基于源端維護(hù)的調(diào)控云模型運(yùn)維研究

房金彥，胡 婷，姚諸香，羅 琦

（1.國網(wǎng)江西省電力有限公司，江西 南昌 330077；2.國網(wǎng)江西省電力有限公司供電服務(wù)管理中心，江西 南昌 330096）

0 引言

調(diào)控云是面向電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)的云服務(wù)平臺(tái)，通過匯集調(diào)度管理系統(tǒng)、智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)、電能量計(jì)量等系統(tǒng)的電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度各類信息資源的統(tǒng)一服務(wù)、全局共享[1-3]。江西電網(wǎng)省、地調(diào)自2018年開始調(diào)控云模型維護(hù)工作，維護(hù)范圍涵蓋江西電網(wǎng)35 kV及以上電壓等級(jí)變電站和10 kV及以上電壓等級(jí)電源模型數(shù)據(jù)，但調(diào)控云與調(diào)度各應(yīng)用系統(tǒng)的模型都是人工獨(dú)立維護(hù)，電網(wǎng)模型信息變更時(shí)需要人工同時(shí)維護(hù)多套系統(tǒng)，系統(tǒng)之間模型維護(hù)共享程度較低，嚴(yán)重影響模型維護(hù)效率和質(zhì)量[4]。調(diào)度模型數(shù)據(jù)維護(hù)主要存在以下問題：

1）模型數(shù)據(jù)重復(fù)維護(hù)，人工成本巨大。調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)維人員在獲得模型、圖形變更信息時(shí)，分別在調(diào)度各系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)相應(yīng)模型信息，這就存在著模型參數(shù)重復(fù)錄入、圖形重復(fù)繪制及圖模重新關(guān)聯(lián)等問題，甚至?xí)霈F(xiàn)因工作量大維護(hù)錯(cuò)誤導(dǎo)致系統(tǒng)之間模型參數(shù)不一致現(xiàn)象；

2）圖模信息頻繁變更，人工維護(hù)影響業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互。調(diào)控云與各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互是通過人工維護(hù)模型ID映射關(guān)系實(shí)現(xiàn)，模型變更的同時(shí)需要重新維護(hù)系統(tǒng)之間的ID映射關(guān)系，若映射關(guān)系未及時(shí)維護(hù)或維護(hù)不正確，會(huì)影響調(diào)控云平臺(tái)匯集數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性；

3）調(diào)控云模型維護(hù)及時(shí)性影響系統(tǒng)的實(shí)用化水平。調(diào)度各專業(yè)重視專業(yè)系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)的維護(hù)質(zhì)量，而調(diào)控云平臺(tái)是所有模型數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)，缺少高效的維護(hù)機(jī)制保證調(diào)控云模型的同步維護(hù)，因此調(diào)控云模型數(shù)據(jù)的維護(hù)往往較為滯后，導(dǎo)致因模型維護(hù)不及時(shí)而影響調(diào)控云匯集數(shù)據(jù)的實(shí)用性。

因此需要開發(fā)調(diào)控云模型源端維護(hù)工具，實(shí)現(xiàn)調(diào)控云模型源端維護(hù)、全局共享，減輕調(diào)度運(yùn)維人員工作量，提高電網(wǎng)調(diào)度模型數(shù)據(jù)維護(hù)效率，提升調(diào)控云平臺(tái)實(shí)用性和調(diào)控中心數(shù)字化水平。

1 調(diào)控云模型維護(hù)現(xiàn)狀

調(diào)控云平臺(tái)模型數(shù)據(jù)平臺(tái)集成全網(wǎng)省、地調(diào)35 kV以上全模型，根據(jù)調(diào)控云模型數(shù)據(jù)維護(hù)需要，江西省調(diào)于2017年11月部署調(diào)控云源數(shù)據(jù)端軟件，用于江西電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)維護(hù)及通過縱向同步工具將維護(hù)模型數(shù)據(jù)同步至國分云端。省、地、縣調(diào)自動(dòng)化運(yùn)維人員通過B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式分別維護(hù)各自調(diào)管范圍內(nèi)電網(wǎng)模型，模型維護(hù)分為存量模型維護(hù)和增量模型維護(hù)兩個(gè)階段。

1.1 存量模型維護(hù)

對于存量電網(wǎng)模型，可以通過從調(diào)度各業(yè)務(wù)系統(tǒng)全量導(dǎo)入調(diào)控云平臺(tái)，但江西電網(wǎng)未建設(shè)全網(wǎng)模型數(shù)據(jù)中心，全網(wǎng)模型數(shù)據(jù)是由各單位在各自業(yè)務(wù)系統(tǒng)獨(dú)立維護(hù)，同時(shí)源數(shù)據(jù)端的兩臺(tái)服務(wù)器性能不能滿足大量用戶短時(shí)間內(nèi)同時(shí)訪問需要，因此結(jié)合當(dāng)時(shí)江西各單位模型數(shù)據(jù)維護(hù)特點(diǎn)，對于公共模型、電網(wǎng)及一次設(shè)備模型等數(shù)據(jù)對象，由省調(diào)在云端將需要維護(hù)的模型導(dǎo)出維護(hù)模板，然后發(fā)至省檢、各地調(diào)、電廠按照各單位管轄范圍維護(hù)相應(yīng)設(shè)備，維護(hù)完成后發(fā)至省調(diào)，由省調(diào)在源數(shù)據(jù)端導(dǎo)入，根據(jù)模型校驗(yàn)規(guī)則提升模型數(shù)據(jù)質(zhì)量，經(jīng)過2018年全年集中維護(hù)治理，全網(wǎng)存量電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)全部匯集至調(diào)控云平臺(tái)。

1.2 增量模型維護(hù)

調(diào)控云增量模型由省地調(diào)調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)維人員根據(jù)電網(wǎng)模型變更后，在其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)維護(hù)完成后再維護(hù)調(diào)控云平臺(tái)，由于缺乏判斷模型是否及時(shí)維護(hù)的機(jī)制，增量模型往往存在漏維護(hù)或維護(hù)不完整問題。

為解決源數(shù)據(jù)端軟件的模型維護(hù)、模型數(shù)據(jù)無應(yīng)用問題，江西省調(diào)于2019年利用服務(wù)器部署了調(diào)控云平臺(tái)小系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上完成模型數(shù)據(jù)平臺(tái)和運(yùn)行數(shù)據(jù)平臺(tái)的搭建，開展江西省級(jí)云模型數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)的維護(hù)工作。

2 模型源端維護(hù)方案

2.1 模型源端維護(hù)流程

調(diào)控云平臺(tái)模型要與電網(wǎng)實(shí)際保持一致。通過分析對比調(diào)控中心各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)（EMS系統(tǒng)）是實(shí)時(shí)生產(chǎn)控制系統(tǒng)，電力系統(tǒng)的在線實(shí)時(shí)分析計(jì)算都是以EMS數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)模型參數(shù)，模型與電網(wǎng)實(shí)時(shí)保持一致，因此選用I區(qū)EMS系統(tǒng)作為調(diào)控云源端模型系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)調(diào)控云平臺(tái)模型免維護(hù)功能，調(diào)控云平臺(tái)不應(yīng)該單獨(dú)做系統(tǒng)模型參數(shù)、圖形拓?fù)浞矫娴木S護(hù)工作，所有模型、圖形、參數(shù)都應(yīng)該與源端D5000系統(tǒng)及時(shí)同步。源端模型維護(hù)流程如圖1所示。

圖1 源端模型維護(hù)流程

調(diào)控云源端模型維護(hù)流程如下：

1）模型感知。由自動(dòng)化值班在EMS系統(tǒng)中維護(hù)電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)，維護(hù)變電站、發(fā)電廠（火、水、抽蓄、風(fēng)和光伏）、線路、線端、主變、主變繞組、發(fā)電機(jī)組、斷路器、刀閘、接地刀閘、并聯(lián)電抗器和并聯(lián)電容器等類型設(shè)備后自動(dòng)在D5000.MODEL_MODIFY生成一條日志數(shù)據(jù)。

2）模型同步。根據(jù)D5000.MODEL_MODIFY日志表，定期把D5000設(shè)備模型變更信息數(shù)據(jù)同步至調(diào)控云源數(shù)據(jù)端中間環(huán)節(jié)。調(diào)控云平臺(tái)部署模型抽取程序在鏡像庫將相應(yīng)模型參數(shù)信息抽取同步至調(diào)控云平臺(tái)。在增量模型中根據(jù)D5000修改的模型數(shù)據(jù)與調(diào)控云各類模型進(jìn)行匹對，若調(diào)控云平臺(tái)已維護(hù)，則對已維護(hù)模型進(jìn)行同步更新；若未維護(hù)，則直接自動(dòng)生成調(diào)控云模型。

3）ID映射自動(dòng)維護(hù)。根據(jù)匹配的結(jié)果及D5000將新增、修改和刪除狀態(tài)進(jìn)行D5000模型數(shù)據(jù)同步至調(diào)控云模型中，同步實(shí)現(xiàn)對應(yīng)對象的B表、C表、量測測點(diǎn)等表的數(shù)據(jù)同步，實(shí)現(xiàn)模型及映射關(guān)系的自動(dòng)維護(hù)功能。

通過源端系統(tǒng)配置，調(diào)控云自動(dòng)獲取業(yè)務(wù)系統(tǒng)的圖模數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)減少調(diào)控云維護(hù)工作量的目的。

2.2 模型感知

I區(qū)D5000系統(tǒng)模型服務(wù)將模型增量信息記錄到“模型變更記錄表”（見表1），通過跨區(qū)鏡像同步，將該表信息同步至D5000III區(qū)WEB鏡像系統(tǒng)。在省調(diào)D5000系統(tǒng)III區(qū)部署模型感知程序，定時(shí)生成模型變更記錄表，調(diào)控云模型抽取程序可以根據(jù)時(shí)間、模型表、是否更新標(biāo)志等多重組合從該表中獲取模型變更的記錄信息（記錄ID，表名）和操作類型（增刪改）信息。增量模型抽取同步完成后，調(diào)控云模型抽取工具，將對應(yīng)記錄的OMS_FLAG值改為1，表明該記錄已同步上云，后續(xù)將不再處理。

表1 模型變更記錄表

由于電網(wǎng)的模型參數(shù)、圖形拓?fù)洳皇请S時(shí)改變的，一般可以采用定時(shí)同步的方式。在電網(wǎng)有新廠站接入或其它變動(dòng)引起電網(wǎng)模型參數(shù)改變時(shí)，可采用手動(dòng)方式進(jìn)行實(shí)時(shí)同步，模型的同步要求既可實(shí)時(shí)同步也可定時(shí)同步。

2.3 模型同步

源端模型變更包括新模型變更感知、已有模型參數(shù)變更、已有模型刪除等情況，所以以D5000系統(tǒng)為源進(jìn)行模型同步主要有以下幾類同步操作：

1）同步已有對應(yīng)關(guān)系的模型數(shù)據(jù)。該部分模型在D5000系統(tǒng)和調(diào)控云平臺(tái)均維護(hù)了，并已實(shí)現(xiàn)ID對應(yīng)映射，在模型感知操作類型為“修改”時(shí)，同步實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)同步；若操作類型為“刪除”時(shí)，同步實(shí)現(xiàn)調(diào)控云模型投運(yùn)狀態(tài)修改為退役，同時(shí)自動(dòng)生成當(dāng)時(shí)的退運(yùn)日期。

2）同步無對應(yīng)關(guān)系的模型數(shù)據(jù)。該部分模型有兩種情況：D5000系統(tǒng)和調(diào)控云平臺(tái)均維護(hù)了模型，但未實(shí)現(xiàn)模型對應(yīng)，需根據(jù)選擇變電站，實(shí)現(xiàn)D5000系統(tǒng)和調(diào)控云平臺(tái)對應(yīng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)同步；調(diào)控云未維護(hù)模型，則直接同步新增調(diào)控云模型數(shù)據(jù)，且自動(dòng)實(shí)現(xiàn)D5000和調(diào)控云ID對應(yīng)功能。

2.4 模型參數(shù)分責(zé)維護(hù)

基于統(tǒng)一流程服務(wù)、統(tǒng)一權(quán)限服務(wù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)控云模型參數(shù)維護(hù)分責(zé)管理。通過統(tǒng)一流程服務(wù)、統(tǒng)一權(quán)限服務(wù)，規(guī)范調(diào)控云模型參數(shù)維護(hù)管控工作，按照“優(yōu)先誰用誰管控、其次誰管理誰管控、再次誰掌握來源誰管控”的原則，將模型參數(shù)填報(bào)工作落實(shí)到相關(guān)責(zé)任專業(yè)，由責(zé)任專業(yè)對數(shù)據(jù)的一致性、完整性、準(zhǔn)確性負(fù)責(zé)。

2.5 模型校驗(yàn)

調(diào)控云模型數(shù)據(jù)有可能存在數(shù)據(jù)冗余，數(shù)據(jù)關(guān)鍵屬性填寫不完整，數(shù)據(jù)屬性不合理、不規(guī)范，以及統(tǒng)計(jì)值缺失或錯(cuò)誤等數(shù)據(jù)質(zhì)量問題[5]。針對模型問題，通過部署模型校驗(yàn)程序解決，模型校驗(yàn)包含合規(guī)性、冗余性、統(tǒng)計(jì)值、合理性、規(guī)范性、完整性等六類校驗(yàn)功能，校驗(yàn)生成數(shù)據(jù)質(zhì)量問題報(bào)告，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量，為其它應(yīng)用奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。調(diào)控云模型校驗(yàn)界面如圖2所示。

圖2 調(diào)控云模型校驗(yàn)界面

3 現(xiàn)場應(yīng)用

江西已在省調(diào)開發(fā)部署了調(diào)控云模型源端維護(hù)程序，源端維護(hù)界面如圖3所示。在近兩年時(shí)間內(nèi)，省地調(diào)不斷分析在模型自動(dòng)感知、模型自動(dòng)讀取入庫、ID自動(dòng)映射、量測模型自動(dòng)匹配生成過程中出現(xiàn)的問題，通過完善程序功能和優(yōu)化參數(shù)維護(hù)流程方法，提高了調(diào)控云模型源端維護(hù)的可用性，解決了省調(diào)模型維護(hù)壓力。在盡量少的人工維護(hù)下，保證了電網(wǎng)模型維護(hù)的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、完整性，降低了系統(tǒng)運(yùn)行和人工維護(hù)成本。

圖3 源端模型維護(hù)界面

3.1 提高模型數(shù)據(jù)質(zhì)量

1）提高模型數(shù)據(jù)維護(hù)效率。模型自動(dòng)維護(hù)使江西電網(wǎng)調(diào)控云模型人工維護(hù)工作量下降70%以上，降低了系統(tǒng)運(yùn)行和人工維護(hù)成本，大大促進(jìn)了公司人員精簡、績效水平和工作質(zhì)量的提高。同時(shí)模型自動(dòng)維護(hù)使調(diào)控人工將模型維護(hù)重心轉(zhuǎn)向提升模型數(shù)據(jù)質(zhì)量上，提高基礎(chǔ)模型數(shù)據(jù)質(zhì)量，為基于調(diào)控云的分析計(jì)算提供更加精確的電網(wǎng)模型，為電網(wǎng)的運(yùn)行決策提供更加準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，優(yōu)化電網(wǎng)電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)投資，有利于提高江西電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

2）提高模型數(shù)據(jù)維護(hù)實(shí)時(shí)性。源端模型維護(hù)采用模型自動(dòng)感知同步的技術(shù)，省調(diào)D5000系統(tǒng)模型維護(hù)完成后，能夠定時(shí)或?qū)崟r(shí)同步到調(diào)控云平臺(tái)，無需再通過人工重復(fù)維護(hù)。解決了模型維護(hù)的滯后性和漏維護(hù)的問題，提高了模型數(shù)據(jù)可信度。

3）提高模型數(shù)據(jù)應(yīng)用廣度。電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)是電力系統(tǒng)分析計(jì)算的基礎(chǔ)，完整、準(zhǔn)確的電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)可以為大數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，模型源端維護(hù)提高了電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)的完整、準(zhǔn)確性，從而能夠帶來巨大的社會(huì)效益。通過大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)結(jié)合電力調(diào)控領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)，運(yùn)用調(diào)控云提供的基礎(chǔ)模型數(shù)據(jù)，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，探索數(shù)據(jù)潛在規(guī)律，并應(yīng)用人工智能技術(shù)對電力系統(tǒng)常用模型進(jìn)行訓(xùn)練，提升數(shù)據(jù)效率與業(yè)務(wù)決策能力，從而面向公司各業(yè)務(wù)部門提供電網(wǎng)運(yùn)行、在線分析、現(xiàn)貨交易、調(diào)度管理、調(diào)度計(jì)劃、新能源等多業(yè)務(wù)信息，面向政府、監(jiān)管部門、電力市場主體提供不同類型的信息服務(wù)。

3.2 提高調(diào)度模型數(shù)據(jù)交互性

調(diào)控云模型源端維護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)與調(diào)控中心D5000系統(tǒng)接口功能，提高不同專業(yè)系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)的交互，未來可以與其它部門系統(tǒng)接口，獲取其它系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)，完善調(diào)控云基礎(chǔ)模型數(shù)據(jù)庫，為電力系統(tǒng)分析計(jì)算及大數(shù)據(jù)、人工智能提供完整、準(zhǔn)確的電網(wǎng)基礎(chǔ)模型數(shù)據(jù)。

1）促進(jìn)調(diào)控中心內(nèi)部各專業(yè)基礎(chǔ)模型數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。通過確定調(diào)控機(jī)構(gòu)內(nèi)部各專業(yè)模型參數(shù)維護(hù)職責(zé)，制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理規(guī)范，優(yōu)化模型自動(dòng)維護(hù)程序，梳理各源端系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)維護(hù)范圍，實(shí)現(xiàn)源端系統(tǒng)與調(diào)控云之間模型數(shù)據(jù)的交互，既能夠向調(diào)控云提供數(shù)據(jù)又可以從調(diào)控云獲取數(shù)據(jù)，統(tǒng)一調(diào)控機(jī)構(gòu)內(nèi)部基礎(chǔ)模型數(shù)據(jù)。

2）加強(qiáng)調(diào)控中心與其它部門之間數(shù)據(jù)交互深度。未來增加調(diào)控云模型屬性字段，擴(kuò)展調(diào)控中心模型數(shù)據(jù)范圍，獲取其它部門如桿塔經(jīng)緯度等地理位置數(shù)據(jù)、氣象等外部環(huán)境數(shù)據(jù)，為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行控制提供充分的數(shù)據(jù)支撐。

4 結(jié)語

通過調(diào)控云源端模型維護(hù)程序，解決電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)多套系統(tǒng)數(shù)據(jù)重復(fù)錄入增加調(diào)度專業(yè)人員工作量的問題，消除業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的信息壁壘，確保數(shù)據(jù)來源唯一性，保證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的及時(shí)性、完整性和準(zhǔn)確性，滿足不同管理層面的業(yè)務(wù)需求。后續(xù)不斷完善源端維護(hù)程序，在地調(diào)推廣應(yīng)用，減輕基層模型維護(hù)負(fù)擔(dān)。