調度運行可視化匯報系統
——基于電網調度數據中心

李群山 徐 瑋 葉健輝 王 梓 劉慧勇 馬 富

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調度運行可視化匯報系統
——基于電網調度數據中心

李群山 徐 瑋 葉健輝 王 梓 劉慧勇 馬 富

針對目前電網數據海量化、監控畫面日益增多的特點，電網可視化研究越來越迫切。本文通過集成現有電網運行信息，構建電網調度數據中心，并基于該數據中心，提出了調度運行可視化匯報系統的系統架構；通過對定制界面開發工具、數據交換工具系統以及統一權限控制管理關鍵技術的研究，實現了電網調度運行信息界面的可視化配置與個性化展示、電力系統信息資源的統一和共享以及對調度運行信息的規范、安全、可靠訪問。

在電網數據海量化、監視畫面日益增多的特點的環境與背景下，電網可視化研究越來越迫切。它作為智能調度的關鍵技術之一。是電力科學與計算機等學科的交叉與延伸，是電網調度自動化技術的一個拓展。調度可視化借助計算機圖形學技術將電網運行枯燥的數據靈活的、實物化的、動態的方式進行展示，計算出準確反映系統狀態的簡潔指標并給予直觀顯示。例如，一幅動態畫面表達大量數字才能表述的信息和數字間潛在聯系，通過圖形信息更能清楚地體現等。

電網調度機構致力于研究的重要課題之一就是對電網調度信息進行分析、處理和篩選，對格中分區、分類指標體系提出可視化表示需求，對調度數據進行深度分析并形象生動地顯示電網運行信息的決策信息，實現電網調度的形象直觀的可視化表述。將現有的生產OMS、電網概況、早報系統，運行監視等系統集中到同一個平臺上進行查詢和圖形化顯示，實現電網管理的規范化管理。

本文首先基于智能電網調度技術支持系統體系結構的基礎平臺，提出了基于電網調度數據中心的調度運行可視化匯報系統的系統架構，自下而上規范了信息源種類、應用服務使用方式、開發平臺所需關鍵技術以及系統展示的應用模塊。通過分別對定制界面工具、數據交換工具系統以及統一權限控制管理等關鍵技術點進行詳細闡述，明確了本系統實現過程中調度數據中心的構建方式、可視化展示界面的開發模式以及用戶權限的管理方式。最后，基于上述關鍵技術，對電網運行信息可視化展示的實例進行了分析。

系統介紹

系統概況

調度可視化類應用是實現電網運行數據圖形化展示的技術保障。電網的發展越來越快，規模越來越大、數據量越來越龐大，傳統的展示形式以難以滿足現有需求。隨著技術的發展可視化展示成為電網的主要數據展示手段。通過圖形化的方式進行數據展示。減少用戶的認知負擔，對于用戶來說更為簡便易用。

基于電網調度數據中心的調度運行可視化系統結合構件化和領域分析設計理念，基于智能電網調度技術支持系統體系結構的基礎平臺，以遵循統一規范和標準為基礎，采用計算機、網絡、通信、多媒體等領域中相關前沿技術實現。

系統架構

基于電網調度數據中心的調度運行可視化系統的系統架構如圖1所示，為了滿足快速開發、方便管理、易于維護的需求，本系統著重于配置工具的研發，具體包括：GF可視化開發工具、數據整合工具、權限管理工具等，從而能夠利用靈活的配置工具，快速搭建新應用或建設應用，實現軟件的快速部署及實用化，縮短研發及工程周期，降低運維資源投入，滿足電網調度規范化、流程化和一體化的管理要求，強調管理業務數據的對象化、信息化、精細化、流程化。

本系統在架構設計上具有以下特點：

在應用人機交互方面，突出快速響應、支持多用戶并發、細化權限管理、深化可視化顯示；

在應用接口方面，在同質的智能電網調度技術支持系統及相關應用間突出與基礎平臺的一體化、遵循智能電網調度技術支持系統標準、通過GDS公共數據服務實現系統間信息交互；在非同質的遺留系統的數據接口方面推薦采用基于SOA架構快速集成。在應用性能指標方面，突出系統的安全性、高可靠性、開放性及易用性。

關鍵技術研究

定制界面開發工具

概述

圖1　系統架構圖

在軟件開發中圖形用戶界面是指采用圖形方式顯示的軟件操作的用戶接口。圖形界面減少用戶的認知負擔，對于用戶來說更為簡便易用。GF是一整套的圖形化界面開發工具， 它由 GF編輯工具、GF瀏覽器、內置組件以及一系列開發規范構成，采取Flex技術進行主題畫面展示，設計畫面特效，支持多維度全景數據展示分析。本系統采用GF開發工具用于調度早報、全景展示分析等功能模塊。GF系統組成如圖2所示。

圖2　GF系統組成

圖3　數據交換工具架構圖

關鍵技術點

（1）可視化的編輯操作

GF編輯器采用可視化的圖形化編輯界面，開發人員使用時可以根據所見即所得的效果進行頁面布局調整，減少以往開發時需要運行時才能查看效果的弊端。在編輯器啟動期間會初始化GF平臺使用到的所有的組件庫，作為資源緩存在內存中，并創建組件列表。

（2）數據離線加載

GF開發工具提供離線數據加載功能，使用項目可直接讀取本地數據文件，而不需要請求遠程服務器端數據，使用此種方式加載數據可減少對服務器的請求次數可大大提高數據加載效率，并且由于減少了對服務器的請求次數相應的也減少了由于網絡環境影響而出錯的概率提高系統的穩定性。

（3）界面緩存技術

GF平臺在進行頁面顯示時，在首次加載時同樣會加載界面信息和數據，但在首次加載后會將界面信息緩存在用戶臨時文件夾中，在后期系統運行中同頁面的用戶請求將不再加載界面信息而只加載數據信息，極大提高加載效率，提高用戶體驗。

（4）跨平臺、跨瀏覽器運行

使用GF開發平臺創建的應用項目可以實現跨平臺運行并且兼容眾多瀏覽器，可實現一處編譯開發到處運行的目標。

數據交換工具系統

概述

基于ETL整合的數據交換工具系統通過采用最新行業標準，接入并整合調度自動化各個應用系統的硬件資源和信息資源，建立統一調度生產實時數據中心，實現電力系統信息資源的統一和共享，進而為電網調度生產、管理決策提供可靠的數據資源和有力的綜合分析與應用手段。

系統包括數據交換、整合、服務、分析和門戶網站五大功能組件，共同構建了標準、開放、靈活、穩定的基于ETL整合的數據交換工具系統。該系統遵循IEC61970標準、采用面向服務（SOA）的架構、WEBSERVICE技術、XML技術、ETL技術、數據倉庫技術、BI分析技術等先進實用的IT技術，保證了系統的技術先進、功能開放、運行穩定和維護方便的重要工程技術要求。

因為基于ETL整合的數據交換工具系統遵循智能電網調度技術支持系統技術規范、網絡環境、軟件架構、數據資源采集、存放和交換等方面的一體化設計和實施，所以有效避免了單一、小系統重復建設的帶來的硬件、軟件、維護等方面的冗余投資，實現了“統一設計、分步實施、分責維護、分權共享”的節約化建設目標。數據交換工具架構圖如圖3所示。

關鍵技術點

（1）采用了面向服務（SOA）的系統設計

在軟件工程方法上，采用最新的面向服務（SOA）的軟件工程方法。在體系架構上，采用了J2EE的多層架構和客戶服務器的C/S架構相結合的方案。在編程語言上，采用了先進成熟的JAVA語言、C++語言、PL/SQL語言相結合。在功能算法等諸多方面，都采用先進的計算機技術和理論，應用功能夠體現其實用性。系統廣泛使用當前世界發展前沿的新技術，比如分布式對象技術、中間件技術、實時CORBA技術、UIB技術、元數據技術、XML技術、JAVA技術等，這些技術的采用保障了系統的先進性。

（2）支持分布式、負載均衡服務運行環境

系統采用雙冗余、多冗余和群組相結合的硬件設備配置。主要設備如各種服務器、網絡交換機等均采用雙冗余配置。對歷史數據服務器采用集群技術配置，網絡支持雙網冗余配置技術。因此，系統從硬件基礎上提供了可靠性的保證。系統支持在其他服務器配置備用的歷史數據庫和備用的實時數據庫技術，在主備數據庫均故障情況下進行數據服務功能轉移。

系統集成平臺軟件基于JAVA和IT標準研制的各種服務支持多機配置，實現分布式配置和負載均衡功能。在不同節點間實現數據交換任務的負載均衡和異常備用功能。提供了完善的功能可以保證各種故障的及時發現、及時定位、切換、隔離、報警和恢復。

（3）實現了SOA環境下的數據服務

實現了數據服務的定制和訂閱，可以通過定時、服務推送、通知服務等方式啟動或獲取已經定制的數據服務。支持數據服務的流程編排功能。

（4）支持1對多任務配置

數據交換平臺能夠完全適應雙通道互為主備的網絡連接方式，并且能在軟件級別上實現主備通道的自適應；數據交換平臺還具備一發多收的功能，數據文件能夠同時下發到多個目的地，實現了數據文件的統一下發和管理。該功能主要用于解決源數據一致和減少隔離裝置的數據流量（應用案例：EMS系統的歷史運行數據要傳輸并保存在外平臺和SG186系統中）。

圖4　組織機構人員信息分級管理示意圖

圖5　信息分級管理示意圖

圖6　電網運行信息展示效果圖

統一權限控制管理

概述

企業信息門戶不僅充當人們獲取信息的入口點，同時也是一種集成企業應用的基礎框架。為了保證企業門戶中用戶對數據訪問和使用的安全性、可靠性，需要設計一套統一權限控制管理系統，該系統具有統一的信息訪問渠道、不間斷的服務、強大的內容管理能力、個性化的應用服務、與現有系統的集成、高度的可擴展性、安全可靠的保障、無限的角色配置。同時提供基于Web的接口、提供個性化服務、提供訪問權限、提供交互功能、提供靈活的導航功能、提供對遺留程序的繼承功能。

關鍵技術點

（1）靈活模板定義技術

模板管理指整個門戶網站的設計樣式，可以包含頁頭、頁尾和中間內容的樣式，也可以設計成只有中間內容的樣式。模版可以應用到主機、站點中，將決定整個網站整體風格與樣式。模塊模版的制作通過添加系統默認的標簽，結合分欄方式，就可以完成各種各樣豐富多彩的頁面。

（2）分級權限管理技術

權限管理的人員組織機構管理通過組織機構樹進行管理。每個地調分配一個管理員，各地調管理員只有權限管理各自的組織機構，包括新增、刪除、修改等操作。例如地調1管理員只能管理唐山地調下的組織機構，其它地調的組織機構不能管理。如圖4所示。

地調1用戶登錄后，如果管理組織機構和人員信息，那么系統會從地調1為根節點讀取組織機構和人員信息，避免了此用戶能夠查看其機構的組織機構信息。

信息類的權限管理通過權限控制樹來實現，以新聞類為例示意圖如圖5所示。

省調管理員只能管理和管理省調控中心節點下的新聞欄目，而不能管理其它地調下的新聞欄目。用戶登錄后系統判定用戶所屬的單位，如果為省調控中心用戶，則以省調控中心根節點讀取新聞欄目，這樣就避免了其他地調的信息被省調管理員管理。

應用實例

電網運行信息展示

在上述定制界面開發工具、數據交換工具系統以及統一權限控制管理等關鍵技術的支撐下，可以對電網的運行信息進行豐富的可視化展示，界面可自由組合配置，更加滿足業務人員對電網運行信息查看所需即所得的要求。具體展示效果如圖6所示。

結語

基于電網調度數據中心的調度運行可視化匯報系統，通過數據交換工具系統接入并整合調度自動化各個應用系統的硬件資源和信息資源，建立電網調度數據中心，實現電力系統信息資源的統一和共享。通過研究開發定制界面開發工具實現靈活多樣的電網數據的展示，不僅降低了開發周期，而且提高了展示界面的可配置化和個性化水平。為了滿足不同權限用戶對數據的有效訪問管理，采用統一的權限控制管理方式，提高了數據訪問的安全性、有效性。通過使用本系統，極大的方便了調度機構的業務人員對電網調度信息進行分析、處理和篩選，對調度數據進行深度分析并形象生動地顯示電網運行信息的決策信息，實現電網調度的形象直觀的可視化表述。

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1.華中電網有限公司；2.國網湖南省電力公司；3.國網天津市電力公司；4.南瑞集團北京科東公司

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.11.021