基于多维度的电力系统调度报表数据改造提升方案

刘显茁，翟 哲，张 勇，王 巍，邱生敏，张 坤，张德亮，郭自豪

(1.南方电网电力调度控制中心，广东 广州 510623；2.北京清大科越股份有限公司，北京 100084)

0 引言

电网调控运行需要对大量数据进行分析，对系统运行机理、运行策略等做出判断，进行全方位的综合决策[1]。而调度中会产生运行方式、调度计划等多种报表，这类报表涵盖了调度运行的大部分数据。现阶段大数据技术日益成熟，面对海量的数据，调度报表的编制也面临着数据改造提升方面的挑战。

目前，针对电力报表的报送方案以及报送系统的研究较多[2-8]，但是针对报表数据改造提升方案的研究较少。为此，本文提出了一种基于多维度的数据改造提升方案。

1 新形势下电网调度数据应用

1.1 电力调度数据的发展趋势

电网调度业务主要包括运行计划、实施运行、运行评估、运行方式和运行支撑5个部分。目前，我国电网形成了不同的调度业务模式，主要的特点包括复合不断增加、电网结构日益复杂，超大规模、远距离交直流混联电网网架结构日益扩大，清洁能源发展迅速，可再生能源大量接入电网。这些新形势对于电网的运行提出了更高的要求，同时也增加了电网对数据管理方面的优化要求，电力调度应实时维护这类数据，并且进行智能辅助决策，还要加强对数据的安全校核，优化运行策略。由于特高压电网的运行，大规模互联电网要求调度自动化信息高度共享和频繁交流，因此现阶段电力调度需要建立数据高效交换和数据高度共享的环境，保证电力系统模型的拼接和数据的准确性和一致性，加强基于云计算、大数据的实时数据处理技术。新形势下，电网运行控制技术的发展，要求重新调整调度自动化系统的应用功能，且调度数据化、管理信息化对调度业务的支撑作用越来越显著，故加强数据模型的管理，完善信息化系统的功能应用，提高电力调度系统的准确度，进而提高系统对调度业务的支撑能力，才能提升大电网的智能调度水平。

1.2 电力调度数据管理现状

随着电网规模不断扩大，新能源、电动汽车和分布式电源等日益接入电网，电网的发电侧和用户侧都呈现出多样化的形态，增加了电力调度数据的数据量和数据内容。对于我国目前的电网调度数据模型和参数的维护，主要是电力调度部门和有关单位通过纸质材料上报参数模型，系统分析、保护、自动化等各专业通过手工录入的方式更新，并维护各自的数据库模型。但是在新形势下，我国电网规模快速发展，电网结构和设备变化频繁，数据模型和数据参数的维护量相当大，目前由于缺少较好的模型参数收集和整理机制，建模业务流程信息化支撑手段不足，不能够适应新形势下电网调度业务形态的发展要求，数据的改造提升任务仍然很大，主要凸显在当前离线电力系统分析和计算在线应用、设备参数运行及管理等环节分散、凌乱，数据来源不够清晰，数据的有效性较差，不能够满足不同区域间电力调度互联信息的数据交换要求。

1.3 电力调度报表改造提升方案

针对电力调度业务的数据改造管理提升，首先应当基于统一的数据管理平台，数据统一管理平台分为生产控制大区和管理信息大区。对调度数据网络和综合数据网络进行相应的管理，通过统一数据管理平台，将安全校核实时监控预警、调度计划等与主调和省调等调度单位进行沟通。通过统一数据平台的管理，能够建立包括运行类设备、规划类设备和运行方式类数据的电网计算标准数据库，为智能电网调度运行管理优化的各个功能模块提供相应的接口，同时，为传统离线计算软件、调度计算需求提供相应的计算模型导出，能够实现电网调度数据的集中管理、平台管理和流程化管理，实现各级调度数据的分级维护，统一共享。基于该数据平台，可以进行多维度电力调度数据的升级改造提升分析，完善总调接收中调上报数据接口，完善报表模块，支撑各调度一体化的月报编制要求，涵盖周、月、季、年的时间维度，通过对电厂、发电机组、输电线路、变电站、站内设备、母线和断面等多对象维度，全面揭示电力调度运行的情况，根据新形势下的需求扩展报表体系功能，运行综合评估分析，提升统计分析质量，加强调度网络安全管理等。

因此，基于统一数据平台的多维度数据报表提升管理主要包括完成调度月报、调度年报数据上报的流程化管理，实现调度周报、调度月报和调度年报等报表材料的一键生成，接入调度数据综合应用挖掘和分析应用深化，完善主题维度、时间维度、对象维度和管理维度的调度运行综合分析，评估、完成网络安全管理。

2 基于多维度的调度报表数据方案

2.1 报表功能构架

电力调度数据需要实现技术开发一体化、报表管理一体化、报表维护一体化和用户体验一体化。其中，报表管理和报表维护是属于电力调度报表数据提升的重要内容。报表管理一体化，就是要基于调度标准，遵从一体化的报表定义规范，包括地址的定义、内容和属性域等定义，保障分布式查询的正确完整；报表维护的一体化，就是需要各级调度机构上传数据统一使用由调度中心发布的标准文件模板，保障各级调度统一据分析内部系统的数据模型完全一致。为了实现这2个一体化，需要建立报表功能构架，如图1所示。

图1 功能构架

电力调度报表的功能构架可以分为横向部分和纵向部分。横向上，各级调度根据统一的调度管理要求，通过统一的数据采集器，实现与其他个体调度以及其他各级调度系统之间的各类应用和模型数据的信息交互。总调业务人员、中调业务人员和地调业务人员均可以对报表展现客户端进行相应的操作，包括HTML输出、Word输出、PPT输出、PDF输出、Excel输出和普通文本输出。通过这类输出的形式，各级调度人员进行报表的协同编制，需要根据各级调度的运行习惯以及所管辖区域内电网调度形式展开报表编制，并进行信息交互。报表的协同编制需要报表的服务端进行相应的服务提供。最后，通过多种形式的报表管理方式，对电力报表内容进行读取和发布。纵向上，在服务端，首先根据数据库、HML、Excel等存储内容进行电力调度数据源设计器和报表设计的编制，通过支持多种数据SQL查询和存储查询的数据引擎，对调度运行数据进行抽取。根据不同地区、不同级别调度人员对于调度信息需求的不同，实现相应的计算引擎处理，最终提供给各级调度人员可视化运行的展示，利用计算机图形学和图像处理技术，将数据和报表转换成图像或者图形等可显示的形式，并融合交互处理，实现调度的报表可视化。最终通过数据报送、报表下发机制，实现各级调度之间的数据和报表一体化传输与资源共享，实现数据上报的自动监控以及数据错误的自动提醒等。

2.2 报表报送模式

现阶段调度报表报送模式为中调通过Excel表格上传到总调OMS系统，实现调度月报数据的上传。本文对调度报表上传模式进行改进，通过中调OS2系统进行统计分析，并且对报表模块采用数据服务总线的形式上报到总调OMS，总调OMS继续通过报表解析模块将解析后的报表存入相应的数据库中，调度数据综合评估分析与报表系统作为最终调度报表数据的提取源头，实现总调OMS直接获取中调调度月报数据。相比原有模式，这种调度报表报送模式具有一定的优势，可以看出总调下发到中调OS2统计分析与报表的数据不再需要通过总调OMS系统的校核，从而大大减轻了调度报表的报送流程，并且通过OS2系统提高了调度报表的数据精准度。报送模式如图2所示。

图2 报表报送模式

2.3 接口实现方式

数据交换接口采用WebService方式实现，具体应用交换的数据采用标准的XML文件格式。

数据传输方法用于传输数据到接收方接口服务器。数据传输开始时，由发送方生成GUID来唯一标识此次数据交换过程，同时XML格式的数据将被转换为byte数组，保证了较大数据量的传输。

数据查询方法适用于向对端接口服务器查询数据。发送方首先生成此次查询的GUID作为唯一标识，并且传入XML形式的查询条件。对端接口服务接收到查询条件之后，调用其他应用系统查询数据，并将查询的结果组织成为XML格式，最后将此的XML格式数据转换为byte数组返回给发送方。

文件传输方法专门提供文件传输使用。发送方首先生成此次文件传输的唯一标识GUID，并将所需发送的文件通过base64编码转换后组织为XML字符串，之后系统将XML字符串转换为byte数组形式传递给接收方，接收方接口服务收到数据之后，返回是否成功或者异常标识。

2.4 数据采集与校验

电力调度报表数据提升系统能够提供多种方式、从多种业务系统中对数据进行采集，并且将信息进行加工，从而加载到所需要的系统数据库中。主要的数据采集方式包括数据库镜像、数据抽取转换加载、针对特殊情形的数据分析统计系统自带的加载软件，以及用户通过数据平台提供的API开发的数据接口软件等。通过对各类数据源的数据抽取和综合挖掘进行数据的转换，再通过数据合理性校验完成数据加载，实现总调数据库和中调数据库的数据同步，最终形成报表的可视化分析。数据校验流程如图3所示。

图3 数据校验流程

为避免出现入口数据不准确、有偏差的情况，在数据分析过程中，尤其是在数据收集和提取过程中，应当通过采用自动校验机制，预先设定数据校验规则等方式，生成可靠的基础数据。数据校验方式有基础校验和插件校验2种。基础校验实现单指标数据的限值、格式和精度等基础规则的校验，主要针对各类具体指标的数据校验；插件校验能够实现多指标间的复杂业务逻辑、公式算法(如爬坡率)等规则的校验功能。通过这2种校验方式，生成校验报告，能够给调度人员提供相应的指导。

3 多维度数据改造提升与调度智能分析决策

通过调度运行数据库的建立，实现调度运行数据的实时更新和在线匹配，从而与已建立的专家库进行比对，综合分析事故和设备运行状态信息，实现智能调度分析决策功能。由于电网调度员需要收集和处理的数据、日志和报表日趋复杂多样，分散的数据采集以及物理的网络隔离均增加了调度智能分析决策的实施难度，容易出现调度过程中的失误率。通过本文所提的多维度电力调度运行数据改造提升方案，可以打通各级调度之间以及各调度应用系统之间的数据壁垒，统一数据结构与数据标准，可以按照数据的属性包括有功、无功、电压、频率和煤耗量等进行分类，按照调度分层分区的原则进行查询，满足面向调度业务需求的数据库构建需求。

面向调度需求的数据，主要包括电网运行数据、事件型数据、运行规则类数据、知识类数据和填报类数据等。只有形成了统一的数据池，才能够在电网发生故障或其他异常情况时，触发智能分析决策系统，利用专家库和数据库的相关信息进行比对，自动生成信息报告，实现调度的辅助决策功能。本文所提出的多维度数据库提升方案，就是在不同调度级别、不同调度维度实现数据的整合提升，从而能够适应新形势大电网互联背景下，对电网调度数据应用的需求。

以多维度数据报表展示为案例，指标采集系统与调度报表管理系统可以通过相关软件功能实现可视化展示，从而完成对传统报表数据的改造和提升。其展示构架如图4所示。

图4 多维度数据展示案例

4 结束语

提出了一种基于多维度的电力系统调度报表数据改造提升方案。首先分析了新形势下电力调度数据的发展趋势，对电力调度数据的管理现状进行分析，然后给出电力调度报表改造提升方案的总体思路。基于电力调度多维度，设计相应的报表功能构架、报表报送模式和报表接口实现方案等，特别针对数据采集过程中的数据校验进行详细分析，说明数据校验在报表数据提升中的关键作用。本文的数据改造提升方案，能够在利用电力系统多维度信息的基础上形成多功能的应用模块，实现对系统的调度报表数据的规划和利用。