電力行業精益化IT支撐平臺

馬 斌 鐘方偉 周 平 孫 浩

電力行業精益化IT支撐平臺

馬 斌 鐘方偉 周 平 孫 浩

本文主要研究電力行業信息通信系統建設、建轉運、運維全過程精益化管控的支撐平臺；首先闡述了電力行業精益化IT支撐平臺建設的必要性，其次論述精益化IT支撐平臺建設的技術路線，詳細說明技術框架中包含的研究內容，然后論證了電力行業精益化IT支撐平臺的設計方案，以及支撐平臺數據集成的多數據源信息訪問和檢索方法，最后通過實例論證了方案的可行性，對平臺在電力行業的應用效益做了總結，對平臺的可擴展性做了展望。

隨著堅強智能電網的全面建成和全球能源互聯網概念的提出，信息通信技術已滲入發電、輸電、變電、配電、用電、調度各環節，成為電網的核心中樞神經網，全面支撐送端電網的安全穩定運行。

隨著信息數據共享融合工作的不斷推進和電力大數據時代的到來，信息系統間的耦合度和關聯度越來越高；通信網作為電力生產的支撐網絡也隨著大電網建設，分布范圍越來越廣，網絡結構越來越復雜，而通信調度主要通過不同產品的網管系統對不同廠家的設備和通道的運行狀態進行實時監控，無法從整體對通信網運行狀態進行監控和告警管理。運維人員需花費大量的時間和精力進行檢修風險評估分析，且稍有疏忽將會導致電網運行風險；而且，人員增長嚴重滯后于信息通信系統的增長速度，遠遠無法滿足運維工作的需要。

為解決海量信息通信建設運維任務與信息通信運維技術人員缺乏的矛盾，提高信息通信系統建設質量、運維水平，實現資源優化配置信息通信系統建設、運維無縫對接和項目全過程閉環管控，需要研究設計電力行業精益化IT支撐平臺，通過數據構建、數據采集配置和數據關聯分析，實現信息通信系統運行狀態監控、檢修風險預警、資源動態拓撲展現等功能，大幅提高運維效率和系統運行可靠性。

平臺研究技術路線

平臺技術框架

平臺研究遵循三條主線展開：一是基礎資源層構建，以信息化工程建設數據、信息通信資源配置數據、配置關聯關系數據為核心；二是數據采集與配置，橫向貫通平臺建設、建轉運、運維三個環節的資源配置數據，縱向通過各類網管系統采集運行狀態數據，并對數據進行分類處理；三是數據相關性分析，基于資源配置數據和狀態數據進行可靠性、預評估、告警和故障等分析。

圖1　精益化IT支撐平臺技術框架

平臺通過生產經營管理系統來構建、管控信息通信項目建設數據；通過IT運維資源管理系統來構建信息資源配置數據、管控資源配置關系屬性、動態創建信息網絡拓撲關系，同時對信息系統檢修過程展開預評估；通過通信資源管理系統，構建通信資源配置數據、管控通信資源配置關系屬性、動態創建信息網絡拓撲關系，并貫通通信網管，采集通信系統運行狀態數據、分析運行狀態趨勢。平臺提供統一的數據源檢索、采集工具，實現數據共享。

圖2　精益化IT支撐平臺資源配置框架

資源配置框架

電力信息網絡系統以設備資源為主體，以各種關聯關系為線索，構建了承載電力業務的信息通信網絡，但是，信息和通信類資源分類多、屬性差異較大、關聯關系復雜，因此必須構建一種可配置的資源描述數據結構，并且可以表達多種連接關系的關聯關系結構。

圖3　數據分析框架示意圖

圖4　精益化IT支撐平臺架構

以配置項的各類屬性值來承載信息通信資源的數據信息，以配置項關聯關系描述信息通信資源之間的多維業務關系，實現系統資源的可配置化，將基于系統資源的管控轉化為基于配置項和關聯關系的操作，從而提供統一數據模型是平臺實現數據共享、采集和分析的基礎。

在資源配置模型中，以工程建設資源、信息配置資源、通信配置資源為配置單元層級，縱向梳理各級配置屬性。在各層級內，以系統內配置單元的邏輯關系為線索，建立關聯關系。結合ETL技術基于多維數據源采集配置數據，根據配置項屬性構建配置資源倉庫。

在信息資源管理環節，以應用系統“端到端”的完整服務提供為線索，以應用、數據庫、主機、存儲、網絡設備等關鍵系統設備為配置單元層級，縱向梳理各級配置子項。在各層級內，以系統內配置單元的邏輯關系為線索，橫向梳理配置子項間關聯關系，實現針對所有信息系統各項配置資源的“基線化管理”。

在通信資源管理環節，主要對各類通信資源的屬性信息、連接信息、動靜態資源關聯關系和各層資源關聯關系進行維護和管理，實現通信網絡各種通信資源數據的規范、常態管理，包括空間基礎信息、配線信息、光纜信息、傳輸設備及邏輯信息、數據網設備及邏輯信息、支撐網設備及邏輯信息、接入網設備及邏輯信息、業務網設備及邏輯信息、輔助設備信息、通信電源的維護管理。

圖5　分布式信息資源訪問方法

數據分析框架

精益化IT支撐平臺的重要功能是為信息通信系統的穩定運行提供服務，因此基于運行狀態的可靠性分析和檢修操作的可行性分析是關鍵應用。

針對信息通信系統的建設費用、運維成本、運行時長、運行狀態、故障次數、檢修次數，通過資源配置模型、配置資源倉庫、運行狀態數據倉庫，采用數據挖掘聚類算法來計算可靠性指標。

系統檢修是對信息通信系統穩定運行帶來較大影響的操作，由于系統關系復雜性、承載的業務重要性等因素，國家電網公司對檢修計劃和檢修方案都有嚴格的要求，在規定的時間窗口完成的檢修操作做出了明確的規定，檢修方案必須經過嚴格評審通過才能執行。因此，通過模擬演練檢修操作步驟，對檢修方案的影響范圍和可行性進行關聯分析，實現檢修預評估工作，是數據關聯分析的關鍵技術。

平臺體系架構設計

平臺系統架構

電力行業精益化IT支撐平臺，面向大規模IT建設、復雜關聯關系的信息通信系統的建設、建轉運和運維管控，通過配置資源共享、數據關聯性分析，實現建設領域的生產經營管理系統、建轉運和運維領域的IT運維資源管理系統和通信資源管理系統進行集成創新。

平臺通過數據采集和系統集成接口兩種方式，實現電網企業信息通信系統的數據源集成，包括業務系統日志、網絡運行狀態、系統監控、通信網管等數據資源；通過生產經營管理、IT運維管理、通信資源管理三個子系統，實現信息通信項目建設資源、信息系統配置和運行資源、通信系統配置和運行資源的全過程管控；通過分布式信息資源訪問方法，實現平臺范圍內多維數據源的共享訪問，通過分類信息檢索方法實現數據資源的自定義分類檢索，提高訪問和檢索效率。

圖6　平臺應用實例

多源數據檢索

精益化IT支撐平臺面向建設、建轉運、運維三個環節，管控項目過程數據、信息資源數據、通信資源數據三個領域的資源，平臺要對三個數據源進行數據訪問和分類，構建主題數據倉庫，為此，設計一種基于web service的分布式信息資源訪問方法，用以實現分布異構信息資源的訪問。通過為用戶提供查詢接口和返回查詢結果的信息資源訪問代理，在注冊中心對用戶發起的查詢請求進行Web Service 服務發現，與綁定的Web Service 服務代理以及對用戶查詢請求進行數據解析的信息資源集成代理實現。其流程如下圖5所示。

平臺管理的數據涉及支撐電網運行管理的所有信息通信建設和資源數據，涉及數據量大、關聯關系復雜，因此，設計基于分類的快速信息檢索方法，通過對信息資源進行分類，縮小檢索范圍，從而實現在某一類別內進行檢索時，能夠提高信息檢索的準確率。該方法用于對合同、項目信息，以及信息、通信資源的分類，從而按照配置項屬性構建分類數據集，實現各類資源的快速檢索。

實現與展望

電力行業精益化IT支撐平臺實現了信息通信系統建設、建轉運、運維全過程管控，提高運維效率和系統運行可靠性，全面支撐送端電網穩定運行，促進電力生產中樞神經網的健康、穩定運行。平臺的建設和應用，使得電網信息通信運維人員的人均運維資產能力從100萬元提升至500萬元的水平；提高工作準確性，減少運維工作量，系統巡檢工作量由原來每次2h縮減到現在30min。圖6為信息系統資源配置關系和通信網絡智能檢修應用場景。

“十三五”國家電網在新疆投資超千億元，精益化IT支撐平臺在電網智能化應用方面前景廣闊，對新疆維吾爾自治區打造國家能源基地戰略具有重要意義。同時，為保障智能電網安全建設和全球能源互聯網的推廣應用，平臺將緊跟信息通信系統運維的最新技術發展，并應用于平臺的功能擴展和技術提升。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.24.020