基于IEC-CIM的營配調一體化模型互聯網應用研究

張宿新

(國網馬鞍山供電公司， 馬鞍山 243011)

基于IEC-CIM的營配調一體化模型互聯網應用研究

張宿新

(國網馬鞍山供電公司， 馬鞍山 243011)

針對營配調一體化應用現狀，以營銷、配網、調度各環節業務需求為研究對象，通過深入研究基于IEC-CIM的營配網末端設備公共信息模型、基于營配網末端設備公共信息模型的數據互操作服務應用、基于營配網末端設備公共信息模型的互聯網應用，以及基于營配網末端資源的營銷服務網點智能化關鍵技術，研發了一套營配調一體化模型互聯網應用軟件。該軟件實現了各系統數據模型、交互接口的標準化、規范化以及國際化。輔以數據采錄、維護、建模工作，能保障數據存儲與交互的安全可靠，對內、對外提供智能化的服務應用。

IEC-CIM； 營配調一體化模型； 互聯網應用

0 引言

在營配調貫通工作開展前，營銷、配網及調度專業的生產管理相對獨立，各專業的信息系統也均為獨立設計、獨立開發以及獨立運行，系統之間缺少數據交互機制和系統接口，為打破營銷、配網及調度專業的“信息孤島”，推動營銷、配網及調度三者之間數據共享，支撐 “三集五大”體系的高效運轉，2014年初，國家電網公司印發了《關于營配貫通總體實施工作方案的通知》，正式拉開營配貫通工作的序幕，通過公用線路、變電站、分支箱、環網柜、低壓用戶桿塔、電纜、接入點、低壓計量箱以及營銷服務網點等主體空間坐標、關聯關系的末端數據采集，進行電網設備圖形繪制、屬性錄入、電氣接線圖生成以及集成功能應用開發，逐步實現營配調融會貫通；2015年初，國家電網公司營銷部又下發了《關于加快推進營配調貫通工作的通知》，要求基于完善的部門橫向協同機制，結合營銷客戶服務及基礎業務，逐步提升客戶服務品質，滿足客戶日益增長的服務需求，進一步提高供電服務能力；同時，在2016年國家電網公司年中工作會議中，舒印彪董事長也明確指出后續還需要繼續完善提升“三集五大”體系，強化資源調配、專業協同，推進營配調貫通、末端融合。

在營配網末端設備采集、建模以及服務渠道智能管理過程中，發現突顯出的關鍵問題，需要通過本次的關鍵技術[1-3]研究進行重構或提升。在采集數據存儲與交互方面：由于各省(市)公司存在的個性化需求以及多系統、多廠商等因素，促使電網標準化業務數據來源及建模錄入存在很多差異及缺陷，同一份業務數據需要根據不同業務系統的需要，進行多種數據模型的反復加工與整理；并且低壓配網建模與營銷側設備及服務網點建模需要分部門分階段進行實施，配網與營銷數據采集建模彼此孤立，運檢側設置的資產分界點與營銷側人員的理解經常不一致，導致營配網末端數據采集與建模工作開展時，效率低下；在采集建模工作開展方面：由于營配網末端采集建模工作復雜，一般非專業人員需要較長時間的專業培訓；再加上涉及系統較多，各系統操作不能及時同步，導致業務人員在培訓后，經過較長時間的實操仍不能全面掌握營配網末端數據采集與建模技術，耗費了大量的人力成本以及時間成本；在安全存儲與安全交互方面：營配網末端數據采集與建模的過程中，作業人員攜帶了大量明文的紙質或電子版的電網業務數據，對電網業務數據的安全性與保密性造成了極大潛在隱患，21世紀信息安全為大家關注的核心問題，電網公司作為公眾的焦點，信息的安全至關重要；在后續拓展應用方面：營配網末端數據建模之后，針對電網公司內部，結合營銷客戶與營銷服務網點分布的情況，缺少營銷服務網點規劃、選址及投資分析等方面有效的分析方法和模型，無法為科學的設置營銷服務網點提供智能的優化策略。針對電網公司外部，結合營配網末端客戶數據建模情況、路網交通情況、營銷服務網點分布、服務網點業務壓力等數據，缺少客戶繳費最優路徑導航的計算模型和功能，無法更加智能、友好、互動的為客戶提供繳費最優路徑導航推薦的優質服務；綜上所述，亟需開展營配調一體化模型構建[4-6]及服務渠道智能化關鍵技術研究工作，以支撐營配網末端數據采集、建模工作的順利開展。

1 基于IEC-CIM的營配調一體化模型互聯網應用研究

1.1 基于IEC-CIM的營配網末端設備公共信息模型研究

1.1.1 研究基于IEC-CIM的營配網末端設備數據模型標準體系

通過研究IEC 61970-301和IEC 61968-11 CIM模型標準，并根據國家電網公司營配網末端設備對象數據模型的現狀，將IEC-CIM模型與營配網末端設備數據對象模型相結合，構建基于IEC-CIM的營配網末端設備數據模型標準體系，包括建立營配網末端設備數據模型建設的業務標準規范、管理標準規范和技術標準規范等，指導后續基于IEC-CIM的營配網末端設備數據模型的具體建設工作。主要工作包括：IEC-CIM資料收集與研讀，營配網末端設備數據模型技術現狀的調研；構建基于IEC-CIM的營配網末端設備數據模型標準體系；確定數據源調研及未來數據接入開發的配合方，并收集數據源相關技術資料；開展數據源基本情況調研，涵蓋數據源類型、數據源運行狀況、數據源可用性等，并根據對數據源的基本調研情況，確認營配網末端設備數據模型應接入的數據源及數據源接口方式；完成數據源分析，針對數據接入方式，通過對源系統相關資料及源系統的分析，確認數據源能夠提供的數據與數據需求的符合程度。

1.1.2 研究營配網末端設備數據一體化建模方法

通用的企業數據建模方法分為自頂向下和自底向上兩種：自底向上以數據為驅動，基于通用業務定義和各業務系統現狀，設計覆蓋完整業務范圍的數據模型。使用此種建設方式，可以全面覆蓋業務，滿足當前及未來的核心業務需求，且模型易于擴展。使用此種建設方法需要具有可供參考的成熟的行業數據模型，但建模周期長難度大；自頂向下以需求為驅動，基于業務應用需求，設計面向相應業務范圍的數據模型。使用此種建設方式，可以較快地滿足需求，但模型集成度不高，僅支持特定范圍內的模型擴展。

1.1.3 構建營配網末端設備公共信息模型

當前數據采集建模手段比較落后，主要還是使用傳統測量與統計調查手段實施建模數據采集獲取工作，實施過程攜帶大量測繪儀器及調研表格，數據獲取后需投入大量的人工完成數據錄入建模工作，使存量、新增及異動數據建模維護過程龐雜，工作量大。

在建立基于IEC-CIM的營配網末端設備數據模型標準體系的過程中，根據所掌握的IEC-CIM研究成果，制定IEC-CIM建模方法及數據模型擴展方法，將國家電網公司營配網末端設備數據模型按照此方法進行擴展。使所構建模型滿足營配網末端設備的業務需求，同時也符合IEC-CIM標準。在建模過程中采用面向對象分析方法，從實際業務過程入手，分析、歸類、抽象各種業務對象，根據業務對象對CIM模型進行擴展，建立基于IEC-CIM的營配網末端設備數據模型。

1.1.4 研究營配網末端設備數據模型自動化校驗技術

為確保所交付數據模型的質量，將對基于IEC-CIM的營配網末端設備數據模型進行完整性、正確性等方面的校驗，對業務對象關系圖進行正確性與一致性檢查；對同類關系和冗余關系進行合并或撤銷；檢查對象關系圖是否完整，是否滿足用戶要求。若仍不滿足用戶需求應進一步修改。通過開發或者應用業界通用數據模型校驗工具，滿足數據模型中對自定義和擴展數據的驗證要求。

1.2 基于營配網末端設備公共信息模型的數據互操作服務應用研究

1.2.1 研究基于IEC-CIS的營配網末端設備數據互操作服務應用的統一接口規范體系

基于IEC-CIM的營配網末端設備公共信息模型研究成果，構建基于IEC 61970 CIS接口的營配網末端設備數據互操作服務應用的統一接口規范體系。

以IEC 61970 CIS作為同一系統內各應用之間在定義交互所需接口的參考標準和規范，IEC不關注接口內部如何實現，但是應用對外提供的接口需要符合它的要求。接口規范規定了應用以標準的方式和其它應用交換信息和/或訪問公共數據的接口。

1.2.2 研究營配網末端設備數據互操作服務應用的框架體系

為打破當前在低壓配網建模與營銷側設備及營銷服務網點建模時，工作開展分部門、分階段實施，配網與營銷側數據采集建模時工作階段彼此孤立，導致在營配網末端設備數據采集與建模工作開展的效率低下的問題，需要從全局的角度出發，研究當前營配網末端設備管理的各在運行系統的應用架構、數據架構、部署架構、安全認證模式等現有系統架構現狀，從應用營配網末端設備公共信息模型、無縫兼容各現有業務系統進行數據互操作的角度，開展營配網末端設備數據互操作服務應用的框架體系的研究。

對營配網末端設備數據互操作服務應用的框架體系的研究，主要包括對現有業務系統技術架構、業務架構、物理架構、安全架構、數據架構的研究；以及對如何應用營配網末端設備公共信息模型與基于IEC-CIS的營配網末端設備數據互操作服務應用的統一接口規范體系，構建營配網末端設備數據互操作服務應用的框架體系的研究，包括研究營配網末端設備數據互操作服務應用的技術架構、業務架構、物理架構、安全架構、數據架構等。

1.2.3 研發營配網末端設備數據互操作服務應用

在完成基于IEC-CIS的營配網末端設備數據互操作服務應用的統一接口規范體系與營配網末端設備數據互操作服務應用的框架體系的基礎上，面向營配網末端設備數據互操作的應用需求，以統一接口規范和營配網末端設備數據互操作服務應用的框架體系為約束，分析營配網末端設備數據互操作服務應用的業務需求。梳理業務需求形成需求規格說明，基于需求規格，開展營配網末端設備數據互操作服務應用的總體設計與詳細設計。對設計進行論證與評審，完成營配網末端設備數據互操作服務應用的代碼實現與系統測試工作。

營配網末端設備數據操作服務應用的主要功能包含，公共信息模型到現有各業務系統私有數據模型的解析組件、現有各業務系統私有數據模型到公共信息模型的聚合組件以及在此基礎之上的配網GIS模型數據互操作服務、設備資產模型數據互操作服務、營銷服務資源數據模型互操作服務、營銷GIS模型數據互操作服務等。

針對各類主要數據分析工具,研究各個數據分析工具的整體解決方案，具體內容包括工具概述、工具廠商及發展歷程、組件功能介紹、產品優勢、應用環境要求等；研究各個數據分析工具的組件功能及應用，具體內容包括工具典型應用場景分析、工具開發流程、組件功能使用手冊、功能示例應用等；各個數據分析工具的產品對標，具體內容包括制定數據分析工具的對標項及對比評判標準、根據對標項對各個工具進行評判、編寫數據分析工具產品對標報告。

基于研究的數據分析工具進行電力大數據特征的數據分析需求的滿足度驗證。具體內容包括：數據分析工具的安裝部署，具體包括工具安裝部署環境準備、工具安裝部署；具有電力大數據特征的數據分析需求的分析及實現設計，具體包括針對不同的數據分析工具進行需求實現分析、實現步驟設計、模擬數據準備等；基于數據分析工具的功能實現，具體包括模擬數據導入、在數據分析工具中開發業務功能；數據分析工具支撐能力報表的編寫，具體包括將數據分析需求和數據分析工具中實現的業務功能進行比對、分析功能差異性、編寫支撐能力報表。

1.3 基于營配網末端設備公共信息模型的互聯網應用研究

1.3.1 研究移動作業終端雙向交互技術

在“IEC-CIM的營配網末端設備公共信息模型”的研究基礎上，對移動作業終端的與應用服務系統的交互需求進行分析。對于交互性能的效率提升方面，研發數據庫優化設計，充分考慮到二者交互時的數據傳輸效率問題，對結構化數據進行優化。在數據獲取與建模的全過程中，完成一體化建模，可以簡化數據采集、異動維護以及數據建模的復雜度，降低營配網末端數據新增、異動維護的學習成本和實施成本，使系統中的數據可以簡單、快速、及時的得到更新維護。在地理信息數據的維護更新交互方面，引入時空數據庫概念，通過建立基于基態修正模型得到時空數據庫，便于回溯地理信息數據歷史，在保障交互效率的前提下，使商業地圖及時更新，成為搭載電力專業知識的時間維度下的電力地圖。

1.3.2 研究移動作業終端數據存儲安全關鍵技術

目前，移動作業終端系統數據部署，主要有在線作業和離線作業兩種模式：離線作業模式下，PDA終端相關數據存儲在本地數據庫，待作業完成后再上傳。在線作業模式下，PDA終端既可實時連接后臺服務端查詢下載數據，也可將現場作業的新增、修改數據同步到后臺服務端。本地移動數據庫保存有業務處理過程數據，還有客戶敏感信息(包括身份證號、聯系方式、私鑰信息、開關機口令等)。移動設備、存儲卡一旦丟失或被盜，數據便存在泄露風險。因此，首先需要對終端數據存儲安全進行研究，進行本地加密，以及安防接口的加載。同時，為減少數據暴露風險，在對終端PDA設備管理的基礎上，研究人員安全管理機制，明確數據權限、功能權限的管理界限，并在終端進行相應的安全權限模塊研發。

1.3.3 研究移動作業終端安全接入關鍵技術

PDA 終端經 GPRS/CDMA 無線網絡，通過 APN進行無線撥號，接入到運營商主站，過程中，終端與基站之間的數據傳輸一般為明文形式，傳輸通道安全性不高，使得傳輸數據存在竊聽、泄漏等風險，在身份認證、數據安全傳輸、終端監控管理等方面也有進一步的改善空間。因此，在終端獲取數據并進行存儲安全保護后，考慮到傳統移動作業PDA接入的安全問題，通過研究應用多種安全技術，如雙向數字證書認證、安全數據過濾技術、符合業務需求的SOA-WebService的研發，并進行整體的系統接入安全體系設計，增強電力移動作業終端數據應用的安全性。

1.3.4 研究營配網末端一體化移動作業終端

營配網末端一體化移動作業終端，將供電公司的電網資產信息與接入客戶的資料相統一，在地理信息系統上建立電網數據模型。以空間坐標信息為據，在終端中裝載高分辨率商業地圖數據，集成高精度GPS模塊，使用良好的電網設備GIS符號表達，采用移動互聯網手段，使用所見即所得的模式開展數據采集建模工作，減化營配調貫通數據采集錄入作業過程中的作業流程，在圖形化界面上展示電力網絡的不同細節，實現了對電網規劃、電力傳輸、狀態監測、用戶接入、客戶需求等電網運營環節不同業務的管理。同時為更加速高效地培養現場工作人員，對于每次現場人員的記錄流程進行智能化分析，通過內置專家系統，分析流程出現的工作失誤，并能夠以相關數據挖掘技術，解析記錄中的異常值打下重點清查數據基礎。

1.3.5 研究移動作業終端應用軟件與其他系統間安全、高效數據同步技術

國家電網公司按照國家信息安全等級保護制度要求，將信息安全納入電網生產安全體系，加強管控，逐級分解安全責任，建立了 “雙網雙機、分區分域、等級防護、多層防御”的安全策略。然而由于在信息內網和信息外網之間物理隔絕，因此無法實現內外網雙向互通。一些有特殊需求的業務應用，如移動辦公、遠程收發貨、發票真偽校驗等無法跨越內外網邊界以實現數據交換和服務的調用。

基于上述情況，研究相關緩存機制的原理，對數據進行結構優化，以最大程度滿足通過內外網物理隔絕防護機制的數據結構，以提升數據同步效率；同時考慮JDBC相關接口的調用，在滿足安全性的基礎上，實現數據進行內外網傳輸，完成終端到內網的整體交互流程。

1.4 基于營配網末端資源的營銷服務網點智能化關鍵技術研究

1.4.1 研究營銷服務網點規劃/選址可視化輔助決策方法與模型

基于GIS輔助營銷服務網點分析與規劃業務總體上由網點運營情況分析、網點布局規劃兩部分組成。通過對現有營銷業務系統中營銷服務網點相關業務數據的抽取、過濾、轉換、清洗和空間化處理，基于IEC-CIM構建營銷服務網點管理數據庫，并在此基礎上對各類網點的收繳費和業務受理情況進行統計分析，從中發現渠道運營中相關關鍵指標的總量、分布和變化趨勢信息；基于電子地圖，對渠道布局及運營情況進行空間分析，為專業人員提供可視化數據視圖，輔助進行營銷服務網點的布局規劃和選址。

營銷服務網點規劃/選址涉及到地理位置、交通條件、用電客戶位置分布、商業圈分布、代收商戶簽約條件等諸多影響因素，本研究內容借助GIS(地理信息系統)空間分析可視化的優勢，為輔助營銷服務網點規劃和選址提供科學、智能、實用的解決方案。

以打造用電客戶“十分鐘繳費服務圈”為目標，分別從網點整體覆蓋提升度、用戶交通時間成本節約度、網點業務量預測與分析等方面對影響營銷服務網點規劃/選址的因素進行量化分析并可視化展現，綜合考慮以上因素，研究一套智能、實用的營銷服務網點規劃/選址可視化輔助決策模型。

電網營銷統計數據空間化是在充分認識地理空間信息重要性的基礎上，對統計數據空間特征的還原，它是將統計數據與統計數據所反映的客觀現象的地理空間實體(一般為多邊形區域)相關聯的過程，使統計數據以及與統計數據關聯的空間對象可以納入到空間框架體系中，從而可以利用GIS的可視化與空間建模功能，來研究統計數據所反映各種現象以及現象間的空間關系與空間聯系，是空間統計信息分析的基礎。

1.4.2 研究營銷服務網點布局合理性分析模型

由于歷史規劃原因和城市化進程的不斷升級，原有營銷服務網點的空間分布與用電客戶需求之間的矛盾日益凸顯。如何充分利用現有各類信息資源，借助大數據技術開展自動化分析，從而發現區域內營銷服務網點空間布局上壓力和短板，對于創新營銷服務方式尤為重要。

本部分研究內容以優化營銷服務網點布局為目標，分別從網點覆蓋范圍、網點未覆蓋范圍、網點服務能力、網點業務飽和度、客戶繳費習慣分布、網點運營成本等方面，對指定供電區域內營銷服務網點的布局合理性進行分析，并將分析結果以可視化專題熱圖的形式進行展示，方便網點規劃人員發現現狀網點存在的問題和壓力，為網點布局規劃提供決策參考。

1.4.3 研究營銷服務網點投資分析模型

在市場經濟條件下，任何一個經濟主體在進行經濟活動時，都要考慮具體經濟行為在經濟價值上的得失，以便對投入與產出關系有一個盡可能科學的估計。成本收益分析是一種量入為出的經濟理念，它要求對未來行動有預期目標，并對預期目標的幾率有所把握。經濟學的成本收益分析方法是一個普遍的方法。成本收益分析方法的前提是追求效用的最大化。從事經濟活動的主體，從追求利潤最大化出發，總要力圖用最小的成本獲取最大的收益。在經濟活動中，人們之所以要進行成本收益分析，就是要以最少的投入獲得最大的收益。

本部分研究內容僅從投資收益的角度出發，以用電客戶位置分布數據、營銷服務網點空間分布數據、用電客戶繳費記錄、營銷服務網點投資情況和預期收益等信息為基礎，研究營銷服務網點的投資合理性分析基本模型，并對新增營銷服務網點的投資合理性進行分析研究。

1.4.4 研究基于服務壓力和路網信息的最優服務網點推薦模型

長期以來，由于信息的不暢通，普遍存在著某個營銷服務網點聚集了大量排隊繳費的用電客戶，而周邊部分營銷服務網點卻顯得較為閑置，這種問題的存在，既是對營銷服務資源的浪費，也極大影響了用電客戶的服務體驗。

為方便用電客戶繳費及辦理業務，進一步提高服務質量，創新營銷服務模式，本研究內容在對營業廳服務壓力和路網信息進行綜合分析的基礎上，結合客戶位置信息研究最優服務網點推薦模型。

1.4.5 研發營配調一體化模型互聯網應用軟件

本研究內容研發營配調一體化模型互聯網應用軟件，包括移動終端應用、前置服務終端應用和營銷服務網點智能化應用三個人機交互應用部分。

移動終端應用：提供采集任務接收、公共信息模型數據展示、公共信息模型數據編輯、移動GIS、電網資產設備GIS符號庫、數據加密/解密、數據校驗、數據提交、身份驗證等功能。

前置服務端應用：提供采集任務分配、采集成果接收、營配調一體化公共信息模型校驗、營配調一體化公共信息模型訪問、身份驗證、空間地理信息圖形服務、采集成果匯集、數據加密/解密等功能。

營銷服務網點智能化應用：提供網點查詢、網點布局分析、網點投資收益分析、業務申報、網點規劃分析、路徑分析、最優服務渠道推薦、網點選址分析、用戶角色權限管理等功能。

2 結語

通過深入研究基于IEC-CIM的營配網末端設備公共信息模型、基于營配網末端設備公共信息模型的數據互操作服務應用、基于營配網末端設備公共信息模型的互聯網應用以及基于營配網末端資源的營銷服務網點智能化關鍵技術和研發一套營配調一體化模型互聯網應用軟件，實現各系統數據模型、交互接口的標準化、規范化以及國際化，輔助數據采錄、維護、建模工作開展，保障數據存儲與交互的安全可靠，對內、對外提供智能化的服務應用。為營配調的數據采錄、建模提供一套參考標準，更好地促使各部門系統間的融會貫通，通過研究基于采集營配網末端數據的分析模型和算法，為電網公司及客戶提供科學、優質的服務，提升電力營銷的服務能力以及客戶滿意度。

[1] 郝思鵬，楚成彪，方泉等．營配調一體化平臺及其關鍵技術研究[J]．電測與儀表，2014,51(24)：101-105．

[2] 陸生兵，李也白．營配調數據在配電網調控管理中的一體化應用[J]．浙江電力，2015(12)：69-73．

[3] 蔡明．CIM模型在電力主配網拼接中的應用與研究[J]．信息化建設，2014(10)：246-248．

[4] 王志英，張詩軍，鄧琨．基于CIM的統一電網信息模型構建與管理[J]．南方電網技術，2014,8(4)：92-95．

[5] 錢靜，崔立忠，尚學偉，等．基于CIM—E的配電網模型異動管理[J]．電網技術，2014,38(12)：3516-3521．

[6] 嚴小文，吳小娟，張朝龍，等．基于IEC61968的營配一體化系統互操作研究[J]．電氣應用，2013：409-412．

Research on the Application of the Integration Model Based on IEC-CIM in the Distribution Network

Zhang Shuxing

(State Grid Maanshan Power Supply Company, Maanshan 243011, China)

According to the business integration application status, with the marketing, distribution and scheduling of all aspects of the business demands as the research object, through in-depth research on the IEC-CIM based distribution network terminal equipment battalion public information model, based on the business distribution terminal equipment CIM data interoperability service application, the distribution of public information terminal equipment camp model of the Internet applications, and based on the distribution of resources and business end marketing outlets intelligent key technology, this paper researches an integration model of the Internet application software. It realizes the system data model, interactive interface standardization and internationalization, auxiliary data collection, maintenance, modeling plants. The security of data storage and interaction is also guaranteed reliable. The intelligent services of internal and external application are provided.

IEC-CIM; Integrated distribution model; The Internet application

張宿新(1972-)，男，漢，安徽宿松，高級工程師，工程碩士，研究方向：計算機網絡及信息安全。

1007-757X(2017)04-0065-04

TG4

A

2016.10.11)