楊 子，彭 偉，謝小艷，孫 儀，陳天宇，徐自力

(國網(wǎng)安徽省電力有限公司，安徽 合肥 230022)

0 引言

電力調(diào)度控制中心為了應(yīng)對日益發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)模，針對于不同生產(chǎn)場景，運用自動化技術(shù)配備了相應(yīng)的信息系統(tǒng)，例如SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)系統(tǒng)[1]、操作指令票擬寫系統(tǒng)[2]、電量統(tǒng)計系統(tǒng)[3]等，幫助實現(xiàn)更加安全經(jīng)濟(jì)的電網(wǎng)調(diào)度運行。但各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源目前還無法便捷的獲取，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)來源不一致、格式不一致、存儲不一致等。同時，電網(wǎng)的各信息系統(tǒng)經(jīng)過多年的運行，已經(jīng)積累了大量的歷史數(shù)據(jù)。這些豐富的歷史數(shù)據(jù)中，蘊藏著電力系統(tǒng)運行的歷史特性，也展示了各區(qū)域電網(wǎng)運行的不同特點。通過相應(yīng)的技術(shù)可以從中總結(jié)、挖掘出豐富的經(jīng)驗及規(guī)則[4,5]。但是，當(dāng)前這些數(shù)據(jù)散落在各系統(tǒng)內(nèi)部各自的數(shù)據(jù)庫中，相互之間缺乏關(guān)聯(lián)。當(dāng)需要綜合考慮來源于兩個及更多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)時，如冰雪災(zāi)害對電網(wǎng)運行的影響[4]、負(fù)荷與溫度之間的關(guān)系[5]，往往無法從某單一的數(shù)據(jù)源中直接獲取所需的綜合信息。尤其是電網(wǎng)運行信息還具有安全大區(qū)和生產(chǎn)大區(qū)這樣分區(qū)部署的特點，當(dāng)數(shù)據(jù)源分散在不同的安全區(qū)域時，相關(guān)的數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計變得更加困難。

在調(diào)度員實際的工作中，經(jīng)常遇到各類數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計、報表制作、展示數(shù)據(jù)等工作，需要調(diào)度員綜合多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。當(dāng)前，省地縣調(diào)業(yè)務(wù)多通過調(diào)度電話或內(nèi)網(wǎng)郵件層層聯(lián)系。在故障統(tǒng)計、地區(qū)負(fù)荷新高、新能源機(jī)組分布及并網(wǎng)容量能等上報過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)上傳下達(dá)不一致，耗時耗力。同時，調(diào)度機(jī)構(gòu)的歷史數(shù)據(jù)分析也缺乏相應(yīng)方便快捷的手段。因此，國網(wǎng)安徽省電力有限公司電力調(diào)度控制中心亟需有一個統(tǒng)一的平臺或端口打通省地縣調(diào)調(diào)控業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸流程，通過收集、存儲、組織、管理、分析、加工多個系統(tǒng)的綜合數(shù)據(jù)，形成電網(wǎng)省地縣調(diào)數(shù)據(jù)一體化管理。

1 總體方案

電網(wǎng)省地縣調(diào)數(shù)據(jù)一體化管理平臺建設(shè)的整體框架如圖1所示：整體框架主要分為三層，分別為數(shù)據(jù)獲取層、數(shù)據(jù)存儲層和分析展示層。數(shù)據(jù)獲取層是指從調(diào)度系統(tǒng)、電能系統(tǒng)等數(shù)據(jù)來源中進(jìn)行抽取，并且將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一格式，再加載到調(diào)度的數(shù)據(jù)集成中。數(shù)據(jù)存儲層則是對于調(diào)度數(shù)據(jù)集成中的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲與管理。分析展示層主要是實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析與展示。

圖1 省地縣調(diào)數(shù)據(jù)一體化管理整體框架

2 平臺實現(xiàn)

2.1 部署位置

將電網(wǎng)省地縣調(diào)數(shù)據(jù)一體化管理平臺部署在安全I(xiàn)II區(qū)(管理信息區(qū))。利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn)對各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整合、交換及抽取，以滿足各級調(diào)度系統(tǒng)(包括省調(diào)、地縣調(diào))的縱向數(shù)據(jù)交換需要，同時具備數(shù)據(jù)的展示及處理功能。

2.2 數(shù)據(jù)采集

由于調(diào)度運行的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)是相對獨立的系統(tǒng)，其設(shè)計流程、開發(fā)廠商以及代碼的架構(gòu)等均存在，并且難以統(tǒng)一，尤其是數(shù)據(jù)及文件往往采用了不同的存儲格式。因此，為了實現(xiàn)調(diào)度各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的廣域交換與數(shù)據(jù)共享，首先需要將調(diào)度各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一起來，再利用傳輸平臺來交換數(shù)據(jù)資源。

可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML(Extensible Markup Language)是一種特別適合于處理結(jié)構(gòu)化信息的標(biāo)記語言。XML易于設(shè)計和定義數(shù)據(jù)規(guī)范，擅長統(tǒng)一處理傳輸和共享數(shù)據(jù)，同時可直接被閱讀。采用基于XML標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)省地縣調(diào)數(shù)據(jù)一體化管理平臺，在實現(xiàn)任意兩個數(shù)據(jù)庫調(diào)度業(yè)務(wù)系統(tǒng)的聯(lián)合時可以做到無編程，并且結(jié)構(gòu)清晰統(tǒng)一，具有高可靠性、開放性的特點。

2.3 數(shù)據(jù)組織與管理

電網(wǎng)省地縣調(diào)數(shù)據(jù)一體化管理平臺采用統(tǒng)一對象模型，實現(xiàn)對象化的數(shù)據(jù)組織，來實現(xiàn)調(diào)度各業(yè)務(wù)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)組織與管理。電網(wǎng)省地縣調(diào)數(shù)據(jù)一體化管理平臺對于像桿塔、線路、主變、母線、線路、各運維班及變電站等客觀存在的電力對象，經(jīng)過對比建模工具，最終采用了對象動態(tài)建模工具來建立相應(yīng)的模型，并保存在統(tǒng)一的對象模型庫中。這樣的數(shù)據(jù)組織與管理不僅符合客觀實際，而且清晰明了。

2.4 動態(tài)對象建模

電網(wǎng)省地縣調(diào)數(shù)據(jù)一體化管理平臺采用了統(tǒng)一對象模型，使得調(diào)度各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與多種歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和組織更加便捷清晰。在建模的過程中，首先要建立“對象”的概念。如省調(diào)、地調(diào)、縣調(diào)、直調(diào)廠站、線路、開關(guān)、變壓器、母線等，將其模型與關(guān)聯(lián)關(guān)系保存在設(shè)備庫中，形成電網(wǎng)省地縣調(diào)數(shù)據(jù)一體化管理的基本模型。在統(tǒng)一設(shè)備庫中對調(diào)度業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一的組織和管理，使得各種數(shù)據(jù)可以通過時間軸進(jìn)行組織管理，還能在設(shè)備庫的基礎(chǔ)上進(jìn)行隸屬關(guān)系等信息的關(guān)聯(lián)。如圖2所示，發(fā)電機(jī)、變壓器作為不同的對象類型，關(guān)聯(lián)了不同的數(shù)據(jù)類別，例如電壓、電流、有功、無功等數(shù)據(jù)。

圖2 統(tǒng)一對象模型示意圖

電網(wǎng)省地縣數(shù)據(jù)一體化管理平臺對調(diào)度各業(yè)務(wù)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的存取將從原先的“測點”的模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩ο蟆蹦Ｊ?，如圖3所示。使用統(tǒng)一對象模型的電網(wǎng)省地縣數(shù)據(jù)一體化管理平臺，具有這樣的優(yōu)勢：

圖3 數(shù)據(jù)存取示意圖

(1)調(diào)度各業(yè)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)原本零散分布的數(shù)據(jù)信息可以通過“對象”的模型模式互相關(guān)聯(lián)，同時各系統(tǒng)之間的各數(shù)據(jù)資源具備了相互關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)；

(2)為電網(wǎng)省地縣數(shù)據(jù)一體化管理平臺后續(xù)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)處理及展示建立了模型基礎(chǔ)；

(3)為調(diào)度各業(yè)務(wù)系統(tǒng)實時產(chǎn)生的即時數(shù)據(jù)與調(diào)度運行管理所需要的數(shù)據(jù)提供了相互關(guān)聯(lián)的可能性。

統(tǒng)一的設(shè)備庫中對所有對象的組織與管理，并通過采用動態(tài)對象建模工具，使整個系統(tǒng)獲得了全方位建模的能力。同時，電網(wǎng)省地縣數(shù)據(jù)一體化管理平臺投運之后也可以進(jìn)行即時的修改，具有很強的動態(tài)性和實用性。

2.5 數(shù)據(jù)加工與挖掘

電網(wǎng)省地縣數(shù)據(jù)一體化管理平臺針對原始數(shù)據(jù)，根據(jù)調(diào)度運行管理人員在一線工作中不同的應(yīng)用、生產(chǎn)需求進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理、預(yù)處理、數(shù)據(jù)可視化等二次加工，進(jìn)一步再實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、加工及信息挖掘。電網(wǎng)省地縣數(shù)據(jù)一體化管理平臺數(shù)據(jù)加工的規(guī)則可通過規(guī)則編輯器修改相應(yīng)的加工規(guī)則庫，再輸入數(shù)據(jù)加工服務(wù)器，由數(shù)據(jù)加工服務(wù)器完成數(shù)據(jù)加工工作，其過程如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)加工的過程

經(jīng)過數(shù)據(jù)加工后，電網(wǎng)省地縣數(shù)據(jù)一體化管理平臺可以形成不同層次的數(shù)據(jù)。對粒度粗細(xì)不同、用戶需求不同、存儲數(shù)量級不同等數(shù)據(jù)，可以定義個性的管理策略。例如，對安徽電網(wǎng)全網(wǎng)及16個地市的當(dāng)日最大負(fù)荷、最小負(fù)荷、最大受進(jìn)電力、最小受進(jìn)電力、新能源最大出力等重要運行數(shù)據(jù)保存20年。對全網(wǎng)發(fā)電量每日的分鐘級刷新數(shù)據(jù)保存12個月，而對各個直調(diào)機(jī)組每日發(fā)電量的分鐘級刷新數(shù)據(jù)僅保存6個月。同時在每日規(guī)定的時間節(jié)點，及時將調(diào)度運行的數(shù)據(jù)備份到備份庫中，騰出運行庫的空間，使得運行庫中保持相對穩(wěn)定、有效、可用的實時數(shù)據(jù)。

電網(wǎng)省地縣數(shù)據(jù)一體化管理平臺的數(shù)據(jù)挖掘可從多角度、多層面地展示各數(shù)據(jù)資源，使寶貴的一線生產(chǎn)的數(shù)據(jù)資源為電力調(diào)度控制運行提供有力的科學(xué)支撐，同時，還可以為中長期的電網(wǎng)規(guī)劃、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展等事件提供數(shù)據(jù)參考與決策依據(jù)。

3 數(shù)據(jù)一體化管理平臺應(yīng)用展示

3.1 綜合查詢

電網(wǎng)省地縣數(shù)據(jù)一體化管理平臺以WEB方式運行，可通過瀏覽器訪問。在綜合查詢中，當(dāng)前查詢主題所涉及的數(shù)據(jù)，完全由后臺的數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)提供?？梢詮漠?dāng)前的查詢主題中，獲取相應(yīng)的信息，并享受到由各種信息分組、數(shù)據(jù)排序與多方位比較帶來的便利。如圖5所示，查詢時還可以支持模糊查詢等。

圖5 數(shù)據(jù)查詢界面

3.2 報表調(diào)閱

報表是用來體現(xiàn)電力行業(yè)各方面運行情況時各個方面的數(shù)據(jù)最常見的書面方式。電網(wǎng)省地縣數(shù)據(jù)一體化管理平臺，可直接在網(wǎng)頁上查閱、打印或保存相關(guān)報表。用戶能夠選擇多種方式、從多角度獲取生動、形象、直觀的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，從而對生產(chǎn)運行與管理起到更好的輔助指導(dǎo)作用。

如圖6所示，該頁面是報送模板界面。用戶可以在系統(tǒng)中添加新的模板、下發(fā)報表模板、審核報表等。更加靈活地實現(xiàn)省地縣層面調(diào)度數(shù)據(jù)一體化管理。

圖6 報表模板界面

3.3 數(shù)據(jù)可視化與數(shù)據(jù)挖掘

電網(wǎng)省地縣數(shù)據(jù)一體化管理平臺采用“多層數(shù)據(jù)塊組合”的技術(shù)路線，可以方便地定義調(diào)度各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊及關(guān)聯(lián)關(guān)系。從而可以實現(xiàn)報表的直接Web發(fā)布或以郵件形式發(fā)送給指定接收者。

該平臺內(nèi)置可視化圖元庫，包含各類可視化展現(xiàn)形式?？梢匝杆賹⒄{(diào)度各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)指標(biāo)與圖元相關(guān)聯(lián)，可以呈現(xiàn)形式多樣的報表形式，例如餅狀圖、柱狀圖等。對于發(fā)現(xiàn)調(diào)度各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)及其相互之間的聯(lián)系，并進(jìn)一步得出有價值的信息有所幫助。

4 結(jié)語

電網(wǎng)省地縣數(shù)據(jù)一體化管理平臺從電網(wǎng)調(diào)度控制運行的實際需求出發(fā)，解決了各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源無法實現(xiàn)共享的難題。平臺具備收集、存儲、組織、管理、加工調(diào)度生產(chǎn)數(shù)據(jù)的能力，并提供靈活的自定義報表、數(shù)據(jù)挖掘及展示等功能，使得省地縣調(diào)的縱向數(shù)據(jù)傳輸能力得到顯著改善。