电网一体化调度管理系统的设计与应用

2014-03-06王晓蔚习新魁胡文平

河北电力技术 2014年2期

王晓蔚，习新魁，赵鹏，胡文平

（1.国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021；2.国网河北省电力公司，石家庄 050021）

河北省南部电网（简称“河北南网”）一体化调度管理系统，又称“河北南网省地县及电网技术中心一体化调度管理系统”（简称“河北调度管理系统”，OMS），按照国网公司“大运行”体系智能电网调度技术控制系统建设要求，一方面实现河北南网调度控制中心部门内部跨专业的高效流程管理，省调、地调、县调调度间的“纵向贯通”，充分发挥电科院电网技术中心在一体化调度管理系统中的作用，提高河北南网的调控专业管理水平，另一方面以国调3项分析制度为指导，建立统一的调控信息管理和查询系统，使OMS成为河北南网各级日常调度、生产及管理的数据支撑平台和业务支撑平台［1－6］。

1 系统总体架构

1.1 总体应用架构

河北调度管理系统总体应用架构见图1。

1.2 系统技术体系

该系统建设采用J2EE技术路线，可最大程度保证兼容性和开放性，凭借Java良好的兼容性、开放性，实现与智能电网调度技术控制系统基础平台、SG186平台集成。系统采用多层结构体系。采用以J2EE应用服务器为中心的B／S多层分布式系统构架，提供稳定、可靠、高效、可扩展的应用运行环境。

1.3 分层架构

该系统调度管理类应用运行在二次安全防护系统安全III区，即管理信息大区，主要实现调度生产业务的流程管理；规范专业管理及调控中心内部综合管理；采用时间、空间等多维度分析方法，对电网运行信息、二次设备运行信息、分析评价结果等数据进行综合挖掘分析，形成分析和评估结果并展示与发布，实现一体化、规范化和流程化的调度管理。

依据调度管理类应用功能管理层次要求，应用架构分为数据层、平台层、支撑层、业务层、管控层、决策层6层。调度管理类应用是在整合了电网模型数据、电网运行数据、电网计划数据、电网分析统计数据、电网调度管理数据，基于调度技术控制系统基础平台，通过应用开发支撑软件的快速软件集成开发支撑，构建业务处理层、应用管控层、决策分析层应用。

1.3.1 数据层

数据层即调度生产数据中心，从逻辑上分为电网模型参数数据、电网运行实时数据、电网计划数据、电网分析统计数据、电网调度管理数据五方面，通过平台层与支撑层功能支持，为业务层、管控层、决策层业务应用提供基础数据源。

图1 河北调度管理系统总体应用架构

1.3.2 平台层

平台层即调度技术控制系统基础平台，是调度技术控制系统实时监控与预警类、调度计划类、安全校核类、调度管理类应用运行的基础，负责为四类应用的集成和管理提供通用的技术支撑，为整个系统的集成和高效可靠运行提供保障。调度技术控制系统基础平台是面向服务的软件体系架构（SOA），能较好满足系统集成和应用不断发展的需要；层次化的功能设计，能有效对硬件资源、数据及软件功能模块进行良好的组织，为四类应用提供构建应用系统所必需的底层基础设施，并提供统一的模型、数据、CASE、网络通信、人机界面、系统管理等服务。与其他应用一样共用基础平台统一提供的组织机构管理、人员及用户管理、应用功能管理、角色管理、权限管理；工作流建模、工作流运行控制、工作流管理监控等基础信息管理功能。

1.3.3 支撑层

支撑层即eOMP应用开发支撑软件，是面向电力行业的调度管理类应用的开发运行支撑软件，负责提供应用开发过程中所需的各项基础技术组件和业务组件，并在调度管理类应用的运行期提供安全、稳定的运行支撑环境，见图2。

1.3.4 业务层

业务层即业务处理中心，集中了电力调度的所有业务处理和应用功能。业务处理中心为调度管理类应用提供业务处理功能，具备智能化、自动化的特点，提供辅助业务处理的智能计算分析工具；并且为作业层提供业务处理的流程化功能，具备自动化处理、可视化监控、智能化预警功能。

图2 河北调度管理系统应用系统支撑层

1.3.5 管控层

管控层即运营管控中心，主要包括业务管控、工作管控、智能预警、统计分析、考核评价等应用，这类应用为运营管控中心建立涵盖业务、工作两线，个人、部门、中心三级的“两线三级”管控体系，并且为运营管控中心提供考核评价功能，具备统计考核、评价分析的能力，加强了电网安全风险控制。

1.3.6 决策层

决策层即决策分析中心，是一个管理和决策的平台。决策分析中心提供了多维分析、统计报表、可视化分析等应用，具备电网运行关键指标（KPI）的提取及展示、各类运行信息的关联展示、系统运行趋势分析、风险预警提示等功能；提供丰富的智能化、可视化的辅助决策分析展示手段。

2 系统主要功能

河北调度管理系统主要实现电网调度基础信息的统一维护和管理；主要生产业务的规范化、流程化管理；调度专业和并网电厂的综合管理；电网安全、运行、计划、二次设备等信息的综合分析评估和多视角展示与发布；调度机构内部综合管理等。其主要功能有调度工作平台、设备运行管理、设备检修管理、电网运行管理、运行值班管理、专业管理、内部综合管理、专业流程管理。

2.1 一体化调度管理系统平台

河北调度管理系统网站采用大集中模式——省调、6个地调、99个县调以及河北电科院电网技术中心共用一套网络与硬件平台与网站管理软件系统。系统通过设计从逻辑上为省调和各地调网站提供独立的管理、维护功能及对外访问服务，并同时兼顾省、地、县三级系统和电网技术中心的稿件投递、审批以及使用监督等方面上下级互联互通的需要。

2.2 设备运行管理

设备运行管理主要实现统一设备参数管理、基建项目调度工作管理、设备退役管理、设备状态管理、定值单管理、设备缺陷管理及继电保护／安全自动装置管理等功能。

2.2.1 设备参数管理

在调度技术控制系统获取的电网模型基础上，提供对设备参数维护权限精确定义功能，可以按照专业、调度管辖范围，分专业、分级进行设备参数权限维护定义。保证设备参数维护的准确、有效、统一。

2.2.2 一体化远动信息表管理

自动化远动信息表是电网监视与控制的基础参数。河北省创造性的提出了省地一体化远动信息管理流程，即以地调信息表为基础，统一省地信息表的格式和内容；以标准化为技术手段，建立信息表审批制度和流程，省地都采用同样信息表。

省地一体化管理流程主要用于新、改、扩建工程中远动信息发生改变的情况，任何信息表的变动都需要通过流程进行审批。流程主要包括编制、初审、审核、审批、签收、执行和归档，各环节都实现了短信通知功能。

2.2.3 省地一体化缺陷管理

河北省调结合“大运行”体系下调控一体化管理模式，建立了省地一体化自动化缺陷管理流程，该流程共包含了5个环节：启动故障、故障分析、故障处理、故障验收和故障统计，各环节都实现了短信通知功能，实现了对缺陷的闭环管理。

2.3 设备检修管理

设备检修管理主要实现一次设备检修计划、二次设备检修申请等功能。河北省调结合安全内控机制建设要求，开发建设了省地一体化自动化检修流程。该流程主要用于省、地调所辖主站和厂站的检修工作，主要包括申请、审核、会签、批准、签收、开工、竣工和统计分析等8个环节。

2.4 一体化调度工作平台

河北调度管理系统工作平台主要功能包括：工作界面、工作分配、工作请示、工作协调、工作日志管理、工作计划等，系统面向河北南网所有调度单位和电网技术中心，各级单位均可登录工作平台进行日常工作管理，所有模块均与短信平台相结合，大大提高了工作效率。

2.5 电网运行管理与运行值班管理

电网运行管理主要实现操作票管理、应急预案管理、事故报告管理等功能。运行值班管理主要实现调度日志、自动化运行日志等功能。

3 系统关键技术

该系统关键技术及特点有以下几个方面。

a.系统引入集约化、一体化的管理理念，以精细化管理为基本要求，全面实现河北电力调度生产的流程化管理和规范化管理，全面实现调度生产的流程化管理和规范化管理，实现与其它专业系统及上下级调度机构间的互联互通。

b.系统综合运用数据库技术、数据交换技术在电力调度安全III区建立统一的集各种实时数据、设备资源数据、业务数据、报表分析数据于一体的调度生产数据中心，实现信息共享，并为今后更高层次的数据分析与挖掘应用奠定基础。

c.系统融合当前业务基础软件平台的理念，基于模型驱动和组件化的思想建设面向调度业务的应用支撑平台，在统一平台的支持下构建OMS系统。系统基于J2EE技术架构的多层B／S结构和组件应用的模式，实现了表现层、业务层、数据层的分离，为业务系统的扩展提供更好的伸缩解决方案。

d.在应用支撑平台的基础上，建成国内第1套J2EE技术体系，以大集中方式部署的省地县以及电网技术中心一体化调度运行管理应用系统，系统采用面向服务（SOA）架构以及“组件＋软件总线”技术，为系统构建松散耦合的体系结构，提高系统的扩展性。

e.系统标准的CIM公共信息模型提出数字电网模型的概念，并在系统中内置数字电网模型。数字电网模型是用于描述电网网架结构及网架结构中各种电力对象（如厂站、电力设备）的领域级模型。任何一级电网调度管理机构所管辖的特定电网都是数字电网模型的一个实例，是按照这套规约定义出来的描述实际电网类和对象的集合。数字电网模型是完整的，既包括对各种电力对象的描述，同时也包括对电网网架结构的描述。数字电网模型是统一的，能为电力调度的各个专业应用提供统一服务。

f.遵循WFMC（Work Flow Management Coalition）参考模型，采用工作流技术实现调度管理所需的各种流程化应用。工作流系统包括工作流设计器、工作流运行系统、工作流监控系统三部分，工作流运行系统包括工作流引擎。工作流系统提供图形化的过程建模工具，能根据实际需要实现业务过程的建模；工作流引擎支持直流、分流、同步控制等，满足流程控制的灵活性，为业务过程的优化和重组提供支撑，能提供任务激活、任务到达、任务超时等流程事件的辅助通知，工作流监控系统提供流程在线监控功能，以帮助集中监控各种流程的实时运转情况，定位业务流程的不合理环节，并可对这些流程进行干预，为业务优化、流程重组提供辅助手段。

g.采用适配器＋数据总线技术实现异构系统之间的数据交换，异构系统之间的数据交换系统采用E语言和XML作为数据交换的标准格式，使数据不仅是平台无关的，而且是厂商无关的。数据交换系统包括适配器、数据总线、控制器，使系统具备更强的可维护性、可扩充性。

数据适配器具备连接数据源，实现导入、导出功能，加密解密功能，数据传输功能，数据适配器能根据用户定义的规约在控制器的控制下将导出的数据发送到数据总线上，同时根据规约在控制器的控制下到数据总线接收需要的数据；数据总线作为数据收发／转发的网关和邮局，专门负责整个网络环境下的数据传递，数据源通过适配器将源数据发送到总线上，总线根据数据转换规约将源数据转换成目的数据，目的子系统则通过数据适配器到总线上获取已转换好的目的数据。

h.采用多级业务授权管理模式、基于角色的权限管理策略，使权限管理安全、灵活。系统支持5级业务授权管理模式：应用级授权、类型级授权、对象实体级授权、对象属性级授权和工作流授权，每级授权都能进一步细分到具体功能或操作，从而实现多粒度权限划分和管理；支持基于角色的权限管理模型，通过角色建立起用户和资源间的联系，使得权限转移和代理可以有效控制。

4 系统应用分析

河北调度管理系统共包括64个功能模块，已经上线并正常使用36个流程。该系统投运以来，总体运行稳定，实用化效果良好，河北电力调度控制中心调度控制处、调度计划处、系统运行处、继电保护处、自动化处、综合技术处、设备监控处的相关业务已经由该系统独立承载。

基于D5000基础平台的调度管理系统促进并强化了统一调度、分级管理的体系建设。在遵循统一调度原则的基础上，河北电力调度中心调度管理系统对“全网调度计划（运行方式）的编制和执行、全网的运行操作和事故处理、全网的调峰、调频和调压、协调和规定全网的继电保护与安全自动装置及调度自动化和通信系统的运行、协调水电厂水库的合理运用”等业务的统一组织、指挥、协调提供了科学的决策依据和有力的支撑。

该系统帮助电网调度机构快速采集并及时处理电网状态信息，并按照电网运行的整体需要，制定调度计划，合理安排运行方式，实现对电网调度运行的在线监视、分析、辅助决策和控制，增强调度系统驾驭大电网能力。

通过对电网运行控制类、调度计划类、统计分析类等指标的分析和评价，该系统形成了对电网控制精确性和运行方式安排科学合理性的闭环反馈机制，实现了对电网运行精细化管理，确保电网安全稳定运行。另外，强化了基础管理，完备了调度生产设备信息（尤其是二次设备信息），通过对设备的分析，能够找出影响设备稳定运行的潜在因素。

该系统建立了统一的业务模式，在管理的系统化、常态化、流程化、标准化等方面进行规范，强化了电网调度业务中各岗位的协同工作能力，消除调度生产过程中的差错和违章，消除人为责任事故的根源，强化了上级调度对下级调度的专业指导和监督。