智能电网可视化平台初步方案

共青城智能电网综合示范工程建设实施方案专 题 报 告 十 智能电网可视化平台（送审稿）精品资料江西省电力科学研究院中国电力科学研究院二零一一年三月目录1 前言12 编制依据23 建设目标43.1 存在的主要问题43.2 国内外现状53.3 总体思路63.4 总体目标83.5 建设原则93.6 技术要求114 实施方案164.1 系统建设内容164.2 系统技术架构184.2.1 系统框架184.2.2 硬件系统结构204.3 系统集成214.3.1 信息交互总线214.3.2 信息集成内容324.3.3 信息集成方案364.3.4 一体化配网管理系统与现有系统的关系404.3.5 各应用系统集成的安全策略484.3.6 各应用系统的集成494.4 基于集成平台的系统功能534.4.1 系统功能534.4.2 辅助功能584.4.3 调控一体化功能594.4.4 应急指挥644.4.5 新能源接入及电能质量监测644.4.6 配电生产管理674.5 网络安全防护方案694.6 基于集成平台的高级应用714.6.1 分布式电源及电动汽车与配网协调运行控制714.6.2 配网实时风险评估和管控724.6.3 配网全寿命周期管理.错误！未定义书签。4.6.4 区域动态能效优化管理.错误！未定义书签。4.6.5 配用电协同管理.错误！未定义书签。4.7 可视化平台建设764.7.1 可视化展示形式764.7.2 工具化的可视化手段814.7.3 可视化主题管理874.7.4 电网运行状态可视化884.7.5 综合信息可视化934.7.6 基于虚拟现实的设备可视化944.7.7 智能电网全维度仿真984.7.8 故障处理预案制定及演练994.7.9 离线分析应用可视化1025 投资估算 .1055.1 设备费用1055.2 总费用估算1116预期效益.1127进度安排.1131 前言共青城智能电网综合示范工程是国家电网公司2011年坚强智能电网建设的综合示范项目，为满足综合示范项目建设的要求，本项目以展示智能电网“ 电力流、信息流、业务流”的一体化融合，以及信息化、自动化和互动化特征为目标，建设符合国家电网标准的共青城智 能电网全程、全景、全维度的整合立体gis 及一体化配网管理系统的智能电网可视化平台。平台综合集成了坚强智能电网发电、输电、变电、配电、用电、调 度六大环节和通信信息平台的清洁能源接入、储能系统、配电自动化、电能质量监测、用电信息采集、智能小区、电动汽车充电设施、营业 厅营销、物联网应用及通信信息网络、上级调度自动化系统等各业务 子系统的信息，形成综合的数据集成平台。在此基础上，采用三维虚 拟现实技术、电力系统动态仿真技术和数据挖掘技术等，通过实时在 线分析计算和离线仿真多种手段，实现针对共青城智能电网的全维度 可视化功能，以更全面、更直观、更综合的方式对共青城电网各环节、各系统进行管控与展示，提高工作人员对电网状态的掌控和决策能力。2 编制依据本方案编制主要依据了国家电网公司智能电网相关指导文件和研 究报告， 以及江西省电力公司智能电网指导意见和相关专业技术规范。具体如下：国家电网总体规划设计智能电网综合研究报告智能电网发展规划纲要国家电网智能化规划编制工作大纲城市区域智能电网典型配置方案（试行）江西“十二五”主网架规划设计报告江西省电力公司三年重点发展计划江西省电力公司坚强智能电网“十二五”发展规划江西电网智能化规划iec 61968applicationintegrationatelectricutilities- system interfaces for distribution managementiec 61970energymanagementsystemapplicationprogram interface (ems-api)电监安全 200634号电力二次系统安全防护总体方案地区电网数据采集与监控系统通用技术条件dl 451循环式远动规约dl/t 550地区电网调度自动化功能规范dl/t 599城市中低压配电网改造技术导则dl/t 630交流采样远动终端技术条件dl/t 634.5-101远动设备及系统标准传输协议子集第101部分dl/t 634.5-104远动设备及系统标准传输协议子集第104部分dl/t 814配电自动化系统功能规范q/gdw 370城市配电网技术导则q/gdw 382配电自动化技术导则配电自动化试点建设与改造技术原则iec 60870telecontrol equipment and systems gb/t 13730地区电网数据采集与监控系统通用技术条件dl/t 667继电保护设备信息接口配套标准电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定电监安全 200634号电力二次系统安全防护总体方案3 建设目标3.1 存在的主要问题配网管理系统建设在我国供电企业中已有 10 多年的历史，基本功能组成模式为 scada+fa （馈线自动化） +dpas( 配网高级应用软件)+ gis （ am/fm 以及配电工作管理等） 。多年配网建设实践证明该模式实际上并不能完全反映配电网的真实特点和实际应用需求，存在的主要问题归纳如下：1) 传统模式 (scada+fa+gis)的局限性由于资金原因fa功能不可能覆盖到全部配网，对提高供电可靠性提高所起到的作用并不大，很难看到较高的投入产出比。2) gis系统的使用瓶颈很多供电企业都建设了自己的gis系统，但系统缺乏清晰定位， 实用的案例很少，没有很好地和dms系统结合起来。3) 信息孤岛问题目前国内供电企业中建设了fa 、gis 、lms 、tcm 、cis等独立的配电系统，但是由于缺乏整体的规划，信息没有得到充分的共享和利用，限制了dms系统的应用水平。3.2 国内外现状国内：调配控一体化自动化系统在上海世博会的配网供电、浙江省桐乡市供电局投入试运行。该系统除基本的scada功能以外，新增加了一些功能，包括：可以实时监视配电网工况，对配网线路故障实现快速排除，有效缩小配 电线路故障停电时间和范围；进一步优化配电网运行方式，通过合理 控制用电负荷提高设备利用率；同时，进一步提高配网运行管理水平 和工作效率，扩展了配网自动化数据接入的容量和并发量，提高供电 可靠性，改善用户服务质量。国外：阿尔斯通公司与美国s&c公司计划联合开发新一代配网管理系统。 2011 年 2 月 11 日，阿尔斯通公司与美国s&c 公司（输配电设备制造商）提出，将在阿尔斯通的配网集成管理系统（integrated distribution management system ） 和 s&c 公 司 的 intelliteam sg ? 自恢复系统的基础上，联合开发新一代配网管理系统（包括实时监控和资产管理等功能） 。预计新系统将大幅提高配电网的供电可靠性和效率，最大限度的减少用户停电时间，并使风能、太阳能、储能等分布式能源无缝接入配电网成为可能。美国伊利诺伊州电力调度中心（电网可视化调度系统）3.3 总体思路整合立体gis及可视化平台的一体化配网管理系统的总体思路是：全面遵循iec61970/61968国际标准，以获取广域、全景信息实现电网高度信息化为前提，以统一的基础平台为基础，围绕分布式一体化共享的信息支撑、多维协调的配网风险评估预控、精细优化的调度计划和规范的流程化高效管理这四条主线，覆盖全部配网设备，涵盖配网调度、集控、管理、检修的全部业务流程，实现信息的共享集成利用。（1） 将调度、集控、配网三类实时系统从“各自为战”整合到统一的数据库结构平台中，消除电力生产安全一区各系统间信息交互的障 碍。使得电网运行过程中，哪里出现问题，一体化系统平台就能实时 监测到，并通过共享界面，实现维护、告警等，从而大大提高了工作 效率，节约人力，真正做到实时、高效、经济、实用。（2） 实现完整的dscada功能和集中型馈线自动化功能，能够通过配电主站和配电终端的配合，实现配电网故障区段的快速切除与 自动恢复供电，并可通过与上级调度自动化系统、生产管理系统等其 他应用系统的互连，建立完整的配网模型，实现基于配电网拓扑的各 类应用功能，为配电网生产和调度提供较全面的服务。（3） 通过信息交互总线实现配电自动化系统与相关应用系统的互连，整合配电信息，外延业务流程，扩展和丰富配电自动化系统的应用功能，支持配电生产、调度、运行及用电等业务的闭环管理，为配电网安全和经济指标的综合分析以及辅助决策提供服务，交互数据的格式应符合iec 61970/61968协议。（4） 通过扩展配电网分布式电源/储能装置 /微电网的接入及应用功能，在快速仿真和预警分析的基础上考虑运行应对策略与停电管理 应对策略约束进行配电网自愈控制，并通过配电网络优化和提高供电 能力实现配电网的经济优化运行，以及与其它智能应用系统的互动， 实现智能化应用。(5)可视化展示完成以下几个方面的功能：展示电网及相关设施总体运行情况，突出显示异常信息；实现智能电网场景、设备的三维虚 拟仿真；实现电网运行仿真功能，为互动体验、方式预想及事件重演 提供支持。3.4 总体目标依据国家电网公司智能电网和配电自动化建设的框架和原则，深入贯彻国网公司、 省公司“三集五大”体系建设的总体要求，结合共青城社会经济和配电网发展现状，将配网调度、集控、配网自动化、应急指挥、电能质量监测、分布式电源及微电网管理、电动汽车充放电监测、配电设备巡检及管理、配电线路监测、视频监控、应急指挥、电力用户用电信息采集等系统全面纳入一体化设计方案统筹安排，建设一个完善的、先进的、可持续发展的整合立体 gis 及可视化平台的一体化配网管理系统，通过界面、维护、告警事项等三个一体化，实现配网实时风险评估、预控，检修策略，配网的全寿命周期管理，有力 推进调度运行与设备运行监控的融合，减少中间环节，缩短业务流程， 强化电网运行管理，提高运行工作效率，使电网调度运行控制能力和 水平真正适应“两个转变”的工作要求，同时能够提高试点区域配电网用户供电可靠性、供电质量、管理水平和服务水平，实现电网结构优化、运行经济；实现实时、准确和全面的配电网监控；最大限度的减少用 户停电时间，并使太阳能、储能等分布式能源无缝接入配电网成为可 能，实现与用户之间的互动。3.5 建设原则结构灵活，能适应不同时期的各种管理模式。集中采集维护，分层分区域应用。在区供电局远程监控工作站上， 实现基于各个供电区域的信息监视、操作管理和设备控制。高可靠性。配电自动化主站系统采用集中采集、集中存储的方式， 存在较大的系统风险。这就要求配电网自动化主站系统具有更高的可 靠性，采取有效措施保证系统稳定可靠运行。大数据量处理能力。配电自动化主站系统的平台稳定性和大数据量处理能力。软件系统支撑平台应能够满足电网未来5 到 10 年的发展需要。先进性。系统在硬件选型上要考虑选用符合计算机及网络发展方向的主流产品，既要满足目前和今后一段时间的实际需要，又要保证在一定时间内不落后；软件支持系统和应用软件在选型时要考虑采用符合行业应用方向的主流产品和成熟的系统软件，保证建成的系统具有先进的功能，并能方便地升级新的版本。灵活的扩展能力。随着经济的快速发展，电网处于高速扩张和发展阶段。配电网自动化主站系统必须考虑将来配网监控模式改变的可能性，支持扩展配网二级监控主站的技术能力。集成互联能力。配电网自动化主站系统必须采取有效的技术措施实现与调度自动化系统、大用户负荷管理及配变监测系统、gis 系统、配电 mis 系统、营销管理系统、电能量计量遥测系统及实时数据中心的信息的交互、共享。保证配网设备参数模型的唯一性。充分利用现有配电gis系统， 按照 iec61968/61970的标准,从配电 gis 系统导入配网设备参数和模型参数，统一建模并确保数据的唯一性。在配电网自动化系统建设初期，要首先实现配电gis 系统与配电scada系统的参数模型统一。这是后期实现二者数据及图形共享的首要条件。整体规划、分阶段实施。配电网自动化主站系统的平台、数据库建设及基础应用软件如scada 、web等，应在系统建设第一阶段进行整体建设。对于模块化的配电仿真和配电高级应用分析软件，可以 随着系统数据的积累逐步建设。集成平台数据源唯一。集成平台上采用的信息都来自于各应用系统，如用户信息来自于营销 erp 和计量自动化系统，实时数据来自于配网 scada 、实时数据中心， 配网设备运行检修信息来自于配网生产管理信息系统，配网拓扑结构及设备技术参数来自于 gis 系统。基于信息交互总线（ieb）实现配网运行管理平台的集成，逐步运用 soa 的集成技术，对已存在的应用系统有计划的推进架构的改进， 形成提供各类业务服务的业务总线。3.6 技术要求1、基于消息与总线的机制一体化配网管理系统应基于信息交互总线（ieb ）和企业服务总线（esb ），从共青城各个业务系统获取所需的信息数据，保证一体化配网管理系统与其它业务系统的松耦合关系。2、基于立体地理gis 和接线图两种背景模式立体地理gis背景模式具有直观和真实的优势，用于展示电网对象之间的地理位置关系，可以直接展示具备地理坐标属性的电网对象或数据，或者间接地将非地理特征的数据通过地理对象展示到相关地理位置；接线图背景模式具有简单直接的优势，用于展示电网对象之间的拓扑和从属等关系，接线图应具备与立体gis 模式相同的数据可视化功能。3、全面展示电网信息，支持故障报警功能一体化配网管理系统能够根据需要综合展示共青城智能电网中各个业务系统的信息，包括清洁能源接入、储能系统、配电自动化、电能质量监测、用电信息采集、智能小区、电动汽车充电设施、营业厅营销、物联网应用及通信信息网络、上级调度自动化系统以及将来可能建设的其他业务系统。在信息展示的同时，能够根据设置，利用声光电手段，突出显示故障信息。4、支持电网模拟、离线分析和故障反演电力系统网络的规模越来越大，运行操作也越来越复杂，对电力网络运行状态的分析与计算、线路的改造与设计、故障的分析与处理都提出了越来越高的要求。由于电力系统的特殊性，很难在实际电网上对网络的各种运行状态进行模拟和仿真。所以，为了更好地分析和预测电网的未来状态，保证电网的稳定、高效和安全运行，一体化配网管理系统不仅要支持实际电网的可视化，也应该支持电网模拟、离线分析、未来规划态的可视化，并对潜在的威胁到电网安全运行的隐患进行预警。5、可视化方式与数据独立，可视化形式多样化、可配置一体化配网管理系统应提供丰富的可视化方式，以满足共青城电网不同格式、不同种类和不同应用环境下的数据可视化要求。可视化方式应与数据完全分离，以适应系统建设完成后，无需开发和改造， 就能适应未来新数据的可视化要求。用户可以灵活定制或修改可视化工具库，根据具体业务应用，为各类型数据选择和配置相应的可视化方式集合。为了满足共青城智能电网综合示范工程对于电网信息发布、展示和综合可视化的要求，以及可视化功能强大、直观、易用等基本要求， 一体化配网管理系统的建设要符合以下设计理念：基本数据全面展示：智能电网各业务系统数据及其相关外部设备、环境数据的全方位展示。关键信息主动展示：根据使用人员关注点的不同展示不同层面的关键信息。关联信息联合展示：以主题思想为指引，将处理某一特定任务所需要的相互关联的信息组织在一起，联合展示。信息高层次综合运用：综合运用、分析各类数据和信息，提供辅助决策。6、支持电网场景三维视景随动功能基于三维gis的虚拟共青城系统将三维仿真的虚拟场景建立在真实的地理信息系统之上，通过叠加柱状图、曲面等三维图形，将共青 城电网的运行信息、模拟仿真结果，以及气象、交通等电网外部环境 信息完美地展示出来。同时实现对城市电网的视景仿真和动态城市电 网景观及重要电网场景的漫游，增加三维景观真实感。7. 采用智能化报警方式配电线路故障处理是配电网自动化的系统的主要功能之一，在配 电网络发生故障的情况下，配电网自动化终端会上报大量的报警信号 和事项信息。 配电网自动化主站必须建立实时报警和事项实时数据库， 能够自动对报警事项进行分级、分层处理，能够经受得住雪崩事故情 况下的大量报警和事项的冲击。8. 采用通用的报表格式报表是自动化的一项基本功能，它要求制表灵活、操作方便。要求系统采用excel电子表格风格设计， 报表数据可着色、可嵌入图形、曲线或棒图等，并与excel文件兼容，易学易用。报表支持客户/服务器 (c/s) 和浏览器服务器(b/s) 结构，可以跨平台使用，即在任意unix/windows nt工作站平台或通用的ie 浏览器上均可以同时有多个用户并发从事报表的维护或浏览。9. 采用通用的web 浏览技术web 浏览系统的客户端免维护，使用要简便、灵活、通用、安全和美观， 在保证实时性的前提下，满足 200 个以上的客户端并发访问。10. 采用集群化的采集模式在大数据量采集的情况下，传统的主备前置采集模式将成为通信瓶颈。配电网自动化主站系统的前置机必须支持集群模式，可以根据需要扩展前置机群组。11. 能够满足基于复杂配电网架结构的配电线路故障处理需求主站系统必须能够根据电缆线路、架空线路以及电缆架空混合线路等不同的网架结构配合变电站保护、配电线路上配置的各种类型的开关设备和自动化终端设备采用不同的故障处理模式。12. 故障处理方案必须基于网络拓扑分析和负荷分析计算在进行配电线路故障处理，需要进行负荷转供的情况下，主站系统必须进行负荷计算，转供方案必须基于线路负载能力，避免因为超载造成二次故障或扩大故障范围。13. 满足大容量数据处理需求，具有高可靠技术措施配电网主站系统必须具有大数据量处理能力，采用可靠性技术措施保证系统稳定性，消除数据集中采集和存储带来的系统风险。系统交付时应按设计远景年规模配置所有软件和数据库，以保证远景年扩充时不再需要对系统进行重新装配。14. 满足网络安全防护要求配电网自动化系统分为配电自动化、 配电生产管理系统两大部分， 分属于网络安全一区和三区。二者之间需要进行设备参数模型及实时数据的交互和共享。配电自动化系统和配电生产管理系统之间必须安装符合电力二次系统安全防护总体方案要求的物理隔离设备。来自公网通信路径的数据必须通过网络安全防护设备后，才可以接入主站数据采集系统。4 实施方案4.1 系统建设内容整合立体gis及可视化平台的一体化配网管理系统的建设分为以下 4 部分：1、系统集成方面，建立综合数据平台，整合有关配网运行管理的各类系统，促进系统集成一体化;2、配电系统自动化功能，提高故障快速定位、隔离的能力；3、加强配电高级应用分析功能的应用，充分利用配电终端采集的配电网运行数据，实现配电网实时拓扑分析、实时线损分析、网络优化运行分析等功能；4、可视化展示平台建设。通过配电自动化系统、配网生产管理系统以及构建配网运行管理集成平台建设主站系统，以缩短用户停电时间、提高供电可靠性，提高配电运行的工作效率。配电网自动化主站是一个相对完整的系统工程，实施时间相对较长，实施期间要求很强的连续性。在配电网自动化建设工程的初期阶段，应按照共青城配电网的整体规模建设配电网自动化主站的主体部分，主要包括配电网自动化主站系统的支撑平台、应用平台、数据库和网络结构部分的建设。主站系统的建设还要考虑系统运行环境（如机房和调度室）的建设。在建设初期，配电网自动化主站系统主要实现配电scada 功能、配网线路故障分析处理功能、web 浏览服务功能、操作及信息分区分流功能。根据系统应用情况可以适当调整应用模块的安装调试时间。对于模块化的配电仿真和高级应用分析软件，可以根据配电网自动化系统的进展情况，随着配网信息和数据量的积累，逐步扩展。在建设过程中还要实现配电网自动化系统与调度自动化系统、电能量计量遥测系统、大用户负荷管理及配变监测系统、配电 gis 等系统的集成和互联。配电 gis系统以及配网生产管理系统，作为配电网自动化系统的重要应用，需要根据配电网自动化系统的总体规划要求，按照既有方 案稳步推进，逐步实现配网生产管理的流程化、标准化和实用化。同 时，按iec61970 、iec61968cim模型和组件接口规范，实现与配电网自动化主站系统的参数、图形及网络模型的共享。4.2 系统技术架构4.2.1 系统框架多维全景一体化配用电协同管理系统框架如图4-1 所示：生产管理系 统 pms电网 gis 平台营销业务应用系统应急信息平台智能小区 /社区系统新能源接入管理信息交互总线xml/gml/com/dcom/corba,cim/cis,dataetl,配 电 scada馈线自动化数据采集多数据源处理电网分析应用功能能效优化配调运行管理应用层故障定位停电管理保电管理公式计算拓扑着色网络建模拓扑分析故障隔离生产指挥事务决策优化旁路代计算远方控制潮流计算状态估计供电恢复保护配置管理运行环境监控调度监视与操作事件告警负荷预测网络重构服务组件适配器/ 总线模型适配器服务组件层图形服务包流程服务系统管理安全服务曲线工具网络拓扑分析公共显示模型表单定制参数管理冗余配置部门 / 人员管理公共告警数据库编辑公共作图包流程定制任务管理资源监视功能权限管理信息检索公式计算公共图元包流程驱动监控定时器管理日志 / 打印管理诊断调试报表服务数据接口平台层商用数据库配网设备模型网络拓扑关系模型规则库历史数据实时数据实时数据关系模型检修管理数据模型电力用户关联模型配置数据计算模型实时数据 cim模型图 4-1一体化配网管理系统系统框架一体化配网管理系统主要由一体化基础平台、应用功能软件以及基于iec61968的信息交互总线构成，并实现与外部系统（上级调度系统、营销管理系统、配网生产管理系统等）的互联。一体化基础平台采用面向服务的设计理念 （soa ），主要由商用库、实时库、实时消息总线、服务总线、 gis 一体的图模维护工具、 gis 一体的图形浏览器、 模型拼接工具以及 web 发布功能等部分构成， 支持配电网运行可视化。其中服务总线包括系统运行管理服务、权限服务、资源定位服务、告警服务、文件传输服务、实时数据通信服务、简单消息邮件服务、日志服务等各类服务。一体化基础平台主要用以支持监控运行、分析研究和生产管理，构建信息共享、技术公用、接口开放的软件开发和运行环境。配电自动化的应用功能包括配电scada 、馈线自动化、 网络拓扑分析、调度管理支持 （包括操作票、 检修票、 保电管理、 停电分析等）、状态估计、配网潮流、供电可靠性分析、n-1 分析、解合环校验、网络重构、配网仿真、负荷预测、网损分析、配电智能化软件等。其中配电智能化软件主要包括分布式电源及电动汽车与电网协调运行控制、配电网实时风险评估及预控、配网设备全寿命周期管理等。基于iec61968的信息交互总线是一体化基础平台和应用软件与配电企业内 /外部系统进行信息交换的纽带，通过信息交互总线可以实现数据和模型的自动同步、配电数据管理的流程化、信息化和应用集 成。信息交互总线可以实现用户的逻辑应用与企业各系统平台的解耦， 具有很强的跨平台兼容性和可扩充性。可视化模块利用可视化人机交互子系统提供的各种可视化手段， 实现电网状态信息、设备信息、分析结果、仿真信息的可视化，同时提供交互手段，实现可视化信息的交互操作。4.2.2 硬件系统结构一体化配网管理系统的硬件结构见下图所示：开发及维护工作站应用工作站 应用工作站应用工作站应用工作站2*4 拼接大屏幕系统应用交换机信息交互总线 /企业服务总线11应用交换机11通讯服务器仿真分析服务器仿真分析服务器图形服务器图形服务器数据服务器数据服务器磁盘阵列骨干网交换机111骨干网交换机1图 4-2一体化配网管理系统硬件系统结构图一体化配网管理系统的网络结构采用双局域网设计，使用企业级三层交换设备，构建两套平行局域网。所有平台内服务器与工作站均采用双网卡对应接入，构成高效、分布的开放系统，为一体化配网管理系统的长期稳定运行提供基础。一体化配网管理系统的显示内容通过拼接大屏幕系统进行展示，拼接大屏幕系统拥有触摸控制台，在触摸控制台上实现对拼接大屏幕展示内容的互动操作和可视化演示。4.3 系统集成4.3.1 信息交互总线 系统体系结构配网运行管理集成平台主要实现配网scada 、配网 gis、配网 mis、输网 scada 、计量自动化系统、 配变监测系统、计量遥测系统、 营销系统、实时数据中心等数据集成，该平台按照iec 61968标准的总线机制进行设计，采用面向服务的架构（soa）和粗粒度的消息机制，实现各 个系统之间的松耦合，各系统之间不能直接连接，需要连接到信息交互总线上与其它系统进行信息交互，保证信息交互的灵活性、可靠性、安全性。根据电力系统安全分区要求，信息交互总线采用了双总线结构，由安全 i/ii 区信息交互总线、安全iii/iv 区信息交互总线、总线间防火墙和方向安全隔离三部分组成。安全 i/ii 区总线和安全iii/iv 区总线分别构建， 结构基本相同，并通过专用数据通信服务完成跨区信息交互。双总线结 构预留与 sg186 系统总线进行信息交互的接口， 实现上一级调度自动化系统、配电自动化系统、电网设备在线监控系统、电能质量监测和控制 系统、通信网管系统、营销相关应用系统（95598 系统、营销管理系统、用电信息采集、营销负荷控制系统）、sg186 系统（pms/erp/ecm等）、综合信息可视化平台等系统之间的跨区信息交互与业务整合。两条总线之间建设总线间防火墙和方向安全隔离，实现总线的跨区信息交互，安全 i/ii 区向安全 iii/iv 区进行信息传输，限制较少，速度较快；反之，交互信息需要经过严格的审查，并且控制传输速度。在建立信息交互总线的同时，将数据保存到历史数据服务器。总体架构思路：统一模型、双总线sg186总线（仅建设通信服 务器）、两个数据交换中心。 信息交互总线的体系结构，如图 4-3 所示。95598gis 上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上pmserp上上上上上上上上上上上上上上cis上上上上上上上上sg186上上上上上上esb 上上上iii 上上iv上上上上iec61968上上上上上上上上上上上上上上iii上上iv 上上上上上上上上上上上上上上上上iec61968上上上上上上上上上上上上i上上ii上上上上上上上上上上上上上上上上图 4-3信息交互总线的体系结构图 系统构架模型根据信息交互平台的系统结构和功能需求，系统框架从逻辑上划分为六个层次：应用层、集成接口层、适配器层、消息层、服务层和交互总线层。系统框架模型见图 4-4 。应用层调度生产营销gis集成层jdbc/odbchttpweb 服务适配器层消息生成与解析发布 /订阅客户端消息日志消息校验消息层iec 61968 消 息扩展消息服务层web 服务总线层发布/订阅引擎发布订阅管理扩展消息日志安全机制图 4-4信息交互总线框架应用层包括共青城智能电网所涉及的调度系统、生产管理系统、营销管理系统等多个业务系统，运行环境相对独立，负责对应领域的业务功能与数据；集成层主要负责提供多种传统的接口，以适应异构业务系统数据源的多样性，利用多样化的接口，总线适配器能够集成所需的业务数据，并以对应的方式向业务系统提供对应格式的数据； 适配器层是业务系统与交互总线的中间人，对外负责完成数据格式转换，包括业务数据向iec 61968标准消息的生成，以及iec 61968消息向业务系统所需格式的数据解析，此外，适配器层还负责发布/订阅机制在客户端的功能，例如消息的订阅、暂停、恢复、退订和发布消息功能，以及消息校验（格式校验、内容校验）和消息日志等功能；消息层是信息交互总线内部所传输的iec61968 标准消息，以及在现有消息不满足要求的情况下，自行扩展的各类消息；服务层是一系列web 服务标准和技术，用于实现总线的各种功能；总线层实现基于发布/订阅的 iec 61968消息交互机制， 发布/订阅引擎即发布订阅的服务器端，负责消息的路由功能，保证消息准确传输到目的地；发布订阅 管理模块负责发布/订阅引擎的管理与监控；总线层还应当提供日志功 能和安全机制，保证总线运行的稳定性，安全性和可维护性。 系统功能要求为了保证共青城智能电网各业务系统的之间的高效信息交互，以及信息交互总线的易用性、可维护、可扩展、安全性等，信息交互总线及其适配器应满足以下技术和功能要求：(1) 信息模型在满足数据一致性、标识一致性的前提下，共青城电网各业务系 统之间的信息交互应依据iec 61968和 iec 61970国际标准进行建模和交换。在现有消息格式不能满足要求的情况下，可以提供相应的消息扩展功能，满足共青城电网信息交互的特殊要求。由于iec61968 消息数量众多，格式复杂，应提供iec61968消息及其之间联系的图形化描述与可视化功能，便于工作人员理解、 生成、解析以及扩展iec 61968 消息。(2) 信息交互日志与数据库信息交互总线应该提供消息交互日志和数据库功能，便于系统的管理、维护和纠错；此外，通过在总线数据库中保存消息，也可以避免相同数据的重复生成与传输，提高信息交互总线的运行效率。(3) 实时与准实时数据传输面对电网应用中实时数据和准实时数据交互的特殊要求，信息交互总线应提供高速数据传输机制，保证此类数据交互的需求。信息交互总线能采集各个自动化系统的实时数据和历史数据，这里包括采用各种通讯方式得到的数据。并将采集到的数据，转成统一的数据模型后进行数据处理。(4) 支持大容量消息由于 iec61968消息的粗粒度特征，业务系统之间交互的消息具有体积巨大的特征，因此，信息交互总线应该支持处理兆字节级别的 大容量消息。(5) 稳定性与可靠性对于业务系统的信息交互请求，信息交互总线应该具备快速响应能力，并提供是否成功的状态反馈；对于高并发的特殊情况，应该具备负载均衡能力，以保证高吞吐量、高可靠性的信息交互。(6) 发布/订阅机制为了保证业务系统之间的完全解耦，保证信息交互的透明化，实现信息交互总线的高效运行、易管理维护和可扩展性，信息交互总线应支持基于代理（broker ）的发布订阅引擎，由发布订阅引擎负责各业务系统的发布/订阅和消息路由，业务系统之间并不直接发生关系， 具体应遵循ws-notification系列的三个标准规范。(7) 支持双总线需求由于电网系统安全分区的要求，跨区信息交互需要设置两条或多条信息交互总线，因此，共青城电网信息交互总线应具备多条总线之间的消息路由功能以及跨区通信能力。(8) 接入系统管理对接入到信息交互总线上的多个系统进行管理，能够直观浏览接入系统的名称、位置、连接参数等基础信息，能够查看各个接入系统对于公共信息模型的支持能力。提供禁用、启用等功能对集成至总线上的系统进行控制，满足在一些场合下临时禁止某个系统的数据被接入总线。(9) 支持数据集成模式总线能提供联邦式的数据集成模式，通过总线提供的数据封装能力，接入各种结构化数据和非结构化数据并对最终用户隐藏接入对象的物理位置，从而使多个分布式应用系统看起来就像一个应用数据提供者。应用系统从总线获取数据时无需关心数据来自哪个系统，也不用了解该系统的连接协议等信息，接入总线的系统相对数据应用系统保持透明。(10) 事件通知服务当接入系统中的数据发生变更时，能通过事件接口以消息方式通知应用系统或将变化的数据发送给应用系统。(11) 数据同步管理能够提供多种数据同步机制，以保持主数据与源头系统以及目标系统中的数据相一致。(12) 总线安全机制为了保证信息交互的安全性，信息交互总线应具备适配器身份认证、权限分配、消息加密传输，以及异常告警等安全与主动防御机制。安全日志 :能够将数据总线上发生的所有数据访问的信息记录在安全日志中权限控制 :提供安全验证和数据权限控制能力，能灵活控制应用系统能访问的数据范围。消息运行状态监控:对整个系统的运行情况进行实时监控，主要包括运行状态、访问流量、负载能力和运行日志等。(13) 数据采集功能配网运行管理集成平台应支持接收无源数据的功能，这里包括采用各种通讯方式得到的实时数据及历史数据，转成统一的数据模型后供其他相关系统进行数据处理。(14) 基于浏览器的管理界面主要功能是对智能支持平台进行配置、监视和管理，如总线与适配器的管理、发布/订阅引擎的配置与管理、iec61968 标准消息的管理、消息数据库的管理、日志数据库的管理。实现方式是在服务中心上建立上述管理功能的服务，然后在浏览器上利用ajax 方式远程调用这些服务。(15) 历史数据提取功能总线能将各个应用系统之间交互的数据进行保存，数据存放在数据库中，并支持对历史数据的访问和查询。 系统技术组成配网运行管理集成平台应遵循iec 61968/61970标准，以松耦合方式实现主站和其它系统之间的信息交换。支持标准的发电、输电、配电、用电统一融合的全cim 模 型 和 iec 61968消息交换模型，并可采用适配器将非标准私有协议转换成标准协议，实现符合面向服务架构（ soa ）的数据集成。(1)web服务数字化配电网智能支持平台采用web服务为技术基础来实现， web 服务的开放性和标准化保证了智能支持平台的可拔插设计。从中心外围的适配器和管理模块，到中心内部的日志服务器、xml schema 全模型库和xml数据库，全部基于web服务进行实现。这些功能子模块不仅可以采用异构系统，也可以部署在网络任意位置。(2) iec 61968的粗粒度服务建立数字配电网智能支持平台，只采用web 服务实现标准化是远远不够的， 还需要采用soa 思想，即采用粗粒度服务对数字配电网的各种业务进行归纳和统一。iec系列标准是已经得到公认的电力行业 标准，不仅包含了公共信息模型cim，还包括了iec 61968数据交换标准，该标准就是建立在soa 的粗粒度思想之上， 因此，本项目将iec 61968 与 soa 架构结合起来， 在数字化配电网智能支持平台中实现数字化配电网的粗粒度服务。(3) 事件（发布 /订阅）引擎从上面的介绍可以看出，web 服务保证了智能支持平台的平台独立性、功能调用的开放性和标准化，iec 61968实现了soa 架构和粗粒度服务。 在 soa 的松耦合基础之上，数字化配电网智能支持平台进一步采用基于事件驱动的发布/订阅引擎，来实现各子模块之间的完全 解耦。发布订阅引擎必须遵循ws-notification规范，即基于web服务的发布订阅引擎。(4) 基 于 iec 61968的消息主题设计发布/订阅机制以事件为基础，数字配电网智能支持平台遵循iec 61968消息交换标准，以iec61968消息作为事件，发布订阅引擎根据这些标准事件或消息进行应用集成，实现数字配电网中的各种业务。(5) 日志数据库智能支持平台的日志数据库主要用于记录总线中的发布/订阅情况，如消息订阅记录（订阅方、订阅主题、订阅时间、成功标志） 、消息发布记录（发布方、发布主题、发布时间、成功标志） 。基于日志数据库，可以根据消息主题、订阅方、发布方等方式对日志记录进行可视化，便于电网业务流程的监视和管理。(6) 全模型 xml 数据库智能支持平台所交换的消息完全遵循iec61968的标准消息格式， 都是 xml 格式的消息。为了对这些标准消息进行格式约束和存储，建立了两个xml 原生数据库： 一个用于存储iec61968标准消息格式的xml 数据库，与此相对应， 另一个xml 数据库用于存储符合这些标准格式的实际消息。前者是全模型框架、后者是全模型实例。(7) 非侵入式适配器信息交互平台提供的适配器对原有应用是透明的，并且不依赖于应用的体系架构和所使用的硬件、软件技术。对应用的修改不敏感，即适配器对原有应用是非侵入的，将影响降至最低。 系统硬件结构适配接口服务器适配接口服务器数据平台服务器数据平台服务器数据总线服务器数据总线服务器数据安全服务器管理工作站开发工作站安磁盘阵列全 区骨干交换机1111正向 / 反向专用物理隔离装置1111骨干交换机安全 区磁盘阵列管理工作站开发工作站配网运行管理集成平台跨越两个安全区中，分别为安全区和安全区，在两个安全区内的配置是完全对等的。安全区与安全区之间设置正向与反向专用物理隔离装置，如下图 4-5 所示：适配接口适配接口数据平台数据平台数据总线数据总线sg186 通 信数据安全服务器服务器服务器服务器服务器服务器服务器服务器图 4-5系统硬件结构4.3.2 信息集成内容根据共青城电网实际建设情况，通过信息交互总线（ieb）或综合数据平台等方式，从各业务子系统集成各种图形数据、设备数据、运行数据、实时数据、环境数据等信息，形成规范化的基础数据。具体内容包括：1) 立体 gis 图：来自立体gis 系统。2) 变电站接线图：与共青城相关的220kv 、110kv 、35kv 变电站，是 10kv 线路的上级电源。3) 配电站接线图：开闭所、电缆分界室、用户配电室、小区配电室、箱变等接线图，来自配电自动化系统。4) 系统图： 10kv 系统接线图，配电自动化系统。5) 单线图： 10kv 线路单线图，来自gis 系统或上级调度。6) 故障信息：与配网相关的故障来自配电自动化系统，包括过去已经发生和现在正在处理的线路、设备、用户或者低压故障。7) 配网自动化实时信息：自动化配网开关的两遥信息和故障信息，来自配电自动化系统。8) 用电信息：来自用电信息采集系统， 用于显示用户当前用电量、欠费信息等。9) 主网实时信息：变电站综合自动化的两遥信息和故障信息，来自上级调度自动化系统。10) 电动汽车充电设施实时信息：来自配电自动化系统或电动汽车