OCS與OMS交互技術研究

趙瑩,王瑞殿

(1.云南電力調度控制中心,昆明 65001；2.南京南瑞集團公司信息通信技術分公司,南京 211100)

OCS與OMS交互技術研究

趙瑩1,王瑞殿2

(1.云南電力調度控制中心,昆明 65001；2.南京南瑞集團公司信息通信技術分公司,南京 211100)

介紹在建設OS2系統時對跨安全區的數據和服務交互進行了研究,在確保現有安全區架構不變的前提下,在OCS與OMS系統中分別部署了高速數據總線和通用服務總線,通過建立具備接收及廣播內部消息、接收及發送報文消息的代理服務器來實現運行總線的跨區訪問。系統通過實時數據交互,靜態安全分析、靈敏度分析等服務調用和一體化運維管理子系統的建設驗證了該跨區訪問方法,實現了OCS與OMS的互動。

OSB；通用服務總線；高速數據總線；跨區訪問

1 前言

一體化電網運行智能系統主要分為一體化電網運行智能系統 (OCS,operation control system)和一體化電網運行管理系統 (OMS,operation management system),分別部署在生產大區與控制大區,Ⅰ/Ⅱ區與Ⅲ區之間使用網絡隔離裝置實現物理隔離,正向隔離裝置支持TCP/UDP單項報文傳輸,而反向隔離裝置只支持帶簽名的E語言等格式化文本傳輸。安全區的劃分使得各區之間的數據通信無法直接跨區進行,因此,各應用系統不能直接采用服務調用的方式進行應用集成,而必須通過符合正反向隔離裝置來進行間接的集成,將必要的數據進行跨區共享對總線的實現就顯得非常重要。

OSB總線作為連接一體化電網智能系統各功能模塊的邏輯總線,其包括高速數據總線和通用服務總線,是提供橫向和縱向互聯的基礎設施,是各級電網運行系統內部及相互間互聯互通的載體。高速數據總線是為實時類應用提供高效可靠的進程間通信機制、訪問接口以及總線管理功能的總線系統；服務總線是對各種企業服務的智能化的集成和管理中介,實現被集成的各個企業服務之間的數據匯總、數據整合以及信息共享。

2 OSB總線跨區交互

電網調度體系同時需要OMS系統和OCS系統提供支撐,OMS系統應用需要OCS系統應用綜合產生的歷史實時數據信息進行運行管理統計分析,OCS系統應用需要OMS系統應用產生的發供電計劃、電網模型數據、穩定限額等信息管理數據。為完成 OCS與 OMS的雙向交互,目前在OCS與OMS中分別部署了OSB總線。

其中 OSB總線包含實時高速總線和服務總線。

高速數據總線作為OSB總線的重要組成部分,實現進程間 (計算機間和內部)的高速數據通信,具有消息發送、接收、訂閱、發布等功能,以接口函數的形式提供給各類應用；高速數據總線基礎功能包括報文傳輸方式、發送和接收機制,報文傳輸方式：為適應各種應用對實時性和可靠性的不同要求,高速數據總線支持基于TCP協議的傳輸方式、基于UDP協議的廣播傳輸方式、基于UDP協議的組播傳輸方式等多種傳輸方式。

SOA服務總線實現服務在線注冊與發布、服務查詢、服務統一管理、服務同步處理；并支持異構環境中的服務、消息以及基于事件的交互,并且具有適當的服務級別和可管理性,提供對標準數據交換、服務的支持。

2.1 高速數據總線交互

由于隔離裝置只允許數據單向傳遞的特性,為實現總線跨安全區的報文傳輸,需要增加安全區的報文轉發程序,部署在每個安全區中與網絡隔離裝置相聯的服務器上 (以下簡稱中轉服務器)。安全區Ⅰ與安全區Ⅲ之間為實現信息交互,高速數據總線既需要能將安全Ⅰ區中的內部節點報文消息發至安全Ⅲ區中的內部節點又需要能將安全Ⅲ區中的內部節點報文消息發至安全區Ⅰ中的內部節點。

主要功能包括四部分：

1)安全區Ⅰ的正向中轉服務器功能；2)安全區Ⅲ的正向中轉服務器功能；3)安全區Ⅲ的反向中轉服務器功能；4)安全區Ⅰ的反向中轉服務器功能。見圖1所示：

2.1.1 安全區Ⅰ正向中轉服務器功能

1)接收內部節點的廣播消息,包括心跳消息 (保持活躍)、加入通道消息以及離開通道消息等,以維護自己現場內的節點、進程信息；

圖1 高速數據總線跨區交互圖

2)在內部節點中廣播本節點信息,特殊標示中轉節點信息,以讓其他節點獲知中轉服務器的存在；

3)接收內部節點需要轉發給安全區Ⅲ的報文消息 (該報文消息可能是發送到安全區Ⅲ的某個節點的,發送源根據發送接口中的參數以及邏輯確定是否需要發送給中轉服務器),放在共享內存 (設為SHM1)中；

4)發送需要發送給安全區Ⅲ的報文消息,該消息取自于 (3)中提到的共享內存SHM1。2.1.2安全區Ⅲ正向中轉服務器功能

1)接收內部節點的廣播消息,包括心跳消息 (保持活躍)、加入通道消息以及離開通道消息等,以維護自己現場內的節點、進程信息；

2)在內部節點中廣播本節點信息,特殊標示中轉節點信息,以讓其他節點獲知中轉服務器的存在；

3)接收從安全區Ⅰ正向中轉服務器發送過來的報文消息,放在共享內存 (設為SHM2)中,與安全區Ⅰ正向中轉服務器應具有的功能方案的第 (4)項對應；

4)將接收到的報文消息按照目的節點發送給內部的節點,消息取自于 (3)中提到的共享內存SHM2。

2.1.3 安全區Ⅲ反向中轉服務器應功能

1)接收內部節點的廣播消息,包括心跳消息 (保持活躍)、加入通道消息以及離開通道消息等,以維護自己現場內的節點、進程信息；

2)在內部節點中廣播本節點信息,特殊標示中轉節點信息,以讓其他節點獲知中轉服務器的存在；

3)接收內部節點需要轉發給安全區Ⅰ的報文消息 (該報文消息可能是發送到安全區Ⅰ的某個節點的,發送源根據發送接口中的參數以及邏輯確定是否需要發送給中轉服務器),將報文消息轉換為格式化文本形式,并放在反向隔離裝置提供的指定目錄處；

4)發送需要發送給安全區Ⅰ的報文消息,該消息取自于 (3)中提到的反向隔離裝置提供的指定目錄。

2.1.4 安全區Ⅰ反向中轉服務器應具有的功能如下：

1)接收內部節點的廣播消息,包括心跳消息 (保持活躍)、加入通道消息以及離開通道消息等,以維護自己現場內的節點、進程信息；

2)在內部節點中廣播本節點信息,特殊標示中轉節點信息,以讓其他節點獲知中轉服務器的存在；

3)接收從反向安全區Ⅲ發送過來的格式化文本消息,將格式化文本轉換回原報文格式并放在共享內存 (設為SHM3)中；

4)將接收到的報文消息按照目的節點發送給內部的節點,消息取自于 (3)中提到的共享內存SHM3。

2.2 通用服務總線交互

服務總線交互見圖2所示：

圖2 管理區調用生產區服務示意圖

分別在生產區OCS系統和管理區OMS系統中部署一臺服務器,以三區向一區請求服務為例,實現步驟如下：

1)OMS中某應用向OMS服務總線發起請求,OMS服務總線將請求發送給OCS總線在三區的客戶端；

2)OCS服務總線客戶端接收到服務請求后,根據業務線對請求參數進行必要的處理；然后將請求序列化為字符串后通過ftp協議上傳到文件服務器的請求緩存區。反向隔離裝置實時監聽文件服務器的請求緩沖區。

3)反向隔離裝置監聽到管理信息大區的文件服務器的請求緩存區有文件時,讀取后反序列化為http請求并將請求放到生產控制大區的文件服務器的請求緩存區,同時刪除請求數據 (避免重復掃描)；

4)OCS在一區的服務總線根據http請求調用該區的應用服務；

5)生產控制大區的web應用響應給該區的消息總線；

6)OCS的服務總線將響應序列化為字符串后通過ftp協議上傳到生產控制大區的文件服務器響應緩沖區；

7)正向隔離裝置監聽到生產控制大區的文件服務器的響應緩存區有文件時,讀取后反序列化為http請求并將請求放到管理信息大區的文件服務器的響應緩存區,同時刪除響應數據 (避免重復掃描)；

8)OCS在三區總線的客戶端將響應數據返回給OMS的服務總線,OMS總線將數據返回給調用客戶端。

3 OCS與OMS互動

3.1 數據交互

OCS系統實時庫中目前存儲了 SCADA、WAMS、水調、繼電保護故障信息、安穩等系統的歷史實時數據,目前已通過正向隔離器裝置以鏡像庫形式提供給OMS系統使用。OCS系統中的電網模型、圖形按照正向隔離器裝置的傳輸方式,通過文件代理接口傳送至OMS系統。

OCS與OMS間涉及到調度日報計算、發電曲線展現、調度指揮信息化平臺發電曲線調整、電壓考核、網損統計、南網數據中心配套負荷數據交換等模塊的數據交換。實時數據由OCS通過E格式文件轉發至實時數據前置機指定位置,收到數據文件后,由實時數據加工程序對E格式文件進行分析處理,并根據廠站對應關系庫中的關系記錄,將廠站轉換成OMS相關功能中所能識別的編碼,以及目標端所需要的數據結構,再由數據分發功能對按目標端的數據要求,分發入庫或保存為指定格式的數據文件。

3.2 服務交互

OCS通過服務發布的方式將相關服務發布到總線注冊中心,OMS可通過服務總線調用OCS系統中調取潮流斷面、靜態安全分析、靈敏度分析等服務。

基于OSB實時總線實現實時告警服務功能,建立一直在線可用的事件與告警服務,統一處理各類應用的報警事件,并根據配置的告警方式發出告警。告警服務提供各類事件和報警的定義,處理以及具體告警信息的管理功能。

在系統建設過程中,還實踐了一體化全景模型運維互動功能,OMS系統利用基礎支撐平臺通用的業務流引擎,開發了一體化全景模型運維管理子系統,該系統實現的目的在于嘗試OMS作為電網模型建立、電網參數維護的源端,通過規范化的流程管理,將電網模型維護成果送給OCS進行運用,達到電網模型的 “源端維護、全局共享”。

4 結束語

在一體化電網運行智能系統中,通過電網OS2系統的建設,充分實踐了運行服務總線在不同的隔離區進行信息交互的方式,并展現出了OCS與OMS的互動效果。系統的建設方式為最終實現一個 “橫向協同、縱向貫通”的一體化電網運行管理系統提供了論證。

[1]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.

[2]邴曉燕,邵貝恩.基于SOA的企業應用跨安全域訪問控制[J].清華大學學報 (自然科學版),2009,49(7)：35-38.

[3]孫浩然,田業.二次系統跨安全區數據傳輸方法及其在負荷預測中的應用 [J].電網技術,2011,6(19)：50-53.

Research and Application on Operation Control System and Operation Management System

ZHAO Ying1,WANG Ruidian2
(1.Yunnan Power Dispatch And Control Center,Kunming 650011；2.Information Technology&Communication Company,NARI Group Corporation,Nanjing 211100)

Yunnan Power Grid had full study on the interactive data and services which are in the different security zone.Ensure there is not any changing in the existing structure of the safety zones,we both build High-speed Data Bus and Universal Service Bus in OCS and OMS,then we arrange some proxy servers which can receive and broadcast inside information,send and receive packets messages to realize the interaction between different safety zones.On the project,we build some functions to validate the cross-access methods,like real-time data exchange,and some service calls including static security analysis,sensitivity analysis and so on, we also construct an integrate maintenance management subsystem.They all prove and confirm the interaction of OCS and OMS.

Operation Service Bus；Universal Service Bus；High-speed Data Bus；cross access

TM73

B

1006-7345(2014)02-0060-04

2013-11-30

趙瑩 (1983),女,工程師,云南電力調度控制中心,主要從事調度自動化及信息化工作 (e-mail)three-9@163.com。

王瑞殿 (1986),男,助理工程師,南京南瑞集團公司信息通信技術分公司,主要從事電力調度管理信息化項目管控工作(e-mail)ruidianwang@126.com。