基于IEC61970标准调度数据平台应用探究和实现

1、基于iec61970标准调度数据平台应用探究和实现摘 要：“电力信息孤岛”越来越成为电力调度工 作的“信息瓶颈”。本文分析了电力调度业务系统和数据的 特点，提出了基于iec61970标准的电力调度综合数据平台 建设的重点，给出了总体架构设计，并以云南电力调度几大 业务系统为整合对象进行了实践。关键词：调度业务；数据平台；iec61970标准；cim模 型中图分类号：tm76文献标识码：a文章编号：2095-2104 (2013)1引言随着电网一次系统的发展，电网调度系统已从功能单 一，相对独立的系统，逐步形成具有多种应用功能，满足不 同生产管理要求的复杂网络信息系统，例如能量管理系统 (ems

2、)、电能量计量系统(tmr)、水调自动化系统、调度生 产管理信息系统(dmis)等。同时，随着电力二次系统安全 解决方案基本框架的成型，安全分区的实施，传统的点到点 的网状的数据交换手段面临着更加复杂多变的环境。由于各 系统被分割在不同安全区中，其间部署了防火墙以及隔离装 置等安全设备，使得各系统之间无法通过直接的网络连接进 行任意的数据交互，特别是安全一、二区（以下称之为内网） 和安全三、四区（以下称之为外网）之间的数据交互由于隔离 装置的限制，迫使应用系统需要进行相应的改造以适应隔离 装置的要求。尤其是外网中需要进行各种事务处理时，常常 需要综合ems系统、tmr系统等多个分布在内网中的业

3、务系 统中的数据。但是上述信息系统的数据来源不一致，口径不统一，缺 乏横向信息交流，实时数据再利用也存在一些问题。因此必 须通过一种技术方案来接口、存储、归类、管理、分析多个 系统的综合数据，形成统一的调度综合数据平台，并提供数 据接口、查询的灵活手段和数据挖掘以及高层决策分析1。2调度数据平台分析调度综合数据平台需要集成的数据源具有如下特征： 形式上分散。这些应用系统的数据以不同的形式存储， 其中ems等调度自动化系统中的实时数据一般直接存储在实 时数据库中，而dmis和办公自动化系统中的多数数据存在 于商用数据库中，同时，系统还有些数据是以文件的形式存 储的。空间上分布。各个业务系统分别由

4、不同的科室管理和维 护，分别在不同的机房，数据库和服务器都不同。数据异构。各个业务系统釆用的数据库服务器一般都不 太相同，包括:oracle、sqlserver 等。网络隔离。为了保证电力企业的信息安全，电力企业各 个信息系统间都通过防火墙等设备进行了隔离。软硬件平台异构。各个应用系统所选用的硬件和操作系 统都不大相同。包括：sun/solarisx hp/hp-unix、pc/windows 等软硬件平台2。因此，电力调度综合数据平台必须满足如下要求：可靠性。必须能提供可靠的数据传输，解决不同软硬件 和网络环境中系统的通信问题，实现信息孤岛之间的连通；分布性。必须能解决各个应用系统的数据分布

5、性的问 题，实现数据的集中与汇总；异构性。必须能解决各个应用系统的数据异构的问题， 使不同格式、不同数据管理系统中的数据能够相互交流和转 换;自治性。数据集中平台不能破坏原有系统的自治性，在 进行数据集成的同时不能影响已有系统的正常运行；可扩展性和适应性。平台应该具有良好的可扩展性和适 应性，能够适应企业应用需求的不断变化。标准化。遵循国际标准（iec61970等）5。3数据平台的整体架构按本系统建设的目标和要求，要解决好如下几个方面的 问题：如何基于统一的面向电力企业的数据模型或数据结构 建设数据平台；数据平台如何与现有ems系统、tmr系统、 水调自动化系统、dm is系统进行很好的接口；

6、为了满足其它 系统访问本平台数据的需要，本系统所能提供的接口方式； 如何保证本数据中心的实时数据或数据库的数据和其它关 联系统的数据同步；数据平台的整体架构是什么样的；数据 平台能提供哪些通用的功能应用。我们设计的“电力调度综合数据平台系统”为三层体 系结构，即数据仓库层、信息集成平台层（即中间层，包括 数据集成平台、图形集成平台、业务应用和流程集成平台）、 通用业务应用层。在数据仓库中存储本系统平台所有的信息 数据；数据集成层，则负责与其它系统的数据集成与访问、 内网数据与外网数据之间的传输；通用业务应用层是关于本 综合数据平台的管理与监视应用、基于企业门户的综合应 用。本系统的整体体系架构

7、如图2所示：图2数据平台系统的体系架构示意图3. 1关于数据仓库数据仓库是对各种类型的数据进行统一存储的概念，它 即包括关于电网设备的描述信息、拓扑信息、实时数据、历 史数据，也包括电力企业对所有对象的描述，如事件、统计 信息、图形文件等。数据仓库包括各种基于商用数据库（如oracle、sqlserver, sybase、db2等）的数据存储管理，也包括磁盘文 件的管理和基于内存数据结构的数据管理。数据仓库可以存放在单一的计算机节点上，也可以分散 在网络上。数据仓库的分散式模式可以充分利用计算机的网 络资源，进行数据最快、最优的存储与访问。数据仓库支持联机分析处理（olap）和数据挖掘，为电

8、力信息化的进一步发展奠定了良好的基础。3. 2关于平台开发技术标准系统整个体系的设计与开发，都采用了分布式组件化技 术。在跨平台接口组件中，采用java开发工具，遵循j2ee 的体系结构，实现了跨平台的数据集成接口。为了保证数据快速的传输，在数据集成的通讯层，开发 了数据总线组件，并采用c/c+开发技术来实现，从而可以 实现内存的优化处理和数据通信的及时可靠。在应用层，同样遵循应用的开放性，遵循j2ee体系结 构，在企业门户技术上，实现多种具体的业务应用。3. 3关于信息集成平台根据信息类型的不同，信息平台又分为数据集成平台、 图形集成平台、业务应用与流程平台。数据集成平台实现电力数据对象实体

9、数据的集成，它通 过各种系统提供的适配器技术实现与其它系统数据的接入 与访问。图形集成平台实现与其他图形格式的转换和图形集成。 并提供图形的网络发布与显示控制。3. 4关于iec61970标准与cim模型本综合业务数据平台的建立，不论在底层数据模型的建 立上，还是在数据库结构、与其他系统集成与交互的接口中, 都遵循iec61970规定的相关标准。iec61970中关于电网的 统一数据模型（cim）的思想始终贯穿本平台。从而保证本 平台的标准化、先进性、开放性和可扩展性。3. 5关于通用业务应用本系统不仅提供了优秀的数据平台，在此基础上，系统 开发了一套通用的功能应用。主要包含如下内容：用户与权

10、限管理：用来管理与设置用户名称、权限组别。元数据管理：对描述数据对象的元数据的初始化、定义、 扩展、解析等管理。运行监视：用来监视系统运行状况。可视化业务数据监视：对生产中的电网运行方式、电网 供电量和其他数据以图形化的方式进行监视。综合查询：通过企业门户或个人门户等提供web方式的 数据查询。基本数据管理：基本数据管理完成与业务平台或数据平 台相关的基本描述与设置。历史数据管理：对存在数据仓库中的各种历史数据进行 压缩、备份、导入导出的管理。报表中心：通过网络报表方式实现数据仓库中数 据的综合显示。在线联机分析：通过数据平台的集成，则可实现异种数 据源的多维联机分析。数据挖掘：提供数据准备、

11、数据解析等过程对数据仓库 中的数据进行多维信息的获取管理。4基于iec61970的统一对象模型4. 1公共信息模型cim为了实现电力行业信息系统的互操作，国际电工委员会 (iec)制定了一系列接口标准，其中在iec61970标准中定 义的公共信息模型(cim)描绘了典型情况下ems信息模型 中所包含的电力企业中所有的主要对象。cim中描绘的对象 本质上是抽象的，也因此可以得到更广泛的应用。我们可以 借助cim定义整个电力企业的数据对象。cim通过提供一种用对象类和属性及他们之间的关系来 表示电力系统资源的标准方法。通过cim,可以方便实现对 不同厂商独立开发的ems系统的集成，或对多个独立开发

12、的 完整系统进行集成，或对ems系统和其他涉及电力系统运行 的不同方面的系统(例如发电、配电管理系统或、生产管理 系统)进行集成。这些集成是通过定义标准应用程序接口实 现的，应用系统能够不依赖于信息的内部表示而存取公共数据和交换信息。cim使得便于在几种应用和系统之间实现互联运行和兼容插入，而与任何具体应用无关。图3cim类包及其关系图整个cim共分为13个类包，类包之间的关系见图3o 一 个类包是按一般意义上将相关模型元件分组的方法，没有具 体的语义意义；类包的选择是为了使模型更易于设计、理解 与查看；一个应用可能使用几个类包的cim实体。也就是说, 每一个电力系统实体可以具有越过许多类包边

13、界的关联。每 一个类包包含一个或多个类图，在cim中也用图形方式表示 了该包中的所有类及它们的关系。4. 2基于cim模型的数据仓库的建立本数据平台建立在统一的数据仓库存储平台基础上。数 据仓库中集成了电力企业中相关对象的数据，主要包括：电 力企业数据对象库、数据对象属性值（动态的实时数据、静 态的描述数据）、数据对象的动态数据的历史存储数据。对于电力对象实体和其包含的属性，本系统在商用数据 库中建立统一的电力企业基本结构数据表，其表结构遵循 cim模型中包和类的结构。对象实体的静态属性值，存放在商用数据库中的应用结构数据表中。对象实体的动态属性值，存放在本系统的实时数据库 中，实时数据库是基

14、于优化内存技术的，可实现海量实时数 据的快速存储、检索、二次计算等功能；动态属性值的历史存储数据，存放在商用数据库的历史 结构数据表中，其存放的格式是优化的压缩格式，保证能存 储大量的历史数据。如事项的存储、计划数据的存储等都采 用了先进的代码+压缩格式。5技术特点5. 1基于cim统一对象模型的标准设计在系统的数据对象模型的建立中，无论是数据仓库的数 据库结构，还是应用实现中的类描述、uml定义中都遵循cim 的模型体系，使得在与其他系统的各种交互中可以方便的进 行数据交换及访问，标准化水平高。5. 2综合全面的数据仓库技术本平台提供统一的数据仓库技术，数据仓库数据库是整 个数据仓库环境的核

15、心，是数据存放的地方和提供对数据检 索的支持。本系统的数据仓库包含电力数据对象描述信息、 生产计划数据、实时数据、各种历史数据与事件。数据仓库可以放在基于安全一区和二区的内网中，也可 以放在基于安全三区和四区区的外网中，并保证数据仓库的 唯一性。不论放在外网或内网，均支持各安全区系统的访问。统一的综合数据仓库技术保证了数据仓库物理位置的 灵活性，也保证了逻辑上的唯一性。5. 3全方位、多模式、开放灵活的信息集成平台为了满足与不同系统的接入，并适用于不同的操作系统 平台、适合不同的网络通讯方式，本数据平台提供了全面而 通用的接口适配器技术。根据数据来源的不同安全性质、不 同存储方式与存储介质，实

16、现数据的接入。接口适配器充分 反映了本数据平台的灵活性、可靠性和安全性；集成度高， 集成能力强。5. 4提供元数据支持，实现可视化的数据检索和管理系统提供元数据的管理与支持。通过元数据，可以很容 易的实现系统的二次集成，并为广泛的应用集成提供了平台5. 5数据总线技术为了支持各安全区系统对数据平台的接入访问，保证整 个数据平台通讯的流畅，系统提供数据总线技术。数据总线 运行在内网侧和外网侧；数据总线完成穿过隔离装置的数据 传输；数据总线监视运行在本地的数据平台的功能组件；本 地的数据平台功能组件通过向数据总线的注册和访问完成 与其它模块的交互、远程数据的传输。也就是说，不同安全区域之间的系统进

17、行数据共享及交 换时，不再需要开发或改造点对点的适应隔离装置的专用网 关程序，而只需要与本安全区的数据平台通过标准接口（参 考接口适配器技术）进行数据交换，即可通过数据平台提供 的数据总线之间的交互，间接完成与其他安全区的数据的共 享及交换。5. 6应用功能丰富本系统不仅提供了功能强大的数据集成平台，而且还提 供通用的应用功能。如丰富的系统维护、扩展的管理工具， 系统综合统计工具，功能强大的报表中心等工具。6结语调度综合数据平台是个综合、复杂、庞大的软件系统。2004年6月，云南电力调度中心启动了综合数据平台开发项 目，按照“综合规划，分步实施”的原则进行了实践探索。 该项目将云南电力调度几大

18、业务系统作为整合目标进行了 调度综合数据平台的研究实践，并于2005年4月投入试运 行。初步实现了 ems、电能量、水调自动化和dmis等四大系 统的数据集成工作。解决了多数据源的接入难题，建立了统 一数据库。按照iec61970中cim （公共信息模型）的描述建 立了统一数据对象。实现了关键调度信息的统一发布。并可 以利用灵活的报表中心进行初步的综合分析。通过调度综合数据平台可以达到消除“电力信息孤 岛”，整合已有信息资源，为更深入的决策分析和数据挖掘 奠定了技术和数据基础。调度综合数据平台是比较新的技 术，还有大量的技术难题需要在不断深入的实践和研究过程中进行更深入地探索。参考文献李小明、潘艳蓉(li xiaoming, pan yanrong)异构 电力信息系统综合查询的设计与实现(design and implement of a synthetic query system