配網(wǎng)生產(chǎn)指揮系統(tǒng)及其信息交互方式研究

葉衛(wèi)華，王勇峰

（1.中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京 102200；2.中建三局第一建設(shè)工程有限責(zé)任公司，武漢 430040）

1 引言

隨著電網(wǎng)自動(dòng)化的高度發(fā)展[1-2]，現(xiàn)在電力公司大多安裝多個(gè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，包括配電自動(dòng)化、調(diào)度自動(dòng)化、營(yíng)銷管理及95598、用戶用電信息采集（負(fù)荷控制、集中抄表）等系統(tǒng)，各系統(tǒng)分布在不同的安全區(qū)域，通過(guò)信息交互總線連接在一起?，F(xiàn)有各系統(tǒng)為不同部門的特定業(yè)務(wù)需求服務(wù)，雖然系統(tǒng)間可以通過(guò)信息交互總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交換，但配電生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程涉及多個(gè)部門、專業(yè)、系統(tǒng)間的基于業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)的協(xié)同配合，在這個(gè)角度上各系統(tǒng)間又是彼此孤立的，因此，很多電力公司希望建設(shè)一套配網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行指揮系統(tǒng)，從配網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行全局整合現(xiàn)有系統(tǒng)，在進(jìn)行信息集成的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行業(yè)務(wù)的綜合指揮和全過(guò)程管理。

2 配網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行指揮系統(tǒng)分析

配網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行指揮系統(tǒng)是在配電自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)配電信息交互總線集成包括生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PMS）、地理信息系統(tǒng)(GIS)、狀態(tài)檢修系統(tǒng)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)、營(yíng)銷GIS系統(tǒng)及95598系統(tǒng)的信息和應(yīng)用，面向配電調(diào)度人員和生產(chǎn)運(yùn)行專責(zé)人員，為配電生產(chǎn)運(yùn)行提供綜合管理和統(tǒng)一指揮支持。以下簡(jiǎn)稱生產(chǎn)指揮系統(tǒng)。

2.1 生產(chǎn)指揮系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)對(duì)各電力公司生產(chǎn)運(yùn)行指揮系統(tǒng)的需求理解，并結(jié)合大多電力公司現(xiàn)有的IT環(huán)境和規(guī)范，系統(tǒng)總體架構(gòu)[3-4]在邏輯上可以分為展示層、業(yè)務(wù)層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層以及外部系統(tǒng)等。

圖1 配網(wǎng)生產(chǎn)指揮系統(tǒng)總體構(gòu)架圖

展示層主要是采用基于Web方式的靈活操作控制的界面，支持基于GIS的故障分布和多維分析的展現(xiàn)等。

業(yè)務(wù)層是整個(gè)系統(tǒng)服務(wù)的核心，主要包括故障停電管理、保電管理、電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、GIS專題和移動(dòng)終端管理等模塊。

服務(wù)層不僅支撐系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)庫(kù)和各種相關(guān)技術(shù)引擎，提供靈活多樣的圖表展現(xiàn)形式，支持多維的數(shù)據(jù)分析功能和指揮系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)層的訪問(wèn)，還對(duì)其他系統(tǒng)提供的服務(wù)進(jìn)行集成和整合。

生產(chǎn)運(yùn)行指揮系統(tǒng)底層的數(shù)據(jù)主要包括規(guī)則數(shù)據(jù)、生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)（業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)）、按照配電網(wǎng)各個(gè)主題域劃分的主題數(shù)據(jù)庫(kù)等等。

對(duì)于生產(chǎn)運(yùn)行指揮系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，外部系統(tǒng)主要包括生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PMS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、配電自動(dòng)化系統(tǒng)（DMS）、移動(dòng)終端系統(tǒng)和營(yíng)銷等。

2.2 指揮系統(tǒng)業(yè)務(wù)體系

指揮系統(tǒng)體系主要包含五部分功能：故障搶修管理、保電管理、電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、GIS專題分析和移動(dòng)作業(yè)終端管理。

（1）故障搶修管理

故障停電管理針對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)故障信息和客戶故障報(bào)修信息，對(duì)配網(wǎng)故障信息進(jìn)行管理和發(fā)布，并提供故障影響的拓?fù)浞治龊陀绊懣蛻舴治?；支持配電部門管理和發(fā)布故障處置方案，并支持故障處置狀態(tài)的更新和發(fā)布。

（2）保電管理

針對(duì)配網(wǎng)保電需求，提供重要用戶管理、重要用戶電源配置管理、保電信息編制和發(fā)布等功能支持，對(duì)電力公司常規(guī)保電任務(wù)和臨時(shí)保電任務(wù)進(jìn)行管理和發(fā)布。集成利用營(yíng)銷系統(tǒng)的重要用戶信息，對(duì)配網(wǎng)重要用戶進(jìn)行分類管理和信息發(fā)布；根據(jù)配網(wǎng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式設(shè)置，管理和發(fā)布各類重要用戶的電源點(diǎn)和供電路徑；根據(jù)營(yíng)銷客戶服務(wù)需要，管理和發(fā)布常規(guī)保電任務(wù)，定義常規(guī)保電任務(wù)的相關(guān)設(shè)備和用戶對(duì)象；提供對(duì)于突發(fā)保電任務(wù)信息的管理和發(fā)布，定義臨時(shí)保電任務(wù)的相關(guān)設(shè)備和用戶對(duì)象。

（3）電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控

通過(guò)綜合數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，收集來(lái)源于整個(gè)配電網(wǎng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，其中包括10kV出線開關(guān)負(fù)荷/電壓、線路分段開關(guān)負(fù)荷/電壓、專變負(fù)荷/電壓、用戶在線情況等信息。

（4）GIS專題

GIS專題分析主要針對(duì)歷史故障、缺陷、當(dāng)前工作、計(jì)劃工作、設(shè)備壽命等信息，將其內(nèi)容直觀展示在GIS圖上。

（5）移動(dòng)作業(yè)終端管理

移動(dòng)作業(yè)終端管理主要實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)模塊包括事故應(yīng)急搶修單、故障記錄、巡視記錄、缺陷記錄、帶電作業(yè)票、線路一二種工作票、電纜一二種工作票等。

移動(dòng)終端可以遠(yuǎn)程接收指揮中心下發(fā)的事故應(yīng)急搶修單及故障設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障GIS截圖及故障設(shè)備臺(tái)賬信息、歷史缺陷、歷史故障信息，為現(xiàn)場(chǎng)搶修人員提供較為全面的輔助信息。完成搶修任務(wù)后，搶修人員可以現(xiàn)場(chǎng)回填事故應(yīng)急搶修單；搶修任務(wù)結(jié)束后，搶修人員需要將系統(tǒng)根據(jù)事故應(yīng)急搶修單自動(dòng)生成的故障記錄補(bǔ)充完整；根據(jù)巡視計(jì)劃，巡視人員可以在工作現(xiàn)場(chǎng)完成巡視記錄填報(bào)，并上報(bào)指揮中心。若巡視過(guò)程中發(fā)現(xiàn)缺陷，可以直接進(jìn)行“缺陷登記”，拍攝缺陷照片，并遠(yuǎn)程發(fā)起缺陷填報(bào)流程；生成班組可現(xiàn)場(chǎng)上報(bào)缺陷記錄、缺陷圖片及接收消缺任務(wù)；消缺任務(wù)結(jié)束后，生成班組可將消缺結(jié)果遠(yuǎn)程上報(bào)指揮中心；現(xiàn)場(chǎng)人員可以通過(guò)業(yè)務(wù)終端接收帶電作業(yè)任務(wù)，并根據(jù)帶電作業(yè)票票面內(nèi)容開展現(xiàn)場(chǎng)工作，工作結(jié)束后遠(yuǎn)程進(jìn)行帶電作業(yè)票的回填及上報(bào)，主要包括線路一、二種工作票、電纜一、二種工作票與指揮中心之間的業(yè)務(wù)流程交互功能。

3 配網(wǎng)生產(chǎn)指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以SOA為核心思想，基于企業(yè)架構(gòu)（EA）的成果和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)施，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型和接口規(guī)范遵循IEC 61970/61968及SGCIM標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范[5-8]。系統(tǒng)在與各專業(yè)平臺(tái)之間共享高度融合的電網(wǎng)生產(chǎn)、運(yùn)行和管理信息的基礎(chǔ)上，集成各專業(yè)平臺(tái)的應(yīng)用和服務(wù)，形成一體化的生產(chǎn)運(yùn)行支撐體系。整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程按照EA（企業(yè)架構(gòu)）的思路進(jìn)行，使得整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、便于持續(xù)改進(jìn)與深化，保證系統(tǒng)的先進(jìn)性、實(shí)用性。系統(tǒng)架構(gòu)上體現(xiàn)SOA的思想，形成支持生產(chǎn)指揮的統(tǒng)一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的界面展示、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換和統(tǒng)一的服務(wù)調(diào)用。系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型上遵循IEC 61970/61968和國(guó)家電網(wǎng)公司SG-CIM的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，系統(tǒng)的集成接口滿足IEC 61968的配電接口規(guī)范的要求。

3.2 與其他系統(tǒng)的信息交互方式

配網(wǎng)生產(chǎn)指揮系統(tǒng)與其他系統(tǒng)交互的信息類型可以是請(qǐng)求響應(yīng)式，也可以是單向發(fā)布式；數(shù)據(jù)交互采用的協(xié)議可以是任意協(xié)議；交互的兩個(gè)系統(tǒng)在地理位置上可以位于電力公司Ⅰ區(qū)或ⅠⅠⅠ區(qū)。因此配網(wǎng)生產(chǎn)指揮系統(tǒng)與其他系統(tǒng)交互方式一般可以采用三種方式：總線方式、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式以及嵌入方式。

3.2.1 基于信息交互總線的交互

信息交互總線作為數(shù)據(jù)的傳輸中介，為其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供透明數(shù)據(jù)交互通道。從配網(wǎng)指揮系統(tǒng)的角度看，想要與其他系統(tǒng)進(jìn)行信息交互和數(shù)據(jù)交換不必再考慮對(duì)方系統(tǒng)在哪一個(gè)安全區(qū)、在市區(qū)局還是市局、采用什么交互協(xié)議，只要接入總線平臺(tái)，使用各自的數(shù)據(jù)交互協(xié)議與總線平臺(tái)交互即可，總線負(fù)責(zé)了跨級(jí)、跨區(qū)、跨協(xié)議的消息路由和響應(yīng)，也就是實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)間的完全透明交互。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)量不是很大的非實(shí)時(shí)的歷史數(shù)據(jù)。接入總線的各系統(tǒng)需要滿足以下要求：

（1）總線中消息格式的要求

信息交互總線內(nèi)部消息參照IEC 61968標(biāo)準(zhǔn)的第三到九部分定義的消息payload標(biāo)準(zhǔn)，IEC 61968主要是支持電力行業(yè)的應(yīng)用間集成，這一系列標(biāo)準(zhǔn)的目的是支持需要每幾秒、幾分鐘或幾小時(shí)就需要交換數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序，而非長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的數(shù)據(jù)抽取。這一系列標(biāo)準(zhǔn)的目的是實(shí)現(xiàn)多種中間件服務(wù)來(lái)在應(yīng)用程序間交換數(shù)據(jù)，補(bǔ)充（而非替代）數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。使用符合IEC 61968標(biāo)準(zhǔn)的消息格式總線能夠根據(jù)動(dòng)詞知道消息的流向，做到最小改動(dòng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分發(fā)。

（2）與總線交互的協(xié)議要求

信息交互總線目前主要支持的通訊協(xié)議有JMS、WebService、文件、FTP、Socket、郵件等主流通訊協(xié)議。根據(jù)不同的業(yè)務(wù)及平臺(tái)要求可以選擇不同的協(xié)議方式，總線支持傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換如圖2所示。

同時(shí)，信息交互總線可以跨隔離裝置到達(dá)不同的電力系統(tǒng)安全區(qū)，各應(yīng)用不必再關(guān)心安全區(qū)的問(wèn)題，只處理業(yè)務(wù)邏輯即可，如圖3所示。

圖2 信息交互總線傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換

圖3 信息交互總線跨隔離支持

（3）總線中消息大小的規(guī)定及大消息處理方式

總線中由于跨隔離的原因（正向socket、反向文件）傳輸?shù)膯蝹€(gè)消息最大是2M，如果傳輸更大的消息可以將大消息進(jìn)行分割，對(duì)于不便分割的消息可以將數(shù)據(jù)以文件形式存儲(chǔ)到業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器上，調(diào)用時(shí)將文件的URL作為參數(shù)傳遞，另一方通過(guò)該URL獲取數(shù)據(jù)。

3.2.2 基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式的信息交互

當(dāng)配網(wǎng)生產(chǎn)指揮系統(tǒng)與其他系統(tǒng)交互時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大且實(shí)時(shí)要求較高時(shí)，系統(tǒng)間可通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式交互信息，雙方按照約定的格式和協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。

3.2.3 基于系統(tǒng)之間的嵌套交互

當(dāng)配網(wǎng)生產(chǎn)指揮系統(tǒng)與其他系統(tǒng)不需要數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，系統(tǒng)間可通過(guò)鏈接方式交互信息，以減少指揮系統(tǒng)的開發(fā)工作量。配網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行指揮系統(tǒng)將鏈接請(qǐng)求傳輸給其他系統(tǒng)，其他系統(tǒng)將鏈接地址傳輸給配網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行指揮系統(tǒng)，指揮系統(tǒng)就可以監(jiān)測(cè)到其他系統(tǒng)的所有信息。

4 結(jié)論

在電力公司安全管理模式下，基于PMS/ GIS/DMS等系統(tǒng)的生產(chǎn)指揮系統(tǒng)總體框架，是電力公司信息集成化發(fā)展的必然趨勢(shì)，它滿足企業(yè)信息傳遞快速、準(zhǔn)確的要求，能夠提高各級(jí)人員的勞動(dòng)效率，加大各級(jí)的管理幅度，減少企業(yè)的管理層次，從而為順利實(shí)現(xiàn)SG-186中的信息統(tǒng)一化要求創(chuàng)造了條件。各地、各級(jí)電力公司的管理方式有很多共性，利用這種共性和企業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，這種信息一體化體系結(jié)構(gòu)有助于電力公司的管理變革，改變電力公司的傳統(tǒng)管理模式，增加企業(yè)的靈活性，提高電力公司的服務(wù)質(zhì)量。

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