趙瑩,王瑞殿

(1.云南電力調(diào)度控制中心,昆明 65001；2.南京南瑞集團(tuán)公司信息通信技術(shù)分公司,南京 211100)

OCS與OMS交互技術(shù)研究

趙瑩1,王瑞殿2

(1.云南電力調(diào)度控制中心,昆明 65001；2.南京南瑞集團(tuán)公司信息通信技術(shù)分公司,南京 211100)

介紹在建設(shè)OS2系統(tǒng)時對跨安全區(qū)的數(shù)據(jù)和服務(wù)交互進(jìn)行了研究,在確?，F(xiàn)有安全區(qū)架構(gòu)不變的前提下,在OCS與OMS系統(tǒng)中分別部署了高速數(shù)據(jù)總線和通用服務(wù)總線,通過建立具備接收及廣播內(nèi)部消息、接收及發(fā)送報文消息的代理服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行總線的跨區(qū)訪問。系統(tǒng)通過實(shí)時數(shù)據(jù)交互,靜態(tài)安全分析、靈敏度分析等服務(wù)調(diào)用和一體化運(yùn)維管理子系統(tǒng)的建設(shè)驗(yàn)證了該跨區(qū)訪問方法,實(shí)現(xiàn)了OCS與OMS的互動。

OSB；通用服務(wù)總線；高速數(shù)據(jù)總線；跨區(qū)訪問

1 前言

一體化電網(wǎng)運(yùn)行智能系統(tǒng)主要分為一體化電網(wǎng)運(yùn)行智能系統(tǒng) (OCS,operation control system)和一體化電網(wǎng)運(yùn)行管理系統(tǒng) (OMS,operation management system),分別部署在生產(chǎn)大區(qū)與控制大區(qū),Ⅰ/Ⅱ區(qū)與Ⅲ區(qū)之間使用網(wǎng)絡(luò)隔離裝置實(shí)現(xiàn)物理隔離,正向隔離裝置支持TCP/UDP單項(xiàng)報文傳輸,而反向隔離裝置只支持帶簽名的E語言等格式化文本傳輸。安全區(qū)的劃分使得各區(qū)之間的數(shù)據(jù)通信無法直接跨區(qū)進(jìn)行,因此,各應(yīng)用系統(tǒng)不能直接采用服務(wù)調(diào)用的方式進(jìn)行應(yīng)用集成,而必須通過符合正反向隔離裝置來進(jìn)行間接的集成,將必要的數(shù)據(jù)進(jìn)行跨區(qū)共享對總線的實(shí)現(xiàn)就顯得非常重要。

OSB總線作為連接一體化電網(wǎng)智能系統(tǒng)各功能模塊的邏輯總線,其包括高速數(shù)據(jù)總線和通用服務(wù)總線,是提供橫向和縱向互聯(lián)的基礎(chǔ)設(shè)施,是各級電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)內(nèi)部及相互間互聯(lián)互通的載體。高速數(shù)據(jù)總線是為實(shí)時類應(yīng)用提供高效可靠的進(jìn)程間通信機(jī)制、訪問接口以及總線管理功能的總線系統(tǒng)；服務(wù)總線是對各種企業(yè)服務(wù)的智能化的集成和管理中介,實(shí)現(xiàn)被集成的各個企業(yè)服務(wù)之間的數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)整合以及信息共享。

2 OSB總線跨區(qū)交互

電網(wǎng)調(diào)度體系同時需要OMS系統(tǒng)和OCS系統(tǒng)提供支撐,OMS系統(tǒng)應(yīng)用需要OCS系統(tǒng)應(yīng)用綜合產(chǎn)生的歷史實(shí)時數(shù)據(jù)信息進(jìn)行運(yùn)行管理統(tǒng)計分析,OCS系統(tǒng)應(yīng)用需要OMS系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)生的發(fā)供電計劃、電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)、穩(wěn)定限額等信息管理數(shù)據(jù)。為完成 OCS與 OMS的雙向交互,目前在OCS與OMS中分別部署了OSB總線。

其中 OSB總線包含實(shí)時高速總線和服務(wù)總線。

高速數(shù)據(jù)總線作為OSB總線的重要組成部分,實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間 (計算機(jī)間和內(nèi)部)的高速數(shù)據(jù)通信,具有消息發(fā)送、接收、訂閱、發(fā)布等功能,以接口函數(shù)的形式提供給各類應(yīng)用；高速數(shù)據(jù)總線基礎(chǔ)功能包括報文傳輸方式、發(fā)送和接收機(jī)制,報文傳輸方式：為適應(yīng)各種應(yīng)用對實(shí)時性和可靠性的不同要求,高速數(shù)據(jù)總線支持基于TCP協(xié)議的傳輸方式、基于UDP協(xié)議的廣播傳輸方式、基于UDP協(xié)議的組播傳輸方式等多種傳輸方式。

SOA服務(wù)總線實(shí)現(xiàn)服務(wù)在線注冊與發(fā)布、服務(wù)查詢、服務(wù)統(tǒng)一管理、服務(wù)同步處理；并支持異構(gòu)環(huán)境中的服務(wù)、消息以及基于事件的交互,并且具有適當(dāng)?shù)姆?wù)級別和可管理性,提供對標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換、服務(wù)的支持。

2.1 高速數(shù)據(jù)總線交互

由于隔離裝置只允許數(shù)據(jù)單向傳遞的特性,為實(shí)現(xiàn)總線跨安全區(qū)的報文傳輸,需要增加安全區(qū)的報文轉(zhuǎn)發(fā)程序,部署在每個安全區(qū)中與網(wǎng)絡(luò)隔離裝置相聯(lián)的服務(wù)器上 (以下簡稱中轉(zhuǎn)服務(wù)器)。安全區(qū)Ⅰ與安全區(qū)Ⅲ之間為實(shí)現(xiàn)信息交互,高速數(shù)據(jù)總線既需要能將安全Ⅰ區(qū)中的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)報文消息發(fā)至安全Ⅲ區(qū)中的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)又需要能將安全Ⅲ區(qū)中的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)報文消息發(fā)至安全區(qū)Ⅰ中的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)。

主要功能包括四部分：

1)安全區(qū)Ⅰ的正向中轉(zhuǎn)服務(wù)器功能；2)安全區(qū)Ⅲ的正向中轉(zhuǎn)服務(wù)器功能；3)安全區(qū)Ⅲ的反向中轉(zhuǎn)服務(wù)器功能；4)安全區(qū)Ⅰ的反向中轉(zhuǎn)服務(wù)器功能。見圖1所示：

2.1.1 安全區(qū)Ⅰ正向中轉(zhuǎn)服務(wù)器功能

1)接收內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的廣播消息,包括心跳消息 (保持活躍)、加入通道消息以及離開通道消息等,以維護(hù)自己現(xiàn)場內(nèi)的節(jié)點(diǎn)、進(jìn)程信息；

圖1 高速數(shù)據(jù)總線跨區(qū)交互圖

2)在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)中廣播本節(jié)點(diǎn)信息,特殊標(biāo)示中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)信息,以讓其他節(jié)點(diǎn)獲知中轉(zhuǎn)服務(wù)器的存在；

3)接收內(nèi)部節(jié)點(diǎn)需要轉(zhuǎn)發(fā)給安全區(qū)Ⅲ的報文消息 (該報文消息可能是發(fā)送到安全區(qū)Ⅲ的某個節(jié)點(diǎn)的,發(fā)送源根據(jù)發(fā)送接口中的參數(shù)以及邏輯確定是否需要發(fā)送給中轉(zhuǎn)服務(wù)器),放在共享內(nèi)存 (設(shè)為SHM1)中；

4)發(fā)送需要發(fā)送給安全區(qū)Ⅲ的報文消息,該消息取自于 (3)中提到的共享內(nèi)存SHM1。2.1.2安全區(qū)Ⅲ正向中轉(zhuǎn)服務(wù)器功能

1)接收內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的廣播消息,包括心跳消息 (保持活躍)、加入通道消息以及離開通道消息等,以維護(hù)自己現(xiàn)場內(nèi)的節(jié)點(diǎn)、進(jìn)程信息；

2)在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)中廣播本節(jié)點(diǎn)信息,特殊標(biāo)示中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)信息,以讓其他節(jié)點(diǎn)獲知中轉(zhuǎn)服務(wù)器的存在；

3)接收從安全區(qū)Ⅰ正向中轉(zhuǎn)服務(wù)器發(fā)送過來的報文消息,放在共享內(nèi)存 (設(shè)為SHM2)中,與安全區(qū)Ⅰ正向中轉(zhuǎn)服務(wù)器應(yīng)具有的功能方案的第 (4)項(xiàng)對應(yīng)；

4)將接收到的報文消息按照目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送給內(nèi)部的節(jié)點(diǎn),消息取自于 (3)中提到的共享內(nèi)存SHM2。

2.1.3 安全區(qū)Ⅲ反向中轉(zhuǎn)服務(wù)器應(yīng)功能

1)接收內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的廣播消息,包括心跳消息 (保持活躍)、加入通道消息以及離開通道消息等,以維護(hù)自己現(xiàn)場內(nèi)的節(jié)點(diǎn)、進(jìn)程信息；

2)在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)中廣播本節(jié)點(diǎn)信息,特殊標(biāo)示中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)信息,以讓其他節(jié)點(diǎn)獲知中轉(zhuǎn)服務(wù)器的存在；

3)接收內(nèi)部節(jié)點(diǎn)需要轉(zhuǎn)發(fā)給安全區(qū)Ⅰ的報文消息 (該報文消息可能是發(fā)送到安全區(qū)Ⅰ的某個節(jié)點(diǎn)的,發(fā)送源根據(jù)發(fā)送接口中的參數(shù)以及邏輯確定是否需要發(fā)送給中轉(zhuǎn)服務(wù)器),將報文消息轉(zhuǎn)換為格式化文本形式,并放在反向隔離裝置提供的指定目錄處；

4)發(fā)送需要發(fā)送給安全區(qū)Ⅰ的報文消息,該消息取自于 (3)中提到的反向隔離裝置提供的指定目錄。

2.1.4 安全區(qū)Ⅰ反向中轉(zhuǎn)服務(wù)器應(yīng)具有的功能如下：

1)接收內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的廣播消息,包括心跳消息 (保持活躍)、加入通道消息以及離開通道消息等,以維護(hù)自己現(xiàn)場內(nèi)的節(jié)點(diǎn)、進(jìn)程信息；

2)在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)中廣播本節(jié)點(diǎn)信息,特殊標(biāo)示中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)信息,以讓其他節(jié)點(diǎn)獲知中轉(zhuǎn)服務(wù)器的存在；

3)接收從反向安全區(qū)Ⅲ發(fā)送過來的格式化文本消息,將格式化文本轉(zhuǎn)換回原報文格式并放在共享內(nèi)存 (設(shè)為SHM3)中；

4)將接收到的報文消息按照目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送給內(nèi)部的節(jié)點(diǎn),消息取自于 (3)中提到的共享內(nèi)存SHM3。

2.2 通用服務(wù)總線交互

服務(wù)總線交互見圖2所示：

圖2 管理區(qū)調(diào)用生產(chǎn)區(qū)服務(wù)示意圖

分別在生產(chǎn)區(qū)OCS系統(tǒng)和管理區(qū)OMS系統(tǒng)中部署一臺服務(wù)器,以三區(qū)向一區(qū)請求服務(wù)為例,實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1)OMS中某應(yīng)用向OMS服務(wù)總線發(fā)起請求,OMS服務(wù)總線將請求發(fā)送給OCS總線在三區(qū)的客戶端；

2)OCS服務(wù)總線客戶端接收到服務(wù)請求后,根據(jù)業(yè)務(wù)線對請求參數(shù)進(jìn)行必要的處理；然后將請求序列化為字符串后通過ftp協(xié)議上傳到文件服務(wù)器的請求緩存區(qū)。反向隔離裝置實(shí)時監(jiān)聽文件服務(wù)器的請求緩沖區(qū)。

3)反向隔離裝置監(jiān)聽到管理信息大區(qū)的文件服務(wù)器的請求緩存區(qū)有文件時,讀取后反序列化為http請求并將請求放到生產(chǎn)控制大區(qū)的文件服務(wù)器的請求緩存區(qū),同時刪除請求數(shù)據(jù) (避免重復(fù)掃描)；

4)OCS在一區(qū)的服務(wù)總線根據(jù)http請求調(diào)用該區(qū)的應(yīng)用服務(wù)；

5)生產(chǎn)控制大區(qū)的web應(yīng)用響應(yīng)給該區(qū)的消息總線；

6)OCS的服務(wù)總線將響應(yīng)序列化為字符串后通過ftp協(xié)議上傳到生產(chǎn)控制大區(qū)的文件服務(wù)器響應(yīng)緩沖區(qū)；

7)正向隔離裝置監(jiān)聽到生產(chǎn)控制大區(qū)的文件服務(wù)器的響應(yīng)緩存區(qū)有文件時,讀取后反序列化為http請求并將請求放到管理信息大區(qū)的文件服務(wù)器的響應(yīng)緩存區(qū),同時刪除響應(yīng)數(shù)據(jù) (避免重復(fù)掃描)；

8)OCS在三區(qū)總線的客戶端將響應(yīng)數(shù)據(jù)返回給OMS的服務(wù)總線,OMS總線將數(shù)據(jù)返回給調(diào)用客戶端。

3 OCS與OMS互動

3.1 數(shù)據(jù)交互

OCS系統(tǒng)實(shí)時庫中目前存儲了 SCADA、WAMS、水調(diào)、繼電保護(hù)故障信息、安穩(wěn)等系統(tǒng)的歷史實(shí)時數(shù)據(jù),目前已通過正向隔離器裝置以鏡像庫形式提供給OMS系統(tǒng)使用。OCS系統(tǒng)中的電網(wǎng)模型、圖形按照正向隔離器裝置的傳輸方式,通過文件代理接口傳送至OMS系統(tǒng)。

OCS與OMS間涉及到調(diào)度日報計算、發(fā)電曲線展現(xiàn)、調(diào)度指揮信息化平臺發(fā)電曲線調(diào)整、電壓考核、網(wǎng)損統(tǒng)計、南網(wǎng)數(shù)據(jù)中心配套負(fù)荷數(shù)據(jù)交換等模塊的數(shù)據(jù)交換。實(shí)時數(shù)據(jù)由OCS通過E格式文件轉(zhuǎn)發(fā)至實(shí)時數(shù)據(jù)前置機(jī)指定位置,收到數(shù)據(jù)文件后,由實(shí)時數(shù)據(jù)加工程序?qū)格式文件進(jìn)行分析處理,并根據(jù)廠站對應(yīng)關(guān)系庫中的關(guān)系記錄,將廠站轉(zhuǎn)換成OMS相關(guān)功能中所能識別的編碼,以及目標(biāo)端所需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),再由數(shù)據(jù)分發(fā)功能對按目標(biāo)端的數(shù)據(jù)要求,分發(fā)入庫或保存為指定格式的數(shù)據(jù)文件。

3.2 服務(wù)交互

OCS通過服務(wù)發(fā)布的方式將相關(guān)服務(wù)發(fā)布到總線注冊中心,OMS可通過服務(wù)總線調(diào)用OCS系統(tǒng)中調(diào)取潮流斷面、靜態(tài)安全分析、靈敏度分析等服務(wù)。

基于OSB實(shí)時總線實(shí)現(xiàn)實(shí)時告警服務(wù)功能,建立一直在線可用的事件與告警服務(wù),統(tǒng)一處理各類應(yīng)用的報警事件,并根據(jù)配置的告警方式發(fā)出告警。告警服務(wù)提供各類事件和報警的定義,處理以及具體告警信息的管理功能。

在系統(tǒng)建設(shè)過程中,還實(shí)踐了一體化全景模型運(yùn)維互動功能,OMS系統(tǒng)利用基礎(chǔ)支撐平臺通用的業(yè)務(wù)流引擎,開發(fā)了一體化全景模型運(yùn)維管理子系統(tǒng),該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的目的在于嘗試OMS作為電網(wǎng)模型建立、電網(wǎng)參數(shù)維護(hù)的源端,通過規(guī)范化的流程管理,將電網(wǎng)模型維護(hù)成果送給OCS進(jìn)行運(yùn)用,達(dá)到電網(wǎng)模型的 “源端維護(hù)、全局共享”。

4 結(jié)束語

在一體化電網(wǎng)運(yùn)行智能系統(tǒng)中,通過電網(wǎng)OS2系統(tǒng)的建設(shè),充分實(shí)踐了運(yùn)行服務(wù)總線在不同的隔離區(qū)進(jìn)行信息交互的方式,并展現(xiàn)出了OCS與OMS的互動效果。系統(tǒng)的建設(shè)方式為最終實(shí)現(xiàn)一個 “橫向協(xié)同、縱向貫通”的一體化電網(wǎng)運(yùn)行管理系統(tǒng)提供了論證。

[1]林峰,胡牧,蔣元晨,等.電力調(diào)度綜合數(shù)據(jù)平臺體系結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù) [J].電力系統(tǒng)自動化,2007,31(1)：61-64.

[2]邴曉燕,邵貝恩.基于SOA的企業(yè)應(yīng)用跨安全域訪問控制[J].清華大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版),2009,49(7)：35-38.

[3]孫浩然,田業(yè).二次系統(tǒng)跨安全區(qū)數(shù)據(jù)傳輸方法及其在負(fù)荷預(yù)測中的應(yīng)用 [J].電網(wǎng)技術(shù),2011,6(19)：50-53.

Research and Application on Operation Control System and Operation Management System

ZHAO Ying1,WANG Ruidian2
(1.Yunnan Power Dispatch And Control Center,Kunming 650011；2.Information Technology&Communication Company,NARI Group Corporation,Nanjing 211100)

Yunnan Power Grid had full study on the interactive data and services which are in the different security zone.Ensure there is not any changing in the existing structure of the safety zones,we both build High-speed Data Bus and Universal Service Bus in OCS and OMS,then we arrange some proxy servers which can receive and broadcast inside information,send and receive packets messages to realize the interaction between different safety zones.On the project,we build some functions to validate the cross-access methods,like real-time data exchange,and some service calls including static security analysis,sensitivity analysis and so on, we also construct an integrate maintenance management subsystem.They all prove and confirm the interaction of OCS and OMS.

Operation Service Bus；Universal Service Bus；High-speed Data Bus；cross access

TM73

B

1006-7345(2014)02-0060-04

2013-11-30

趙瑩 (1983),女,工程師,云南電力調(diào)度控制中心,主要從事調(diào)度自動化及信息化工作 (e-mail)three-9@163.com。

王瑞殿 (1986),男,助理工程師,南京南瑞集團(tuán)公司信息通信技術(shù)分公司,主要從事電力調(diào)度管理信息化項(xiàng)目管控工作(e-mail)ruidianwang@126.com。