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

華寶利

（建三江電業(yè)局，黑龍江 建三江 156200）

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、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)，集成起來進行分析，這些數(shù)據(jù)包括scADA／EMs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)層面的全局數(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)一的標準進行描述與標識，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)拓撲分析計算為手段來實現(xiàn)，還需要圖形化的形式來展示數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。而拓撲計算與自動成圖等業(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)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的標準語言，或標準網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來對數(shù)據(jù)進行使用。

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、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、標準不同的數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的格式和標準進行規(guī)范，要求企業(yè)構(gòu)建一個統(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。

2.1 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)元素標準和信息編碼體系。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，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(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。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；利用標準化的設(shè)計，可以使系統(tǒng)更加開放，使系統(tǒng)和眾多遵循CIM標準的其它系統(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。

2.2 數(shù)據(jù)整合與數(shù)據(jù)訪問

共享數(shù)據(jù)庫ETL服務(wù)負責從各數(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。

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標準接口的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)實現(xiàn)，適用于數(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)拓撲數(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)功能按照標準的規(guī)約進行封裝與部署，形成企業(yè)層面可復(fù)用、可管理、可信任的資源。如電網(wǎng)GIS系統(tǒng)提供的自動成圖服務(wù)、拓撲計算服務(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)。

3.1 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(guān)，所有服務(wù)調(diào)用方及服務(wù)提供方之間均可用統(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(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。

4 結(jié)束語

本文解決了管理信息系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)企業(yè)應(yīng)用集成的技術(shù)難點，從數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用集成兩個方面進行了積極而有意的嘗試，取得了顯著的實用化效果。但是，我們還應(yīng)該清楚地看到，數(shù)字化供電系統(tǒng)建設(shè)仍然面臨諸多難題沒有解決，數(shù)字化供電系統(tǒng)建設(shè)是技術(shù)與業(yè)務(wù)互動的過程。只有緊跟數(shù)字化供電系統(tǒng)建設(shè)的核心技術(shù)，不斷探索并實踐電網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)標準與業(yè)務(wù)標準，才能不斷解決數(shù)字化供電系統(tǒng)建設(shè)中出現(xiàn)的新問題，最終實現(xiàn)真正意義上的數(shù)字化供電系統(tǒng)。

[1]吳琳,姚建國.“數(shù)字化供電系統(tǒng)”展望[J].電力信息化，2006-10-30.