馬 斌 鐘方偉 周 平 孫 浩

電力行業(yè)精益化IT支撐平臺(tái)

馬 斌 鐘方偉 周 平 孫 浩

本文主要研究電力行業(yè)信息通信系統(tǒng)建設(shè)、建轉(zhuǎn)運(yùn)、運(yùn)維全過(guò)程精益化管控的支撐平臺(tái)；首先闡述了電力行業(yè)精益化IT支撐平臺(tái)建設(shè)的必要性，其次論述精益化IT支撐平臺(tái)建設(shè)的技術(shù)路線，詳細(xì)說(shuō)明技術(shù)框架中包含的研究?jī)?nèi)容，然后論證了電力行業(yè)精益化IT支撐平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，以及支撐平臺(tái)數(shù)據(jù)集成的多數(shù)據(jù)源信息訪問(wèn)和檢索方法，最后通過(guò)實(shí)例論證了方案的可行性，對(duì)平臺(tái)在電力行業(yè)的應(yīng)用效益做了總結(jié)，對(duì)平臺(tái)的可擴(kuò)展性做了展望。

隨著堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的全面建成和全球能源互聯(lián)網(wǎng)概念的提出，信息通信技術(shù)已滲入發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度各環(huán)節(jié)，成為電網(wǎng)的核心中樞神經(jīng)網(wǎng)，全面支撐送端電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

隨著信息數(shù)據(jù)共享融合工作的不斷推進(jìn)和電力大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，信息系統(tǒng)間的耦合度和關(guān)聯(lián)度越來(lái)越高；通信網(wǎng)作為電力生產(chǎn)的支撐網(wǎng)絡(luò)也隨著大電網(wǎng)建設(shè)，分布范圍越來(lái)越廣，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，而通信調(diào)度主要通過(guò)不同產(chǎn)品的網(wǎng)管系統(tǒng)對(duì)不同廠家的設(shè)備和通道的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，無(wú)法從整體對(duì)通信網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和告警管理。運(yùn)維人員需花費(fèi)大量的時(shí)間和精力進(jìn)行檢修風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析，且稍有疏忽將會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)；而且，人員增長(zhǎng)嚴(yán)重滯后于信息通信系統(tǒng)的增長(zhǎng)速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足運(yùn)維工作的需要。

為解決海量信息通信建設(shè)運(yùn)維任務(wù)與信息通信運(yùn)維技術(shù)人員缺乏的矛盾，提高信息通信系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量、運(yùn)維水平，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置信息通信系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)維無(wú)縫對(duì)接和項(xiàng)目全過(guò)程閉環(huán)管控，需要研究設(shè)計(jì)電力行業(yè)精益化IT支撐平臺(tái)，通過(guò)數(shù)據(jù)構(gòu)建、數(shù)據(jù)采集配置和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，實(shí)現(xiàn)信息通信系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、檢修風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、資源動(dòng)態(tài)拓?fù)湔宫F(xiàn)等功能，大幅提高運(yùn)維效率和系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

平臺(tái)研究技術(shù)路線

平臺(tái)技術(shù)框架

平臺(tái)研究遵循三條主線展開(kāi)：一是基礎(chǔ)資源層構(gòu)建，以信息化工程建設(shè)數(shù)據(jù)、信息通信資源配置數(shù)據(jù)、配置關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)據(jù)為核心；二是數(shù)據(jù)采集與配置，橫向貫通平臺(tái)建設(shè)、建轉(zhuǎn)運(yùn)、運(yùn)維三個(gè)環(huán)節(jié)的資源配置數(shù)據(jù)，縱向通過(guò)各類網(wǎng)管系統(tǒng)采集運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理；三是數(shù)據(jù)相關(guān)性分析，基于資源配置數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性、預(yù)評(píng)估、告警和故障等分析。

圖1　精益化IT支撐平臺(tái)技術(shù)框架

平臺(tái)通過(guò)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建、管控信息通信項(xiàng)目建設(shè)數(shù)據(jù)；通過(guò)IT運(yùn)維資源管理系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建信息資源配置數(shù)據(jù)、管控資源配置關(guān)系屬性、動(dòng)態(tài)創(chuàng)建信息網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，同時(shí)對(duì)信息系統(tǒng)檢修過(guò)程展開(kāi)預(yù)評(píng)估；通過(guò)通信資源管理系統(tǒng)，構(gòu)建通信資源配置數(shù)據(jù)、管控通信資源配置關(guān)系屬性、動(dòng)態(tài)創(chuàng)建信息網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，并貫通通信網(wǎng)管，采集通信系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、分析運(yùn)行狀態(tài)趨勢(shì)。平臺(tái)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源檢索、采集工具，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

圖2　精益化IT支撐平臺(tái)資源配置框架

資源配置框架

電力信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以設(shè)備資源為主體，以各種關(guān)聯(lián)關(guān)系為線索，構(gòu)建了承載電力業(yè)務(wù)的信息通信網(wǎng)絡(luò)，但是，信息和通信類資源分類多、屬性差異較大、關(guān)聯(lián)關(guān)系復(fù)雜，因此必須構(gòu)建一種可配置的資源描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且可以表達(dá)多種連接關(guān)系的關(guān)聯(lián)關(guān)系結(jié)構(gòu)。

圖3　數(shù)據(jù)分析框架示意圖

圖4　精益化IT支撐平臺(tái)架構(gòu)

以配置項(xiàng)的各類屬性值來(lái)承載信息通信資源的數(shù)據(jù)信息，以配置項(xiàng)關(guān)聯(lián)關(guān)系描述信息通信資源之間的多維業(yè)務(wù)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的可配置化，將基于系統(tǒng)資源的管控轉(zhuǎn)化為基于配置項(xiàng)和關(guān)聯(lián)關(guān)系的操作，從而提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型是平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、采集和分析的基礎(chǔ)。

在資源配置模型中，以工程建設(shè)資源、信息配置資源、通信配置資源為配置單元層級(jí)，縱向梳理各級(jí)配置屬性。在各層級(jí)內(nèi)，以系統(tǒng)內(nèi)配置單元的邏輯關(guān)系為線索，建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。結(jié)合ETL技術(shù)基于多維數(shù)據(jù)源采集配置數(shù)據(jù)，根據(jù)配置項(xiàng)屬性構(gòu)建配置資源倉(cāng)庫(kù)。

在信息資源管理環(huán)節(jié)，以應(yīng)用系統(tǒng)“端到端”的完整服務(wù)提供為線索，以應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)、主機(jī)、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備為配置單元層級(jí)，縱向梳理各級(jí)配置子項(xiàng)。在各層級(jí)內(nèi)，以系統(tǒng)內(nèi)配置單元的邏輯關(guān)系為線索，橫向梳理配置子項(xiàng)間關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)針對(duì)所有信息系統(tǒng)各項(xiàng)配置資源的“基線化管理”。

在通信資源管理環(huán)節(jié)，主要對(duì)各類通信資源的屬性信息、連接信息、動(dòng)靜態(tài)資源關(guān)聯(lián)關(guān)系和各層資源關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行維護(hù)和管理，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)各種通信資源數(shù)據(jù)的規(guī)范、常態(tài)管理，包括空間基礎(chǔ)信息、配線信息、光纜信息、傳輸設(shè)備及邏輯信息、數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備及邏輯信息、支撐網(wǎng)設(shè)備及邏輯信息、接入網(wǎng)設(shè)備及邏輯信息、業(yè)務(wù)網(wǎng)設(shè)備及邏輯信息、輔助設(shè)備信息、通信電源的維護(hù)管理。

圖5　分布式信息資源訪問(wèn)方法

數(shù)據(jù)分析框架

精益化IT支撐平臺(tái)的重要功能是為信息通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供服務(wù)，因此基于運(yùn)行狀態(tài)的可靠性分析和檢修操作的可行性分析是關(guān)鍵應(yīng)用。

針對(duì)信息通信系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)維成本、運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、運(yùn)行狀態(tài)、故障次數(shù)、檢修次數(shù)，通過(guò)資源配置模型、配置資源倉(cāng)庫(kù)、運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，采用數(shù)據(jù)挖掘聚類算法來(lái)計(jì)算可靠性指標(biāo)。

系統(tǒng)檢修是對(duì)信息通信系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)較大影響的操作，由于系統(tǒng)關(guān)系復(fù)雜性、承載的業(yè)務(wù)重要性等因素，國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)檢修計(jì)劃和檢修方案都有嚴(yán)格的要求，在規(guī)定的時(shí)間窗口完成的檢修操作做出了明確的規(guī)定，檢修方案必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)才能執(zhí)行。因此，通過(guò)模擬演練檢修操作步驟，對(duì)檢修方案的影響范圍和可行性進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，實(shí)現(xiàn)檢修預(yù)評(píng)估工作，是數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析的關(guān)鍵技術(shù)。

平臺(tái)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

電力行業(yè)精益化IT支撐平臺(tái)，面向大規(guī)模IT建設(shè)、復(fù)雜關(guān)聯(lián)關(guān)系的信息通信系統(tǒng)的建設(shè)、建轉(zhuǎn)運(yùn)和運(yùn)維管控，通過(guò)配置資源共享、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析，實(shí)現(xiàn)建設(shè)領(lǐng)域的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)、建轉(zhuǎn)運(yùn)和運(yùn)維領(lǐng)域的IT運(yùn)維資源管理系統(tǒng)和通信資源管理系統(tǒng)進(jìn)行集成創(chuàng)新。

平臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)集成接口兩種方式，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)信息通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源集成，包括業(yè)務(wù)系統(tǒng)日志、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)監(jiān)控、通信網(wǎng)管等數(shù)據(jù)資源；通過(guò)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理、IT運(yùn)維管理、通信資源管理三個(gè)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息通信項(xiàng)目建設(shè)資源、信息系統(tǒng)配置和運(yùn)行資源、通信系統(tǒng)配置和運(yùn)行資源的全過(guò)程管控；通過(guò)分布式信息資源訪問(wèn)方法，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)范圍內(nèi)多維數(shù)據(jù)源的共享訪問(wèn)，通過(guò)分類信息檢索方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的自定義分類檢索，提高訪問(wèn)和檢索效率。

圖6　平臺(tái)應(yīng)用實(shí)例

多源數(shù)據(jù)檢索

精益化IT支撐平臺(tái)面向建設(shè)、建轉(zhuǎn)運(yùn)、運(yùn)維三個(gè)環(huán)節(jié)，管控項(xiàng)目過(guò)程數(shù)據(jù)、信息資源數(shù)據(jù)、通信資源數(shù)據(jù)三個(gè)領(lǐng)域的資源，平臺(tái)要對(duì)三個(gè)數(shù)據(jù)源進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)和分類，構(gòu)建主題數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，為此，設(shè)計(jì)一種基于web service的分布式信息資源訪問(wèn)方法，用以實(shí)現(xiàn)分布異構(gòu)信息資源的訪問(wèn)。通過(guò)為用戶提供查詢接口和返回查詢結(jié)果的信息資源訪問(wèn)代理，在注冊(cè)中心對(duì)用戶發(fā)起的查詢請(qǐng)求進(jìn)行Web Service 服務(wù)發(fā)現(xiàn)，與綁定的Web Service 服務(wù)代理以及對(duì)用戶查詢請(qǐng)求進(jìn)行數(shù)據(jù)解析的信息資源集成代理實(shí)現(xiàn)。其流程如下圖5所示。

平臺(tái)管理的數(shù)據(jù)涉及支撐電網(wǎng)運(yùn)行管理的所有信息通信建設(shè)和資源數(shù)據(jù)，涉及數(shù)據(jù)量大、關(guān)聯(lián)關(guān)系復(fù)雜，因此，設(shè)計(jì)基于分類的快速信息檢索方法，通過(guò)對(duì)信息資源進(jìn)行分類，縮小檢索范圍，從而實(shí)現(xiàn)在某一類別內(nèi)進(jìn)行檢索時(shí)，能夠提高信息檢索的準(zhǔn)確率。該方法用于對(duì)合同、項(xiàng)目信息，以及信息、通信資源的分類，從而按照配置項(xiàng)屬性構(gòu)建分類數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)各類資源的快速檢索。

實(shí)現(xiàn)與展望

電力行業(yè)精益化IT支撐平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了信息通信系統(tǒng)建設(shè)、建轉(zhuǎn)運(yùn)、運(yùn)維全過(guò)程管控，提高運(yùn)維效率和系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，全面支撐送端電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)電力生產(chǎn)中樞神經(jīng)網(wǎng)的健康、穩(wěn)定運(yùn)行。平臺(tái)的建設(shè)和應(yīng)用，使得電網(wǎng)信息通信運(yùn)維人員的人均運(yùn)維資產(chǎn)能力從100萬(wàn)元提升至500萬(wàn)元的水平；提高工作準(zhǔn)確性，減少運(yùn)維工作量，系統(tǒng)巡檢工作量由原來(lái)每次2h縮減到現(xiàn)在30min。圖6為信息系統(tǒng)資源配置關(guān)系和通信網(wǎng)絡(luò)智能檢修應(yīng)用場(chǎng)景。

“十三五”國(guó)家電網(wǎng)在新疆投資超千億元，精益化IT支撐平臺(tái)在電網(wǎng)智能化應(yīng)用方面前景廣闊，對(duì)新疆維吾爾自治區(qū)打造國(guó)家能源基地戰(zhàn)略具有重要意義。同時(shí)，為保障智能電網(wǎng)安全建設(shè)和全球能源互聯(lián)網(wǎng)的推廣應(yīng)用，平臺(tái)將緊跟信息通信系統(tǒng)運(yùn)維的最新技術(shù)發(fā)展，并應(yīng)用于平臺(tái)的功能擴(kuò)展和技術(shù)提升。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.24.020