电网调度业务主数据应用研究

2020-01-07王晋川赵金石何彩红

山西电力 2019年6期

关键词：数据管理调度调控

王晋川，赵金石，何彩红

（1.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原 030001；

2.国网黑龙江省电力有限公司，黑龙江哈尔滨 150001；3.国网朔州供电公司，山西朔州 036002）

1 调度主数据现状分析

1.1 背景

主数据是指描述和反映企业核心业务实体的数据，可跨专业、跨部门共享，并能重复使用的全局型数据，如客户、员工、物料清单、物资设备、财务资产、供应商、账户和组织部门等关键信息[1-5]。目前，企业信息化主要基于“点线面”由简单到复杂进行建设拓展，在推进过程中由于缺乏统筹考虑与同步规划，数据资源散碎于多个同构或异构业务系统中，普遍出现了所谓的“信息孤岛”问题，造成数据孤立零散、集成共享度低[6-7]。鉴于此，迫切需要对散存于各业务系统中不完整、不准确、不一致的主数据进行规范化、标准化管理，打破信息孤岛，确保数据关联共享准确、高效，进而挖掘数据资源价值，有效优化数据资源配置，提高企业运营效率和效益。

目前，包括烟草、交通航运等大型企业对主数据管理应用均开展了系列探索和相关研究，并取得了一定的成果，但对电网公司调度业务的主数据研究相对较少，除文献[8] 以数据整合的技术思路给出了电网调度数据资源的主数据管理方案外，其他鲜见此方向的研究报道。本文在现有调度主营业务基础上，划分并筛选调度业务主数据分类，并在企业内部各专业“跨、深、联”上明确实际业务逻辑关系，兼顾了宏观顶层设计与具体技术路线的落地实施。

1.2 主数据管理现状

主数据管理主要包括主数据梳理、建模、集成和服务4 个方面。规范主数据一致性，统一主数据属性、分类、编码，辨识公司涵盖各种业务执行范围内的主数据，梳理主数据清单，厘清来源、分布，保证公司业务运营范围内主数据一致、完整、准确并唯一。建立主数据模型，基于主数据由申请、创建、审核、发布、维护、变更到删除的全生命周期，搭建了以主数据信息管理平台为中心，通过信息技术平台统一维护、分发主数据。制定管理制度，设置组织体系，明确管理分工，实现横向各业务应用与纵向总部、省市公司层级间的集中管控，全面保证主数据产生、使用流程中的标准、质量及安全。

电力调控中心为电网主营业务中的核心部门，其内部有设备监控管理、调度计划、继电保护、系统运行、新能源、自动化等业务分工，对外与发展规划、基建、设备、营销等业务往来，数据交互频繁，但尚未形成有效的主数据管控模式。对此，电网调度主数据管理可从主数据梳理、建模、集成和服务4 个方面着手研究。

a）主数据梳理。基于主数据管理理论，对调度、方式、计划、保护、新能源、自动化、技术管理、综合管理八大业务领域的业务工作、信息流过程进行分析，梳理主要的数据主题，寻找关键的主数据。

b）主数据建模。从业务上分析公司各专业对调度主数据的需求，明确电网调度主数据类型、范围，制定主数据应用标准，构建灵活可扩展的主数据模型，在电网调度业务持续发展中，根据业务需求支持更多新增类型的主数据。

c）主数据集成。调控业务数据中，因电网模型、表单字段信息不一致、编码不统一，在不同业务系统有多个维护主体，需通过主数据管理方式，统一注册对象，建立数据整合机制。

d）主数据服务。梳理电网调度主数据，厘清与公司内外部运营业务的勾稽关系，按数据资源需求流动，构建电网业务运营下的数据资源流全景视图。通过公司面向服务架构SOA（service-oriented architecture）发布为网络服务方式，供给调度主数据需求对象。

2 电网调控业务主数据管理需求

随着特高压智能电网的建设发展，电网调控业务量日趋庞大，电网调控业务管理同步发生了重大改变，调控业务与其他专业的融合进一步深化。调度数据管理方面逐步暴露出的问题有：结构化、非结构化、半结构化数据混杂，主数据管理困难，数据标准多样，缺乏统一的数据管理平台，数据共享和交互复杂低效。调度业务应用系统中由于缺少统一主数据管理的技术标准和解决方案，无法从调度业务的整体层面实现对主数据的统一管理。价值信息分别存储于独立业务模块系统中，设备模型、编码等核心信息常出现不一致现象，当内外业务需要数据交易时，只能重复进行数据中间转换。主数据规范性差、难于共享，既增加了系统维护工作与成本，又因维护的复杂程度高，降低了数据质量，造成电网建模分析数据偏差大，影响正确分析决策，严重妨碍了电网系统智能化水平的提高。

基于当前现状，加强主数据管理显得尤为迫切，亟须优化调度主数据，建立统一管理流程、标准规范、组织管理，搭建数据共享平台，制定全生命周期主数据管理机制，从数据源头产生到应用，保证全网范围内主数据编码和模型实时一致，进而使调度主数据共享和集成保持畅通。

3 电网调度主数据建模

3.1 主数据梳理

当前智能电网调控技术支持系统核心业务功能分为实时监控与预警、调度计划、安全校核以及调度管理4 类，图1 给出了这4 类核心业务流程中调度主数据的勾稽关系[9]。

实时监控与预警主要通过安装在发电厂、变电站以及输配设备上的釆集和监控装置，通过自动化系统主站实时监测电网实时数据、历史数据和断面数据，全面掌握电网运行工况，通过自动化控制及人工调度指令，对电网运行进行实时监控。

调度计划模块根据历史负荷信息、水文信息、交易计划、检修申请等信息，开展负荷预测，合理安排发电机组出力计划、检修计划，指导电网运行控制。

安全校核基于电网实时与历史运行数据，根据网架结构、运行方式等，对电网运行的静态、动态、暂态等各类安全稳定性、经济性进行仿真计算，用于指导调度计划安排、运行方式调整。

调度管理主要对电网调控运行各方面工作进行管理，具体内容有风险管理、应急管理和系统运维管理以及专业报表管理、各类运行信息的管理等。

4 类调度业务数据可分为电网设备档案类数据、电网运行类数据以及调控管理数据等。其中，电网设备档案类数据是调度信息资源的核心部分，包括一、二次设备以及相关参数；电网运行数据和以设备为对象的电网运行采集信息；调度管理数据包括各专业工作流程及管理信息，如计划、检修等。运行数据和大多数调度管理数据与电网设备联系紧密。图2 为调控业务与其他业务主数据映射关系。图2中的电网设备主数据，除在调控系统内进行交互使用外，同时根据需要提供给决策、设备、交易、安监、营销、财务等专业部门。

图1 调度业务、系统及数据的关系

通过业务、系统及数据梳理，可界定调控主数据包括电网主设备、人员信息、组织机构，此类数据可为各企业内系统共享应用。其中，电网设备是电网调度业务的主要对象，是调度业务最为重要的“黄金”数据。从电网实体上分析，电网（输电区域）、厂（站）、线路，以及机组、断路器、刀闸、母线、负荷、变压器、补偿装置7 类主设备，是调

度业务的主要对象，可定义为调控业务主数据。

3.2 主数据模型

图2 调控业务与其他业务主数据映射关系

公共信息模型CIM（common information model）标准描述了电力系统资源及其网架结构的数据模型，它通过运用对象类与对象类关系体现电力系统资源。CIM 定义了电网主设备模型，还为电网设备关联关系提供标准拓扑结构，拓扑包运用的2 个关键数据类型分别为端点和连接点。CIM 模型是一种层次模型，电网或电厂为根节点，下级节点分别是厂站、间隔、设备、电压等级、测控装置等模型。

调度主数据建模需要对各级调度机构、分属于各类系统中不同结构模型进行同一化改造，主要以电网主设备核心模型，按业务关联关系衔接组合。主数据管理策略确保了电网设备模型在各应用系统中结构一致，所以同构化过程的关键如下：一是数据编码与命名规则一致，因为各调度机构中应用系统各异，ID 编码和NAME 命名不同，模型衔接过程需要将编码和命名基于注册管理机制统一进行处理；二是将异构数据信息同构化转换，统一遵循CIM 技术标准建模，便于适应并满足不同业务的差异化需求和标准。

设备主数据至少包括2 个基础属性：主数据编码和主数据名称。其中，主编码（ID）是唯一标识区别于其他数据的属性，称为“主键”，主数据名称（NAME）代表数据名称。另外，调度主数据把能反映设备间拓扑关系的归属为关系属性，作为“外键”；为满足未来业务扩展需要，主数据可设置扩充属性。

对于主数据名称，可参考调度名称的相关规范来制定，建立统一的数据编码及命名技术标准，调度主数据名称格式分为两类：通过各电压等级电网和发电厂站中的间隔、线路设备部件属性划分。调度主数据名称均采用一次命名，但不包括“间隔”和“属性”。主数据名称的描述（元数据）如表1所示。

表1 描述调度设备名称的元数据

在一次设备主数据基础上，可对其他类型设备数据建模，包括调控业务常用的电网SVG 图形、设备台账及参数的电网模型。调控业务数据与一次设备数据的逻辑关系如图3 所示。

图3 调度一次设备主数据和其他设备数据的关联图

4 调度主数据集成及服务

通过系统建设，实现调度专业主数据的集成和服务。系统功能包括数据对象注册、发布、维护等，调度主数据集成服务的整体流程如图4 所示。

4.1 对象注册及建模

数据对象注册完成主数据全局唯一命名标识的生成，主要思想是：调度机构的应用系统创建主数据时，向数据中心注册机申请数据对象的标识码与命名，同时对主数据进行注册、查重和关联匹配，注册生成对象编码并完成数据建模，经过模型挂接处理后，提交调度主数据库。

为确保用户录入或导入信息的准确性、规范性，调度数据对象建立命名核查模块，可进行内部数据命名域枚举、关键要素运算和推理，核查对象命名和编码（ID）是否一致，使电网调度数据统一管理得到保证。对象ID 存储于全局数据库中，可进行索引、查询，同时可被多级调度机构使用。

4.2 数据发布

数据发布包括2 种方式：一是被动式数据服务，基于建立的通用模型发布数据服务组件，应用客户需要查询服务获取模型；二是自动式数据服务，订阅分发服务数据，包括接发数据订阅申请、分发客户订阅内容，同时对系统管理模块的系统数据和内部数据进行自动维护。自动数据服务时，客户可将需求数据从数据产生源头发布到多目标服务器，保证了不同终端数据库同步自动更新，实现数据一致性。订阅模式实时高效，同时具有灵活性，如数据模型更改变化，主数据系统会同步将模型数据增量集发布至所需应用系统。

图4 调度主数据管理模块结构

4.3 模型维护

维护功能包括模型增删改、清洗、拼接等。主数据管理系统部署图模一体化的建模工具，可实现电网设备主数据的集中维护，确保电网设备模型关键基础的完整一致与准确。通过统一主数据管理规范和业务数据维护技术标准，各业务应用系统需求方获取主数据管理系统发布的电网设备模型后，均可利用本系统模型维护工具，实现相关模型的维护。

5 管控机制

为使调度数据的标准、维护、使用等相关工作保持常态高效，要协同建立整套调度主数据管控机制，完善组织机构和管理制度，制定闭环管理模式，定期跟踪评估调度数据质量，制定内部各单位部门对所属系统的数据管理责任，在主数据管理全流程中约束监督。

数据管控应具备横向协同与纵向直控的能力，实现调度不同层级统一逐级规划，实现由顶层规划指导到方案设计落地实施，实现规划、可研、设计和项目建设的高效递推，建立必要的数据质量评价标准，有效发挥调度数据资源挖掘能力。

在组织架构上，成立跨部门包括调度专业在内的统一数据管控机构，统筹公司信息规划实施，与企业内部各业务部门共同管理数据资源，并各司其职地协同管控。确定调度数据规划、数据资源优化配置的重大事项，确保各业务部门深度实践调度数据资源管控，挖掘本专业数据需求使用价值，有效负责管理规范与技术标准制定，同时监督考核数据质量管理。

管控机构应确保公司运营管理层、调控专业部门和业务部门的沟通成为常态，通过明确管理制度，消除随意临时性指派，规定数据应用管理者的具体权责，并纳入IT 流程框架确保管控有效。