基于數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)水電站集控中心信息化建設(shè)

李嘯（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

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基于數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)水電站集控中心信息化建設(shè)

李嘯（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

本文通過分析水電站集控中心信息化的現(xiàn)狀，說明了數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)建設(shè)的必要性。通過回顧水電站集控中心數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和原則，總結(jié)了基于數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)水電站集控中心信息化建設(shè)的總體設(shè)計(jì)方案。

水電站；集控；信息化

1　概述

1.1 水電站集控中心各系統(tǒng)信息化現(xiàn)狀

隨著水電站集控中心集控中心各系統(tǒng)的陸續(xù)建設(shè)，以及生產(chǎn)、管理業(yè)務(wù)的需要，公司及集控中心各系統(tǒng)將有大量數(shù)據(jù)產(chǎn)生、歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及這些數(shù)據(jù)的共享及內(nèi)部和外部交換，包括集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量采集及報(bào)/競(jìng)價(jià)系統(tǒng)、繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)、生產(chǎn)報(bào)表管理系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)將陸續(xù)先后建設(shè)并將互聯(lián)。

由于這些應(yīng)用系統(tǒng)關(guān)心電力對(duì)象的不同方面、對(duì)電力對(duì)象有自己專門的建模方法，相互之間很少設(shè)計(jì)成能夠進(jìn)行自由的數(shù)據(jù)交換，使得各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)在信息上成為相對(duì)孤立的“信息孤島”，不易與其他功能區(qū)域交換數(shù)據(jù)或在企業(yè)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)集成。

1.2 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)建設(shè)的必要性

為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息的有效、綜合利用，實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)、多系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，需要按照網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的要求，進(jìn)行統(tǒng)一整體規(guī)劃。

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)能提供各子系統(tǒng)的接入接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)和其他信息系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，以統(tǒng)一的接口規(guī)范實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)提取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、數(shù)據(jù)審核，同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)遷移等功能。它能為不同數(shù)據(jù)庫、不同數(shù)據(jù)格式之間，提供進(jìn)行數(shù)據(jù)交換服務(wù)的平臺(tái)。

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)是一個(gè)整合的平臺(tái)、信息及應(yīng)用的樞紐，建設(shè)目標(biāo)要實(shí)現(xiàn)主要三個(gè)方面整合：數(shù)據(jù)整合、內(nèi)容整合、應(yīng)用整合。

數(shù)據(jù)整合：應(yīng)整合集控中心各系統(tǒng)及電站的電力生產(chǎn)信息、電量信息、電力市場(chǎng)及報(bào)價(jià)信息、水情氣象、樞紐信息、生產(chǎn)管理信息、工程建設(shè)信息、合同信息、財(cái)務(wù)信息、設(shè)備物質(zhì)信息、投資信息數(shù)據(jù)、管理信息等，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部多系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享和透明傳輸?shù)男枰?/p>

內(nèi)容整合：為規(guī)范公司以及各部門、下級(jí)單位的信息發(fā)布以及維護(hù)，實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)容的信息發(fā)布，規(guī)范統(tǒng)一信息發(fā)布、統(tǒng)一用戶權(quán)限管理。

應(yīng)用整合：全面整合公司辦公自動(dòng)化系統(tǒng)功能，郵箱、待辦事宜、公文查詢、收文管理、發(fā)文管理、網(wǎng)上討論區(qū)等應(yīng)用模塊的集成，實(shí)現(xiàn)用戶統(tǒng)一登陸入口。

2　水電站集控中心數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)建設(shè)

2.1 水電站集控中心數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的目標(biāo)為

（1）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)共享體系以及統(tǒng)一的編碼體系及規(guī)范。

（2）形成統(tǒng)一的、集中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心，對(duì)數(shù)據(jù)在經(jīng)過加工處理后形成面向主題的數(shù)據(jù)庫，供各類相關(guān)應(yīng)用的作為數(shù)據(jù)源和分析源。

（3）數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的建設(shè)可以為公司實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)目標(biāo)提供有力的技術(shù)支持，同時(shí)為公司現(xiàn)代化管理打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案和原則

2.2.1 總體設(shè)計(jì)方案

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案為：在非實(shí)時(shí)控制大區(qū)Ⅱ區(qū)、管理信息大區(qū)分別建設(shè)一個(gè)以IEC61970/61968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)。

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)中的所有信息都來自于各相關(guān)系統(tǒng)，其它綜自子系統(tǒng)的模型、設(shè)備信息以標(biāo)準(zhǔn)CIM/XML方式在數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)中統(tǒng)一建模。通過數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的建設(shè)和各系統(tǒng)的整合，整個(gè)集控中心中的信息應(yīng)是單點(diǎn)維護(hù)、自動(dòng)同步、統(tǒng)一使用的。

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)應(yīng)采用總線型集成、模型驅(qū)動(dòng)的成熟產(chǎn)品和技術(shù)，盡量避免采用定制化的接口開發(fā)，并借鑒和采用國(guó)際上相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計(jì)、規(guī)范化實(shí)施。

（1）體系架構(gòu)

應(yīng)采用基于SOA標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)、遵循分層構(gòu)件化及應(yīng)用模塊化的設(shè)計(jì)原則。遵循國(guó)際開放式標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，采用基于面向?qū)ο蟮膽?yīng)用開發(fā)體系。

（2）數(shù)據(jù)接口及總線

為了建立水電站集控中心全局的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)和信息資源平臺(tái)，投標(biāo)人應(yīng)以IEC61968標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，制定整體的集成模型和策略，采用統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，將水電站集控中心的各類應(yīng)用系統(tǒng)都接入到統(tǒng)一的集成總線。

（3）數(shù)據(jù)模型

為實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享和企業(yè)全局的統(tǒng)一元數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型應(yīng)主要參照 IEC61970/ 61968CIM模型，同時(shí)也要可以支持對(duì)CIM模型進(jìn)行擴(kuò)展的功能，當(dāng)CIM模型標(biāo)準(zhǔn)不滿足水電行業(yè)特性需求的情況下可以參照其他通用標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 設(shè)計(jì)原則

（1）安全性原則

集控中心數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)將部署于安全Ⅱ區(qū)及管理信息大區(qū)，其涉及與各生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口和應(yīng)用整合，因此在系統(tǒng)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用等方面具備完善的安全措施保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，同時(shí)在系統(tǒng)故障時(shí)具備方便快捷地隔離和消除故障的技術(shù)手段。

系統(tǒng)的部署滿足國(guó)家有關(guān)二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定的要求。

（2）可靠性原則

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)將與多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，保證在對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)抽取、處理的過程中不影響現(xiàn)有系統(tǒng)的運(yùn)行和性能，同時(shí)支持將來其它應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享、查詢和二次開發(fā)。

①系統(tǒng)的冗余機(jī)制：系統(tǒng)的配置方式采用全分布式的體系結(jié)構(gòu)，主要服務(wù)器采用雙機(jī)主備。

②軟件可靠性：系統(tǒng)的軟件嚴(yán)格按照CMM2級(jí)或以上軟件開發(fā)過程管理和控制國(guó)際規(guī)范進(jìn)行開發(fā)，并經(jīng)過充分測(cè)試，程序運(yùn)行穩(wěn)定可靠。系統(tǒng)具有進(jìn)程管理功能，監(jiān)視各個(gè)應(yīng)用和任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)程運(yùn)行不正常時(shí) （如嚴(yán)重超時(shí)不能退出、長(zhǎng)時(shí)間掛起不能啟動(dòng)等），可以保證故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)、定位、報(bào)警、切換、隔離、恢復(fù)。

③系統(tǒng)集成的可靠性：系統(tǒng)的軟、硬件產(chǎn)品遵循國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，以保證不同產(chǎn)品集成在一起能可靠地協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)具有可靠的備份，保證在系統(tǒng)故障時(shí)，能盡快地恢復(fù)系統(tǒng)的運(yùn)行。

④數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕捍_保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕ＷC數(shù)據(jù)不丟失。

（3）標(biāo)準(zhǔn)化原則

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)應(yīng)符合國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，采取組件化/模塊化/分層的設(shè)計(jì)思路，采用分布式開放體系結(jié)構(gòu)，全面支持IEC61970/61968CIM/CIS標(biāo)準(zhǔn)，采用面向服務(wù)對(duì)象技術(shù)和組件技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、共享和綜合開發(fā)利用。

（4）開放性原則

①系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件和軟件的選擇配置上遵循開放性的原則，以達(dá)到系統(tǒng)的可擴(kuò)充性、可維護(hù)性。在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、外部設(shè)備、操作系統(tǒng)、開發(fā)環(huán)境、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的選型時(shí)，選用符合模塊化設(shè)計(jì)、遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

②系統(tǒng)中的各個(gè)計(jì)算機(jī)之間及與外部計(jì)算機(jī)的通信采用國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)以及TCP/IP協(xié)議，充分體現(xiàn)系統(tǒng)的開放性，以達(dá)到開放系統(tǒng)的互連。

③系統(tǒng)的支撐軟件和應(yīng)用軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，功能模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)化的接口，提供應(yīng)用編程接口，支持用戶應(yīng)用軟件程序的開發(fā)，保證能和其它系統(tǒng)互聯(lián)和無縫集成。

（5）先進(jìn)實(shí)用原則

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)注重先進(jìn)性和實(shí)用性的統(tǒng)一，以實(shí)用為目的，合理選用各類成熟、先進(jìn)技術(shù)，盡可能使用成熟的軟件包/平臺(tái)，避免大量的從底層/中間件平臺(tái)開始的自行開發(fā)，以降低采購、實(shí)施及維護(hù)成本。

（6）可擴(kuò)展性原則

系統(tǒng)具有良好的功能擴(kuò)展性，支持?jǐn)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)的“總體規(guī)劃、分步建設(shè)、逐步擴(kuò)充、逐步升級(jí)”的發(fā)展目標(biāo)，硬件設(shè)備可以根據(jù)需求逐步增加，軟件模塊可以根據(jù)功能發(fā)展逐步配置，新增加的設(shè)備和軟件應(yīng)與原系統(tǒng)構(gòu)成一體化的系統(tǒng)，而且不影響原有系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，滿足集控中心應(yīng)用系統(tǒng)不斷發(fā)展和完善的要求。在統(tǒng)一支撐平臺(tái)基礎(chǔ)上，利用系統(tǒng)提供的內(nèi)置語言，允許用戶在不修改原有代碼、不改變已有的應(yīng)用和系統(tǒng)軟件的情況下隨時(shí)根據(jù)需要，加入新的應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充和修改。

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)符合跨平臺(tái)設(shè)計(jì)要求，支持多種平臺(tái)和混合平臺(tái)設(shè)計(jì)，同時(shí)提供符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)API接口 （如CIS、CIM/ XML、SQL、文件等），具有靈活的可移植性和與多類型計(jì)算機(jī)設(shè)備和操作系統(tǒng)的可兼容性。保證在增加新的設(shè)備、采用新的技術(shù)和進(jìn)行業(yè)務(wù)擴(kuò)充時(shí)，不再更換已有系統(tǒng)，以保證數(shù)據(jù)的延續(xù)性和企業(yè)的投資，應(yīng)滿足中游電站接入時(shí)的擴(kuò)充或通用的需求。

（7）可管理易維護(hù)原則

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)應(yīng)提供方便、友好的管理、維護(hù)工具及界面，方便運(yùn)行管理人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置、修改、管理、維護(hù)。

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)具備統(tǒng)一維護(hù)功能，除特定的參數(shù)需要在應(yīng)用系統(tǒng)中維護(hù)外，其他參數(shù)均可通過數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)維護(hù)后，并同步更新至其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，保證各應(yīng)用系統(tǒng)與交換系統(tǒng)在圖形、電網(wǎng)模型和數(shù)據(jù)方面的一致性和同步性。

3　總結(jié)與展望

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的建設(shè)可以為電力公司實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)目標(biāo)提供有力的技術(shù)支持，同時(shí)為電力公司現(xiàn)代化管理打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)通過采用商用中間件軟件，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)共享體系以及統(tǒng)一的編碼體系及規(guī)范，從而形成統(tǒng)一的、集中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，形成面向流域電力生產(chǎn)的主題數(shù)據(jù)庫，供各類相關(guān)應(yīng)用的作為數(shù)據(jù)源和分析源。

在大數(shù)據(jù)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，基于數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)系統(tǒng)的信息化建設(shè)將具有更加廣闊的發(fā)展空間。

［1］劉 軍.淺談水電站集控中心通信系統(tǒng)建設(shè)［J］.信息通信，2013（03）.

［2］李宏國(guó).水洛河流域集控中心建設(shè)與運(yùn)行管理模式探討［J］.四川水力發(fā)電，2013（S1）.

［3］王全亮，張曉林，戈 鵬.基于智能聯(lián)合調(diào)度的流域梯級(jí)電站集控中心信息化管理［J］.中國(guó)管理信息化，2016（03）.

李 嘯（1986-），男，工程師，研究生，主要從事水電站機(jī)電二次等相關(guān)工作。

TV736

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2095-2066（2016）07-0094-02

2016-1-16