面向調控云的電力調度通用數據對象結構化設計及應用

溫濤

【摘 ?要】數據結構設計是基于統一的數據關系標準，優化和改造一個初始的、不合理的關系模型，這是一個高層次的、合理的關系模型。基本思想是通過合理的分解關系模型消除不規則數數據，它依賴于減少不必要的冗余數據并提供有效的數據檢索方法，避免不合理的插入、刪除、修改數據等，保持數據的一致性。

【關鍵詞】調控云;電力調度數據;結構化設計

在電力系統中，為確保電力調度的安全性，硬件投資占比例越來越高，這種趨勢使系統運行成本增加，而系統有效利用資源情況卻不樂觀。因此，在智能化電網不斷發展的前提下，電氣企業需構建調度自動化系統，來優化硬景設備，來實現協同調度，進一步保障電力調度工作的準確性及安全性。

1 電力系統“調度云”關鍵技術的作用

電力系統在長期運行過程中，受限于分級管理體制影響，產生了技術路線無法統一、操作規則落實效果差等問題。使用云計算關鍵技術能夠有效解決這些問題?；谠朴嬎汴P鍵技術的新型電力調度系統能夠改造系統原有結構，規避不同級別系統異構導致的輸電路線無法統一問題，同時，該項技術還提供了資源整合能力，從根本上提高了結構的穩定性，進而降低運行費用，簡化操作流程，提升了硬件和軟件的契合度。

2 調控云架構

調控云是面向電力系統調度業務的云平臺系統，其整體運行模式既要考慮調控實時性的業務需求，同時還要利用云計算的優點，充分發揮云計算技術能夠實現硬件存儲計算資源虛擬化、模型數據結構標準化以及電網應用微服務化的特點。調控云系統基于潮流分布趨勢、區域調管范圍、電力調控業務特點，形成國（分）、省（地）兩級部署的架構方式。國分云即主導節點1個，是調控云的統領核心，主導進行全電網調控數據的分析計算業務，主要負責維護二百二十千伏及以上的模型數據。省地云即協同節點或者源數據端N個，按照主導節點建立的的數據模型結構標準，負責維護十千伏及以上省級調控中心的模型數據。一個主導節點與多個協同節點/源數據端作用在一起，形成目前的調控云。對于模型數據而言，主導節點負責維護元數據信息與字典信息，從而為調控云協同節點建立標準的數據模型，國分層的數據匯集于此，是調控云數據匯集中心。協同節點需維護本省調度機構的圖模數據，以及向國分云上傳。調控云系統在硬件部署方面，主導節點、協同節點/源數據端都按照雙站點建設。

3面向調控云的電力調度通用數據對象結構化設計

3.1 通用數據對象定義

對象（Object）是人們要進行研究的任何事物，從最簡單的整數到復雜的飛機等均可看作對象，它不僅能表示具體的事物，還能表示抽象的規則、計劃或事件。數據對象是性質相同的數據元素的集合。通用數據對象是指在一個行業內，依據數據實體，抽象出各業務應用的公共信息需求，形成可重用的數據單元，其具體特征包括：基礎性、通用性、一致性、共享性。本文將電力調度涉及的電力一次設備、二次設備、電力設備容器以及與電力調度緊密相關的組織機構、周邊環境等對象進行抽象，提取出公共信息并建模，以一張或多張數據庫表的方式進行描述。

3.2 通用數據對象建模

3.2.1 數據對象關系建模

調控云的上層業務及數據分析應用需要依賴以數據對象為中心的數據關聯整合作為支撐基礎，從而實現以對象壽命為主線的業務應用關聯，及以數據對象為中心的統計分析。而這些數據關系在調度控制方面主要包括對象間管理關系、從屬關系和拓撲關系3種情況。對象的管理關系指組織機構間的上下級管理關系、調度機構與設備間的調度管理關系、運維機構與設備間的運維管理關系、公司與設備間的資產管理關系等對象的從屬關系包括：設備容器與設備之間的從屬關系;設備整體與設備元件之間的從屬關系;輔件及二次設備與主設備之間的從屬關系;業務及屬性與設備之間的從屬關系等。對象的拓撲關系指設備的物理電氣連接關系。拓撲關系在本次設計中通過“電網拓撲節點”和“電網拓撲連接關系”兩個數據表描述。

3.2.2 數據對象ID編碼

為保證調控云平臺電網調度數據對象在調度系統中（縱向）和跨專業（橫向）的全局唯一，在不影響現有各應用的前提下，設計一套用于數據交互共享的編碼規則（即ID編碼規則），作為電力通用數據對象的唯一標識。大類碼用于區分數據對象大類型;小類碼細化區分數據對象具體類型，根據不同設備大類獨立進行小類編碼;數據管理機構代碼參考《中華人民共和國行政區劃代碼標準》（GB/T2260）中的六位行政區劃代碼，當多個數據管理機構的行政區劃相同，或出現機構不能與行政區劃對應情況時，則進行編碼擴展，從而消除分布維護可能引發的ID沖突，實現數據對象的分布維護、全局唯一;序列號采用順序編碼方式，由小到大遞增，代表該對象實例在本機構同類對象中的順序號，具體長度可根據實際情況變化。

3.2.3 數據對象的元數據定義

為實現調控云中通用數據對象建模的靈活維護及自動生成，本文采用元數據管理的基本方法，建立數據對象、數據對象表、數據對象表屬性和數據字典。其基本關系為：首先建立數據對象，每類數據對象包含多張數據對象表，每張數據對象表又包含多個數據對象表屬性，部分相同的數據對象表屬性又抽象出數據字典。通過元數據管理功能實現對數據對象的標準化設計和可擴展需求。

3.2.4 數據字典

電力調度通用數據對象屬性信息中包括多項專業名稱，為實現數據對象表屬性的手動選擇或自動生成等方式，本文設計建立數據字典對象，實現數據對象屬性值的標準化，包括通用類、容器類、發電設備類、輸變電設備類、量測類、事件類等，其屬性包括編碼（CODE）、名稱（NAME）、生效標志（EFFECTIVE_FLAG）等信息，其中編碼是某一字典據對象（SG_META_OBJECT）表之間的一對多關系，采用多段式表示法（數據對象應用范圍_對象分類_對象名稱_對象屬性集分類_對象的其他未盡信息），實現對象表名的快速識別;數據對象表屬性（SG_META_PROPERTY）用于描述某數據表中具體屬性（列），采用英文表名（TABLE_NAME_ENG）外鍵建立與數據對象表（SG_META_TABLE）之間的一對多關系，為達到各類關系型數據庫建模的通用性，參照“SQL92”標準對數據類型進行通用定義，利用產生形式（MAINTENANCE_MODE）用于定義限制自動生成、手動錄入、手動選擇、自動計算等輸入方式。調控云模型數據管理軟件通過對3個元數據定義表中存儲信息的掃描，實現模型數據中心結構化表格的自動構建和更新，將對象間3種關聯關系在元數據中進行定義，方便后期信息的全景關聯分析。

結語

采用本文提出的電力調度通用數據對象結構化設計方法，實現電網模型數據的集中管理、分級維護、全局共享，確保各類應用設備命名統一、參數一致，提升電網調控一體化協同運作能力。

參考文獻：

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[2]辛耀中，石俊杰，周京陽等.智能電網調度控制系統現狀與技術展望[J].電力系統自動化，2015，39（1）：2-8

（作者單位：國網太原供電公司）