配网生产指挥系统及其信息交互方式研究

叶卫华，王勇峰

（1.中国电力科学研究院，北京 102200；2.中建三局第一建设工程有限责任公司，武汉 430040）

1 引言

随着电网自动化的高度发展[1-2]，现在电力公司大多安装多个生产业务系统，包括配电自动化、调度自动化、营销管理及95598、用户用电信息采集（负荷控制、集中抄表）等系统，各系统分布在不同的安全区域，通过信息交互总线连接在一起。现有各系统为不同部门的特定业务需求服务，虽然系统间可以通过信息交互总线实现数据信息的交换，但配电生产运营过程涉及多个部门、专业、系统间的基于业务流转的协同配合，在这个角度上各系统间又是彼此孤立的，因此，很多电力公司希望建设一套配网生产运行指挥系统，从配网生产运行全局整合现有系统，在进行信息集成的基础上，实现对配网生产运行业务的综合指挥和全过程管理。

2 配网生产运行指挥系统分析

配网生产运行指挥系统是在配电自动化的基础上，通过配电信息交互总线集成包括生产管理系统（PMS）、地理信息系统(GIS)、状态检修系统、风险评估系统、营销GIS系统及95598系统的信息和应用，面向配电调度人员和生产运行专责人员，为配电生产运行提供综合管理和统一指挥支持。以下简称生产指挥系统。

2.1 生产指挥系统体系结构

根据对各电力公司生产运行指挥系统的需求理解，并结合大多电力公司现有的IT环境和规范，系统总体架构[3-4]在逻辑上可以分为展示层、业务层、服务层、数据层以及外部系统等。

图1 配网生产指挥系统总体构架图

展示层主要是采用基于Web方式的灵活操作控制的界面，支持基于GIS的故障分布和多维分析的展现等。

业务层是整个系统服务的核心，主要包括故障停电管理、保电管理、电网实时监控、GIS专题和移动终端管理等模块。

服务层不仅支撑系统本身的数据库和各种相关技术引擎，提供灵活多样的图表展现形式，支持多维的数据分析功能和指挥系统相关的数据层的访问，还对其他系统提供的服务进行集成和整合。

生产运行指挥系统底层的数据主要包括规则数据、生产运行数据（业务相关的数据）、按照配电网各个主题域划分的主题数据库等等。

对于生产运行指挥系统来说，外部系统主要包括生产管理系统（PMS）、地理信息系统（GIS）、配电自动化系统（DMS）、移动终端系统和营销等。

2.2 指挥系统业务体系

指挥系统体系主要包含五部分功能：故障抢修管理、保电管理、电网实时监控、GIS专题分析和移动作业终端管理。

（1）故障抢修管理

故障停电管理针对配电自动化系统故障信息和客户故障报修信息，对配网故障信息进行管理和发布，并提供故障影响的拓扑分析和影响客户分析；支持配电部门管理和发布故障处置方案，并支持故障处置状态的更新和发布。

（2）保电管理

针对配网保电需求，提供重要用户管理、重要用户电源配置管理、保电信息编制和发布等功能支持，对电力公司常规保电任务和临时保电任务进行管理和发布。集成利用营销系统的重要用户信息，对配网重要用户进行分类管理和信息发布；根据配网电网结构和运行方式设置，管理和发布各类重要用户的电源点和供电路径；根据营销客户服务需要，管理和发布常规保电任务，定义常规保电任务的相关设备和用户对象；提供对于突发保电任务信息的管理和发布，定义临时保电任务的相关设备和用户对象。

（3）电网实时监控

通过综合数据采集平台，收集来源于整个配电网的设备运行状态信息，其中包括10kV出线开关负荷/电压、线路分段开关负荷/电压、专变负荷/电压、用户在线情况等信息。

（4）GIS专题

GIS专题分析主要针对历史故障、缺陷、当前工作、计划工作、设备寿命等信息，将其内容直观展示在GIS图上。

（5）移动作业终端管理

移动作业终端管理主要实现的业务模块包括事故应急抢修单、故障记录、巡视记录、缺陷记录、带电作业票、线路一二种工作票、电缆一二种工作票等。

移动终端可以远程接收指挥中心下发的事故应急抢修单及故障设备运行状态、故障GIS截图及故障设备台账信息、历史缺陷、历史故障信息，为现场抢修人员提供较为全面的辅助信息。完成抢修任务后，抢修人员可以现场回填事故应急抢修单；抢修任务结束后，抢修人员需要将系统根据事故应急抢修单自动生成的故障记录补充完整；根据巡视计划，巡视人员可以在工作现场完成巡视记录填报，并上报指挥中心。若巡视过程中发现缺陷，可以直接进行“缺陷登记”，拍摄缺陷照片，并远程发起缺陷填报流程；生成班组可现场上报缺陷记录、缺陷图片及接收消缺任务；消缺任务结束后，生成班组可将消缺结果远程上报指挥中心；现场人员可以通过业务终端接收带电作业任务，并根据带电作业票票面内容开展现场工作，工作结束后远程进行带电作业票的回填及上报，主要包括线路一、二种工作票、电缆一、二种工作票与指挥中心之间的业务流程交互功能。

3 配网生产指挥系统设计

3.1 总体设计

系统以SOA为核心思想，基于企业架构（EA）的成果和实施经验进行系统的设计、开发和实施，系统的数据模型和接口规范遵循IEC 61970/61968及SGCIM标准和规范[5-8]。系统在与各专业平台之间共享高度融合的电网生产、运行和管理信息的基础上，集成各专业平台的应用和服务，形成一体化的生产运行支撑体系。整个系统的开发过程按照EA（企业架构）的思路进行，使得整个系统的结构稳定、便于持续改进与深化，保证系统的先进性、实用性。系统架构上体现SOA的思想，形成支持生产指挥的统一平台，实现统一的界面展示、统一的数据交换和统一的服务调用。系统数据模型上遵循IEC 61970/61968和国家电网公司SG-CIM的标准和规范，系统的集成接口满足IEC 61968的配电接口规范的要求。

3.2 与其他系统的信息交互方式

配网生产指挥系统与其他系统交互的信息类型可以是请求响应式，也可以是单向发布式；数据交互采用的协议可以是任意协议；交互的两个系统在地理位置上可以位于电力公司Ⅰ区或ⅠⅠⅠ区。因此配网生产指挥系统与其他系统交互方式一般可以采用三种方式：总线方式、点对点方式以及嵌入方式。

3.2.1 基于信息交互总线的交互

信息交互总线作为数据的传输中介，为其他业务系统提供透明数据交互通道。从配网指挥系统的角度看，想要与其他系统进行信息交互和数据交换不必再考虑对方系统在哪一个安全区、在市区局还是市局、采用什么交互协议，只要接入总线平台，使用各自的数据交互协议与总线平台交互即可，总线负责了跨级、跨区、跨协议的消息路由和响应，也就是实现了系统间的完全透明交互。传输的数据包括对实时性要求不高的实时数据与数据量不是很大的非实时的历史数据。接入总线的各系统需要满足以下要求：

（1）总线中消息格式的要求

信息交互总线内部消息参照IEC 61968标准的第三到九部分定义的消息payload标准，IEC 61968主要是支持电力行业的应用间集成，这一系列标准的目的是支持需要每几秒、几分钟或几小时就需要交换数据的应用程序，而非长时间运行的数据抽取。这一系列标准的目的是实现多种中间件服务来在应用程序间交换数据，补充（而非替代）数据仓库。使用符合IEC 61968标准的消息格式总线能够根据动词知道消息的流向，做到最小改动的动态数据分发。

（2）与总线交互的协议要求

信息交互总线目前主要支持的通讯协议有JMS、WebService、文件、FTP、Socket、邮件等主流通讯协议。根据不同的业务及平台要求可以选择不同的协议方式，总线支持传输协议转换如图2所示。

同时，信息交互总线可以跨隔离装置到达不同的电力系统安全区，各应用不必再关心安全区的问题，只处理业务逻辑即可，如图3所示。

图2 信息交互总线传输协议转换

图3 信息交互总线跨隔离支持

（3）总线中消息大小的规定及大消息处理方式

总线中由于跨隔离的原因（正向socket、反向文件）传输的单个消息最大是2M，如果传输更大的消息可以将大消息进行分割，对于不便分割的消息可以将数据以文件形式存储到业务应用服务器上，调用时将文件的URL作为参数传递，另一方通过该URL获取数据。

3.2.2 基于点对点方式的信息交互

当配网生产指挥系统与其他系统交互时传输的数据量大且实时要求较高时，系统间可通过点对点方式交互信息，双方按照约定的格式和协议传输数据。

3.2.3 基于系统之间的嵌套交互

当配网生产指挥系统与其他系统不需要数据传输时，系统间可通过链接方式交互信息，以减少指挥系统的开发工作量。配网生产运行指挥系统将链接请求传输给其他系统，其他系统将链接地址传输给配网生产运行指挥系统，指挥系统就可以监测到其他系统的所有信息。

4 结论

在电力公司安全管理模式下，基于PMS/ GIS/DMS等系统的生产指挥系统总体框架，是电力公司信息集成化发展的必然趋势，它满足企业信息传递快速、准确的要求，能够提高各级人员的劳动效率，加大各级的管理幅度，减少企业的管理层次，从而为顺利实现SG-186中的信息统一化要求创造了条件。各地、各级电力公司的管理方式有很多共性，利用这种共性和企业发展的趋势，这种信息一体化体系结构有助于电力公司的管理变革，改变电力公司的传统管理模式，增加企业的灵活性，提高电力公司的服务质量。

[1] 国家电网公司. 国家电网公司关于推进调控一体化工作指导意见[Z]. 北京：国家电网公司，2009.

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