雅礱江流域電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理及應(yīng)用現(xiàn)狀分析

張 競(jìng)， 寧 慧

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610051)

0 引 言

集控中心坐落于成都市雙林路雅礱江公司集控大樓內(nèi)，已于2012年4月13日正式投運(yùn)，隨著集控中心實(shí)現(xiàn)對(duì)二灘電站、官地電站、錦屏二級(jí)和錦屏一級(jí)電站電力生產(chǎn)相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)的接入，并實(shí)現(xiàn)對(duì)二灘電站、官地電站、錦屏二級(jí)電站的遠(yuǎn)程控制，公司流域化管理的局面已基本形成。

為滿足不同專業(yè)、不同業(yè)務(wù)的生產(chǎn)需求，集控中心建有多個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量管理系統(tǒng)、繼電保護(hù)及故障錄波管理系統(tǒng)等。各系統(tǒng)無論從操作系統(tǒng)、開發(fā)語言、通信協(xié)議直到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不盡相同，各個(gè)系統(tǒng)對(duì)電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)的重復(fù)維護(hù)容易造成數(shù)據(jù)的不一致和不完整。多個(gè)信息“孤島”的存在，也為實(shí)現(xiàn)電力二次系統(tǒng)之間的信息共享、提供面向用戶需求的企業(yè)級(jí)集成應(yīng)用造成了困難。并且，隨著接入電站節(jié)點(diǎn)的增加、時(shí)間的累積，存儲(chǔ)在電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控信息、電能量、水情氣象等電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)迅速增長的態(tài)勢(shì)。集控中心作為電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)的匯聚中心，有必要對(duì)流域電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

1 數(shù)據(jù)需求及目標(biāo)分析

在流域電力生產(chǎn)中，通常會(huì)有以下數(shù)據(jù)應(yīng)用需求：

(1)集控中心內(nèi)部生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換；

(2)集控中心同各電站間生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換；

(3)公司總部、集控中心需要的各電站生產(chǎn)信息匯聚；

(4)公司外部相關(guān)單位需要展現(xiàn)的生產(chǎn)信息匯聚。

為解決上述需求，使各個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)能夠方便地相互進(jìn)行交換，實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一維護(hù)與管理，需建立一套數(shù)據(jù)交換平臺(tái)系統(tǒng)。根據(jù)需求，確定系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)：

(1)建立數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理中心對(duì)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)與管理，形成統(tǒng)一、集中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)集市；

(2)采用使用中間件技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨安全分區(qū)的異構(gòu)系統(tǒng)之間透明的數(shù)據(jù)交換，建立完善的數(shù)據(jù)共享體系，打破信息孤島，為各系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)；

(3)根據(jù)長期的歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)粒度的不同生產(chǎn)決策提供數(shù)據(jù)支持以提供充分的數(shù)據(jù)支持；

(4)建立數(shù)據(jù)倉庫，為數(shù)據(jù)挖掘提供數(shù)據(jù)金礦。

根據(jù)建設(shè)目標(biāo)確定數(shù)據(jù)交換平臺(tái)系統(tǒng)的總體方案為：在內(nèi)交換平臺(tái)(I、Ⅱ區(qū))、數(shù)據(jù)集成平臺(tái)(Ⅲ、Ⅳ區(qū))分別建設(shè)一個(gè)以IEC 61970/61968系列標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，構(gòu)筑基于CIM/CIS/UIB標(biāo)準(zhǔn)之上的具備開放式信息集成能力的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，采用基于面向?qū)ο蟮膽?yīng)用開發(fā)體系(如下圖所示)：

2 數(shù)據(jù)管理相關(guān)技術(shù)

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

流域各電力生產(chǎn)二次系統(tǒng)己經(jīng)形成大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)資源，要做到數(shù)據(jù)集成共享，最主要是要解決數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)量大、動(dòng)態(tài)變化、動(dòng)態(tài)分布、數(shù)據(jù)格式多樣等問題。需采用相關(guān)數(shù)據(jù)管理技術(shù)，整合流域各電站核心二次系統(tǒng)的生產(chǎn)信息資源，建立了統(tǒng)一的生產(chǎn)數(shù)據(jù)集市，相關(guān)技術(shù)有：

(1)元數(shù)據(jù)管理。電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)由業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)和技術(shù)元數(shù)據(jù)構(gòu)成。其中技術(shù)元數(shù)據(jù)是由信息模型以及其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)相關(guān)的描述(包括字段、表、視圖等)、數(shù)據(jù)字典定義、數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換規(guī)則、數(shù)據(jù)源定義、接口定義描述、編碼規(guī)范定義等構(gòu)成。業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)主要是數(shù)據(jù)來源和訪問數(shù)據(jù)的原則，使用者相關(guān)業(yè)務(wù)術(shù)語對(duì)應(yīng)的對(duì)象名，屬性名和數(shù)據(jù)模型以及分析方法。

(2)統(tǒng)一對(duì)象編碼。若建設(shè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，則要依照編碼規(guī)則實(shí)時(shí)的更新。電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)和其他的各個(gè)應(yīng)用程序之間數(shù)據(jù)共享和交換基于唯一的對(duì)象編碼。對(duì)象編碼規(guī)則可由元數(shù)據(jù)管理工具統(tǒng)一管理。

(3)數(shù)據(jù)整合交換。電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)整合是在數(shù)據(jù)平臺(tái)信息模型的基礎(chǔ)上，依照數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式使不同電力生產(chǎn)二次系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一存儲(chǔ)。通過數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、抽取、加載框架，把不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)整合到其共享的數(shù)據(jù)庫中，通過使用標(biāo)準(zhǔn)的訪問接口，使數(shù)據(jù)交換任務(wù)全方位地實(shí)現(xiàn)。

(4)數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)是數(shù)據(jù)平臺(tái)的輸入部分。而數(shù)據(jù)源是流域各電力生產(chǎn)二次系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)文件和報(bào)文，或是經(jīng)過傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般是正向映射，采集系統(tǒng)處理完成后的數(shù)據(jù)，將存入后臺(tái)存儲(chǔ)系統(tǒng)。

(5)數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是用來完成各電力生產(chǎn)二次系統(tǒng)全系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的橫向和縱向兩個(gè)方面的傳輸。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要有如下功能：縱向上統(tǒng)一跨越上下級(jí)；橫向上統(tǒng)一穿越安全區(qū)；統(tǒng)一進(jìn)行傳輸中所需的身份驗(yàn)證和加解密等過程處理；統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)傳輸服務(wù)質(zhì)量保障等。一般情況下，數(shù)據(jù)傳輸還支持?jǐn)?shù)據(jù)報(bào)文等高要求的數(shù)據(jù)傳輸方式。

(6)數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理是為了形成更加有層次的、立體的綜合數(shù)據(jù)模型，便于后面報(bào)表的生成、統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)的挖掘。數(shù)據(jù)處理主線包括對(duì)象軸、屬性軸、時(shí)間軸等屬性。對(duì)于復(fù)雜的數(shù)據(jù)，可利用較為靈活的腳步技術(shù)來定義和描述，定義結(jié)果是通過對(duì)應(yīng)的腳本引擎執(zhí)行。

(7)數(shù)據(jù)挖掘。電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)保存了大量電力生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中往往隱含著各種各樣有用的信息，而僅僅依靠數(shù)據(jù)庫的查詢檢索機(jī)制和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法又很難獲得這些信息，必須應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從海量數(shù)據(jù)中找出隱藏的知識(shí)。

3 集控中心電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)現(xiàn)狀

目前，雅礱江流域電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)已完成I期建設(shè)：搭建了基礎(chǔ)硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、短信平臺(tái)系統(tǒng)、機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的接入，并對(duì)已接入數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化建模、編碼、關(guān)聯(lián)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了與公司總部的數(shù)據(jù)交互。按照采集頻度將數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)進(jìn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，形成以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫為載體的數(shù)據(jù)平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)了接入數(shù)據(jù)的WEB展示及數(shù)據(jù)查詢功能、集控中心報(bào)表服務(wù)功能、元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、系統(tǒng)管理維護(hù)功能。

3.1 軟硬件平臺(tái)搭建

在項(xiàng)目I期已實(shí)現(xiàn)了雅礱江流域電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)的硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)搭建(見圖2)。

圖2 系統(tǒng)軟硬件架構(gòu)圖

3.2 數(shù)據(jù)采集整合

目前以實(shí)現(xiàn)對(duì)部分電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和整合，并按照標(biāo)準(zhǔn)IEC 61970/61968 CIM格式模型進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、清洗和關(guān)聯(lián)，保存到雅礱江流域電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)的歷史數(shù)據(jù)庫中，并最終在安全I(xiàn)II區(qū)形成面向電力生產(chǎn)的主題數(shù)據(jù)庫。

3.3 數(shù)據(jù)訪問接口

為水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、短信平臺(tái)系統(tǒng)、電力生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)提供ODBC數(shù)據(jù)接口，為生產(chǎn)經(jīng)營部電量分析系統(tǒng)提供WEBSERVICE接口，這些數(shù)據(jù)接口均可方便配置。

3.4 數(shù)據(jù)集市

將各異構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的模型建模，并按照統(tǒng)一規(guī)范和統(tǒng)一編碼進(jìn)行存儲(chǔ)和整合，用于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫兩種，利于統(tǒng)一對(duì)外提供各種數(shù)據(jù)信息服務(wù)。

3.5 數(shù)據(jù)應(yīng)用展現(xiàn)情況

雅礱江流域電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)以EXTJS為平臺(tái)搭建了一套WEB發(fā)布系統(tǒng)，對(duì)監(jiān)控、水調(diào)、電量等電力生產(chǎn)基本數(shù)據(jù)進(jìn)行了展示，

(1)數(shù)據(jù)查詢。電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)現(xiàn)網(wǎng)頁上可以進(jìn)行電能量系統(tǒng)數(shù)據(jù)、水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)(水位、流量)進(jìn)行自助查詢；通過eDNA插件可以對(duì)eDNA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行查詢和趨勢(shì)分析。

(2)系統(tǒng)監(jiān)視。電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)在網(wǎng)頁上可以實(shí)現(xiàn)仿電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(已實(shí)現(xiàn)二灘、官地、錦東、錦西4個(gè)電站的計(jì)算監(jiān)控系統(tǒng)的接入)以及機(jī)房動(dòng)力環(huán)境的的準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)視。

(3)報(bào)表服務(wù)。利用Ireport報(bào)表工具實(shí)現(xiàn)了二灘電站、官地電站、錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)電站生產(chǎn)報(bào)表自動(dòng)生成功能，并嵌入WEB頁面以供查詢和下載使用。

圖3 系統(tǒng)及GIS主界面

圖4 電站及機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控web界面

4 系統(tǒng)平臺(tái)及應(yīng)用現(xiàn)狀的幾點(diǎn)思考

目前，電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)用主要有數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)展示和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表等初級(jí)功能，對(duì)三維地理信息平臺(tái)、KPI對(duì)標(biāo)平臺(tái)、手機(jī)移動(dòng)應(yīng)用，以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在負(fù)荷預(yù)測(cè)、水文預(yù)報(bào)(徑流預(yù)測(cè)，洪水測(cè)報(bào)等)、水庫調(diào)度等為梯級(jí)水庫群水電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度提供決策支持等高級(jí)功能均有待研究和開發(fā)。

同時(shí)，數(shù)據(jù)平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)采用SAN構(gòu)架集中存儲(chǔ)，并使用數(shù)據(jù)內(nèi)置或外置的磁帶機(jī)進(jìn)行冷備份，備份磁帶同時(shí)也在機(jī)房中統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)備份仍然使用較為陳舊的磁帶庫備份方式，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)數(shù)據(jù)備份及恢復(fù)時(shí)間較長。并且，國家電力行業(yè)相關(guān)規(guī)范已規(guī)定保護(hù)等級(jí)在3級(jí)以上的重要系統(tǒng)，應(yīng)建立異地容災(zāi)備份中心，提供業(yè)務(wù)應(yīng)用的實(shí)時(shí)無縫切換〔1,2〕。容災(zāi)備份在電力行業(yè)在已得到日益重視，國家電網(wǎng)公司、部分省網(wǎng)公司、少數(shù)電力企業(yè)等單位數(shù)據(jù)中心均陸續(xù)建設(shè)了完備的容災(zāi)備份系統(tǒng)〔3-5〕。電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)保護(hù)等級(jí)屬3級(jí)以上系統(tǒng)，因此，電力生產(chǎn)

數(shù)據(jù)交換平臺(tái)的容災(zāi)備份是數(shù)據(jù)平臺(tái)后續(xù)建設(shè)中必須關(guān)注的重點(diǎn)問題。

參考文獻(xiàn)：

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