電網一體化調度管理系統的設計與應用

王曉蔚，習新魁，趙 鵬，胡文平

（1.國網河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021；2.國網河北省電力公司，石家莊 050021）

河北省南部電網（簡稱“河北南網”）一體化調度管理系統，又稱“河北南網省地縣及電網技術中心一體化調度管理系統”（簡稱“河北調度管理系統”，OMS），按照國網公司“大運行”體系智能電網調度技術控制系統建設要求，一方面實現河北南網調度控制中心部門內部跨專業的高效流程管理，省調、地調、縣調調度間的“縱向貫通”，充分發揮電科院電網技術中心在一體化調度管理系統中的作用，提高河北南網的調控專業管理水平，另一方面以國調3項分析制度為指導，建立統一的調控信息管理和查詢系統，使OMS成為河北南網各級日常調度、生產及管理的數據支撐平臺和業務支撐平臺［1－6］。

1 系統總體架構

1.1 總體應用架構

河北調度管理系統總體應用架構見圖1。

1.2 系統技術體系

該系統建設采用J2EE技術路線，可最大程度保證兼容性和開放性，憑借Java良好的兼容性、開放性，實現與智能電網調度技術控制系統基礎平臺、SG186平臺集成。系統采用多層結構體系。采用以J2EE應用服務器為中心的B／S多層分布式系統構架，提供穩定、可靠、高效、可擴展的應用運行環境。

1.3 分層架構

該系統調度管理類應用運行在二次安全防護系統安全III區，即管理信息大區，主要實現調度生產業務的流程管理；規范專業管理及調控中心內部綜合管理；采用時間、空間等多維度分析方法，對電網運行信息、二次設備運行信息、分析評價結果等數據進行綜合挖掘分析，形成分析和評估結果并展示與發布，實現一體化、規范化和流程化的調度管理。

依據調度管理類應用功能管理層次要求，應用架構分為數據層、平臺層、支撐層、業務層、管控層、決策層6層。調度管理類應用是在整合了電網模型數據、電網運行數據、電網計劃數據、電網分析統計數據、電網調度管理數據，基于調度技術控制系統基礎平臺，通過應用開發支撐軟件的快速軟件集成開發支撐，構建業務處理層、應用管控層、決策分析層應用。

1.3.1 數據層

數據層即調度生產數據中心，從邏輯上分為電網模型參數數據、電網運行實時數據、電網計劃數據、電網分析統計數據、電網調度管理數據五方面，通過平臺層與支撐層功能支持，為業務層、管控層、決策層業務應用提供基礎數據源。

圖1 河北調度管理系統總體應用架構

1.3.2 平臺層

平臺層即調度技術控制系統基礎平臺，是調度技術控制系統實時監控與預警類、調度計劃類、安全校核類、調度管理類應用運行的基礎，負責為四類應用的集成和管理提供通用的技術支撐，為整個系統的集成和高效可靠運行提供保障。調度技術控制系統基礎平臺是面向服務的軟件體系架構（SOA），能較好滿足系統集成和應用不斷發展的需要；層次化的功能設計，能有效對硬件資源、數據及軟件功能模塊進行良好的組織，為四類應用提供構建應用系統所必需的底層基礎設施，并提供統一的模型、數據、CASE、網絡通信、人機界面、系統管理等服務。與其他應用一樣共用基礎平臺統一提供的組織機構管理、人員及用戶管理、應用功能管理、角色管理、權限管理；工作流建模、工作流運行控制、工作流管理監控等基礎信息管理功能。

1.3.3 支撐層

支撐層即eOMP應用開發支撐軟件，是面向電力行業的調度管理類應用的開發運行支撐軟件，負責提供應用開發過程中所需的各項基礎技術組件和業務組件，并在調度管理類應用的運行期提供安全、穩定的運行支撐環境，見圖2。

1.3.4 業務層

業務層即業務處理中心，集中了電力調度的所有業務處理和應用功能。業務處理中心為調度管理類應用提供業務處理功能，具備智能化、自動化的特點，提供輔助業務處理的智能計算分析工具；并且為作業層提供業務處理的流程化功能，具備自動化處理、可視化監控、智能化預警功能。

圖2 河北調度管理系統應用系統支撐層

1.3.5 管控層

管控層即運營管控中心，主要包括業務管控、工作管控、智能預警、統計分析、考核評價等應用，這類應用為運營管控中心建立涵蓋業務、工作兩線，個人、部門、中心三級的“兩線三級”管控體系，并且為運營管控中心提供考核評價功能，具備統計考核、評價分析的能力，加強了電網安全風險控制。

1.3.6 決策層

決策層即決策分析中心，是一個管理和決策的平臺。決策分析中心提供了多維分析、統計報表、可視化分析等應用，具備電網運行關鍵指標（KPI）的提取及展示、各類運行信息的關聯展示、系統運行趨勢分析、風險預警提示等功能；提供豐富的智能化、可視化的輔助決策分析展示手段。

2 系統主要功能

河北調度管理系統主要實現電網調度基礎信息的統一維護和管理；主要生產業務的規范化、流程化管理；調度專業和并網電廠的綜合管理；電網安全、運行、計劃、二次設備等信息的綜合分析評估和多視角展示與發布；調度機構內部綜合管理等。其主要功能有調度工作平臺、設備運行管理、設備檢修管理、電網運行管理、運行值班管理、專業管理、內部綜合管理、專業流程管理。

2.1 一體化調度管理系統平臺

河北調度管理系統網站采用大集中模式——省調、6個地調、99個縣調以及河北電科院電網技術中心共用一套網絡與硬件平臺與網站管理軟件系統。系統通過設計從邏輯上為省調和各地調網站提供獨立的管理、維護功能及對外訪問服務，并同時兼顧省、地、縣三級系統和電網技術中心的稿件投遞、審批以及使用監督等方面上下級互聯互通的需要。

2.2 設備運行管理

設備運行管理主要實現統一設備參數管理、基建項目調度工作管理、設備退役管理、設備狀態管理、定值單管理、設備缺陷管理及繼電保護／安全自動裝置管理等功能。

2.2.1 設備參數管理

在調度技術控制系統獲取的電網模型基礎上，提供對設備參數維護權限精確定義功能，可以按照專業、調度管轄范圍，分專業、分級進行設備參數權限維護定義。保證設備參數維護的準確、有效、統一。

2.2.2 一體化遠動信息表管理

自動化遠動信息表是電網監視與控制的基礎參數。河北省創造性的提出了省地一體化遠動信息管理流程，即以地調信息表為基礎，統一省地信息表的格式和內容；以標準化為技術手段，建立信息表審批制度和流程，省地都采用同樣信息表。

省地一體化管理流程主要用于新、改、擴建工程中遠動信息發生改變的情況，任何信息表的變動都需要通過流程進行審批。流程主要包括編制、初審、審核、審批、簽收、執行和歸檔，各環節都實現了短信通知功能。

2.2.3 省地一體化缺陷管理

河北省調結合“大運行”體系下調控一體化管理模式，建立了省地一體化自動化缺陷管理流程，該流程共包含了5個環節：啟動故障、故障分析、故障處理、故障驗收和故障統計，各環節都實現了短信通知功能，實現了對缺陷的閉環管理。

2.3 設備檢修管理

設備檢修管理主要實現一次設備檢修計劃、二次設備檢修申請等功能。河北省調結合安全內控機制建設要求，開發建設了省地一體化自動化檢修流程。該流程主要用于省、地調所轄主站和廠站的檢修工作，主要包括申請、審核、會簽、批準、簽收、開工、竣工和統計分析等8個環節。

2.4 一體化調度工作平臺

河北調度管理系統工作平臺主要功能包括：工作界面、工作分配、工作請示、工作協調、工作日志管理、工作計劃等，系統面向河北南網所有調度單位和電網技術中心，各級單位均可登錄工作平臺進行日常工作管理，所有模塊均與短信平臺相結合，大大提高了工作效率。

2.5 電網運行管理與運行值班管理

電網運行管理主要實現操作票管理、應急預案管理、事故報告管理等功能。運行值班管理主要實現調度日志、自動化運行日志等功能。

3 系統關鍵技術

該系統關鍵技術及特點有以下幾個方面。

a.系統引入集約化、一體化的管理理念，以精細化管理為基本要求，全面實現河北電力調度生產的流程化管理和規范化管理，全面實現調度生產的流程化管理和規范化管理，實現與其它專業系統及上下級調度機構間的互聯互通。

b.系統綜合運用數據庫技術、數據交換技術在電力調度安全III區建立統一的集各種實時數據、設備資源數據、業務數據、報表分析數據于一體的調度生產數據中心，實現信息共享，并為今后更高層次的數據分析與挖掘應用奠定基礎。

c.系統融合當前業務基礎軟件平臺的理念，基于模型驅動和組件化的思想建設面向調度業務的應用支撐平臺，在統一平臺的支持下構建OMS系統。系統基于J2EE技術架構的多層B／S結構和組件應用的模式，實現了表現層、業務層、數據層的分離，為業務系統的擴展提供更好的伸縮解決方案。

d.在應用支撐平臺的基礎上，建成國內第1套J2EE技術體系，以大集中方式部署的省地縣以及電網技術中心一體化調度運行管理應用系統，系統采用面向服務（SOA）架構以及“組件＋軟件總線”技術，為系統構建松散耦合的體系結構，提高系統的擴展性。

e.系統標準的CIM公共信息模型提出數字電網模型的概念，并在系統中內置數字電網模型。數字電網模型是用于描述電網網架結構及網架結構中各種電力對象（如廠站、電力設備）的領域級模型。任何一級電網調度管理機構所管轄的特定電網都是數字電網模型的一個實例，是按照這套規約定義出來的描述實際電網類和對象的集合。數字電網模型是完整的，既包括對各種電力對象的描述，同時也包括對電網網架結構的描述。數字電網模型是統一的，能為電力調度的各個專業應用提供統一服務。

f.遵循WFMC（Work Flow Management Coalition）參考模型，采用工作流技術實現調度管理所需的各種流程化應用。工作流系統包括工作流設計器、工作流運行系統、工作流監控系統三部分，工作流運行系統包括工作流引擎。工作流系統提供圖形化的過程建模工具，能根據實際需要實現業務過程的建模；工作流引擎支持直流、分流、同步控制等，滿足流程控制的靈活性，為業務過程的優化和重組提供支撐，能提供任務激活、任務到達、任務超時等流程事件的輔助通知，工作流監控系統提供流程在線監控功能，以幫助集中監控各種流程的實時運轉情況，定位業務流程的不合理環節，并可對這些流程進行干預，為業務優化、流程重組提供輔助手段。

g.采用適配器＋數據總線技術實現異構系統之間的數據交換，異構系統之間的數據交換系統采用E語言和XML作為數據交換的標準格式，使數據不僅是平臺無關的，而且是廠商無關的。數據交換系統包括適配器、數據總線、控制器，使系統具備更強的可維護性、可擴充性。

數據適配器具備連接數據源，實現導入、導出功能，加密解密功能，數據傳輸功能，數據適配器能根據用戶定義的規約在控制器的控制下將導出的數據發送到數據總線上，同時根據規約在控制器的控制下到數據總線接收需要的數據；數據總線作為數據收發／轉發的網關和郵局，專門負責整個網絡環境下的數據傳遞，數據源通過適配器將源數據發送到總線上，總線根據數據轉換規約將源數據轉換成目的數據，目的子系統則通過數據適配器到總線上獲取已轉換好的目的數據。

h.采用多級業務授權管理模式、基于角色的權限管理策略，使權限管理安全、靈活。系統支持5級業務授權管理模式：應用級授權、類型級授權、對象實體級授權、對象屬性級授權和工作流授權，每級授權都能進一步細分到具體功能或操作，從而實現多粒度權限劃分和管理；支持基于角色的權限管理模型，通過角色建立起用戶和資源間的聯系，使得權限轉移和代理可以有效控制。

4 系統應用分析

河北調度管理系統共包括64個功能模塊，已經上線并正常使用36個流程。該系統投運以來，總體運行穩定，實用化效果良好，河北電力調度控制中心調度控制處、調度計劃處、系統運行處、繼電保護處、自動化處、綜合技術處、設備監控處的相關業務已經由該系統獨立承載。

基于D5000基礎平臺的調度管理系統促進并強化了統一調度、分級管理的體系建設。在遵循統一調度原則的基礎上，河北電力調度中心調度管理系統對“全網調度計劃（運行方式）的編制和執行、全網的運行操作和事故處理、全網的調峰、調頻和調壓、協調和規定全網的繼電保護與安全自動裝置及調度自動化和通信系統的運行、協調水電廠水庫的合理運用”等業務的統一組織、指揮、協調提供了科學的決策依據和有力的支撐。

該系統幫助電網調度機構快速采集并及時處理電網狀態信息，并按照電網運行的整體需要，制定調度計劃，合理安排運行方式，實現對電網調度運行的在線監視、分析、輔助決策和控制，增強調度系統駕馭大電網能力。

通過對電網運行控制類、調度計劃類、統計分析類等指標的分析和評價，該系統形成了對電網控制精確性和運行方式安排科學合理性的閉環反饋機制，實現了對電網運行精細化管理，確保電網安全穩定運行。另外，強化了基礎管理，完備了調度生產設備信息（尤其是二次設備信息），通過對設備的分析，能夠找出影響設備穩定運行的潛在因素。

該系統建立了統一的業務模式，在管理的系統化、常態化、流程化、標準化等方面進行規范，強化了電網調度業務中各崗位的協同工作能力，消除調度生產過程中的差錯和違章，消除人為責任事故的根源，強化了上級調度對下級調度的專業指導和監督。

5 結束語

作為調度業務承載平臺，河北調度管理系統具備設備運行管理、設備檢修管理、電網運行管理、運行值班管理、專業管理、內部綜合管理、專業流程管理、調度工作平臺等功能。系統的成功實施實現了由省調和地調共同調度管理的模式，為其他省級電網科學化、精細化、集約化、規范化的電網調度管理提供借鑒。

［1］ 王紅珍，魏曉玲.供電局調度生產管理系統的設計與實現［J］.計算機與數字工程，2012，40（5）：38－40，157.

［2］ 汪勝和，葉恩華，陳家庚，等.安徽省調調度日志管理系統［J］.電網技術，2000，24（2）：57－60.

［3］ 李廣懷，栗 然.分布式調度管理系統的研究與開發［J］；電力科學與工程.2005，（1）：39－42.

［4］ 林 峰，胡 牧，蔣元晨，等.電力調度綜合數據平臺體系結構及相關技術［J］.電力系統自動化，2007，31（1）：61－64.

［5］ 伍凌云，茍驍毅，肖 嵐，等.基于PI3000平臺的OMS的設計與實現［J］.微計算機信息，2009，（24）：24－26，5.

［6］ 陳永清，石永革，黃 艷.基于B／S模式的電網調度信息系統的研制［J］.計算機與現代化，2004，（6）：49－51.

［7］ 周厚源，許玉英.地區電網調度管理系統［J］.農村電氣化，2007，（5）：39－41.

［8］ 朱利偉.基于企業信息重組的電網調度管理信息系統設計與實現［D］.山東大學，2007.