過多次測試和迭代，從較高層次上抽取出共性的數(shù)據(jù)和模型(見圖2)

9、。 22數(shù)據(jù)整合與數(shù)據(jù)訪問 共享數(shù)據(jù)庫ETL服務(wù)負(fù)責(zé)從各數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)將獲取的數(shù)據(jù)按照公共信息模型設(shè)計規(guī)范把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換清洗，然后裝載到共享數(shù)據(jù)庫。同時，還提供RDF支持手段實現(xiàn)大批量一次性的數(shù)據(jù)裝載和交換。通過多樣化的數(shù)據(jù)集成手段實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成性、完整性、一致性、安全性等目標(biāo)。      10-05-15 16:53:00     編輯：studa090420各個業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)是共享數(shù)據(jù)庫的消費者。訪問共享數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的方式主要有3種。一是通過在企業(yè)服務(wù)總線部署的基于CIS標(biāo)準(zhǔn)接口的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)實現(xiàn)，適用

10、于數(shù)據(jù)交換類型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)訪問；二是通過在企業(yè)服務(wù)總線部署的業(yè)務(wù)域數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行訪問，適用于專業(yè)性較高、數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理邏輯實現(xiàn)難度較高的數(shù)據(jù)訪問，例如對電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的訪問服務(wù)；三是通過數(shù)據(jù)連接器訪問共享數(shù)據(jù)庫，適用于在共享數(shù)據(jù)庫上建立新的應(yīng)用系統(tǒng)。  3應(yīng)用集成技術(shù) 應(yīng)用集成技術(shù)的核心是通過各種軟硬件技術(shù)將已有的和新建的業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成起來，共同完成企業(yè)的各種業(yè)務(wù)活動，并能夠靈活快速地適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展和市場的變化。對于重要客戶供電風(fēng)險預(yù)控管理而言，需要將電網(wǎng)GIS系統(tǒng)、400主動服務(wù)系統(tǒng)、短消息系統(tǒng)內(nèi)私有的業(yè)務(wù)功能按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)約進(jìn)行封裝與部署，形成企業(yè)層面可復(fù)用、可管理、可信任的資源。

11、如電網(wǎng)GIS系統(tǒng)提供的自動成圖服務(wù)、拓?fù)溆嬎惴?wù)等。數(shù)字化供電系統(tǒng)應(yīng)用集成技術(shù)應(yīng)用主要包括：基于SOA的應(yīng)用集成架構(gòu)、服務(wù)構(gòu)建技術(shù)及專業(yè)圖形控件技術(shù)。 31基于SOA的應(yīng)用集成架構(gòu) 數(shù)字化供電系統(tǒng)采用SOA架構(gòu)的松耦合方式，構(gòu)造出為企業(yè)層面服務(wù)資源平臺，使原來各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)私有的應(yīng)用功能成為可由其他業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)自由調(diào)用的服務(wù)。在保證服務(wù)可以獨立運行的同時又可與其它應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，實現(xiàn)了系統(tǒng)的應(yīng)用集成和功能重用，促進(jìn)了多個業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的應(yīng)用水平提升。服務(wù)使用了開放、中立的標(biāo)準(zhǔn)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(guān)，所有服務(wù)調(diào)用方及服務(wù)提供方之間均可

12、用統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行通信，能夠很好地解決傳統(tǒng)模式下異構(gòu)系統(tǒng)間接口困難的問題。通過基于SOA架構(gòu)的服務(wù)，數(shù)字化供電系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢表現(xiàn)為： (1)在企業(yè)層面擁有一個功能完備的可復(fù)用、可信任、可管理的服務(wù)集合； (2)不需要大量數(shù)據(jù)維護(hù)與管理工作； (3)提高了跨業(yè)務(wù)域的應(yīng)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(wǎng)數(shù)據(jù)用于自身的分析與決策。 32服務(wù)構(gòu)建技術(shù) 由于數(shù)字化供電系統(tǒng)采用SOA這種服務(wù)架構(gòu)體系，需要對服務(wù)根據(jù)自身業(yè)務(wù)“按需(ONDEmand)”分析、拆遷、改造為不同粗細(xì)等級的服務(wù)，如粗顆粒度服務(wù)、細(xì)顆粒度服務(wù)、基礎(chǔ)性服務(wù)、高級性服務(wù)。細(xì)顆粒度服務(wù)，既可被粗顆粒

13、度服務(wù)調(diào)用，也可被高級性服務(wù)調(diào)用；基礎(chǔ)性服務(wù)，既可被高級性服務(wù)調(diào)用，也可被粗粒度服務(wù)調(diào)用；同時基礎(chǔ)性服務(wù)和細(xì)顆粒度服務(wù)之間也可相互調(diào)用。粗粒度服務(wù)及服務(wù)組合，簡化相關(guān)應(yīng)用的調(diào)用過程，調(diào)用效率大大提高。服務(wù)設(shè)計時，服務(wù)之間復(fù)用性與復(fù)雜性關(guān)系也做了有效平衡。 數(shù)字化供電系統(tǒng)根據(jù)自身業(yè)務(wù)的需求，需要在公共信息模型的基礎(chǔ)上開展“按需(ONDEmand)”構(gòu)建方面的研究。其基本內(nèi)容是以“按需模式”來抽取完備電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型的信息子集，構(gòu)造出不同的專業(yè)電網(wǎng)模型，如專題圖電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型、主配網(wǎng)一體化雙向拓?fù)浞治龅?，以滿足不同專業(yè)的功能業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。根據(jù)具體的應(yīng)用需要，通過專業(yè)需求規(guī)則進(jìn)行電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)的自動抽取

14、，從而生成特定電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型提供給特定應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時也保證了不同應(yīng)用系統(tǒng)的電網(wǎng)模型信息共享。 33專業(yè)圖形控件技術(shù) 應(yīng)用控件是指基于微軟公司Activex技術(shù)的可重用的軟件組件?？捎眠@些組件增加網(wǎng)頁、桌面應(yīng)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(yīng)用控件可用不同程序設(shè)計語言編寫，包括Java、c+和VisualBasic等。應(yīng)用控件一旦被開發(fā)出來，設(shè)計和開發(fā)人員就可以把它當(dāng)作預(yù)裝配組件，用于開發(fā)客戶程序。以此種方式使用Activex應(yīng)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(wǎng)頁或應(yīng)用程序的設(shè)計。 重要客戶供電風(fēng)險預(yù)控管理對電網(wǎng)資源的展現(xiàn)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(wǎng)圖形、電網(wǎng)拓?fù)?、設(shè)備開關(guān)狀態(tài)、實時負(fù)荷等方面的信息)通過圖形方式統(tǒng)一展現(xiàn)，對重要客戶供電風(fēng)險分析結(jié)果的展現(xiàn)形式同樣以圖形展示為主(包括：全數(shù)字電網(wǎng)設(shè)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(yīng)用控件來滿足要求，把電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的部分功能適當(dāng)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(yīng)用控件小巧靈活。各應(yīng)用控件都集中地實現(xiàn)與自

16、己最緊密相關(guān)的系統(tǒng)功能，該控件提供空間數(shù)據(jù)管理能力，并且能以靈活的方式與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)連接。在保證功能的前提下，系統(tǒng)表現(xiàn)得小巧靈活，能夠滿足用戶各種應(yīng)用需求。 強大的地理信息系統(tǒng)功能。這些應(yīng)用控件采用直接調(diào)用形式，無論是管理大數(shù)據(jù)的能力還是處理速度方面均不比“電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)”內(nèi)部應(yīng)用遜色。小小的應(yīng)用控件完全能提供地理圖形、電網(wǎng)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(yīng)用系統(tǒng)精密結(jié)合。由于這些應(yīng)用控件可以直接嵌入其他電網(wǎng)信息化應(yīng)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(yīng)用系統(tǒng)緊密結(jié)合。而且，其他系統(tǒng)的開發(fā)人員可以像管理數(shù)據(jù)庫表一樣熟練地管理電網(wǎng)圖形等空間數(shù)據(jù)并調(diào)用