電網數據中心多維模型共享的研究與實踐

趙小凡 梁雪青 杜舒明 李 情

（廣東電網有限責任公司 廣州供電局，廣東 廣州 510000）

1 項目研究背景

在電網互聯程度不斷加深的背景下，各區域電網間的聯系變得越發緊密，控制大電網的方式已由早期的獨立調度轉變成了更符合實際需求的協調調度，要想使各地區電網得到協調統一，關鍵是要以相關模型為依托，對電網數據進行實時共享。通過研究可知，智能電網的特點主要是更新換代的速度極快，電網模型自然會隨之發生改變，要想使所建立的模型發揮出應有的作用，關鍵是要通過數據共享的方式，對電網企業的需求進行全面掌握。

2 模型特點概括

作為抽象模型，多維模型所描述對象以元數據為主。電網數據共享及交換過程中，通常只要保證不同業務應用描述內容和模型對應，便可使模型功能得到發揮，上文所提到描述內容，通常是指對象關系、對象命名及數據涵義[1]。由此可見，基于電網數據中心所建立的多維模型，其特點通常可被歸納如下。

2.1 層次化

各類均可繼承其父類所具有的公共屬性，各公共類屬性的繼承對象均不唯一。

2.2 靜態性

多維模型的定位是電網業務全局模型，通常不存在針對特定系統的情況，自然也不存在對特定業務及其對象加以描述的情況，系統對象可經由多維模型得到準確描述。由此可見，多維模型并沒有對各類所適用操作及方法進行定義，有關人員可結合系統需求及業務開展場景，完成相應的定義工作。

2.3 可擴展性

抽象性是多維模型的固有屬性，這也決定了其具備跨廠商及跨平臺的功能，可使不同系統所提出的集成需求得到應有的滿足，確保電網數據能夠在各系統間得到實時共享與交換。對模型進行建立時，研究人員應以電網企業所提出的需求為依據，對模型所涉及的關系及屬性進行增加，以此來保證數據共享流程符合標準且有實際意義。

2.4 規格化

多維模型各類的屬性固定，雖然各類均可經由聚合、繼承或關聯的方式對其他類屬性加以表示，受規格化原則影響，屬性往往具有唯一性，這樣設計的目的主要是確保模型可長期處于穩定運行狀態。在某些情況下，為使全新需求得到滿足，有關人員需要以規格化為基礎，對模型做非規格化擴展處理，簡單來說，就是以各個場景所展現出的特點為依據，通過新增屬性、創建類別等方式，使模型得到系統優化[2]。

3 數據中心建設目標

數據中心的建立，其效用在于作為一個平臺為企業提供生產、經營、綜合管理和分析、營銷等公共信息服務。

3.1 構建統一的公共數據模型

數據中心和一體化企業級信息集成平臺建成之后，能夠提供一個統一化的架構，繼而將目前或者后續數據和業務應用進行有效整合或集成，給企業提供統一的戰略性服務（而并非停留于部門級），為逐個管理層面供給集成化的應用。

3.2 制定標準規范體系

在數據中心建設過程中，較之標準的規范體系建設屬于一項重要工作內容，且此標準化規范體系具體包含了管理標準、工作標準和技術標準，另外還有其它各方面的規范和法規內容等，原本此規范制定的過程就屬于是一個持續性改進的過程，在持續性修訂和完善的過程中，最終形成以數據中心為指導的綱領性規范體系。所以，項目欲建設成功，必須要以標準的規范體系為基本保障條件。

3.3 實現應用系統數據的集中存儲管理

綜合時下已經存在的各種類型的應用系統數據庫，并對與之相關的應用系統數據庫予以轉移，另外把當前處于分散管理狀態的數據庫遷移至集中化企業數據管理系統平臺上去，組建成數據中心“公共數據庫”，以最終做到數據庫存儲管理工作的集中優化與整合，在數據中心建設過程中，此環節當屬關鍵環節。

3.4 建立數據倉庫

整合目前所有的業務應用數據庫，并且借助數據交換和ETL 等技術方法組成主題數據庫，最后一步再建立起數據倉庫，使其為管理決策層提供科學有效的數據信息[3]。

4 模型建立要點說明

4.1 模型建立流程

以研究現有數據模型及相關理論為基礎，結合電力企業在數據共享方面的需求，在對主題域類別和數量加以確定的前提下，綜合考慮擴展屬性、擴展實體等因素，完成模型建立工作。在模型投入使用后，不斷搜集電力企業相關需求，使模型得到補充與完善。

4.2 模型建立工具

本次研究所依托的工具為Power Designer，該工具的特點是能夠對實體關系圖進行高效映射，使其成為面向對象的一種全新表達方式，在日常工作中，有關人員可借助該工具完成維護、升級模型的工作。

該工具對模型文件進行存儲的格式為.oom，具備經由可視圖形對模型加以展現的功能，描述對象主要涉及類型、關系及屬性等方面。該模型所包括的文件包數量較多，有關人員可利用多維模型包對全新模型進行建立，模型所依托載體為XML，基于現有規范對XML 文件、CIM 文件進行編寫，將相關文件作為系統接口，確保電網數據及信息得到實時共享[4]。

4.3 對功能點進行定義

以多維模型標準為依據，借助現有工具對信息功能點進行提取，基于各功能點對主題域模型進行建立。例如，研究人員可選擇以設備主題域為依托，對設備、電網資源進行引用；以人員主題域為依托，對組織進行引用；以資產主題域為依托，對資產進行引用。

4.4 引用國際模型

以需求文檔為依據，利用多維模型確定能夠被用來對需求數據進行表示的類，在將類引入對應模型的基礎上，分別描述采集方式、數據源以及交換頻率。對多維模型已存在類進行直接應用，各類屬性和關系如圖1 所示。

圖1 模型直接應用范例

4.5 進行本地擴充

對國家電網、各網省公司在數據共享方面所提出的需求進行調研，各公司的需求主要涉及業務主線數據、共享交換數據和共享交換需求等方面。

關于多維模型未包含我國電網特有類別，研究人員應對其做以下處理：第一步，以多維模型為載體，對其基類進行確定；第二步，結合電網情況選擇擴展實例或擴充屬性。在開展相關工作時，研究人員應做到以國際標準為依據，對類所具有的關聯屬性、固有屬性加以區分。其中，關聯屬性是指類之間經由聚合、繼承或關聯關系所形成的屬性，固有屬性為類自帶屬性。

4.5.1 基于多維模型對新類進行繼承并派生的方法

以模型的類為載體，利用現有繼承方法達到派生新類的目的。新類可保留繼承類既有關系及屬性，通過對全新特性進行定義的方式，使分類描述更加細致且全面。由電路所派生輸電線路，通常可保留抽象線路相關特征。新定義線路與抽象線路的區別，主要是前者新增了線路全長、色別標志等屬性[5]。

4.5.2 有效擴充屬性的方法

以多維模型類名稱、各類關系不發生改變為前提，以現有定義為基礎，結合實際需求對屬性進行新增。變電站新增屬性有站址、布置方式和占地面積等。間隔既要維持原有屬性，還要對屬性進行新增，原有屬性主要是指母線配置、量測標志等，新增屬性以間隔類型和間隔編號為主。

4.5.3 擴展弱相關性的方法

現有多維模型并不能夠完全滿足電網所提出的業務需求，要求研究人員以現行規范為依據，將本地化擴展作為切入點，對模型進行相應處理，擴展方向以基本電價、目錄電價為主。

4.6 模型建立成果

研究人員所建立模型，初步計劃涵蓋12 個一級主題域和60 個二級主題域。通過對主題域實體做抽象處理的方式，得到實體數量1000 個、屬性值10600 個。

4.7 驗證并完善模型

要想使模型發揮出應有作用，關鍵是要對其正確性進行系統檢驗。在該模型正式投入使用前，研究人員以專家、電力企業所提出的意見為依據，對其進行了相應的調整，通過對需求搜集所涵蓋范圍進行擴大的方式，保證模型正確且完整。另外，研究人員還對模型功能進行了測試，具體方法如下：將模型向公用文件進行轉化，在對標準接口進行開發的基礎上，完成有效文件的驗證工作，確保電網數據能夠在各業務系統間得到實時共享與高效傳輸，使即插即用的設想成為現實。

4.8 物理存儲分析

該模型所采用物理存儲方式與存儲關系數據所使用的方式相同，基于關系數據庫對模型進行映射時，要以類結構為主要依據。簡單來說，就是確保各類均有數據庫表格對應，各類屬性均有表格字段對應，各類實例均有表格記錄對應。

4.8.1 聚合關系

作為關聯的一種，聚合所描述內容可以簡單地理解為“各類間的關系與整體和部分間的關系相似”。實現該關系的過程和繼承類似，對關系數據庫進行研究可知，對聚合關系進行映射的方式，通常是以整體類為基礎，在對應表格內新增部分類，使數據庫表類別得到增加。

4.8.2 關聯關系

關聯所描述對象為類的概念。本文所討論的模型將關聯形式劃分如下：一是零、一對一，其特點是以對應表格為載體，對外鍵進行隱藏。二是一對多，其隱藏方法與上述形式相同，在此期間表格發揮著重要作用。三是多對多，該形式需要對角色表加以應用，具體來說，就是利用角色表使多對多關聯的設想成為現實，對各類主鍵做合并處理所得主鍵，即為關聯主鍵。

4.8.3 繼承關系

通過映射的方式，將具體子類轉化成單一數據庫表，但要注意一點，被繼承基類往往不具備參與映射的條件。在映射期間，由子類所繼承基類屬性均以子類屬性的“身份”被歸入相應數據庫表，這樣設計的目的，主要是確保各子類映射表均滿足既包括自身屬性、又包括繼承屬性的要求。

5 結論

研究人員以現行標準為依據，對多維共享模型進行研究，根據電網企業現有業務，通過分類總結的方式確定標準模型。隨后，搜集并整理了電網企業在數據共享方面所提出的需求，在對建模范圍加以確定的基礎上，準確識別實體對象和相關屬性，將面向對象作為指導原則，利用現有工具完成建模及可視化描述工作，使數據共享效果達到預期。