國家電網(wǎng)電力生產(chǎn)現(xiàn)場安全監(jiān)督系統(tǒng)應(yīng)用研究

田 力，張 陽，洪 娟，應(yīng)志江

(1.國網(wǎng)浙江省電力有限公司杭州供電公司，浙江 杭州 310016； 2.杭州電力招標(biāo)咨詢有限公司，浙江 杭州 310000)

2020年6月，中國國家電網(wǎng)公司發(fā)布了“新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施”的十項(xiàng)重點(diǎn)建設(shè)任務(wù)[1]?！靶滦蛿?shù)字基礎(chǔ)設(shè)施”的快速建設(shè)也促使電網(wǎng)企業(yè)在現(xiàn)有安全管理工作的基礎(chǔ)上積極創(chuàng)新管理理念、方法、手段。當(dāng)前，國家電網(wǎng)公司重點(diǎn)安全保障對象為大型電網(wǎng)安全、人身安全、設(shè)備安全和網(wǎng)絡(luò)信息安全4大項(xiàng)[2]。當(dāng)前電網(wǎng)安全監(jiān)督工作在技術(shù)上存在著許多薄弱環(huán)節(jié)，而在管理上也存在著一些缺陷，面臨著巨大的安全挑戰(zhàn)。隨著2019年12月1日分類保護(hù)2.0正式實(shí)施，2020年6月電力新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)隆重啟動[3]，為使電網(wǎng)企業(yè)更好地適應(yīng)電網(wǎng)數(shù)字化新發(fā)展和安全新要求，積極推進(jìn)安全監(jiān)管機(jī)制創(chuàng)新，改進(jìn)和優(yōu)化安全監(jiān)管模式，本文基于新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施電力安全的新特點(diǎn)，從管理和技術(shù)方面研究了電網(wǎng)企業(yè)安全監(jiān)督的創(chuàng)新機(jī)制和體系結(jié)構(gòu)，幫助電網(wǎng)企業(yè)建立新的安全防線，對構(gòu)建更全面、完善的安全監(jiān)管體系具有重要意義。

1 電網(wǎng)安全監(jiān)管需求分析

電力安全一旦發(fā)生問題，會對國家安全、社會保障和人民安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響[3]。安全監(jiān)督分類是安全監(jiān)督的前提，通過對安全監(jiān)督分類，使安全監(jiān)督分工明確，執(zhí)行監(jiān)督時結(jié)構(gòu)清晰、權(quán)責(zé)明確[4]。電網(wǎng)安全監(jiān)督分類如圖1所示。電網(wǎng)安全監(jiān)督分為4類[5]：班組安全管理標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督、線路檢修標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)督、變電站運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)化安全監(jiān)督和基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化安全監(jiān)督。變電站運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)化安全監(jiān)督包括變電站巡檢監(jiān)督、電站開關(guān)操作監(jiān)督、配電線路開關(guān)操作監(jiān)督等，基建標(biāo)準(zhǔn)化安全監(jiān)督包括外來人員進(jìn)入變電站的監(jiān)督，材料采購、施工單位招標(biāo)監(jiān)督、組織機(jī)構(gòu)審查監(jiān)督等。

圖1 電網(wǎng)安全監(jiān)督分類Fig.1 Power grid safety supervision classification

2 電網(wǎng)安全監(jiān)督管理綜合平臺的設(shè)計(jì)

2.1 電網(wǎng)監(jiān)督的檢查機(jī)制

電網(wǎng)監(jiān)督的檢查流程如圖2所示。按照檢查流程，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)確定安全監(jiān)督檢查的關(guān)鍵內(nèi)容，并開展專項(xiàng)監(jiān)督檢查，需要制定安全監(jiān)督檢查的工作計(jì)劃和方案，確定檢查組人員，明確檢查組檢查、分工、時間安排的關(guān)鍵內(nèi)容[6]。監(jiān)督檢查結(jié)束后，檢查單位應(yīng)當(dāng)編制監(jiān)督檢查報(bào)告和安全監(jiān)督檢查中發(fā)現(xiàn)的問題匯總表，并出具問題整改通知單，明確整改要求和工作建議，以備以后參考。被檢查單位應(yīng)在收到整改通知和監(jiān)督檢查報(bào)告后在一定時間完成整改計(jì)劃，明確負(fù)責(zé)部門、整改措施和完成時間，經(jīng)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后報(bào)檢查單位；整改完成后，將整改反饋表報(bào)檢查單位[7]。

圖2 安全監(jiān)督流程Fig.2 Safety supervision process

2.2 電網(wǎng)安全監(jiān)控體系架構(gòu)

在遵循國家法律法規(guī)的基礎(chǔ)上，從安全控制、合規(guī)管理、風(fēng)險(xiǎn)管理[8]和業(yè)務(wù)控制管理模式出發(fā)，基于能源網(wǎng)絡(luò)能量流、信息流和業(yè)務(wù)流深度集成和交互的場景，采用基于信息技術(shù)和通信技術(shù)的CPS(網(wǎng)絡(luò)物理)系統(tǒng)信息物理系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展模式，以網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)功能安全為核心，以網(wǎng)絡(luò)信息安全為保障，建立了電網(wǎng)PDCA(計(jì)劃、做、檢查、行動)生命周期管控的監(jiān)督體系架構(gòu)，從而在數(shù)字化加新基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中實(shí)現(xiàn)安全健康的電網(wǎng)環(huán)境，確保電力系統(tǒng)的持續(xù)可靠運(yùn)行。

2.3 電網(wǎng)監(jiān)督管理流程

在新的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施下，基于分類保護(hù)2.0系列標(biāo)準(zhǔn)的新電網(wǎng)安全監(jiān)督檢查機(jī)制主要包括人員面談、文件審查、配置檢查[9]、現(xiàn)場觀察等，對于每一環(huán)節(jié)，都應(yīng)遵循一定的安全監(jiān)督管理流程。具體如圖3所示。

圖3 電網(wǎng)監(jiān)督管理子環(huán)節(jié)流程Fig.3 Flow chart of sub links of power grid supervision and management

2.4 電網(wǎng)監(jiān)督系統(tǒng)的開發(fā)

電網(wǎng)監(jiān)督管理系統(tǒng)具有海量迸發(fā)用戶和集中式數(shù)據(jù)處理的特點(diǎn)[10]，研究利用基于J2EE架構(gòu)的SoTower技術(shù)平臺定制開發(fā)了該系統(tǒng)。J2EE是一種基于組件的架構(gòu)，它定義了一套標(biāo)準(zhǔn)來簡化分布到N層的業(yè)務(wù)應(yīng)用程序的開發(fā)，分離了表示邏輯、業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)邏輯，顯著提高了并行操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的能力，并優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能，其體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。J2EE還采用了高級分層軟件設(shè)計(jì)的思想來開發(fā)基于開發(fā)的組件[11]，以降低開發(fā)難度和成本。同時，它還降低了組件的耦合程度，提高了軟件維護(hù)。從而滿足了大型電網(wǎng)企業(yè)安全監(jiān)督管理體系的要求。

圖4 J2EE體系結(jié)構(gòu)Fig.4 J2EE architecture

SoTower是一個使用J2EE路由系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)和操作平臺的軟件，它在J2EE應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫上工作，負(fù)責(zé)提供應(yīng)用開發(fā)過程中所需的基本技術(shù)組件和業(yè)務(wù)組件，并在應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行過程中提供支持安全穩(wěn)定運(yùn)行的環(huán)境。SoTower業(yè)務(wù)流程管理(SoTowerBPM)為業(yè)務(wù)流程的開發(fā)、監(jiān)控和管理提供了一個非常方便的環(huán)境，包括過程建模和定義、表單定義、過程引擎、任務(wù)管理和程序監(jiān)控[12]。SoTower業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)(SoTowerBSP)致力于細(xì)化和開發(fā)通用業(yè)務(wù)模式，主要提供組織權(quán)限相關(guān)功能。業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)與業(yè)務(wù)本身密切相關(guān)，是整個應(yīng)用的底層支持和保障，主要由系統(tǒng)管理、組織結(jié)構(gòu)、安全權(quán)限、管理監(jiān)控4個部分組成。SoTower3.0開發(fā)平臺具有成熟、可擴(kuò)展的特點(diǎn)，其設(shè)計(jì)理念為模型驅(qū)動，基于組件，工作流支持動態(tài)擴(kuò)展，業(yè)務(wù)組件豐富。該平臺采用插件組件，可以滿足廣泛的業(yè)務(wù)需求，減少維護(hù)工作，為安全監(jiān)督管理綜合管理業(yè)務(wù)功能中應(yīng)用的一般技術(shù)和基本技術(shù)問題的解決提供了基礎(chǔ)知識，擬建電網(wǎng)安全監(jiān)督管理綜合平臺的架構(gòu)如圖5所示。

圖5 電網(wǎng)監(jiān)督管理系統(tǒng)架構(gòu)Fig.5 Architecture diagram of power grid supervision and management system

從圖5中可以看出，電網(wǎng)監(jiān)督管理系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)層、持久層、業(yè)務(wù)邏輯層、服務(wù)交互層、展現(xiàn)層。數(shù)據(jù)層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，持久層基于SoTower3.0平臺。業(yè)務(wù)邏輯層包括報(bào)表組件、數(shù)據(jù)交換組件、公共上傳和下載組件。服務(wù)交互層具有8項(xiàng)業(yè)務(wù)功能：整體業(yè)務(wù)管理、安全事故管理、安全風(fēng)險(xiǎn)隱患管理、安全監(jiān)督管理、安全評估、安全評估與培訓(xùn)評估、基礎(chǔ)系統(tǒng)管理。這些功能是電網(wǎng)企業(yè)日常安全監(jiān)督管理工作的基本內(nèi)容。在整個系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過底層框架、可視化開發(fā)和設(shè)計(jì)工具、業(yè)務(wù)流程管理和業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)5個部分實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)開發(fā)。底層框架部分包括客戶端組件、顯示組件、業(yè)務(wù)邏輯組件、持久性框架和基本功能包5個部分?？蛻舳私M件：根據(jù)瀏覽器客戶端方式組織顯示服務(wù)器數(shù)據(jù)；顯示組件：處理客戶端與服務(wù)器的通信；業(yè)務(wù)邏輯組件：從設(shè)計(jì)源考慮開發(fā)業(yè)務(wù)邏輯，確保開發(fā)風(fēng)格統(tǒng)一，降低操作和維護(hù)成本；持久性框架：支持各種數(shù)據(jù)格式的持久性，滿足各種應(yīng)用場景的需求；基本功能包：幫助開發(fā)人員解決開發(fā)過程中的技術(shù)困難，確保開發(fā)過程的順利進(jìn)行。

可視化開發(fā)和設(shè)計(jì)工具是SoTower平臺的核心結(jié)構(gòu)，從不同的開發(fā)角度提供了一系列輔助開發(fā)工具，降低了開發(fā)人員的學(xué)習(xí)成本，提高了開發(fā)效率。它們也是其他組件的基石，為用戶開發(fā)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供獨(dú)特、快速和可靠的服務(wù)。

2.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包含存放在框架中的大量信息，使查找和探索相關(guān)信息變得更加容易。設(shè)計(jì)良好的數(shù)據(jù)庫包含用于分析和報(bào)告的準(zhǔn)確和最新信息，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)在高效執(zhí)行查詢和確保信息一致性方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[13]。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為安全監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)督過程管理表和操作日志4個部分。其中，安全監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容包含安全監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)目錄，監(jiān)督的范圍、監(jiān)督的依據(jù)、監(jiān)督的重點(diǎn)等；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包含安全監(jiān)督部門的組織結(jié)構(gòu)、用戶信息、監(jiān)督人員信息、管理權(quán)限等；監(jiān)督過程管理記錄整個監(jiān)督過程的數(shù)據(jù)，包括安全監(jiān)督計(jì)劃、監(jiān)督執(zhí)行人員、執(zhí)行時間、執(zhí)行結(jié)果，問題整改過程以及結(jié)果；操作日志是記錄相關(guān)人員操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄，如用戶名、登錄時間、操作動作等。

2.6 功能模塊設(shè)計(jì)

電網(wǎng)監(jiān)督管理系統(tǒng)主要包含安全事故管理、潛在危害管理、綜合業(yè)務(wù)管理、安全監(jiān)督與管理、安全評估、安全培訓(xùn)考試、基本安全施工、系統(tǒng)管理8個功能模塊。

(1)安全事故管理。安全事故管理是電力系統(tǒng)日常工作中的重要內(nèi)容，根據(jù)電網(wǎng)企業(yè)的規(guī)定，分為個人、設(shè)備、電網(wǎng)、信息事故和生產(chǎn)事故報(bào)告，需要進(jìn)行填寫、提交、審批等在線管理。該功能可提供及時、準(zhǔn)確、完整的安全事故基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時，為了滿足各級業(yè)務(wù)部門的管理需求，需要提供強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析功能，實(shí)現(xiàn)靈活可定制的查詢，生成對應(yīng)統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告，以及獲取更多的可視化信息，支持管理、控制和決策過程。

(2)潛在危害管理。潛在危害管理包括潛在危害知識、潛在危害機(jī)構(gòu)、潛在危害管理、潛在危害跟蹤、潛在危害完成情況、用戶潛在危害檔案、潛在危害分析和潛在危害報(bào)告。該功能可以了解供電公司和電廠的隱患管理情況，建立統(tǒng)一的隱患管理和統(tǒng)計(jì)分析模塊，實(shí)現(xiàn)隱患和治理信息統(tǒng)計(jì)的制度化、標(biāo)準(zhǔn)化。

(3)綜合業(yè)務(wù)管理。綜合業(yè)務(wù)管理使安全監(jiān)督工作中重要日常工作信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，實(shí)現(xiàn)供電企業(yè)、電廠、直接管理產(chǎn)業(yè)單位的統(tǒng)一綜合管理業(yè)務(wù)功能，全面實(shí)現(xiàn)安全綜合業(yè)務(wù)管理，提高管理效率，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)督日常管理工作中的綜合支持，提高綜合管理水平。

(4)安全監(jiān)督與管理。安全監(jiān)督管理分為監(jiān)督檢查和電網(wǎng)安全監(jiān)督兩部分，其中監(jiān)督檢查主要包括定期監(jiān)督、專項(xiàng)監(jiān)督、安全措施管理和安全裝置管理；電網(wǎng)安全監(jiān)督主要包括基本施工安全、施工安全項(xiàng)目。

(5)安全評估。安全評估包括設(shè)備安全評估和人身安全評估。安全系統(tǒng)的工程方法用于全面測量和預(yù)測系統(tǒng)的安全性，通過定性和定量分析確定危險(xiǎn)的發(fā)生率和嚴(yán)重程度，并提供必要的措施以尋求最小事故率，從而使事故損失最小、安全投資效益最大。

(6)安全培訓(xùn)考試。安全培訓(xùn)考試包括安全知識庫、在線學(xué)習(xí)、模擬考試、考試管理、績效管理、綜合統(tǒng)計(jì)分析等。安全知識庫旨在以術(shù)語解釋、案例分析和章節(jié)的形式建立安全法規(guī)和程序的知識庫，為公司各單位全體員工的安全素質(zhì)教育、形成和評價提供數(shù)字支持，開展安全知識的在線建立、在線咨詢和在線學(xué)習(xí)。

(7)基本安全施工。基本安全施工主要包括特殊工種和安全日活動2部分。其中，特殊工種包括特殊工種維護(hù)、培訓(xùn)記錄維護(hù)、特殊工種統(tǒng)計(jì)分析、取證預(yù)警4種功能；安全日活動包括活動計(jì)劃維護(hù)和活動記錄維護(hù)2種功能。

(8)系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理是指具有系統(tǒng)管理權(quán)限的操作人員，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)成員的選擇、修改、刪除功能，維護(hù)系統(tǒng)成員的地址、電話等基本通信信息管理和單位信息的功能，外部組織信息的批量進(jìn)出口，在系統(tǒng)中發(fā)布公告、執(zhí)行系統(tǒng)更新。

3 應(yīng)用效果

研究所設(shè)計(jì)的電網(wǎng)安全監(jiān)督管理綜合平臺已應(yīng)用于中國電網(wǎng)企業(yè)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.6 Network topology

用戶通過局域網(wǎng)、總部用戶、省用戶、市用戶、縣用戶連接電力信息廣域網(wǎng)，通過C/S方式與系統(tǒng)通信。電網(wǎng)安全監(jiān)督管理系統(tǒng)整體與互聯(lián)網(wǎng)隔離，通過防火墻實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入控制和接入安全，確保系統(tǒng)安全。

安全監(jiān)督管理綜合平臺的建設(shè)和應(yīng)用，進(jìn)一步規(guī)范了安全事故管理和隱患管理過程，實(shí)現(xiàn)了事故報(bào)告的全程管理和隱患管理的閉環(huán)管理，進(jìn)一步提高了安全監(jiān)督管理的工作效率。

4 結(jié)論

本文基于國家安全相關(guān)法律法規(guī)，首先從管理層面建立了一套人員訪談、文件審查、配置檢查、現(xiàn)場檢查、等監(jiān)督檢查體系，提出了電網(wǎng)PDCA全生命周期管控體系架構(gòu)模型，并基于SoTower3.0開發(fā)平臺設(shè)計(jì)了電網(wǎng)安全監(jiān)督管理集成平臺，該平臺可實(shí)現(xiàn)安全事故管理、安全隱患管理、綜合業(yè)務(wù)管理、安全監(jiān)督管理、安全評價、安全培訓(xùn)考核、基本安全設(shè)施建設(shè)和系統(tǒng)管理等功能，滿足電力企業(yè)安全管理集中操作實(shí)踐的需求。通過實(shí)際應(yīng)用表明，該平臺可以有效地提高電網(wǎng)安全監(jiān)督管理的效率，為電網(wǎng)企業(yè)的決策提供有說服力的分析依據(jù)。