T-JES 014-2026 电力图计算系统：系统架构及要求

T/JES014—2026电力图计算系统：系统架构及要求前言本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的规则起草。本文件规定了电力图计算系统的术语和定义、系统架构、核心功能要求、技术指标、数据规范、安全防护、运行维护等内容，旨在统一电力图计算系统的设计、建设与应用标准，支撑“电网一张图”建设及电力系统全生命周期管理。本文件由吉林市科学技术局提出，由吉林省电力行业标准化技术委员会归口并解释。本文件起草单位：全球能源互联网研究院有限公司、国网上海市电力公司、国网浙江省电力有限公司、国网湖北省电力有限公司、国网辽宁省电力有限公司、国网江西省电力有限公司、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、北京煜邦电力技术股份有限公司、南方电网数字电网研究院有限公司。本文件主要起草人：高昆仑、倪光南（顾问）、马潇、王景朝、莫娟、黄彭、刘蕊、张宏科、周建明、吴维农、郑毅、黄强、林为民、赵永生、朱朝阳。1范围本文件规定了电力图计算系统的系统架构、核心功能、技术要求、数据交互、安全防护、性能指标及运行维护等要求。本文件适用于新建、改建、扩建的电力图计算系统设计、开发、部署与运维，涵盖电网规划设计、设备管理、调度控制、供电服务等应用场景，包括省级及以上电力图计算平台、区域级汇聚节点及边缘计算节点的建设与应用。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写GB/T22239-2019信息安全技术网络安全等级保护基本要求GB/T35273-2020信息安全技术个人信息安全规范GB/T38645-2020信息安全技术工业控制系统安全分级规范GB50174-2017电子信息系统机房设计规范DL/T5440-2018电力通信工程设计标准DL/T1860-2018电力系统图形描述规范DL/T2018-2019智能电网调度控制系统技术要求T/CSEE0011-2024电力通信机房设计规范YD/T2862-2015分布式数据库技术要求YD/T3014-2016云计算数据中心网络技术要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1电力图计算系统（powergraphcomputingsystem）基于图论与图数据库技术，集成电力系统地理信息、设备模型、运行数据，提供电网拓扑分析、网络计算、知识检索等服务的一体化技术平台，支撑电力系统规划、设计、施工、运维全生命周期管理。3.2原生图模型（nativegraphmodel）以图结构原生存储电力系统设备、线路、地理环境等实体及关联关系的数据模型，支持高效拓扑遍历与并行计算。3.3图计算引擎（graphcomputingengine）具备子图划分、并行计算、拓扑重构等核心能力，支撑电网拓扑分析、潮流计算、故障模拟等复杂计算任务的核心软件模块。3.4电网一张图（unifiedpowergridgraph）整合各级电网数据资源，实现地理信息、设备信息、运行状态等数据一体化管理与可视化展示的基础数据平台。3.5边缘计算节点（edgecomputingnode）部署于电力业务终端侧，承担本地图数据存储、轻量化计算及实时响应任务的分布式节点。3.6自主求解器（independentsolver）具备自主知识产权的数学优化计算软件，为电力图计算提供核心算力支撑，涵盖潮流计算、安全校核等算法模块。3.7数据中台（datamiddleplatform）统一管理电力图计算系统的多源数据，提供数据清洗、转换、融合、共享服务的核心数据处理层。4系统架构4.1架构设计原则4.1.1应遵循“分层解耦、开放兼容、自主可控、安全可靠、弹性扩展”的原则，适应电力系统业务发展与技术升级需求。4.1.2采用分布式架构设计，支持核心软硬件国产化替代，关键技术（如图数据库、求解器）应具备自主知识产权。4.1.3架构设计应满足与电力系统现有EMS、DMS、PMS等系统的互联互通，实现数据无缝流转与业务协同。4.2总体架构电力图计算系统采用“云-边-端”三级分布式架构，分为基础设施层、数据中台层、核心引擎层、业务应用层、接入层五层结构，架构图见附录A：4.2.1基础设施层包括计算资源、存储资源、网络资源及机房环境，应满足：a）计算资源：支持CPU/GPU异构计算，核心节点采用国产化芯片，边缘节点支持轻量化部署；b）存储资源：采用分布式图数据库与关系型数据库混合存储架构，图数据存储应支持亿级节点与边的高效读写；c）网络资源：基于电力专用通信网络（SPDnet），支持千兆级带宽传输，网络年可用率≥99.95%；d）机房环境：符合GB50174-2017及T/CSEE0011-2024要求，核心节点机房耐火等级不低于二级。4.2.2数据中台层4.2.2.1数据接入：支持电力设备数据、地理信息数据、运行状态数据、外部环境数据等多源数据接入，接入协议包括IEC61850、SVG、GIS、JSON等。4.2.2.2数据处理：提供数据清洗、格式转换、去重补全、关联映射等功能，数据清洗准确率≥99.8%。4.2.2.3数据存储：按数据类型分为电力模型数据、地理信息数据、工程数据、运行数据四类，存储架构应支持数据冗余备份与异地容灾。4.2.2.4数据服务：提供统一数据查询、接口调用、数据订阅等服务，支持跨系统数据共享。4.2.3核心引擎层4.2.3.1图模型管理引擎：支持一体化全息电网原生图模型构建、更新与维护，模型更新响应时间≤30秒。4.2.3.2图计算引擎：集成高性能电网拓扑图分析、电力系统图计算、电网知识图检索三大服务引擎，支持并行计算与子图聚合计算。4.2.3.3自主求解器：具备潮流计算、安全校核、故障分析等核心算法，性能指标应不低于同类国际产品水平，关键场景计算效率提升≥14%。4.2.3.4可视化引擎：支持电网图形二维/三维展示、拓扑动态刷新、计算结果可视化呈现，图形刷新延迟≤1秒。4.2.4业务应用层基于核心引擎提供的服务，支撑以下业务场景：a）规划设计类：电网规划优化、路径选线、杆塔排位、工程量统计；b）调度控制类：电网拓扑分析、潮流计算、安全校核、故障模拟；c）设备管理类：设备状态评估、隐患识别、检修计划优化；d）供电服务类：供电可靠性分析、故障定位与隔离、停电范围评估。4.2.5接入层提供多终端、多系统接入支持，包括：a）用户接入：支持PC端、移动端、调度大屏等终端接入，用户接入响应时间≤30秒；b）系统接入：提供标准化接口，支持与EMS、DMS、PMS等电力系统现有系统对接；c）权限管理：采用分级授权机制，支持细粒度权限控制与操作审计。5核心功能要求5.1图模型构建与管理5.1.1支持从多源数据自动构建电网原生图模型，涵盖设备、线路、节点、地理环境等实体及关联关系。5.1.2提供模型版本管理功能，支持模型历史回溯、差异对比与批量更新，模型更新不影响系统正常运行。5.1.3支持模型校验功能，自动检测模型完整性、一致性与合理性，校验准确率≥99.5%。5.2图计算核心功能5.2.1拓扑分析：支持电网拓扑自动识别、连通性分析、孤岛检测，分析延迟≤5秒/万节点。5.2.2网络计算：支持潮流计算、短路计算、安全校核等核心计算，计算结果误差≤2%。5.2.3知识检索：支持基于图结构的设备关联查询、故障溯源分析、业务知识推理，检索响应时间≤1秒。5.2.4并行计算：支持大规模图数据的分布式并行处理，可根据计算任务动态分配算力资源。5.3可视化与交互5.3.1支持电网图形的二维/三维展示，支持缩放、平移、旋转等操作，三维模型加载时间≤10秒。5.3.2支持计算结果可视化呈现，包括潮流分布、故障点定位、风险等级标注等。5.3.3提供图形编辑功能，支持设备添加、删除、属性修改等操作，编辑结果实时同步至图模型。5.4数据交互与共享5.4.1支持与电力系统现有系统的数据双向交互，数据传输延迟≤10秒。5.4.2提供标准化数据接口，接口兼容IEC61850、DL/T1860等电力行业标准。5.4.3支持数据订阅与推送服务，关键数据更新后推送时间≤30秒。6技术要求6.1性能指标6.1.1可用性：系统年可用率≥99.9%，核心计算模块年可用率≥99.95%，故障恢复时间≤30分钟。6.1.2计算性能：单节点支持≥10亿级边的图数据存储与计算，复杂拓扑分析响应时间≤30秒，潮流计算响应时间≤60秒。6.1.3并发处理：支持≥1000个并发用户接入，核心接口并发调用支持≥500次/秒，无响应超时。6.1.4数据同步：跨节点数据同步延迟≤1分钟，数据一致性达到最终一致性。6.2兼容性要求6.2.1硬件兼容性：支持国产化服务器、存储设备及网络设备，兼容主流CPU架构（X86、ARM）。6.2.2软件兼容性：支持国产化操作系统（如麒麟、统信）、数据库（如人大金仓、达梦）及中间件。6.2.3协议兼容性：支持IEC61850、SVG、GIS、JSON、RESTful等主流协议与接口标准。6.3扩展性要求6.3.1支持横向扩展，新增节点无需修改核心架构，扩展后系统性能线性提升。6.3.2支持功能模块热插拔，可根据业务需求新增计算模块或应用功能。6.3.3支持数据容量扩展，图数据存储容量可扩展至PB级，满足长期数据存储需求。6.4自主可控要求6.4.1核心软硬件（图数据库、求解器、服务器、操作系统）国产化率≥90%。6.4.2关键算法（如拓扑分析、潮流计算算法）具备自主知识产权，不依赖第三方专利。6.4.3支持源代码级别的二次开发与定制化改造，提供完整的开发文档与接口说明。7数据规范7.1数据分类与编码7.1.1数据分为电力模型数据、地理信息数据、工程数据、运行数据四类，分类应符合DL/T1860-2018要求。7.1.2设备编码、线路编码应采用国家电网或南方电网统一编码标准，确保数据唯一性。7.2数据格式要求7.2.1图形数据格式支持SVG、GML、GeoJSON等标准格式，三维模型支持IFC、3DS等格式。7.2.2结构化数据采用关系型数据库存储，非结构化数据（如文档、图片）采用分布式文件系统存储。7.3数据质量要求7.3.1数据完整性：核心数据字段缺失率≤0.2%，关键设备数据无缺失。7.3.2数据准确性：设备参数、地理坐标等关键数据准确率≥99.9%。7.3.3数据时效性：运行数据更新频率≤1分钟，设备状态数据更新频率≤5分钟。8安全防护8.1网络安全8.1.1系统应部署在电力专用网络内，与互联网物理隔离，符合电力二次系统安全防护要求。8.1.2部署防火墙、入侵检测系统（IDS）、入侵防御系统（IPS）等安全设备，防范网络攻击。8.1.3采用加密传输协议（如SSL/TLS）保障数据传输安全，关键数据传输加密强度≥256位。8.2数据安全8.2.1采用数据分级分类保护机制，核心数据（如调度数据、设备密钥）应进行加密存储。8.2.2建立数据备份与恢复机制，核心数据备份周期≤30秒，支持异地容灾备份。8.2.3严格控制数据访问权限，实现操作日志全程审计，日志保存时间≥1年。8.3应用安全8.3.1采用统一身份认证系统，支持多因素认证（如密码+动态口令），用户密码复杂度符合GB/T22239-2019要求。8.3.2应用程序应进行安全加固，定期开展漏洞扫描与渗透测试，及时修复安全隐患。8.3.3建立应急响应机制，制定安全事件应急预案，定期开展应急演练。9运行维护9.1监控管理9.1.1建立系统运行监控平台，实时监测硬件资源、软件服务、网络状态、数据流转等情况。9.1.2支持异常告警功能，告警响应时间≤30秒，告警方式包括声音、短信、邮件等。9.1.3提供系统运行状态统计分析功能，生成运行报告，支持按日、周、月统计。9.2维护要求9.2.1制定定期维护计划，包括硬件巡检、软件升级、数据备份校验、安全漏洞修复等。9.2.2核心设备应采用冗余配置，支持热插拔，维护时不影响系统正常运行。9.2.3建立维护知识库，记录常见故障及处理方案，提供在线查询与更新功能。9.3升级与迭代9.3.4系统升级应采用灰度发布方式，确保升级过程中业务不中断，升级失败可快速回滚。9.3.5支持功能模块迭代更新，新增功能应与现有系统兼容，不影响历史数据与业务流程。附录A（资料性附录）系统总体架构图graphTDA[接入层]-->B[业务应用层]B-->C[核心引擎层]C-->D[数据中台层]D-->E[基础设施层]A1[PC端]-->AA2[移动端]-->AA3[调度大屏]-->AA4[第三方系统]-->AB1[规划设计应用]-->BB2[调度控制应用]-->BB3[设备管理应用]-->BB4[供电服务应用]-->BC1[图模型管理引擎]-->