試論數(shù)字化供電系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)研究和實(shí)踐
論文摘要:簡(jiǎn)要回顧了數(shù)字化供電系統(tǒng)的理論,從數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用集戍兩個(gè)方面介紹了數(shù)字化供電系統(tǒng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù),并結(jié)合系統(tǒng)建設(shè)實(shí)踐重點(diǎn)介紹了公共信息模型(cIM)、服務(wù)構(gòu)建技術(shù)與專業(yè)圖形控件技術(shù)等內(nèi)容,為進(jìn)一步完善數(shù)字化供電系統(tǒng)技術(shù)理論體系做出了有益的嘗試。
論文關(guān)鍵詞:數(shù)字化供電系統(tǒng);公共信息模型;面向服務(wù)架構(gòu);數(shù)據(jù)集成;應(yīng)用集成
0 前言
作為一種廣為接受的技術(shù)體系,“數(shù)字化供電系統(tǒng)”的內(nèi)涵包括:數(shù)字化電網(wǎng)、信息化管理和企業(yè)應(yīng)用集成。從本質(zhì)上說(shuō),“數(shù)字化供電系統(tǒng)”是企業(yè)適應(yīng)內(nèi)外部變化,提升管理能力、提高服務(wù)水平、增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的一種技術(shù)手段。它不是一個(gè)剛性的系統(tǒng),而是有生命力的系統(tǒng)工程。隨著IT技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、接口整合技術(shù)、商業(yè)流程支持技術(shù)在電力企業(yè)信息化建設(shè)中得到了深入的應(yīng)用,“數(shù)字化供電系統(tǒng)”的技術(shù)實(shí)現(xiàn)體系正在逐步完善中。
本文以“數(shù)字化供電系統(tǒng)”技術(shù)實(shí)現(xiàn)中數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用集成技術(shù)為主線,結(jié)合重要客戶供電風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控管理的業(yè)務(wù)需求,介紹了實(shí)踐過(guò)程中的公共信息模型、數(shù)據(jù)整合與數(shù)據(jù)訪問(wèn)、基于SOA架構(gòu)的應(yīng)用集成、服務(wù)構(gòu)建技術(shù)、專業(yè)圖形構(gòu)建技術(shù)等內(nèi)容。
1建設(shè)背景
重要客戶供電風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控管理需要將分散在不同系統(tǒng)中的表征電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)因素的數(shù)據(jù),集成起來(lái)進(jìn)行分析,這些數(shù)據(jù)包括scADA/EMs中的電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),生產(chǎn)系統(tǒng)中的設(shè)備技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù)、缺陷數(shù)據(jù)、維護(hù)檢修數(shù)據(jù),營(yíng)銷系統(tǒng)中的客戶數(shù)據(jù)等,這些數(shù)據(jù)是企業(yè)層面的全局?jǐn)?shù)據(jù),通過(guò)企業(yè)數(shù)據(jù)中心,將這些數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行描述與標(biāo)識(shí),形成數(shù)字電網(wǎng)的核心內(nèi)容,未來(lái)可以給更多的業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用。
重要供電客戶風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控管理的業(yè)務(wù)應(yīng)用功能,如供電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、方案優(yōu)化等功能都需要以數(shù)字電網(wǎng)為基礎(chǔ),以電網(wǎng)拓?fù)浞治鲇?jì)算為手段來(lái)實(shí)現(xiàn),還需要圖形化的形式來(lái)展示數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。而拓?fù)溆?jì)算與自動(dòng)成圖等業(yè)務(wù)邏輯存在于電網(wǎng)GIs系統(tǒng)中,采用開(kāi)放的、集成的技術(shù)體系架構(gòu)對(duì)這些業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行封裝與部署,為各類有需求的應(yīng)用服務(wù),從而逐步建立完善企業(yè)應(yīng)用集成的技術(shù)體系。
2數(shù)據(jù)集成
數(shù)據(jù)集成的首要指導(dǎo)原則是:盡管數(shù)據(jù)可能在不同的地方、以不同的語(yǔ)義、格式存儲(chǔ),訪問(wèn)方法各異,但是,對(duì)于數(shù)據(jù)使用者而言,數(shù)據(jù)好像駐留在一個(gè)單一的數(shù)據(jù)源里一樣。因此,數(shù)據(jù)集成技術(shù)實(shí)質(zhì)上將信息需求者屏蔽于所有這些復(fù)雜性之外,使用者的應(yīng)用程序可以通過(guò)諸如SQL或XML的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言,或標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行使用。
對(duì)于數(shù)字化供電系統(tǒng)而言,首先,需要將來(lái)自不同層面、不同系統(tǒng)的、具有不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)整合在一起,并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一表達(dá)、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一訪問(wèn)途徑,最終實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)管理間有序的信息交換與共享,保障各管理?xiàng)l線的業(yè)務(wù)協(xié)同。將這些來(lái)源不同、結(jié)構(gòu)不同、標(biāo)準(zhǔn)不同的數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的格式和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范,要求企業(yè)構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的企業(yè)級(jí)公共數(shù)據(jù)模型,從而將原本分散在不同應(yīng)用中的信息按照該模型組織為一個(gè)整體。
其次,數(shù)字化供電系統(tǒng)采用集中統(tǒng)一存貯的數(shù)據(jù)整合模式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成。這種模式可以有效地保證對(duì)共享數(shù)據(jù)的訪問(wèn)效率,從而有效地保證基于共享數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用的執(zhí)行效率和實(shí)現(xiàn)方便性,并使得共享信息易于管理。對(duì)于整合后的信息,對(duì)外提供多種數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)手段,使整合后的信息資源能方便地提供給各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用。
2.1公共信息模型
公共信息模型用于在企業(yè)級(jí)規(guī)范信息分類、各類信息的屬性、各類信息間的關(guān)系以及約束規(guī)則。其范圍包括電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行工況、業(yè)務(wù)活動(dòng)相關(guān)信息、企業(yè)架構(gòu)等基礎(chǔ)管理信息等方面完整的定義和描述,實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)元素標(biāo)準(zhǔn)和信息編碼體系。通過(guò)公共信息模型可以有效地實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)表示的一致性和唯一性,并在公共信息模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建統(tǒng)一的訪問(wèn)信息途徑,實(shí)現(xiàn)跨業(yè)務(wù)域的信息共享和交互,并易于在此基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)信息的分析和挖掘。
公共信息模型涉及對(duì)象多且關(guān)系復(fù)雜,信息共享和支持未來(lái)應(yīng)用的目標(biāo),也對(duì)公共信息模型質(zhì)量和前瞻性提出了很高的要求。本文的公共信息模型設(shè)計(jì)基于IEC CIM模型進(jìn)行剪裁和擴(kuò)展。IECCIM模型是IEc61970、IEc61968系列標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)重要組成部分,CIM是使用UML類圖描述的信息模型,其內(nèi)容包括電力系統(tǒng)資源及電力企業(yè)的主要業(yè)務(wù)活動(dòng)對(duì)象,該模型提供了一個(gè)電力系統(tǒng)管理對(duì)象的信息結(jié)構(gòu)視圖。
基于cIM模型設(shè)計(jì)公共信息模型可以重用現(xiàn)有的設(shè)計(jì),以提高效率;利用成熟的設(shè)計(jì),以避免設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的疏漏,保證設(shè)計(jì)質(zhì)量;利用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì),可以使系統(tǒng)更加開(kāi)放,使系統(tǒng)和眾多遵循CIM標(biāo)準(zhǔn)的其它系統(tǒng)可以更好地交互。公共信息模型的設(shè)計(jì)是一件復(fù)雜的系統(tǒng)工作,通過(guò)確定待分析的對(duì)象、歸納現(xiàn)實(shí)對(duì)象、抽象設(shè)計(jì)類、建立類層次結(jié)構(gòu)等過(guò)程,最終形成統(tǒng)一的公共信息模型(見(jiàn)圖1)。
目前北京市電力公司已完成了變電、輸電、配電、自動(dòng)化、保護(hù)、IT、通信等共130多種設(shè)備和客戶資料等營(yíng)銷系統(tǒng)對(duì)象的建模工作。建立起兼容已有的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和北京電力的業(yè)務(wù)實(shí)際情況,經(jīng)過(guò)多次測(cè)試和迭代,從較高層次上抽取出共性的數(shù)據(jù)和模型(見(jiàn)圖2)。
2.2數(shù)據(jù)整合與數(shù)據(jù)訪問(wèn)
共享數(shù)據(jù)庫(kù)ETL服務(wù)負(fù)責(zé)從各數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)將獲取的數(shù)據(jù)按照公共信息模型設(shè)計(jì)規(guī)范把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換清洗,然后裝載到共享數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí),還提供RDF支持手段實(shí)現(xiàn)大批量一次性的數(shù)據(jù)裝載和交換。通過(guò)多樣化的數(shù)據(jù)集成手段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成性、完整性、一致性、安全性等目標(biāo)。
各個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)是共享數(shù)據(jù)庫(kù)的消費(fèi)者。訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的方式主要有3種。一是通過(guò)在企業(yè)服務(wù)總線部署的基于CIS標(biāo)準(zhǔn)接口的數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)實(shí)現(xiàn),適用于數(shù)據(jù)交換類型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)訪問(wèn);二是通過(guò)在企業(yè)服務(wù)總線部署的業(yè)務(wù)域數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行訪問(wèn),適用于專業(yè)性較高、數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理邏輯實(shí)現(xiàn)難度較高的數(shù)據(jù)訪問(wèn),例如對(duì)電網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的訪問(wèn)服務(wù);三是通過(guò)數(shù)據(jù)連接器訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)庫(kù),適用于在共享數(shù)據(jù)庫(kù)上建立新的應(yīng)用系統(tǒng)。
3應(yīng)用集成技術(shù)
應(yīng)用集成技術(shù)的核心是通過(guò)各種軟硬件技術(shù)將已有的和新建的業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成起來(lái),共同完成企業(yè)的各種業(yè)務(wù)活動(dòng),并能夠靈活快速地適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展和市場(chǎng)的變化。對(duì)于重要客戶供電風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控管理而言,需要將電網(wǎng)GIS系統(tǒng)、400主動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)、短消息系統(tǒng)內(nèi)私有的業(yè)務(wù)功能按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)約進(jìn)行封裝與部署,形成企業(yè)層面可復(fù)用、可管理、可信任的資源。如電網(wǎng)GIS系統(tǒng)提供的自動(dòng)成圖服務(wù)、拓?fù)溆?jì)算服務(wù)等。數(shù)字化供電系統(tǒng)應(yīng)用集成技術(shù)應(yīng)用主要包括:基于SOA的應(yīng)用集成架構(gòu)、服務(wù)構(gòu)建技術(shù)及專業(yè)圖形控件技術(shù)。
3.1基于SOA的應(yīng)用集成架構(gòu)
數(shù)字化供電系統(tǒng)采用SOA架構(gòu)的松耦合方式,構(gòu)造出為企業(yè)層面服務(wù)資源平臺(tái),使原來(lái)各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)私有的應(yīng)用功能成為可由其他業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)自由調(diào)用的服務(wù)。在保證服務(wù)可以獨(dú)立運(yùn)行的同時(shí)又可與其它應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同作業(yè),實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的應(yīng)用集成和功能重用,促進(jìn)了多個(gè)業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的應(yīng)用水平提升。服務(wù)使用了開(kāi)放、中立的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義接口規(guī)范(包括格式和傳輸協(xié)議),與其所使用的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言無(wú)關(guān),所有服務(wù)調(diào)用方及服務(wù)提供方之間均可用統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行通信,能夠很好地解決傳統(tǒng)模式下異構(gòu)系統(tǒng)間接口困難的問(wèn)題。通過(guò)基于SOA架構(gòu)的服務(wù),數(shù)字化供電系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為:
(1)在企業(yè)層面擁有一個(gè)功能完備的可復(fù)用、可信任、可管理的服務(wù)集合;
(2)不需要大量數(shù)據(jù)維護(hù)與管理工作;
(3)提高了跨業(yè)務(wù)域的應(yīng)用系統(tǒng)共享全局信息的能力;
(4)可以方便地整合不同類型的電網(wǎng)數(shù)據(jù)用于自身的分析與決策。
3.2服務(wù)構(gòu)建技術(shù)
由于數(shù)字化供電系統(tǒng)采用SOA這種服務(wù)架構(gòu)體系,需要對(duì)服務(wù)根據(jù)自身業(yè)務(wù)“按需(ONDE—mand)”分析、拆遷、改造為不同粗細(xì)等級(jí)的服務(wù),如粗顆粒度服務(wù)、細(xì)顆粒度服務(wù)、基礎(chǔ)性服務(wù)、高級(jí)性服務(wù)。細(xì)顆粒度服務(wù),既可被粗顆粒度服務(wù)調(diào)用,也可被高級(jí)性服務(wù)調(diào)用;基礎(chǔ)性服務(wù),既可被高級(jí)性服務(wù)調(diào)用,也可被粗粒度服務(wù)調(diào)用;同時(shí)基礎(chǔ)性服務(wù)和細(xì)顆粒度服務(wù)之間也可相互調(diào)用。粗粒度服務(wù)及服務(wù)組合,簡(jiǎn)化相關(guān)應(yīng)用的調(diào)用過(guò)程,調(diào)用效率大大提高。服務(wù)設(shè)計(jì)時(shí),服務(wù)之間復(fù)用性與復(fù)雜性關(guān)系也做了有效平衡。
數(shù)字化供電系統(tǒng)根據(jù)自身業(yè)務(wù)的需求,需要在公共信息模型的基礎(chǔ)上開(kāi)展“按需(ONDE.mand)”構(gòu)建方面的研究。其基本內(nèi)容是以“按需模式”來(lái)抽取完備電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型的信息子集,構(gòu)造出不同的專業(yè)電網(wǎng)模型,如專題圖電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型、主配網(wǎng)一體化雙向拓?fù)浞治龅龋詽M足不同專業(yè)的功能業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。根據(jù)具體的應(yīng)用需要,通過(guò)專業(yè)需求規(guī)則進(jìn)行電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)的自動(dòng)抽取,從而生成特定電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型提供給特定應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用。這樣不僅可以大大提高專業(yè)信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率,保證了特定應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,同時(shí)也保證了不同應(yīng)用系統(tǒng)的電網(wǎng)模型信息共享。

責(zé)任編輯:電力交易小郭
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