（计算机科学与技术专业论文）能量管理系统服务子系统webs的设计.pdf

rllllllrlllflfilfllllllirulfl l l l ll l 删 y 17 6 1 , 7 | , r i | 7 | l f l i l t i l l 。 d e s i g no fs e r v i c es u b s y s t e mw e b s 烈 e n e r g em a n a g e m e n tsyst e m at h e s i ss u b m i t t e dt o s o u t h e a s tu n i v e r s i t y f o rt h ea c a d e m i cd e g r e eo fm a s t e ro fe n g i n e e r i n g b y x u el e i s u p e r v i s e dbysupervlseo p r o f e s s o rx ub a o w e n a n d s e n i o re n g i n e e rh u a n g h a i f e n g s c h o o lo fc o m p u t e rs c i e n c ea n de n g i n e e r i n g s o u t h e a s tu n i v e r s i t y j u n e2 0 1 0 明 一同t 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采刚影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被奄阅和借阅，可以公布( 包括 以电子信息形式刊登) 论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布( 包括以电 子信息形式刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生虢驻翩龇 摘要 题目：能量管理系统服务子系统w e b s 的设计 硕士研究生姓名：薛蕾 导师姓名：徐宝文 学校名称：东南大学 能量管理系统( e m s ) 是一个用于电力系统调度管理的综合自动化集成系统，他通过对 发电、输电、变电过程进行远方实时监视和控制，从而为各级供电公司进行调度管理提供技 术支撑。本文主要讨论作者所参与完成的某能量管理系统中服务子系统w e b s 的若干设计问题。 服务子系统w e b s 是能量管理系统中的一个重要子系统，具有对外信息发布、信息查询与服务 管理的功能。服务子系统w e b s 作为能量管理系统的窗口，服务于调度、运方、计划、校核、 远动等各类用户对象，因此具有很强的适应性、实时性、轻量性、稳定性和易用性。 论文的研究工作主要包括以下几个方面：( 1 ) 对服务子系统w e b s 的功能需求、系统部 署及系统架构等方面进行分析，并对几种常用的系统设计模式进行比较，提出了基于b s 模式 架构实现服务子系统w e b s 的设计方案。( 2 ) 通过选取s e r v l e t 容器技术搭建h t t p h 艮务，以w 3 c 标准s v g 作为前端展示语言与格式，并利用a j a x 技术实现客户端与服务器的通讯，从而建立浏 览器与服务器之间的异步访问模型。( 3 ) 对服务子系统w e b s 的图形文件处理进行研究，提出 了具体的应用格式和导出方式，解决了图形的图元引用，动态属性与连接属性的扩展等实际 问题。( 4 ) 结合异步访问模型，建立服务子系统w e b s 的服务实现机制，对前端展示所必须的 数据刷新服务、图形着色服务、图形事件响应等做了详细的研究设计。 此套w e b s 子系统设计方案已在某能量管理系统中得到了应用，并取得了良好的效果。 关键词：服务子系统w e b s ，能量管理系统，b s 设计模式，异步访问模型 u n i v e r s i t y ：s o u t h e a s tu n i v e r s i t y e n ts y s t e m e n e r g ym a n a g e m e n ts y s t e m ( e m s ) i sa ni n t e g r a t e da u t o m a t i o ns y s t e mf o rp o w e rd i s p a t c h i n g m a n a g e m e n t i tp r o v i d e st e c h n i c a ls u p p o r tt oa l ll e v e l sp o w e rg r i dc o m p a n yb ys u p e r v i s o r yc o n t r o l a n dd a t aa q u i s t i t i o n t h i sa r t i c l ef o c u s e so ns o m ed e s i g np r o b l e m so fs e r v i c e ss u b s y s t e mw e b so f a ne m ss y s t e m ，w h i c ht h ea u t h e rp a r t i c i p a t e d s e r v i c es u b s y s t e mw e b si sa ni m p o r t a n ts u b s y s t e m o fe m s ，w i t ht h ee x t e r n a li n f o r m a t i o np u b l i c a t i o n ，i n f o r m a t i o ni n q u i r ya n ds e r v i c em a n a g e m e n t f u n c t i o n s s e r v i c es u b s y s t e mw e b sp l a yt h er o l ea st h ew i n d o wo fe m ss y s t e m ，f a c i n gt h eu s e r f r o md i f f e r e n tm a j o r ，s u c ha sd i a p a t c h i n g ，r u n n i n g m o d e ，p l a n n i n ga n dc h e c k i n g ，e t c s oi tm u s t h a v et h ec h a r a c t e r i s t i c so fa d a p t a b i l i t y ，r e a l - t i m i n g ，l i g h t w e i g h t ，s t a b i l i t ya n dc o n v e n i e n c e t h er e s e a r c hw o r ki nt h i sa r t i c l ei n c l u d e st h ef o l l o w i n ga s p e c t s ：( 1 ) a n a l y z et h ef u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s ，s y s t e md e p l o y m e n t ，a n ds y s t e ma r c h i t e c t u r eo fs e r v i c es u b s y s t e mw e b s ，d i s c u s s s e v e r a lc o m m o nd e s i g np a t t e r n s ，a n dg i v eo u tac o n c r e t ed e s i g ns c h e m ew i t hb sa r c h i t e c t u r e ( 2 ) s e l e c tt h eh t t ps e r v l e tc o n t a i n e rt e c h n o l o g yt ob u i l dh t t ps e r v e r ，w 3 cs t a n d a r ds v ga sa f r o n t e n dd i s p l a yl a n g u a g ea n df o r m a t ，a n du s ea j a xt e c h n o l o g yt oa c h i e v et h ec l i e n ta n ds e r v e r c o m m u n i c a t i o n s ，s oa st oe s t a b l i s ha s y n c h r o n o u s l ya c c e s sm o d e lb e t w e e nt h eb r o w s e ra n ds e r v e r ( 3 ) r e s e a r c ht h eg r a p h i c sf i l ei nt h ee m s ，a n dg i v eo u ts p e c i f i cf o r m a ta n de x p o r tm e t h o d ，w h i c h s o l v e st h ep r a c t i c a lp r o b l e mo fi c o nr e f e r e n c e ，d y n a m i cp r o p e r t i e sa n dc o n n e c t i o np r o p e r t i e s e x t e n s i t o n ( 4 ) c o m b i n e dw i t ha s y n c h r o n o u sa c c e s sm o d e l s ，b u i l du ps e r v e r a li m p l e m e n t a t i o n m e c h a n i s m ，i n c l u d i n gd a t ar e f r e s h i n gs e r v i c e ，g r a p h i cr e n d e r i n gs e r v i c e ，g r a p h i ce v e n tr e s p o n s e a n ds oo n t h ed e s i g no fw e b ss u b s y s t e mi n t h i sa r t i c l eh a sb e e ni m p l e m e n t e di nac e r t a i ne n e r g ym a n a g e m e n t s y s t e m , w h i c hh a sa c h i e v e dag o o de f f e c t k e y w o r d s ：s e r v i c es u b s y s t e mw e b s ，e n e r g ym a n a g e m e n ts y s t e m ，b sd e s i g np a t t e r n , a s y e r o n o m a c c e s sm o d e l i l 】口【 1 1 1 ：! ：i 4 ! ； 弓l 言5 w e b s 与系统安全防护体系5 e m s 应用系统构架6 e m s 应用系统公共服务层7 服务子系统w e b s 功能需求8 本章小结9 服务子系统w e b s 部署与架构1 0 弓l 言。1 0 服务子系统w e b s 的部署方式1 0 基于c s 模式下的w e b 架构1 l 基于b s 模式f 的w e b 架构1 2 w e b 架构模式选择。1 3 本章小结1 4 基于b s 模式的w e b 构架设计。1 5 j ；i 言1 5 异步模型构架技术方案1 5 h 兀p 服务器搭建。1 6 浏览器展示技术1 6 异步脚本通讯设计1 7 动态更新网页画面1 7 本章小结l8 服务子系统g a b s 的图形文件转换1 9 弓i 言1 9 图形文件格式1 9 图形导出服务2 1 本章小结2 2 服务子系统w e b s 的服务机制。 弓i 。苦。2 3 数据刷新服务2 3 图形着色服务2 4 图形事件响应2 4 l l i 抛躬“猫拍尊：”拍啤记钙“钻舶们碎配邸牌“配够“抛躬“猫拍瓣：”拍瓣记钙“钻舶们撇配邸黼“配够“ 6 5 图形浏览效果比较2 5 6 6 本章小结2 6 第七章总结与展望2 7 7 1论文总结2 7 7 2工作展望2 7 鸢| 谢2 8 参考文献2 9 附录攻读硕士学位期间完成的论文3 1 第章绪论 第一章绪论 1 1引言 能量管理系统( e m s ) 是电力系统运行调度的核心软件，系统的优劣直接影响到一个地 区甚至整个电网的电能质量，并直接影响的千家万户的生活质量。在这个系统中，计算机技 术已渗透到了各个层面，可以说能量管理系统是计算机技术与电力系统分析算法的集合。而 经过多年的发展，国内电力自动化水平已经发展剑一个较高的水平，对计算机技术的要求不 断提高。同时，各类计算机技术在最近的二三十年里也在发生了日新月异的变化。如何将各 类成熟的计算机技术应用与电力系统的各类软件中，开发出更多更强的功能软件，已成为从 事能量管理系统研发领域里的计算机学科人员每天面临的课题。 在能龟管理系统中，服务子系统w e b s 是一个极其重要的子系统。电力系统软件规划者人 为的将能量管理系统划分并要求部署在三个安全分区中。其中i 区作为实时运行信息区，安 全要求级别最高。i i 区部署准实时的如电量、调度员仿真( d t s ) 等应用，安全要求级别次之。 i 区作为安全级别更低的安全区域，部署服务子系统w e b s ，进行信息的发布以及与其他非实 时应用的信息交互。 从1 9 9 0 年代开始，各个能量管理系统都已具备各自的w e b 服务功能，并且不断发展。期间 对如何设计与开发好服务子系统w e b s 发生过多次的技术争论，实现方法在各具体产品也有相 当火的区别，其展现效果也有巨大的差异。这些方法大都由于当时的计算机技术，包括通讯 技术、浏览器技术等的限制，都或多或少的存在一些缺陷。 近几年来，大量的新的计算机技术不断涌现，技术环节的衔接手段与方法也在不断改进， 为改进能量管理系统服务子系统w e b s 的设计提供了可能。本文将结合这一课题进行分析与设 计，融合目前比较流行和成熟的计算机技术，提出一种可行的服务子系统w e b s 设计方案。 1 2能量管理系统发展概述 能量管理系统是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统，主要针对发电和输 电系统，用于人区级电网和省级电网的调度中心。根据能量管理系统的技术发展的配电管理 系统主要针对配电和用电系统，用于l o k v 以下的电网：实际上我国还有城市网、地区网和县 级网，电压等级在3 5 k v - 2 2 0 k v ，这一级网称为次输电网，针对电源盒负荷管理情况亦可以采 用能量管理系统或配电管理系统。按照i e c 6 1 9 7 0 标准的表述，能量管理系统( e m s ) 是一种计 算机系统，包括提供基本支持服务的软件平台，以及提供使发电和输电设备有效运行所需功 能的一套应用，以便用最小成本保证适当的供电安全性。 电力系统调度自动化经历了几个发展阶段。在最初形成电力系统的时候，系统调度员没 有办法及时地了解和监视各个电厂或线路的运行情况，更谈不上对各电厂和输电网络进行直 接控制。线路的潮流、各节点电压、各厂各机组的出力以及出力的分配是否合理等情况，调 度员都不能及时掌握。调度员和系统内各厂所的唯一联系就是电话。显然，这种落后的状态 与电力系统在国民经济发展中所占的重要地位是很不相称的，必须用现代化的先进设备装备 调度中心，以适应经济发展的需要。 电力系统调度自动化的最初阶段，是布线逻辑式远动技术的采用。安装于各厂、所的远 动装置，采集各机组出力、各线路潮流和各母线电压等实时数据，以及各断路器等开关的实 时状态，然后通过远动通道传给调度中心并直接显示在调度台的仪表和系统模拟屏上。调度 员可以随时看到这些运行参数和系统运行方式。远动技术还进一步提供了遥控、遥调的手段， 第章绪论 采用这些手段，可以在调度中心直接对某些开关进行合闸和断开的操作，对发电机的出力进 行调节。远动装置已经成了调度中心非常重要的1 ：具，是电力系统调度自动化的重要基础。 电力系统调度自动化的第二个发展阶段，是电子计算机在电力系统调度工作中的应用。 由于能源紧张，人们对系统运行的经济性也越来越重视。全面解决这些问题，就需要对大鼍 数据进行复杂的计算。还有，调度人员面对着大量不断变动的实时数据，可能反而会卉得手 足无措，特别是在紧急的事故情况下更是如此。 从1 9 6 0 年代开始，计算机首先用来实现电力系统的经济调度，取得了显著的效果。但是， 在6 0 年代中期，美国、加拿大和其它一些国家的电力系统曾相继发生了大面积停电事故，在 全世界引起很大震动。人们开始认识到，安全问题比经济调度更重要，一次大面积停电事故 给国民经济造成的损失，远远超过许多年的节煤效益。因此，计算机系统应首先参与电力系 统的安全监视和控制。这样，就出现了s c a d a 系统，出现了a g c e d c 以及电力系统安全分析等 许多功能，调度中心装备了大型数字计算机，或者超级小犁机系统，配置了彩色屏幕显示器 等人机联系手段，在厂、所端则配备基于微机的远方终端，使调度中心得到的信息的数量和 质量( 可靠度和精度) 都大大超过了旧式布线逻辑式远动装置。在s c a d a 系统基础上，又发展 为包括许多高级功能的能量管理系统e m s ，并研制出可以模拟电力系统各种事故状态，用以培 训调度员的“调度员仿真培训系统”。 近年来，随着计算机技术、通信技术和网络技术的飞速发展，s c a d a e m s 技术进入了一个 快速发展阶段。用户已经遍及国内各省市、地区，功能也越来越丰富，系统结构和配置发生 了很大的变化，在短短数年间就经历了从集中式到分布式义剑开放分布式的三代推进。 第一代为主机一前置机一r t u 终端方式的集中式结构。我国2 0 世纪8 0 年代引进并投入运行 的“四大网”调度自动化系统可为其代表。第二代电网调度自动化系统通常采用客户服务器 ( c 1 l e n t s e r v e r ) 分布式网络结构。第三代电网调度自动化系统( s c a d a e m s ) 是一种开放 性分布式系统。 新的开放系统结构应采用“面向对象”的技术，将各种应用按“组件”接口规范进行“封 装”，形成可以在不同软硬件系统上“即插即用”的“组件”。实现软件的“即插即用”， 这是软件发展的理想目标。逐步实现软件上的独立，是e m s 技术当前发展的方向。 1 3服务子系统w e b s 在电力能量管理系统中，w e b 展示一直是电力系统管理人员重点关注的内容。在实际使用 中，能量管理系统中的电力系统运行信息不再仅仅面向调度运行人员，电力系统的运行方式 部、生产计划部、公司各层领导都对相关信息非常的关心。然而为了保证实时系统的安全稳 定运行，这些实时运行和重要的参数变化信息的存储、修改、更新、显示的各类软件都部署 在安全i 区。为了满足各方获驭信息的需求，部署在i i i 区的服务子系统w e b s 的要求应运而生。 服务子系统w e b s 作为一个独立的系统，较之i 区的实时运行系统，在功能部署上的要求并不 高，因为其主要考虑的是信息的发布，而对实时控制并没有提出特别的要求。不过由于服务 子系统w e b s 的位置特殊性，与i 区间的数据通信、信息同步、消息通知等方面有着特殊的要 求。总体来说，服务子系统w e b s 主要功能包括模型数据存储、数据同步、服务供应、前端展 示、访问控制、安全防护等： 模型数据存储在i i i 区需要建立独立商用库系统，其中存储有各类模犁与数据信息。为了 实现对i 区信息的发布，i i i 区的商用库往往是与i 区同构的，需要发布的信息在i i i 区都会有 一份对应的存储，其中包括模型、推行、历史采样数据等。 数据同步i i i 区发布的信息都是i 区系统中的数据信息，它应当忠实的反映i 区的模型、 图形、数据的变化。但是自动化维护人员不可能在两个分区将系统再维护一遍，也不可能在 不同的分区上再接入数据通道以获取数据信息，所以必须实现一套合理的数据同步机制，实 现i 区维护信息向i i i 区的同步，数据变化的转发，各种操作信息的同步，i 区发送消息的同 步等。模型、图形、数据的免维护是对i i i 区服务子系统w e b s t 常重要的一项要求。 2 第一章绪论 服务供应作为w e b 的基本要求，不同的w e b 构架对服务供应有不同的要求。可能存在的服 务包括软件发布与更新服务、图形导出服务、着色服务、数据刷新服务等。 前端展示信息发布的内容包括图形、曲线、告警、报表等。而展示的方式多种多样，不 同的实现方法会得出不同的展示效果。而且对于部署在客户端的展示软件各方有着不同的见 解。传统基于h t m l 的人机展示方式，以其简单易开发，得到了广泛的欢迎，并满足了基本的 展示需求。但是由于其在互动性、逐级下载等方面存在缺陷，始终不能满足某些高端用户的 需求。有些计算机技术爱好者认为客户端的应当具有高度的互动性、丰富的用户体验以及强 大的功能，产生所谓r i a ( r i c hi n t e r n e ta p p l i c a t i o n ) 技术。同时如何做前端展示也存在在时基 于客户机服务器模式与基于浏览器服务器方式之争。 访问控制对于服务子系统w e b s 面对人群较之i 区实时系统更加广泛，各类专业技术人 员、各层管理人员、各区域监视人员对w e b s 的信息查看与使用都有着各自权限的划分。这就 要求服务子系统w e b s 要具备完善的权限访问控制机制。加之w e b 的展示往往从浏览器入口，如 何保障用户名密码的安全，长时间无访问的链接同收等都这该功能模块需要考虑的问题。 其他模块作为i i i 区服务子系统w e b s ，还有很多重要的功能包块，包括如何进行域名解析， 如何进行负载均分，如何进行安全防护等。但是这些模块不作为本文探讨内容的重点，在此 就不再详细描述。 虽然对w e b 展示软件要求不像对实时应用要求那么完整( 大部分都是查询类的操作要求) ， 但是适应性、实时性、轻量性、稳定性、美观性则成为其关注的重点。考虑到该系统的使用 者，很多是公司各阶层的管理人员，对系统的响应速度和画面的显示质量往往比i 区系统还 更高一些。即时、稳定、美观的要求自不必说，而客户端轻量性的考虑，是指使用者有时并 不希望在本机驻留大量的软件或文件( 甚至有时会把这些内容认为是缓存垃圾) ，他们更希 望仅仅在调阅相关画面时看到想看的内容，而当关闭画面之后，一切就象没有发生过一样。 但是，为了达到轻量级的要求，使得所有信息均需要从服务端获取，如何保证快速即时的响 应则是服务子系统w e b s 需要关注的重点课题。 1 4本文主要工作 本文作者在熟知与w e b 相关的目前流行的计算机软件技术基础之上，参与了一个能量管理 系统服务子系统w e b s 的构架设计，并针对如何实现该服务子系统进行了分析。其主要内容包 括： 服务子系统w e b s 功能分析结合实际系统分析能量管理系统中服务子系统w e b s 的功能需 求与定位。确认使用者对服务子系统w e b s 的功能与性能要求，从而为更加合理的进行构架模 式的设计做好准备。 w e b 构架模式比较提出几种可行的w e b 构架模式，探讨技术优缺点并进行分析比较。结合 能量管理系统的自身特点与用户对服务子系统w e b s 的特定需求进行模式选择。 基于浏览器服务器模式进行w e b 架构设计这种架构模型在轻量、美观、即时等方面都有 着独特的优越性，但是这种构架同时也面临着众多的技术困难，如何综合打造各环节的技术 应用并进行相互的衔接，这是本章的重点。 w e b 图形文件交换前端图形采用s v g 的语言格式，是由于其语法规范符合x m l 标准，可以 利用文档对象模型d o m ( d o c u m e n to b j e c tm o d e l ) 进行内容的控制，同时可以利用成熟的浏览 器插件的支撑可以直接进行画面显示。为了实现该功能，需要考虑如何进行文件内容的定义， 标准语法格式外的信息扩展，实现可以通过文档对象模型技术操控的电力系统图形格式导出 与显示。 w e b 信息访问机制基于b s 构架的服务供应模型更加复杂，大量的应用逻辑都是在服务端 完成的。面对所提供的服务即有一定的专业性，又同时要求有非常优秀的并发能力。由于轻 量性的要求，大量服务都是在服务端完成。客户端的数据请求由浏览器发起，利用a j a x 技术 实现对服务端的访问与应答。 3 第章绪论 w e b 画面展示控制轻量级的画面使用了脚步语言进行功能开发，其语言轻便，且功能了 基本的访问控制手段，包括对画面文档内容的修改重绘、图形鼠标事件响应、菜单访问信息 查询等。 1 5本文内容介绍 本文作者在参与完成某能餐管理系统中服务子系统w e b s 的设计过程中，遇到了很多应用 定位与技术难题。针对所做工作，本文从整体架构的设计到某些重要技术环节的解决都做了 比较详尽的分析阐述，主要内容包括以下几个方面： 第一章，简单阐述能量管理系统的发展与服务子系统w e b s 的地位和作用，提出本文的研 究的目的与意义，以及论文主要的研究内容。 第二章，对服务子系统w e b s 的功能需求、系统部署及系统架构等方面进行分析。 第三章，对几种常用的系统设计模式进行比较，并分析各种模式的优缺点及适用场景。 第四章，针对此前的分析比较，提出基于b s 模式架构实现服务子系统w e b s 的设计方案。 选取s e r v l e t 容器技术搭建h t t p 艮务，以w 3 c 标准s v g 作为前端展示语言与格式，并利用a j a x 技术实现客户端与服务器的通讯，从而建立浏览器与服务器之间的异步访问模璎。 第五章，对服务子系统w e b s 的图形文件处理进行研究，提出具体的应用格式和导出方式， 解决图形的图元引用，动态属性与连接属性的扩展等实际问题。 第六章，结合异步访问模型，建立服务子系统w e b s 的服务实现机制，对前端展示所必须 的数据刷新服务、图形着色服务、图形事件响应等进行详细的设计阐述。 第七章，对所做工作进行总结，并对该方向如何进一步发展进行展望。 4 w e b s 理系统对外信息发布和信 不同，尤其是各级管理人 明显。设计研究一个有广 泛适应性，且满足实时性、轻量性、稳定性、易用性要求的服务子系统w e b s 成为能量管理系 统设计的一个重要研究。 能量管理系统的服务子系统w e b s 实际上也是一个完整的e m s 应用系统。从系统总体结构 看，它与i 区的实时控制子系统一样，具有完整的e m s 应用系统构架。但是由于它需要通过w e b 进行信息的发布与查询，所以该子系统中同时部署有w e b 服务系统构架。这两种构架相对独立， 之间通过服务调用进行数据信息的请求与响应。 根据国家电网公司颁布的全国电力二次系统安全防护总体框架的要求，服务子系统 w e b s 作为非实时应用部署在安全i i i 区。作为e m s 应用系统，该子系统中包含了独立的商用库服 务，数据采集服务( s c - d ) a ) 、公共应用服务( p u b l i c ) ，以及相关的网络分析服务( n a s ) 等。所以要分析设计服务子系统w e b s ，就需要从了解e m s 应用系统体系构架开始，继而了解安 全防护体系对服务子系统w e b s 的安全防护要求，并分析服务子系统w e b s 独特的功能需求，多 角度分析总结系统要求，明确服务子系统w e b s 的实现目标。 2 2w e b s 与系统安全防护体系 能量管理系统的服务子系统w e b s 目的是为了提供基于浏览器的信息发布功能，扩展调度 自动化系统功能和应用的范围。局内m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 网上的用户通过 局域网、使用自己的p c 机即可访问e m s 应用系统的各种画面、实时数据和历史信息，即使远动 人员在变电站或外地也可通过拨号上网查询自动化系统的运行情况。w e b 中的数据、画面等均 来自于i 区的实时运行系统，由w e b n 艮务器自动进行相关处理，无需用户的额外工作，完全的 免维护，以减轻用户的负担。 随着电力调度系统的发展，e m s 系统中的w e b 发布也越来越重要，管理信息系统用户数也 越来越多，远程访问尤其是上下级调度间的浏览也采用w e b 方式。所以，对w e b 发布的方便性 和功能性的要求也越来越高。 按照全国电力二次系统安全防护总体框架的要求，e m s 应用系统在安全区i i i 建立标准 的w e b 站点，便于部分非e m s 系统的用户在保证e m s 系统的安全的前提f ，根据不同授权级别， 利用浏览器= 具通过访问w e b 艮务器获得e m s 系统发布的部分信息。 图2 一l 简单表达了符合安全防护框架的能量管理系统典型系统结构。安全i 区部署的是实 时类应用，所有的数据采集、应用处理都是在安全i 区完成的。安全二区部署的是准实时类 应用，典型的如调度员仿真培训d t s ( d i s p a t c h e rt r a i n i n gs y s t e m ) 子系统。安全i i 区与安全 i 区间通过弱隔离( 如防火墙) 的方式进行部署。安全i i i 区部署非实时类应用，服务子系统 w e b s 则是这个区域最为重要的子系统。在安全防护体系的规范要求中，安全i i i 区与安全i 区 间必须通过正向与反向物理隔离装置进行隔离，这类隔离装置底层协议并不通过t c p i p 方式 进行传输，从而有效防止从安全i i i 区向i 区常规通过t c p i p 方式发起的攻击。 正是由于安全防护体系的建立，能量管理系统的安全性得到了有效的提升，同时也从很 多的层面影响了服务子系统w e b s 的设计方案。首先，由于物理隔离的存在，i i i 区的客户端系 统无法从实时系统中获取模型参数、实时数据、历史数据等，这就意味着必须在服务子系统 5 第二章能量管理系统服务子系统w e b s w e b s 中建立完整的数据存储与发布体系。所以在安全i i i 区中必须部署商用库的实例，并部署 所有信息发布所需要的应用。其次，作为独立的子系统，自动化运行人员不可能重复维护这 样一套系统，不仅是由于这么做工作量太大，而且由于人为的操作，必然带来两个系统的不 一致性。所以对于i 区服务子系统w e b s 均采用与i 区同构的形式，将i 氏的各类信息通过文 件同步、消息同步等方式进行即时的同步传输进行l i i 区系统的模型更新与数据更新。 耋i 爱i i ! 图2 1 符合安全防护框架的系统典型结构 2 3 e m s 应用系统构架 如前所述，w e b s 实际上也是一个完整的e m s 应用系统，从系统总体结构看，它与i 区的实 时控制子系统一样，具有完整的e m s 应用系统构架。由于e m s 虑用系统的发展非常迅速，各种 新型的电力系统应用模块与算法层出不穷，实现可扩展性及其重要。同时在计算机硬件领域， 各种高性能的芯片与构建，配合着更新设计的操作系统，在不断的给e m s 应用系统带来新提升 空间的同时，也考验着应用系统软件对硬件的包容性。对于各种电力系统的应用，它的思考 重点是算法，而不是硬件的差异，所以如何同时满足硬件的升级与各种应用模块扩展在e m s 应用系统构架设计中尤为重要。由此，一个优秀的e m s 应用系统构架应由硬件层、操作系统层、 支撑平台层和应用层等组成( 参见图2 - 2 ) 。 硬件层e m s 应用系统需要实现跨平台的要求，支持各种主流的u n i x 服务器与p c j 匣务器或 工作站。其中主流的u n i x 硬件平台包括h p a l p h a 、i b m 、o r a c l e - s u n 、h p i t a n i u m 等。 操作系统层实现对硬件的支撑与高级语言包的支持，包括t r u 6 4u n i x 、i b m a i x 、s u n s o l a r i s 、h p u x 、l i n u x 和各种w i n d o w s 操作系统。 支撑平台层该层在整个体系结构中处于核心地位，其设计是否合理将直接关系到整个系 统的结构、开放性和集成能力。对支撑平台层进行进一步细分，又可将其归纳为集成总线层、 数据总线层、公共服务层等三层，集成总线层提供各公共服务元素、各应用系统以及第三方 软件之间规范化的交互机制，数据总线层为它们提供适当的数据访问服务，公共服务层为各 应用系统实现其应用功能提供各种服务，比如图形界面、告警服务等。该层也是本文关注的 重点之一。为了实现服务子系统w e b s ，公共服务层的图形服务、信息奄询等模块都需要修改 与增加相应的服务内容，而w e b 发布模块也是专为服务子系统w e b s 所特有的服务模块。本文所 讨论的内容均属于对该层模块的设计研究。 应用层利用支撑平台层所提供的服务即可实现面向能量管理系统的各种应用，包括 s c a d a 、a g c 、a v c 、e m s 、d t s 等所有电力系统应用软件，同时支持广域监视系统w a m s 、 6 略掌陬囝固 第二章能量管理系统服务子系统w e b s e m s w a m s - - 体化系统、综合数据平台系统等，各种应用模块在由集成总线、数据总线和公 共服务的支撑下完成各自的应用功能，并有机地集成在一起，成为一个一体化的大系统。 叵巨正王王巫匝 公共服务 芰j 掌 l 台 数据总线 按 集成总线 i 系统报表告警 图形信息 w e b l 管理 赧务服务服务查询 发布i 基于c i m c i s 的数据总线 t r u 5 4 u n l xi 翱u l x s u ns 0 1 ；i啪山xw i h d o w ， h p l 肇h j 1 8 mo n d s u nh p 4 t m j u mp c 操作系统层 硬件层 图2 2e m s 应用系统构架体系结构图 在四层体系中，支撑平台层和应用层是e m s 应用系统最为重要的组成部分。应用层的目标 是研究更加高效可靠的算法实现电力系统的各种应用分析，其设计研发主要为电力系统专业 人员。支撑平台层的目标是剥离应用层面的变化提取出通用的公共服务，使这些公共服务更 加便捷高效的为应用所服务，并适应不断丰富的应用扩展。本文的研究方向就是研究如何设 计改造扩展现有的公共服务层的现有模块并搭建w e b 发布服务。 2 4e m s 应用系统公共服务层 e m s 应用系统公共服务层为应用软件提供显示、管理等服务的各种工具。在很多设计得不 是很合理的系统中，将公共服务与应用系统混为一谈。比如将告警服务等功能与s c a d a 捆绑在 一起，这样就导致e m s 等其它应用无法利用捆绑在s c a d a 中的告警服务等功能，给n a s 、d t s 、 w a m s 等其它应用的开发带来困难。 e m s 应用系统需要提供功能全面、设计周密的各种公共服务，包括系统管理服务、数据 同步服务、图形服务、报表服务、通信服务、告警服务、信息查询服务、以及w e b 发布服务等。 这些公共服务模块并非所有应用系统都必须全部提供，如在i 区的实时控制子系统特有远程 控制服务，在i i 区的调度员培训子系统中特有数据仿真服务，在i i i 区的服务子系统w e b s 中特 有w e b 发布服务等。对于服务子系统w e b s 而言，重要的公共服务模块包括： 系统管理服务包括系统的进程管理、资源管理、运行监视、用户权限管理等，提供一整 套的管理服务协助各应用系统的功能实现，而不需要各应用自行实现各自一套的管理机制。 参数管理是系统管理功能的一个组成部分，系统管理功能对系统运行所需的各种参数实现统 一的设置管理服务，此参数管理服务能够实现灵活的动态扩充，以方便后续应用扩展的需要。 对于w e b s 而言，w e b 服务器的应用服务分布与负载均衡控制均依赖该服务模块。 报表服务报表工具为各应用提供制作各种统计报表的功能，其数据性质既包括实时数 据，也包括历史数据，还包括统计数据和计算数据；其数据来源既包括s c a d a 的数据，也包括 p a s 、d t s 等各应用的数据，比如制作变电站运行日报、e m s 软件考核指标统计报表、电量考核 日报等。e m s 应用系统将提供基于e x c e l 的报表工具，并增加自动化系统中需要的特殊功能， 使用户能够更加快捷、方便地进行报表的编辑、查询，制作出符合实际需求的、反映e m s 应用 系统各应用系统运行结果的报表。在w e b s 中，提供基于浏览器的h t m l 页面报表时报表服务的 一项重要功能模块。 7 第二章能量管理系统服务子系统w e b s 信息查询服务信息查询服务主要是指各种报警与事件的有询。最常见的报警或事件通常 是由于电网的异常情况、电网运行考核需要监视的数值、软硬件系统的异常状态等引起的， 如电网事故引起的状态变化、量测越限，电网运行考核数据越限，以及软硬件系统设备故障 等。实际上不仅s c a d a 应用会产生报警或事件，e m s 等应用系统也会产生报警或事件，比如潮 流计算不收敛等。所以在e m s 应用系统中由统一平台提供的告警服务来统一处理各种报警和事 件，对电网事件、应用系统事件等各种事件分开进行记录、保存和打印，并提供检索、分析 等服务。信息查询服务同时提供数据杏询，用以实现实时历史曲线显示、曲线查询服务，对 各不同应用的数据均可通过此统一的数据奄询服务实现相关数据的监视和查看。 数据刷新服务客户端的图形需要不断的刷新，所有的请求均有客户端测发出，数据刷新 服务j j l 0 根据请求的访问数据集进行应答。数据刷新服务的并发性、高效性对于w e b s 的客户端 图形显示尤为关键。 图形着色服务在能量管理系统中，电力系统的运行状态、厂站状态，以及设备状态都是 通过画面图形的颜色进行表达的。图元色彩的判断分析即为着色功能。对于能力较强的客户 端软件，该功能往往直接部署的客户端完成，但是如果客户端软件能力较弱，则往往是利用 服务器的优秀性能通过在服务端提供的图形着色服务完成。在所有安全分区中，只有i i i 区的 w e b s 客户端课程存在客户端软件能力不足的情况，所以这种图形着色服务也是服务子系统 w e b s 所特有的。 w e b 发布服务对于w e b s 而言，客户端的各种软件或页面并非事先安装部署在客户端的。 而是在客户端发起请求时，动态下载到客户端用于执行或浏览的。w e b 发布服务的内容有很多， 主要包括a c t i v e x 控件、应用程序、客户端配置文件、图形文件，或者是单纯的页面。 2 5服务子系统w e b s 功能需求 服务