調(diào)度運(yùn)行可視化匯報(bào)系統(tǒng)
——基于電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)中心

李群山 徐 瑋 葉健輝 王 梓 劉慧勇 馬 富

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調(diào)度運(yùn)行可視化匯報(bào)系統(tǒng)
——基于電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)中心

李群山 徐 瑋 葉健輝 王 梓 劉慧勇 馬 富

針對(duì)目前電網(wǎng)數(shù)據(jù)海量化、監(jiān)控畫面日益增多的特點(diǎn)，電網(wǎng)可視化研究越來越迫切。本文通過集成現(xiàn)有電網(wǎng)運(yùn)行信息，構(gòu)建電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)中心，并基于該數(shù)據(jù)中心，提出了調(diào)度運(yùn)行可視化匯報(bào)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)；通過對(duì)定制界面開發(fā)工具、數(shù)據(jù)交換工具系統(tǒng)以及統(tǒng)一權(quán)限控制管理關(guān)鍵技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行信息界面的可視化配置與個(gè)性化展示、電力系統(tǒng)信息資源的統(tǒng)一和共享以及對(duì)調(diào)度運(yùn)行信息的規(guī)范、安全、可靠訪問。

在電網(wǎng)數(shù)據(jù)海量化、監(jiān)視畫面日益增多的特點(diǎn)的環(huán)境與背景下，電網(wǎng)可視化研究越來越迫切。它作為智能調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)之一。是電力科學(xué)與計(jì)算機(jī)等學(xué)科的交叉與延伸，是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)拓展。調(diào)度可視化借助計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)將電網(wǎng)運(yùn)行枯燥的數(shù)據(jù)靈活的、實(shí)物化的、動(dòng)態(tài)的方式進(jìn)行展示，計(jì)算出準(zhǔn)確反映系統(tǒng)狀態(tài)的簡(jiǎn)潔指標(biāo)并給予直觀顯示。例如，一幅動(dòng)態(tài)畫面表達(dá)大量數(shù)字才能表述的信息和數(shù)字間潛在聯(lián)系，通過圖形信息更能清楚地體現(xiàn)等。

電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)致力于研究的重要課題之一就是對(duì)電網(wǎng)調(diào)度信息進(jìn)行分析、處理和篩選，對(duì)格中分區(qū)、分類指標(biāo)體系提出可視化表示需求，對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析并形象生動(dòng)地顯示電網(wǎng)運(yùn)行信息的決策信息，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度的形象直觀的可視化表述。將現(xiàn)有的生產(chǎn)OMS、電網(wǎng)概況、早報(bào)系統(tǒng)，運(yùn)行監(jiān)視等系統(tǒng)集中到同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行查詢和圖形化顯示，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)管理的規(guī)范化管理。

本文首先基于智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)平臺(tái)，提出了基于電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)中心的調(diào)度運(yùn)行可視化匯報(bào)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)，自下而上規(guī)范了信息源種類、應(yīng)用服務(wù)使用方式、開發(fā)平臺(tái)所需關(guān)鍵技術(shù)以及系統(tǒng)展示的應(yīng)用模塊。通過分別對(duì)定制界面工具、數(shù)據(jù)交換工具系統(tǒng)以及統(tǒng)一權(quán)限控制管理等關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)闡述，明確了本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中調(diào)度數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建方式、可視化展示界面的開發(fā)模式以及用戶權(quán)限的管理方式。最后，基于上述關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行信息可視化展示的實(shí)例進(jìn)行了分析。

系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)概況

調(diào)度可視化類應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)圖形化展示的技術(shù)保障。電網(wǎng)的發(fā)展越來越快，規(guī)模越來越大、數(shù)據(jù)量越來越龐大，傳統(tǒng)的展示形式以難以滿足現(xiàn)有需求。隨著技術(shù)的發(fā)展可視化展示成為電網(wǎng)的主要數(shù)據(jù)展示手段。通過圖形化的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)展示。減少用戶的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，對(duì)于用戶來說更為簡(jiǎn)便易用。

基于電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)中心的調(diào)度運(yùn)行可視化系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)件化和領(lǐng)域分析設(shè)計(jì)理念，基于智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)平臺(tái)，以遵循統(tǒng)一規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體等領(lǐng)域中相關(guān)前沿技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)架構(gòu)

基于電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)中心的調(diào)度運(yùn)行可視化系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，為了滿足快速開發(fā)、方便管理、易于維護(hù)的需求，本系統(tǒng)著重于配置工具的研發(fā)，具體包括：GF可視化開發(fā)工具、數(shù)據(jù)整合工具、權(quán)限管理工具等，從而能夠利用靈活的配置工具，快速搭建新應(yīng)用或建設(shè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)軟件的快速部署及實(shí)用化，縮短研發(fā)及工程周期，降低運(yùn)維資源投入，滿足電網(wǎng)調(diào)度規(guī)范化、流程化和一體化的管理要求，強(qiáng)調(diào)管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的對(duì)象化、信息化、精細(xì)化、流程化。

本系統(tǒng)在架構(gòu)設(shè)計(jì)上具有以下特點(diǎn)：

在應(yīng)用人機(jī)交互方面，突出快速響應(yīng)、支持多用戶并發(fā)、細(xì)化權(quán)限管理、深化可視化顯示；

在應(yīng)用接口方面，在同質(zhì)的智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)及相關(guān)應(yīng)用間突出與基礎(chǔ)平臺(tái)的一體化、遵循智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、通過GDS公共數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間信息交互；在非同質(zhì)的遺留系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口方面推薦采用基于SOA架構(gòu)快速集成。在應(yīng)用性能指標(biāo)方面，突出系統(tǒng)的安全性、高可靠性、開放性及易用性。

關(guān)鍵技術(shù)研究

定制界面開發(fā)工具

概述

圖1　系統(tǒng)架構(gòu)圖

在軟件開發(fā)中圖形用戶界面是指采用圖形方式顯示的軟件操作的用戶接口。圖形界面減少用戶的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，對(duì)于用戶來說更為簡(jiǎn)便易用。GF是一整套的圖形化界面開發(fā)工具， 它由 GF編輯工具、GF瀏覽器、內(nèi)置組件以及一系列開發(fā)規(guī)范構(gòu)成，采取Flex技術(shù)進(jìn)行主題畫面展示，設(shè)計(jì)畫面特效，支持多維度全景數(shù)據(jù)展示分析。本系統(tǒng)采用GF開發(fā)工具用于調(diào)度早報(bào)、全景展示分析等功能模塊。GF系統(tǒng)組成如圖2所示。

圖2　GF系統(tǒng)組成

圖3　數(shù)據(jù)交換工具架構(gòu)圖

關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

（1）可視化的編輯操作

GF編輯器采用可視化的圖形化編輯界面，開發(fā)人員使用時(shí)可以根據(jù)所見即所得的效果進(jìn)行頁面布局調(diào)整，減少以往開發(fā)時(shí)需要運(yùn)行時(shí)才能查看效果的弊端。在編輯器啟動(dòng)期間會(huì)初始化GF平臺(tái)使用到的所有的組件庫，作為資源緩存在內(nèi)存中，并創(chuàng)建組件列表。

（2）數(shù)據(jù)離線加載

GF開發(fā)工具提供離線數(shù)據(jù)加載功能，使用項(xiàng)目可直接讀取本地?cái)?shù)據(jù)文件，而不需要請(qǐng)求遠(yuǎn)程服務(wù)器端數(shù)據(jù)，使用此種方式加載數(shù)據(jù)可減少對(duì)服務(wù)器的請(qǐng)求次數(shù)可大大提高數(shù)據(jù)加載效率，并且由于減少了對(duì)服務(wù)器的請(qǐng)求次數(shù)相應(yīng)的也減少了由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境影響而出錯(cuò)的概率提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（3）界面緩存技術(shù)

GF平臺(tái)在進(jìn)行頁面顯示時(shí)，在首次加載時(shí)同樣會(huì)加載界面信息和數(shù)據(jù)，但在首次加載后會(huì)將界面信息緩存在用戶臨時(shí)文件夾中，在后期系統(tǒng)運(yùn)行中同頁面的用戶請(qǐng)求將不再加載界面信息而只加載數(shù)據(jù)信息，極大提高加載效率，提高用戶體驗(yàn)。

（4）跨平臺(tái)、跨瀏覽器運(yùn)行

使用GF開發(fā)平臺(tái)創(chuàng)建的應(yīng)用項(xiàng)目可以實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)運(yùn)行并且兼容眾多瀏覽器，可實(shí)現(xiàn)一處編譯開發(fā)到處運(yùn)行的目標(biāo)。

數(shù)據(jù)交換工具系統(tǒng)

概述

基于ETL整合的數(shù)據(jù)交換工具系統(tǒng)通過采用最新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，接入并整合調(diào)度自動(dòng)化各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件資源和信息資源，建立統(tǒng)一調(diào)度生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)信息資源的統(tǒng)一和共享，進(jìn)而為電網(wǎng)調(diào)度生產(chǎn)、管理決策提供可靠的數(shù)據(jù)資源和有力的綜合分析與應(yīng)用手段。

系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)交換、整合、服務(wù)、分析和門戶網(wǎng)站五大功能組件，共同構(gòu)建了標(biāo)準(zhǔn)、開放、靈活、穩(wěn)定的基于ETL整合的數(shù)據(jù)交換工具系統(tǒng)。該系統(tǒng)遵循IEC61970標(biāo)準(zhǔn)、采用面向服務(wù)（SOA）的架構(gòu)、WEBSERVICE技術(shù)、XML技術(shù)、ETL技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、BI分析技術(shù)等先進(jìn)實(shí)用的IT技術(shù)，保證了系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)、功能開放、運(yùn)行穩(wěn)定和維護(hù)方便的重要工程技術(shù)要求。

因?yàn)榛贓TL整合的數(shù)據(jù)交換工具系統(tǒng)遵循智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、軟件架構(gòu)、數(shù)據(jù)資源采集、存放和交換等方面的一體化設(shè)計(jì)和實(shí)施，所以有效避免了單一、小系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)的帶來的硬件、軟件、維護(hù)等方面的冗余投資，實(shí)現(xiàn)了“統(tǒng)一設(shè)計(jì)、分步實(shí)施、分責(zé)維護(hù)、分權(quán)共享”的節(jié)約化建設(shè)目標(biāo)。數(shù)據(jù)交換工具架構(gòu)圖如圖3所示。

關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

（1）采用了面向服務(wù)（SOA）的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在軟件工程方法上，采用最新的面向服務(wù)（SOA）的軟件工程方法。在體系架構(gòu)上，采用了J2EE的多層架構(gòu)和客戶服務(wù)器的C/S架構(gòu)相結(jié)合的方案。在編程語言上，采用了先進(jìn)成熟的JAVA語言、C++語言、PL/SQL語言相結(jié)合。在功能算法等諸多方面，都采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和理論，應(yīng)用功能夠體現(xiàn)其實(shí)用性。系統(tǒng)廣泛使用當(dāng)前世界發(fā)展前沿的新技術(shù)，比如分布式對(duì)象技術(shù)、中間件技術(shù)、實(shí)時(shí)CORBA技術(shù)、UIB技術(shù)、元數(shù)據(jù)技術(shù)、XML技術(shù)、JAVA技術(shù)等，這些技術(shù)的采用保障了系統(tǒng)的先進(jìn)性。

（2）支持分布式、負(fù)載均衡服務(wù)運(yùn)行環(huán)境

系統(tǒng)采用雙冗余、多冗余和群組相結(jié)合的硬件設(shè)備配置。主要設(shè)備如各種服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等均采用雙冗余配置。對(duì)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器采用集群技術(shù)配置，網(wǎng)絡(luò)支持雙網(wǎng)冗余配置技術(shù)。因此，系統(tǒng)從硬件基礎(chǔ)上提供了可靠性的保證。系統(tǒng)支持在其他服務(wù)器配置備用的歷史數(shù)據(jù)庫和備用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)，在主備數(shù)據(jù)庫均故障情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)服務(wù)功能轉(zhuǎn)移。

系統(tǒng)集成平臺(tái)軟件基于JAVA和IT標(biāo)準(zhǔn)研制的各種服務(wù)支持多機(jī)配置，實(shí)現(xiàn)分布式配置和負(fù)載均衡功能。在不同節(jié)點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換任務(wù)的負(fù)載均衡和異常備用功能。提供了完善的功能可以保證各種故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)定位、切換、隔離、報(bào)警和恢復(fù)。

（3）實(shí)現(xiàn)了SOA環(huán)境下的數(shù)據(jù)服務(wù)

實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)服務(wù)的定制和訂閱，可以通過定時(shí)、服務(wù)推送、通知服務(wù)等方式啟動(dòng)或獲取已經(jīng)定制的數(shù)據(jù)服務(wù)。支持?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)的流程編排功能。

（4）支持1對(duì)多任務(wù)配置

數(shù)據(jù)交換平臺(tái)能夠完全適應(yīng)雙通道互為主備的網(wǎng)絡(luò)連接方式，并且能在軟件級(jí)別上實(shí)現(xiàn)主備通道的自適應(yīng)；數(shù)據(jù)交換平臺(tái)還具備一發(fā)多收的功能，數(shù)據(jù)文件能夠同時(shí)下發(fā)到多個(gè)目的地，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)文件的統(tǒng)一下發(fā)和管理。該功能主要用于解決源數(shù)據(jù)一致和減少隔離裝置的數(shù)據(jù)流量（應(yīng)用案例：EMS系統(tǒng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)要傳輸并保存在外平臺(tái)和SG186系統(tǒng)中）。

圖4　組織機(jī)構(gòu)人員信息分級(jí)管理示意圖

圖5　信息分級(jí)管理示意圖

圖6　電網(wǎng)運(yùn)行信息展示效果圖

統(tǒng)一權(quán)限控制管理

概述

企業(yè)信息門戶不僅充當(dāng)人們獲取信息的入口點(diǎn)，同時(shí)也是一種集成企業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)框架。為了保證企業(yè)門戶中用戶對(duì)數(shù)據(jù)訪問和使用的安全性、可靠性，需要設(shè)計(jì)一套統(tǒng)一權(quán)限控制管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有統(tǒng)一的信息訪問渠道、不間斷的服務(wù)、強(qiáng)大的內(nèi)容管理能力、個(gè)性化的應(yīng)用服務(wù)、與現(xiàn)有系統(tǒng)的集成、高度的可擴(kuò)展性、安全可靠的保障、無限的角色配置。同時(shí)提供基于Web的接口、提供個(gè)性化服務(wù)、提供訪問權(quán)限、提供交互功能、提供靈活的導(dǎo)航功能、提供對(duì)遺留程序的繼承功能。

關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

（1）靈活模板定義技術(shù)

模板管理指整個(gè)門戶網(wǎng)站的設(shè)計(jì)樣式，可以包含頁頭、頁尾和中間內(nèi)容的樣式，也可以設(shè)計(jì)成只有中間內(nèi)容的樣式。模版可以應(yīng)用到主機(jī)、站點(diǎn)中，將決定整個(gè)網(wǎng)站整體風(fēng)格與樣式。模塊模版的制作通過添加系統(tǒng)默認(rèn)的標(biāo)簽，結(jié)合分欄方式，就可以完成各種各樣豐富多彩的頁面。

（2）分級(jí)權(quán)限管理技術(shù)

權(quán)限管理的人員組織機(jī)構(gòu)管理通過組織機(jī)構(gòu)樹進(jìn)行管理。每個(gè)地調(diào)分配一個(gè)管理員，各地調(diào)管理員只有權(quán)限管理各自的組織機(jī)構(gòu)，包括新增、刪除、修改等操作。例如地調(diào)1管理員只能管理唐山地調(diào)下的組織機(jī)構(gòu)，其它地調(diào)的組織機(jī)構(gòu)不能管理。如圖4所示。

地調(diào)1用戶登錄后，如果管理組織機(jī)構(gòu)和人員信息，那么系統(tǒng)會(huì)從地調(diào)1為根節(jié)點(diǎn)讀取組織機(jī)構(gòu)和人員信息，避免了此用戶能夠查看其機(jī)構(gòu)的組織機(jī)構(gòu)信息。

信息類的權(quán)限管理通過權(quán)限控制樹來實(shí)現(xiàn)，以新聞?lì)悶槔疽鈭D如圖5所示。

省調(diào)管理員只能管理和管理省調(diào)控中心節(jié)點(diǎn)下的新聞欄目，而不能管理其它地調(diào)下的新聞欄目。用戶登錄后系統(tǒng)判定用戶所屬的單位，如果為省調(diào)控中心用戶，則以省調(diào)控中心根節(jié)點(diǎn)讀取新聞欄目，這樣就避免了其他地調(diào)的信息被省調(diào)管理員管理。

應(yīng)用實(shí)例

電網(wǎng)運(yùn)行信息展示

在上述定制界面開發(fā)工具、數(shù)據(jù)交換工具系統(tǒng)以及統(tǒng)一權(quán)限控制管理等關(guān)鍵技術(shù)的支撐下，可以對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行信息進(jìn)行豐富的可視化展示，界面可自由組合配置，更加滿足業(yè)務(wù)人員對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行信息查看所需即所得的要求。具體展示效果如圖6所示。

結(jié)語

基于電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)中心的調(diào)度運(yùn)行可視化匯報(bào)系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)交換工具系統(tǒng)接入并整合調(diào)度自動(dòng)化各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件資源和信息資源，建立電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)信息資源的統(tǒng)一和共享。通過研究開發(fā)定制界面開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)靈活多樣的電網(wǎng)數(shù)據(jù)的展示，不僅降低了開發(fā)周期，而且提高了展示界面的可配置化和個(gè)性化水平。為了滿足不同權(quán)限用戶對(duì)數(shù)據(jù)的有效訪問管理，采用統(tǒng)一的權(quán)限控制管理方式，提高了數(shù)據(jù)訪問的安全性、有效性。通過使用本系統(tǒng)，極大的方便了調(diào)度機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)人員對(duì)電網(wǎng)調(diào)度信息進(jìn)行分析、處理和篩選，對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析并形象生動(dòng)地顯示電網(wǎng)運(yùn)行信息的決策信息，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度的形象直觀的可視化表述。

李群山1徐 瑋1葉健輝2王 梓3劉慧勇4馬 富4

1.華中電網(wǎng)有限公司；2.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司；3.國(guó)網(wǎng)天津市電力公司；4.南瑞集團(tuán)北京科東公司

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.11.021