李嘯（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072）

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基于數據交換系統(tǒng)水電站集控中心信息化建設

李嘯（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072）

本文通過分析水電站集控中心信息化的現(xiàn)狀，說明了數據交換系統(tǒng)建設的必要性。通過回顧水電站集控中心數據交換系統(tǒng)的設計思路和原則，總結了基于數據交換系統(tǒng)水電站集控中心信息化建設的總體設計方案。

水電站；集控；信息化

1　概述

1.1 水電站集控中心各系統(tǒng)信息化現(xiàn)狀

隨著水電站集控中心集控中心各系統(tǒng)的陸續(xù)建設，以及生產、管理業(yè)務的需要，公司及集控中心各系統(tǒng)將有大量數據產生、歷史數據的存儲以及這些數據的共享及內部和外部交換，包括集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)，水調自動化系統(tǒng)、電能量采集及報/競價系統(tǒng)、繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)、生產報表管理系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)將陸續(xù)先后建設并將互聯(lián)。

由于這些應用系統(tǒng)關心電力對象的不同方面、對電力對象有自己專門的建模方法，相互之間很少設計成能夠進行自由的數據交換，使得各個應用系統(tǒng)在信息上成為相對孤立的“信息孤島”，不易與其他功能區(qū)域交換數據或在企業(yè)范圍內實現(xiàn)集成。

1.2 數據交換系統(tǒng)建設的必要性

為了實現(xiàn)企業(yè)信息的有效、綜合利用，實現(xiàn)多平臺、多系統(tǒng)之間的數據共享，需要按照網絡安全防護的要求，進行統(tǒng)一整體規(guī)劃。

數據交換系統(tǒng)能提供各子系統(tǒng)的接入接口，實現(xiàn)數據交換系統(tǒng)和其他信息系統(tǒng)的有機結合，以統(tǒng)一的接口規(guī)范實現(xiàn)數據自動提取、數據轉換、數據發(fā)送、數據校驗、數據審核，同時支持數據同步、歷史數據遷移等功能。它能為不同數據庫、不同數據格式之間，提供進行數據交換服務的平臺。

數據交換系統(tǒng)是一個整合的平臺、信息及應用的樞紐，建設目標要實現(xiàn)主要三個方面整合：數據整合、內容整合、應用整合。

數據整合：應整合集控中心各系統(tǒng)及電站的電力生產信息、電量信息、電力市場及報價信息、水情氣象、樞紐信息、生產管理信息、工程建設信息、合同信息、財務信息、設備物質信息、投資信息數據、管理信息等，以實現(xiàn)內部多系統(tǒng)之間數據共享和透明傳輸的需要。

內容整合：為規(guī)范公司以及各部門、下級單位的信息發(fā)布以及維護，實現(xiàn)各種內容的信息發(fā)布，規(guī)范統(tǒng)一信息發(fā)布、統(tǒng)一用戶權限管理。

應用整合：全面整合公司辦公自動化系統(tǒng)功能，郵箱、待辦事宜、公文查詢、收文管理、發(fā)文管理、網上討論區(qū)等應用模塊的集成，實現(xiàn)用戶統(tǒng)一登陸入口。

2　水電站集控中心數據交換系統(tǒng)建設

2.1 水電站集控中心數據交換系統(tǒng)的目標為

（1）實現(xiàn)跨安全分區(qū)的異構系統(tǒng)之間透明的數據交換，建立完善的數據共享體系以及統(tǒng)一的編碼體系及規(guī)范。

（2）形成統(tǒng)一的、集中的生產數據中心，對數據在經過加工處理后形成面向主題的數據庫，供各類相關應用的作為數據源和分析源。

（3）數據交換系統(tǒng)的建設可以為公司實現(xiàn)生產和經營目標提供有力的技術支持，同時為公司現(xiàn)代化管理打下堅實的基礎。

2.2 數據交換系統(tǒng)的總體設計方案和原則

2.2.1 總體設計方案

數據交換系統(tǒng)的總體設計方案為：在非實時控制大區(qū)Ⅱ區(qū)、管理信息大區(qū)分別建設一個以IEC61970/61968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據交換系統(tǒng)。

數據交換系統(tǒng)中的所有信息都來自于各相關系統(tǒng)，其它綜自子系統(tǒng)的模型、設備信息以標準CIM/XML方式在數據交換系統(tǒng)中統(tǒng)一建模。通過數據交換系統(tǒng)的建設和各系統(tǒng)的整合，整個集控中心中的信息應是單點維護、自動同步、統(tǒng)一使用的。

數據交換系統(tǒng)應采用總線型集成、模型驅動的成熟產品和技術，盡量避免采用定制化的接口開發(fā)，并借鑒和采用國際上相關的行業(yè)標準進行規(guī)范化設計、規(guī)范化實施。

（1）體系架構

應采用基于SOA標準架構、遵循分層構件化及應用模塊化的設計原則。遵循國際開放式標準和規(guī)范，采用基于面向對象的應用開發(fā)體系。

（2）數據接口及總線

為了建立水電站集控中心全局的數據交換系統(tǒng)和信息資源平臺，投標人應以IEC61968標準為基礎，制定整體的集成模型和策略，采用統(tǒng)一的接口標準，將水電站集控中心的各類應用系統(tǒng)都接入到統(tǒng)一的集成總線。

（3）數據模型

為實現(xiàn)各應用系統(tǒng)數據的共享和企業(yè)全局的統(tǒng)一元數據倉庫，數據交換系統(tǒng)的數據模型應主要參照 IEC61970/ 61968CIM模型，同時也要可以支持對CIM模型進行擴展的功能，當CIM模型標準不滿足水電行業(yè)特性需求的情況下可以參照其他通用標準。

2.2.2 設計原則

（1）安全性原則

集控中心數據交換系統(tǒng)將部署于安全Ⅱ區(qū)及管理信息大區(qū)，其涉及與各生產系統(tǒng)的數據接口和應用整合，因此在系統(tǒng)硬件、軟件、網絡、應用等方面具備完善的安全措施保證系統(tǒng)的可靠運行，同時在系統(tǒng)故障時具備方便快捷地隔離和消除故障的技術手段。

系統(tǒng)的部署滿足國家有關二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定的要求。

（2）可靠性原則

數據交換系統(tǒng)將與多個應用系統(tǒng)進行數據交互，保證在對現(xiàn)有系統(tǒng)海量數據抽取、處理的過程中不影響現(xiàn)有系統(tǒng)的運行和性能，同時支持將來其它應用系統(tǒng)的數據共享、查詢和二次開發(fā)。

①系統(tǒng)的冗余機制：系統(tǒng)的配置方式采用全分布式的體系結構，主要服務器采用雙機主備。

②軟件可靠性：系統(tǒng)的軟件嚴格按照CMM2級或以上軟件開發(fā)過程管理和控制國際規(guī)范進行開發(fā)，并經過充分測試，程序運行穩(wěn)定可靠。系統(tǒng)具有進程管理功能，監(jiān)視各個應用和任務的運行狀態(tài)，當進程運行不正常時 （如嚴重超時不能退出、長時間掛起不能啟動等），可以保證故障及時發(fā)現(xiàn)、定位、報警、切換、隔離、恢復。

③系統(tǒng)集成的可靠性：系統(tǒng)的軟、硬件產品遵循國際國內標準，以保證不同產品集成在一起能可靠地協(xié)調工作。系統(tǒng)具有可靠的備份，保證在系統(tǒng)故障時，能盡快地恢復系統(tǒng)的運行。

④數據傳輸的可靠性：確保數據傳輸的可靠性，保證數據不丟失。

（3）標準化原則

數據交換系統(tǒng)應符合國際或國家標準，采取組件化/模塊化/分層的設計思路，采用分布式開放體系結構，全面支持IEC61970/61968CIM/CIS標準，采用面向服務對象技術和組件技術，能夠實現(xiàn)各應用系統(tǒng)的數據交換、共享和綜合開發(fā)利用。

（4）開放性原則

①系統(tǒng)在網絡結構、硬件和軟件的選擇配置上遵循開放性的原則，以達到系統(tǒng)的可擴充性、可維護性。在計算機、網絡設備、外部設備、操作系統(tǒng)、開發(fā)環(huán)境、數據庫系統(tǒng)的選型時，選用符合模塊化設計、遵循國際標準的產品。

②系統(tǒng)中的各個計算機之間及與外部計算機的通信采用國際國內標準以及TCP/IP協(xié)議，充分體現(xiàn)系統(tǒng)的開放性，以達到開放系統(tǒng)的互連。

③系統(tǒng)的支撐軟件和應用軟件采用模塊化設計，功能模塊之間采用標準化的接口，提供應用編程接口，支持用戶應用軟件程序的開發(fā)，保證能和其它系統(tǒng)互聯(lián)和無縫集成。

（5）先進實用原則

數據交換系統(tǒng)注重先進性和實用性的統(tǒng)一，以實用為目的，合理選用各類成熟、先進技術，盡可能使用成熟的軟件包/平臺，避免大量的從底層/中間件平臺開始的自行開發(fā)，以降低采購、實施及維護成本。

（6）可擴展性原則

系統(tǒng)具有良好的功能擴展性，支持數據交換系統(tǒng)的“總體規(guī)劃、分步建設、逐步擴充、逐步升級”的發(fā)展目標，硬件設備可以根據需求逐步增加，軟件模塊可以根據功能發(fā)展逐步配置，新增加的設備和軟件應與原系統(tǒng)構成一體化的系統(tǒng)，而且不影響原有系統(tǒng)的可靠運行，滿足集控中心應用系統(tǒng)不斷發(fā)展和完善的要求。在統(tǒng)一支撐平臺基礎上，利用系統(tǒng)提供的內置語言，允許用戶在不修改原有代碼、不改變已有的應用和系統(tǒng)軟件的情況下隨時根據需要，加入新的應用，對系統(tǒng)進行擴充和修改。

數據交換系統(tǒng)符合跨平臺設計要求，支持多種平臺和混合平臺設計，同時提供符合國際標準API接口 （如CIS、CIM/ XML、SQL、文件等），具有靈活的可移植性和與多類型計算機設備和操作系統(tǒng)的可兼容性。保證在增加新的設備、采用新的技術和進行業(yè)務擴充時，不再更換已有系統(tǒng)，以保證數據的延續(xù)性和企業(yè)的投資，應滿足中游電站接入時的擴充或通用的需求。

（7）可管理易維護原則

數據交換系統(tǒng)應提供方便、友好的管理、維護工具及界面，方便運行管理人員對系統(tǒng)進行相應的設置、修改、管理、維護。

數據交換系統(tǒng)具備統(tǒng)一維護功能，除特定的參數需要在應用系統(tǒng)中維護外，其他參數均可通過數據交換系統(tǒng)維護后，并同步更新至其他系統(tǒng)的數據庫，保證各應用系統(tǒng)與交換系統(tǒng)在圖形、電網模型和數據方面的一致性和同步性。

3　總結與展望

數據交換系統(tǒng)的建設可以為電力公司實現(xiàn)生產和經營目標提供有力的技術支持，同時為電力公司現(xiàn)代化管理打下堅實的基礎。

數據交換系統(tǒng)通過采用商用中間件軟件，實現(xiàn)跨安全分區(qū)的異構系統(tǒng)之間透明的數據交換，建立完善的數據共享體系以及統(tǒng)一的編碼體系及規(guī)范，從而形成統(tǒng)一的、集中的生產數據中心，對數據進行加工處理，形成面向流域電力生產的主題數據庫，供各類相關應用的作為數據源和分析源。

在大數據技術飛速發(fā)展的時代，基于數據交換系統(tǒng)系統(tǒng)的信息化建設將具有更加廣闊的發(fā)展空間。

［1］劉 軍.淺談水電站集控中心通信系統(tǒng)建設［J］.信息通信，2013（03）.

［2］李宏國.水洛河流域集控中心建設與運行管理模式探討［J］.四川水力發(fā)電，2013（S1）.

［3］王全亮，張曉林，戈 鵬.基于智能聯(lián)合調度的流域梯級電站集控中心信息化管理［J］.中國管理信息化，2016（03）.

李 嘯（1986-），男，工程師，研究生，主要從事水電站機電二次等相關工作。

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2095-2066（2016）07-0094-02

2016-1-16