張 競， 寧 慧

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610051)

0 引 言

集控中心坐落于成都市雙林路雅礱江公司集控大樓內(nèi)，已于2012年4月13日正式投運，隨著集控中心實現(xiàn)對二灘電站、官地電站、錦屏二級和錦屏一級電站電力生產(chǎn)相關自動化系統(tǒng)的接入，并實現(xiàn)對二灘電站、官地電站、錦屏二級電站的遠程控制，公司流域化管理的局面已基本形成。

為滿足不同專業(yè)、不同業(yè)務的生產(chǎn)需求，集控中心建有多個自動化系統(tǒng)，如計算機監(jiān)控系統(tǒng)、水調(diào)自動化系統(tǒng)、電能量管理系統(tǒng)、繼電保護及故障錄波管理系統(tǒng)等。各系統(tǒng)無論從操作系統(tǒng)、開發(fā)語言、通信協(xié)議直到數(shù)據(jù)存儲不盡相同，各個系統(tǒng)對電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)的重復維護容易造成數(shù)據(jù)的不一致和不完整。多個信息“孤島”的存在，也為實現(xiàn)電力二次系統(tǒng)之間的信息共享、提供面向用戶需求的企業(yè)級集成應用造成了困難。并且，隨著接入電站節(jié)點的增加、時間的累積，存儲在電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺的計算機監(jiān)控信息、電能量、水情氣象等電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)將會出現(xiàn)一個迅速增長的態(tài)勢。集控中心作為電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)的匯聚中心，有必要對流域電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理及應用現(xiàn)狀進行分析。

1 數(shù)據(jù)需求及目標分析

在流域電力生產(chǎn)中，通常會有以下數(shù)據(jù)應用需求：

(1)集控中心內(nèi)部生產(chǎn)業(yè)務系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換；

(2)集控中心同各電站間生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換；

(3)公司總部、集控中心需要的各電站生產(chǎn)信息匯聚；

(4)公司外部相關單位需要展現(xiàn)的生產(chǎn)信息匯聚。

為解決上述需求，使各個系統(tǒng)數(shù)據(jù)能夠方便地相互進行交換，實現(xiàn)電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一維護與管理，需建立一套數(shù)據(jù)交換平臺系統(tǒng)。根據(jù)需求，確定系統(tǒng)建設目標：

(1)建立數(shù)據(jù)存儲與管理中心對各系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一存儲與管理，形成統(tǒng)一、集中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)集市；

(2)采用使用中間件技術實現(xiàn)跨安全分區(qū)的異構系統(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，打破信息孤島，為各系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務；

(3)根據(jù)長期的歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)粒度的不同生產(chǎn)決策提供數(shù)據(jù)支持以提供充分的數(shù)據(jù)支持；

(4)建立數(shù)據(jù)倉庫，為數(shù)據(jù)挖掘提供數(shù)據(jù)金礦。

根據(jù)建設目標確定數(shù)據(jù)交換平臺系統(tǒng)的總體方案為：在內(nèi)交換平臺(I、Ⅱ區(qū))、數(shù)據(jù)集成平臺(Ⅲ、Ⅳ區(qū))分別建設一個以IEC 61970/61968系列標準為基礎，構筑基于CIM/CIS/UIB標準之上的具備開放式信息集成能力的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，采用基于面向?qū)ο蟮膽瞄_發(fā)體系(如下圖所示)：

2 數(shù)據(jù)管理相關技術

圖1 系統(tǒng)架構圖

流域各電力生產(chǎn)二次系統(tǒng)己經(jīng)形成大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)資源，要做到數(shù)據(jù)集成共享，最主要是要解決數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)量大、動態(tài)變化、動態(tài)分布、數(shù)據(jù)格式多樣等問題。需采用相關數(shù)據(jù)管理技術，整合流域各電站核心二次系統(tǒng)的生產(chǎn)信息資源，建立了統(tǒng)一的生產(chǎn)數(shù)據(jù)集市，相關技術有：

(1)元數(shù)據(jù)管理。電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)由業(yè)務元數(shù)據(jù)和技術元數(shù)據(jù)構成。其中技術元數(shù)據(jù)是由信息模型以及其對應的數(shù)據(jù)庫結構相關的描述(包括字段、表、視圖等)、數(shù)據(jù)字典定義、數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換規(guī)則、數(shù)據(jù)源定義、接口定義描述、編碼規(guī)范定義等構成。業(yè)務元數(shù)據(jù)主要是數(shù)據(jù)來源和訪問數(shù)據(jù)的原則，使用者相關業(yè)務術語對應的對象名，屬性名和數(shù)據(jù)模型以及分析方法。

(2)統(tǒng)一對象編碼。若建設統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換平臺，則要依照編碼規(guī)則實時的更新。電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺和其他的各個應用程序之間數(shù)據(jù)共享和交換基于唯一的對象編碼。對象編碼規(guī)則可由元數(shù)據(jù)管理工具統(tǒng)一管理。

(3)數(shù)據(jù)整合交換。電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)整合是在數(shù)據(jù)平臺信息模型的基礎上，依照數(shù)據(jù)存儲模式使不同電力生產(chǎn)二次系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)統(tǒng)一存儲。通過數(shù)據(jù)導入、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、抽取、加載框架，把不同的業(yè)務數(shù)據(jù)整合到其共享的數(shù)據(jù)庫中，通過使用標準的訪問接口，使數(shù)據(jù)交換任務全方位地實現(xiàn)。

(4)數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)是數(shù)據(jù)平臺的輸入部分。而數(shù)據(jù)源是流域各電力生產(chǎn)二次系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)文件和報文，或是經(jīng)過傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般是正向映射，采集系統(tǒng)處理完成后的數(shù)據(jù)，將存入后臺存儲系統(tǒng)。

(5)數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是用來完成各電力生產(chǎn)二次系統(tǒng)全系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的橫向和縱向兩個方面的傳輸。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要有如下功能：縱向上統(tǒng)一跨越上下級；橫向上統(tǒng)一穿越安全區(qū)；統(tǒng)一進行傳輸中所需的身份驗證和加解密等過程處理；統(tǒng)一實現(xiàn)傳輸服務質(zhì)量保障等。一般情況下，數(shù)據(jù)傳輸還支持數(shù)據(jù)報文等高要求的數(shù)據(jù)傳輸方式。

(6)數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理是為了形成更加有層次的、立體的綜合數(shù)據(jù)模型，便于后面報表的生成、統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)的挖掘。數(shù)據(jù)處理主線包括對象軸、屬性軸、時間軸等屬性。對于復雜的數(shù)據(jù)，可利用較為靈活的腳步技術來定義和描述，定義結果是通過對應的腳本引擎執(zhí)行。

(7)數(shù)據(jù)挖掘。電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺保存了大量電力生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中往往隱含著各種各樣有用的信息，而僅僅依靠數(shù)據(jù)庫的查詢檢索機制和統(tǒng)計學方法又很難獲得這些信息，必須應用數(shù)據(jù)挖掘技術從海量數(shù)據(jù)中找出隱藏的知識。

3 集控中心電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺現(xiàn)狀

目前，雅礱江流域電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺已完成I期建設：搭建了基礎硬件平臺、軟件平臺，實現(xiàn)了計算機監(jiān)控系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)、水調(diào)自動化系統(tǒng)、短信平臺系統(tǒng)、機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的接入，并對已接入數(shù)據(jù)進行了標準化建模、編碼、關聯(lián)，同時實現(xiàn)了與公司總部的數(shù)據(jù)交互。按照采集頻度將數(shù)據(jù)分別存儲進實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，形成以實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫為載體的數(shù)據(jù)平臺。實現(xiàn)了接入數(shù)據(jù)的WEB展示及數(shù)據(jù)查詢功能、集控中心報表服務功能、元數(shù)據(jù)存儲管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、系統(tǒng)管理維護功能。

3.1 軟硬件平臺搭建

在項目I期已實現(xiàn)了雅礱江流域電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺的硬件平臺、軟件平臺搭建(見圖2)。

圖2 系統(tǒng)軟硬件架構圖

3.2 數(shù)據(jù)采集整合

目前以實現(xiàn)對部分電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和整合，并按照標準IEC 61970/61968 CIM格式模型進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、清洗和關聯(lián)，保存到雅礱江流域電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺的歷史數(shù)據(jù)庫中，并最終在安全III區(qū)形成面向電力生產(chǎn)的主題數(shù)據(jù)庫。

3.3 數(shù)據(jù)訪問接口

為水調(diào)自動化系統(tǒng)、短信平臺系統(tǒng)、電力生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)提供ODBC數(shù)據(jù)接口，為生產(chǎn)經(jīng)營部電量分析系統(tǒng)提供WEBSERVICE接口，這些數(shù)據(jù)接口均可方便配置。

3.4 數(shù)據(jù)集市

將各異構系統(tǒng)的數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的模型建模，并按照統(tǒng)一規(guī)范和統(tǒng)一編碼進行存儲和整合，用于存儲的數(shù)據(jù)庫有實時數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫兩種，利于統(tǒng)一對外提供各種數(shù)據(jù)信息服務。

3.5 數(shù)據(jù)應用展現(xiàn)情況

雅礱江流域電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺以EXTJS為平臺搭建了一套WEB發(fā)布系統(tǒng)，對監(jiān)控、水調(diào)、電量等電力生產(chǎn)基本數(shù)據(jù)進行了展示，

(1)數(shù)據(jù)查詢。電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺現(xiàn)網(wǎng)頁上可以進行電能量系統(tǒng)數(shù)據(jù)、水調(diào)自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)(水位、流量)進行自助查詢；通過eDNA插件可以對eDNA實時數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)控數(shù)據(jù)進行查詢和趨勢分析。

(2)系統(tǒng)監(jiān)視。電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺在網(wǎng)頁上可以實現(xiàn)仿電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)(已實現(xiàn)二灘、官地、錦東、錦西4個電站的計算監(jiān)控系統(tǒng)的接入)以及機房動力環(huán)境的的準實時監(jiān)視。

(3)報表服務。利用Ireport報表工具實現(xiàn)了二灘電站、官地電站、錦屏一級、錦屏二級電站生產(chǎn)報表自動生成功能，并嵌入WEB頁面以供查詢和下載使用。

圖3 系統(tǒng)及GIS主界面

圖4 電站及機房動力環(huán)境監(jiān)控web界面

4 系統(tǒng)平臺及應用現(xiàn)狀的幾點思考

目前，電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)應用主要有數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)展示和生產(chǎn)統(tǒng)計報表等初級功能，對三維地理信息平臺、KPI對標平臺、手機移動應用，以及數(shù)據(jù)挖掘技術在負荷預測、水文預報(徑流預測，洪水測報等)、水庫調(diào)度等為梯級水庫群水電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度提供決策支持等高級功能均有待研究和開發(fā)。

同時，數(shù)據(jù)平臺的系統(tǒng)架構采用SAN構架集中存儲，并使用數(shù)據(jù)內(nèi)置或外置的磁帶機進行冷備份，備份磁帶同時也在機房中統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)備份仍然使用較為陳舊的磁帶庫備份方式，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時數(shù)據(jù)備份及恢復時間較長。并且，國家電力行業(yè)相關規(guī)范已規(guī)定保護等級在3級以上的重要系統(tǒng)，應建立異地容災備份中心，提供業(yè)務應用的實時無縫切換〔1,2〕。容災備份在電力行業(yè)在已得到日益重視，國家電網(wǎng)公司、部分省網(wǎng)公司、少數(shù)電力企業(yè)等單位數(shù)據(jù)中心均陸續(xù)建設了完備的容災備份系統(tǒng)〔3-5〕。電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)交換平臺保護等級屬3級以上系統(tǒng)，因此，電力生產(chǎn)

數(shù)據(jù)交換平臺的容災備份是數(shù)據(jù)平臺后續(xù)建設中必須關注的重點問題。

參考文獻：

[1] 關于印發(fā)《電力行業(yè)信息系統(tǒng)等級保護定級工作指導意見》的通知.電監(jiān)信息[2007]44號

[2] 關于印發(fā)《電力行業(yè)信息系統(tǒng)安全等級保護基本要求》的通知.電監(jiān)信息[2012]62號

[3] 王德文.基于云計算的電力數(shù)據(jù)中心基礎架構及其關鍵技術.電力系統(tǒng)自動化，2012.11

[4] 張瑜.內(nèi)蒙古電力信息系統(tǒng)容災中心建設及應用分析.內(nèi)蒙古電力技術,2012.6

[5] 劉平光.防患于未然——北方電力本地/異地容災系統(tǒng)建設的實踐.中國電力企業(yè)管理,2009.12