基于數(shù)據(jù)中臺(tái)的保供電系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)及研究

李欣怡 許中平 肖娜 尚芳劍 王卓

摘要：國(guó)家電網(wǎng)有限公司作為“大國(guó)重器”，遵循“一平臺(tái)、一系統(tǒng)、多場(chǎng)景、微應(yīng)用”建設(shè)思路，針對(duì)專項(xiàng)保電工作，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，貫通全業(yè)務(wù)鏈條，以“數(shù)據(jù)中臺(tái)”為核心，提高數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)流融合能力，構(gòu)建覆蓋多業(yè)務(wù)部門(mén)的數(shù)據(jù)模型和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系，支撐各類采集終端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，統(tǒng)一微服務(wù)微應(yīng)用技術(shù)架構(gòu)，構(gòu)建基于數(shù)據(jù)中臺(tái)的保供電系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中臺(tái)數(shù)據(jù)模型保供電系統(tǒng)微服務(wù)微應(yīng)用

中圖分類號(hào)：C815 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：1672-3791（2022）06（a）-0000-00

Design and Research on Data Architecture of Guaranteed Power Supply System Based on Data Center

LI Xinyi1 ?XU Zhongping2 ?XIAO Na1 ?SHANG Fangjian1 ?WANG Zhuo2

（1.State Grid Jibei Electric Power Co.， Ltd.;2. State Grid Information & Telecommunication Accenture Information Technology Co.， Ltd.，Beijing，100053 China）

Abstract：Following the construction idea of "one platform，one system，multiple scenarios and micro applications"，aiming at the special power protection work，optimize the business process，run through the whole business chain，take the "data center" as the core，improve the integration ability of data flow and business flow，build a data model and service standard system covering multiple business departments，and support the data storage of various acquisition terminals， Unify the micro service and micro application technology architecture， and build the data architecture of power supply system based on data center.

Key words： Data center station; Data model; Guaranteed power supply system;Microservices and micro applications

伴隨經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的不斷深化，我國(guó)綜合國(guó)力顯著增強(qiáng)，越來(lái)越多的經(jīng)濟(jì)、政治、文化等活動(dòng)都選擇在中國(guó)舉辦。國(guó)家電網(wǎng)有限公司作為“大國(guó)重器”，將企業(yè)社會(huì)責(zé)任建設(shè)納入創(chuàng)建“兩個(gè)一流”戰(zhàn)略的重大部署，做好各類重大活動(dòng)的電力保障，不僅是供電企業(yè)最主要的業(yè)務(wù)職責(zé)，更是供電企業(yè)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)新時(shí)期、保電新常態(tài)下的需要。

1必要性

國(guó)網(wǎng)公司經(jīng)過(guò)多年的信息化建設(shè)，在專業(yè)內(nèi)依靠信息系統(tǒng)形成了完整的信息化建設(shè)體系，但跨專業(yè)融合與共享能力不足，跨專業(yè)協(xié)作流程不完善，企業(yè)管理顆粒不精細(xì)，管理界限不清晰，分?jǐn)傄?guī)則不規(guī)范，信息資源利用水平偏低。伴隨電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工作的開(kāi)展，各專業(yè)將打破信息壁壘，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交互與信息共享，從而促進(jìn)專業(yè)部門(mén)的統(tǒng)一調(diào)配及橫向協(xié)同。

2建設(shè)原則

結(jié)合保障區(qū)域特色和戰(zhàn)略定位，立足冬奧、面向未來(lái)，穩(wěn)步、高效推進(jìn)“全景感知、全域協(xié)同、全局智慧指揮體系”建設(shè)工作，制定的各項(xiàng)建設(shè)內(nèi)容、采取的各項(xiàng)保障措施，都應(yīng)圍繞這一目標(biāo)來(lái)開(kāi)展，確?！叭案兄?、全域協(xié)同、全局智慧指揮體系”的初步建成[1]。

依托“全景感知、全域協(xié)同、全局智慧指揮體系”的建設(shè)目標(biāo)，開(kāi)展建設(shè)現(xiàn)狀分析，梳理存在的各項(xiàng)問(wèn)題和不足，有針對(duì)性得制定的各項(xiàng)解決措施，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分考慮業(yè)務(wù)靈活、多變的特性，解決方案須具備足夠的業(yè)務(wù)擴(kuò)展性和彈性伸縮能力，確保建設(shè)成果對(duì)冬奧保障工作各項(xiàng)需求支撐的完整性和一致性[2]。以點(diǎn)帶面，逐步形成建設(shè)體系的示范性和可推廣性。

3建設(shè)措施

強(qiáng)化統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在語(yǔ)法與語(yǔ)義上的統(tǒng)一，保證數(shù)據(jù)的一致性與可用性。搭建數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立跨專業(yè)數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)分析服務(wù)，實(shí)現(xiàn)跨專業(yè)數(shù)據(jù)的高效計(jì)算、智能分析和深度挖掘。建立的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系包括以下幾個(gè)方面。

（1）治理源端采集數(shù)據(jù)，改變傳統(tǒng)業(yè)務(wù)集成模式，采用基于數(shù)據(jù)中臺(tái)的數(shù)據(jù)集成方式，對(duì)抽取的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、治理，消除數(shù)據(jù)冗余，實(shí)現(xiàn)源端數(shù)據(jù)的邏輯統(tǒng)一、分布合理、干凈透明，數(shù)據(jù)中臺(tái)優(yōu)勢(shì)，具體見(jiàn)圖1;（2）引入?yún)f(xié)同工作理念，依托電網(wǎng)豐富的傳感監(jiān)測(cè)設(shè)備以及完善可靠的電力通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)過(guò)程與其所涉及的內(nèi)部數(shù)據(jù)、外部數(shù)據(jù)等信息量的融合與應(yīng)用，更好地反映出電力資源對(duì)象，促進(jìn)對(duì)電力生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行更加精確有效的保障;（3）應(yīng)用先進(jìn)智能算法，在信息空間中構(gòu)建監(jiān)測(cè)實(shí)體的數(shù)字鏡像，在微觀層面上實(shí)現(xiàn)核心區(qū)域供電場(chǎng)景的原型再現(xiàn)，在宏觀層面上實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)模擬，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)實(shí)體的全要素?cái)?shù)字化和虛擬化、全狀態(tài)實(shí)時(shí)化和可視化[3]。

4主要內(nèi)容52063A11-58EF-4DE5-9324-AF8A0E775828

以“數(shù)據(jù)中臺(tái)”為核心，提高數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)流融合能力，建立以拓?fù)?、線路、站所、設(shè)備和地理空間信息為核心，融合各專業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，其數(shù)據(jù)架構(gòu)見(jiàn)圖2。

4.1數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理

在數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理方面，開(kāi)展數(shù)據(jù)資源目錄構(gòu)建、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享、數(shù)據(jù)處理工作機(jī)制完善、支撐工具開(kāi)發(fā)等工作，同時(shí)引入跨界、融合的互聯(lián)網(wǎng)思維，構(gòu)建電力數(shù)據(jù)與外部數(shù)據(jù)的動(dòng)靜態(tài)關(guān)系模型。對(duì)內(nèi)，支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)末端感知增量終端的采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)應(yīng)用;推進(jìn)數(shù)據(jù)資源“全面可見(jiàn)”、數(shù)據(jù)內(nèi)容“共享可用”;面向各基層單位、各專業(yè)提供數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)，持續(xù)沉淀共性數(shù)據(jù)服務(wù)能力。[4]對(duì)外，支撐多類服務(wù)場(chǎng)景應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)與外部數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，反推公司配電網(wǎng)精裝改造升級(jí)。

4.2 業(yè)務(wù)共享集成

業(yè)務(wù)共享集成方面，一是整合運(yùn)檢、營(yíng)銷、配調(diào)等專業(yè)對(duì)智能研判、主動(dòng)派單的業(yè)務(wù)需求，構(gòu)建基于智能配變終端和智能感知終端的各節(jié)點(diǎn)電能信息、開(kāi)關(guān)變位信息和電能表遙測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障發(fā)生范圍和具體故障點(diǎn)的智能研判，構(gòu)建基于保障資源、位置分布等數(shù)據(jù)的綜合分析模型，服務(wù)主動(dòng)派單、搶修跟蹤等前端業(yè)務(wù);二是構(gòu)建基于營(yíng)銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)、PMS2.0、用電信息采集系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)的臺(tái)區(qū)健康智能感知、搶修工單數(shù)量與熱點(diǎn)搶修區(qū)域預(yù)測(cè)預(yù)警等分析算法，服務(wù)客戶服務(wù)前端應(yīng)用;三是綜合利用智能感知終端對(duì)低壓臺(tái)區(qū)采集的電壓、電流、負(fù)荷等數(shù)據(jù)以及主站實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和波形，構(gòu)建低壓配網(wǎng)設(shè)備重過(guò)載、異常信息告警算法，服務(wù)臺(tái)區(qū)管理前端應(yīng)用;四是創(chuàng)新智能感知終端結(jié)合HPLC及臺(tái)區(qū)識(shí)別技術(shù)，服務(wù)防檔案誤動(dòng)、防虛假整改、防高損反彈、防異常波動(dòng)等營(yíng)銷業(yè)務(wù);五是結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行信息和設(shè)備狀態(tài)信息，展現(xiàn)冀北公司大電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度成效，構(gòu)建預(yù)測(cè)預(yù)警分析模式，智能研判電網(wǎng)隱患故障，提前進(jìn)行調(diào)度防護(hù)，有效避免主網(wǎng)停電事件，提升堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)智能性;六是整合源網(wǎng)荷供用電數(shù)據(jù)，結(jié)合電力交易情況，構(gòu)建綠電交易計(jì)算模型，預(yù)測(cè)清潔能源供電需求和經(jīng)濟(jì)效益，詮釋“低碳”理念[5]。

上述6個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了面向全業(yè)務(wù)范圍、全數(shù)據(jù)類型、全時(shí)間維度數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的存儲(chǔ)、管理與服務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)高度融合、數(shù)據(jù)充分共享。

建立的數(shù)據(jù)模型包括以下幾種。

（1）保電用戶統(tǒng)一模型。保電用戶統(tǒng)一模型基于SCADA供電拓?fù)?、基于GIS主供路徑、用戶基本信息、用戶用電狀態(tài)、用戶視頻監(jiān)控、用戶故障告警信息、用戶保電資源分布態(tài)勢(shì)、用戶應(yīng)急預(yù)案、用戶值守體系等全要素信息進(jìn)行構(gòu)建。

（2）變電站統(tǒng)一模型。變電站統(tǒng)一模型基于GIS主供路徑圖、變電站運(yùn)行狀態(tài)、變電站基本信息、變電站視頻監(jiān)控、變電站故障告警信息、變電站保電資源分布態(tài)勢(shì)、變電站應(yīng)急預(yù)案等要素信息進(jìn)行構(gòu)建。

（3）輸電線路統(tǒng)一模型。輸電線路統(tǒng)一模型基于GIS主供路徑圖、輸電線路狀態(tài)參數(shù)、輸電線路基本信息、輸電線路視頻監(jiān)控、輸電線路故障告警信息、輸電線路保電資源分布態(tài)勢(shì)、輸電線路應(yīng)急預(yù)案等要素信息進(jìn)行構(gòu)建。

（4）保電人員統(tǒng)一模型。保電人員統(tǒng)一模型基于GIS位置、人員基本信息、交互信息、任務(wù)接收、上報(bào)事件、移動(dòng)點(diǎn)到、路徑規(guī)劃等要素信息進(jìn)行構(gòu)建。

（5）保障車輛統(tǒng)一模型。保電車輛統(tǒng)一模型基于車輛GPS位置信息、車輛基本信息、車輛工作區(qū)域、車輛歷史軌跡、車輛行駛路徑規(guī)劃等要素信息進(jìn)行構(gòu)建。

（6）保電倉(cāng)庫(kù)統(tǒng)一模型。保電倉(cāng)庫(kù)統(tǒng)一模型基于保電倉(cāng)庫(kù)位置信息、倉(cāng)庫(kù)基本信息、物資儲(chǔ)備情況、物資低庫(kù)存告警等要素信息進(jìn)行構(gòu)建。

搭建的數(shù)據(jù)聯(lián)系包括以下幾種。

（1）營(yíng)配貫通關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過(guò)將配電自動(dòng)化主站的專變信息通用采系統(tǒng)采集的表計(jì)數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)營(yíng)配貫通，確?？蛻艄╇姺绞角袚Q“有據(jù)可依”。

（2）供電路徑關(guān)聯(lián)關(guān)系。從客戶側(cè)高壓進(jìn)線出發(fā)，按照供電方式逐級(jí)梳理，摘取主供路徑，建立上下級(jí)追溯關(guān)聯(lián)關(guān)系，為開(kāi)展故障影響范圍和故障溯源分析提供基礎(chǔ)模型支撐。

（3）設(shè)備資源關(guān)聯(lián)關(guān)系。建立保電投入的各類資源（人員、車輛、物資）同保障設(shè)備（站所、線路、客戶）的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為開(kāi)展統(tǒng)一資源調(diào)配，查找就近資源提供分析依據(jù)。

（4）指揮體系關(guān)聯(lián)關(guān)系。按照保電區(qū)域和指揮層級(jí)、指揮體系上下層級(jí)進(jìn)行關(guān)聯(lián)關(guān)系建立，逐級(jí)細(xì)化，落實(shí)到人，確?？陀^反映指揮體系實(shí)體運(yùn)轉(zhuǎn)方式，為開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)指揮提供查詢信息依據(jù)。

（5）主輔設(shè)備關(guān)聯(lián)關(guān)系。建立主設(shè)備（站所、線路、用戶）同各類智能化監(jiān)測(cè)輔助設(shè)備（機(jī)器人、移動(dòng)巡檢車、智能井蓋、監(jiān)拍裝置、工業(yè)攝像頭等）關(guān)聯(lián)關(guān)系，確保裝置監(jiān)測(cè)信息客觀反映設(shè)備運(yùn)行工況和環(huán)境狀態(tài)。

（6）運(yùn)行交易關(guān)聯(lián)關(guān)系。建立發(fā)電廠上網(wǎng)電量、實(shí)時(shí)符合同電廠交易信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系，確保反應(yīng)電廠的運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)性。

（7）源網(wǎng)荷關(guān)聯(lián)關(guān)系。建立發(fā)電廠、核心網(wǎng)架、重點(diǎn)保障客戶間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從電量、負(fù)荷、電費(fèi)這3個(gè)維度表征“低碳”冬奧里面[6]。

5結(jié)語(yǔ)

數(shù)據(jù)中臺(tái)核心價(jià)值在于沉淀共性、可復(fù)用的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，基于數(shù)據(jù)中臺(tái)的保供電系統(tǒng)打破業(yè)務(wù)系統(tǒng)間信息壁壘，實(shí)現(xiàn)專業(yè)信息互聯(lián)互通，進(jìn)一步提升平臺(tái)的全景感知能力、數(shù)據(jù)融合能力、信息交互能力、重點(diǎn)監(jiān)測(cè)能力和輔助決策能力，有效提升電網(wǎng)供電監(jiān)測(cè)能力和應(yīng)急響應(yīng)速度，確保供電特保時(shí)段的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，為推動(dòng)電網(wǎng)生產(chǎn)方式變革和管理模式創(chuàng)新提供堅(jiān)強(qiáng)信息化支撐。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏曉輝，湯鈁宇，李洪亮.地理分布數(shù)據(jù)中心的工作流經(jīng)濟(jì)高效資源分配[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，2021，51（4）：1349-1357.

[2] 劉叢，陳東.淺論應(yīng)急指揮系統(tǒng)的信息中心建設(shè)[J].信息系統(tǒng)工程，2019（9）：118-119.

[3] 李興邦，司楊.基于經(jīng)濟(jì)調(diào)度的數(shù)據(jù)中心UPS的運(yùn)行優(yōu)化策略[J].智慧電力，2019（4）：25-31.

[4] 李長(zhǎng)春，張謙，喬蔚林.數(shù)據(jù)中心UPS系統(tǒng)運(yùn)行能耗優(yōu)化探討[J].信息系統(tǒng)工程，2020（10）：106-107，110.

[5] 鐘建兵.低負(fù)載率下的數(shù)據(jù)中心UPS節(jié)能運(yùn)行應(yīng)用研究[J].中國(guó)新通信，2020（6）：35-36.

[6] 張浩.一類大型數(shù)據(jù)中心的能耗優(yōu)化問(wèn)題[D].大連：大連理工大學(xué)，2021.52063A11-58EF-4DE5-9324-AF8A0E775828