摘要：針對電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都是孤立存在于OCS、OMS、EMS等不同系統(tǒng)中，不同專業(yè)、不同單位、不同業(yè)務的數(shù)據(jù)共享機制缺乏等問題，通過引入數(shù)據(jù)中臺的理念，提出了一種電力調(diào)度自動化系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)中臺建設方法，消除了電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的煙囪體系，有利于實現(xiàn)業(yè)務能力的提升，為電力業(yè)務的智慧創(chuàng)新發(fā)展提供數(shù)據(jù)服務支持。

關鍵詞：電力調(diào)度;調(diào)度自動化系統(tǒng);數(shù)據(jù)中臺

0 引言

電力調(diào)度自動化系統(tǒng)經(jīng)過多年的運行，積累了豐富的運行數(shù)據(jù)，包括各種量測數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)、故障與運行事件數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)及計劃預測類數(shù)據(jù)，但業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)都是獨立存在于OCS、OMS、EMS等系統(tǒng)中，形成了信息孤島[1]。

隨著互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析的發(fā)展，“數(shù)據(jù)中臺”的概念被提出，即采用數(shù)據(jù)的分層與水平解耦，將數(shù)據(jù)運營和產(chǎn)品能力從前臺進行剝離，成立獨立的數(shù)據(jù)中臺，解決煙囪式數(shù)據(jù)架構體系的問題[2]。本文針對電力調(diào)度自動化系統(tǒng)，基于“數(shù)據(jù)中臺”的理念，提出了一種電力調(diào)度自動化系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)中臺建設方法。

1 電力調(diào)度自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理存在的問題

1.1 ? ?數(shù)據(jù)規(guī)模方面

電力調(diào)度自動化系統(tǒng)包括主網(wǎng)、配網(wǎng)和用戶側的數(shù)據(jù)，日增數(shù)據(jù)規(guī)?？蛇_2萬億條。

1.2 ? ?數(shù)據(jù)處理方面

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析以指標統(tǒng)計為主，較少深入挖掘數(shù)據(jù)規(guī)律，采用的技術手段難以處理海量、復雜、關聯(lián)數(shù)據(jù)，導致“數(shù)據(jù)睡眠”[3]。

1.3 ? ?數(shù)據(jù)應用方面

如何充分利用數(shù)據(jù)資源為電網(wǎng)運行、規(guī)劃、管理提供輔助決策，成為亟待解決的問題。

2 電力調(diào)度自動化系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)中臺架構

數(shù)據(jù)中臺是處于最下層存儲計算平臺和上層數(shù)據(jù)服務之間的一套系統(tǒng)。技術人員不需要了解下層存儲平臺的計算技術復雜性，數(shù)據(jù)的使用成本更低。

2.1 ? ?總體架構

調(diào)度運行數(shù)據(jù)中臺基于商用云平臺提供的IaaS層服務構建了3層架構：數(shù)據(jù)匯聚層、數(shù)據(jù)融合層、數(shù)據(jù)服務層。系統(tǒng)總體架構如圖1所示。

2.2 ? ?電力調(diào)度自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯聚層

數(shù)據(jù)匯聚將各類異構網(wǎng)絡、異構數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)非常便捷地采集到數(shù)據(jù)中臺中進行集中存儲，是數(shù)據(jù)中臺的核心工具。通過標準化、在線化的數(shù)據(jù)采集接入工具，基于業(yè)務驅動逐步將數(shù)據(jù)時效由T+1提升到準實時，有效構建面向電力調(diào)度生態(tài)的調(diào)度運營服務的數(shù)據(jù)基礎。

2.2.1 ? ?數(shù)據(jù)源梳理

數(shù)據(jù)源梳理任務通過配置驅動本地或者遠程執(zhí)行，電網(wǎng)數(shù)據(jù)分為結構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)。

結構化數(shù)據(jù)主要有：

（1）模型數(shù)據(jù)：源系統(tǒng)建模;

（2）實時數(shù)據(jù)：源系統(tǒng)實時變化數(shù)據(jù);

（3）事件數(shù)據(jù)：源系統(tǒng)產(chǎn)生的遙信變位、SOE等告警數(shù)據(jù);

（4）歷史數(shù)據(jù)：源系統(tǒng)存在關系庫中的數(shù)據(jù)。

非結構化數(shù)據(jù)主要有：

（1）圖形：源系統(tǒng)的接線圖、圖片、視頻主站的異常截圖;

（2）文檔：主要是OMS中各種格式的辦公文檔。

2.2.2 ? ?數(shù)據(jù)同步接入

2.2.2.1 ? ?IEC 61970的CIM/XML方式

雙方基于IEC 61970標準實現(xiàn)，互聯(lián)采用XML文件的方式，不僅能傳輸遙測、遙信的信息，而且能交換電網(wǎng)模型的描述信息。

2.2.2.2 ? ?文件方式

適用于傳輸非實時數(shù)據(jù)，用戶可以選擇導入內(nèi)容和數(shù)據(jù)庫域對應關系，方便遠動點表等數(shù)據(jù)導入。

2.2.2.3 ? ?JMS方式

適合傳輸實時性較高的數(shù)據(jù)，可以支持兩種消息模型：點對點消息和發(fā)布訂閱消息，既可用于不定時的數(shù)據(jù)交換，又可用于實時數(shù)據(jù)傳送。

2.2.2.4 ? ?Web服務方式

可用于傳輸數(shù)據(jù)，還可以傳送模型文件、畫面文件、計劃報表文件等，例如：氣象系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入。

2.2.3 ? ?對接各業(yè)務和外部數(shù)據(jù)

2.2.3.1 ? ?實時量測數(shù)據(jù)

各業(yè)務系統(tǒng)的實時運行數(shù)據(jù)，如遙信、遙測等，以及各類報警數(shù)據(jù)。

2.2.3.2 ? ?歷史量測數(shù)據(jù)

全系統(tǒng)的歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)、歷史事項數(shù)據(jù)等。歷史數(shù)據(jù)經(jīng)過清洗、轉換、過濾、索引，存儲到分布式數(shù)據(jù)庫中。

2.2.3.3 ? ?運行管理數(shù)據(jù)

設備檢修、發(fā)電計劃、停電計劃等，存儲到分布文件系統(tǒng)中。

2.2.3.4 ? ?非結構化數(shù)據(jù)

各種辦公文檔、圖片等，存儲到分布文件系統(tǒng)中。

2.2.4 ? ?存量和增量數(shù)據(jù)的同步協(xié)同

跨集群數(shù)據(jù)同步：基于插件的設計方法，可支持不同集群間的數(shù)據(jù)同步。

全量同步：分為表全量同步和庫全量同步，表全量同步每次讀取表中全量數(shù)據(jù)并寫入，庫全量同步策略是把庫中所有表進行數(shù)據(jù)同步。

增量同步：分為新增、覆蓋和更新3種策略，新增策略主要通過在目的端新建分區(qū)或者追寫數(shù)據(jù)實現(xiàn)，覆蓋和更新策略在同步配置時選擇唯一鍵，根據(jù)唯一鍵對比同步中的數(shù)據(jù)和目的端數(shù)據(jù)，結合增量策略來判斷數(shù)據(jù)是覆蓋還是更新。

2.3 ? ?電力調(diào)度自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合層

數(shù)據(jù)融合是指數(shù)據(jù)的加工過程，通過數(shù)據(jù)加工提煉數(shù)據(jù)的價值，實現(xiàn)方便業(yè)務使用的目的。

2.3.1 ? ?不同主題域數(shù)據(jù)組織

不同主題域數(shù)據(jù)組織的目標就是把企業(yè)的全域原始數(shù)據(jù)都匯聚到數(shù)據(jù)中臺。電力調(diào)度自動化系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)域包括電網(wǎng)域、市場域、設備和安全域、信息域。

2.3.2 ? ?標準規(guī)范公共數(shù)據(jù)層

標準規(guī)范公共數(shù)據(jù)層從業(yè)務易理解的視角來重新組織，定義一致的指標、維度，依據(jù)統(tǒng)一規(guī)范獨立建設，從而形成統(tǒng)一規(guī)范的標準業(yè)務數(shù)據(jù)體系。

2.3.3 ? ?數(shù)據(jù)指標維度

2.3.3.1 ? ?實時變化數(shù)據(jù)指標維度

以廠站的ID為分片鍵，其主要包括遙測數(shù)據(jù)、遙信數(shù)據(jù)、電度數(shù)據(jù)等。

2.3.3.2 ? ?實時斷面數(shù)據(jù)維度

包括點的唯一標識、點分類、量測類型、值、更新時間、點的數(shù)據(jù)質量碼。

2.3.3.3 ? ?實時事件數(shù)據(jù)維度

以廠站的ID為分片鍵，其包括告警對象標識、報警類、報警串、優(yōu)先級、廠站、間隔、設備、統(tǒng)計類型等。

2.3.4 ? ?業(yè)務目標對象與ID匹配

選擇典型的對象建立標簽體系。一種對象標簽體系的建設不能影響另一種對象標簽體系的建設，可以根據(jù)資源和業(yè)務緊急度，合理安排標簽體系建設的前后關系。

2.3.5 ? ?數(shù)據(jù)打通和深度挖掘

給每個對象設置一個超級ID，作為唯一識別該對象的標識碼，業(yè)務系統(tǒng)中不同的對象標識ID都通過一定的算法規(guī)則與這個超級ID打通，進而完成對象所有業(yè)務標識ID的打通。其具體功能：實時模型與未來態(tài)模型的融合;電網(wǎng)一次模型和二次模型的融合;主網(wǎng)與配網(wǎng)數(shù)據(jù)的融合;發(fā)電側與用戶側數(shù)據(jù)的融合。

2.3.6 ? ?自動萃取代碼并調(diào)度數(shù)據(jù)庫

自動萃取代碼能調(diào)度電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中的設備信息、容器信息等。它根據(jù)給定的類名和屬性名，服務動態(tài)組織SQL語句，返回電網(wǎng)模型資源信息。

對于周期性的查詢?nèi)蝿漳０澹腿〈a在滿足條件后自動執(zhí)行查詢。管理員可查看臨時和計劃任務執(zhí)行的日志及當前執(zhí)行的任務。

2.4 ? ?電力調(diào)度自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務層

以統(tǒng)一、規(guī)范的方式高效輸出易用的數(shù)據(jù)服務，支撐前臺靈活多變的應用需求。

電力調(diào)度自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務功能要求：

（1）實現(xiàn)對OCS系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)中遙測和遙信的信息查詢，并完成統(tǒng)計分析。結果通過文件、Web Service、數(shù)據(jù)庫的方式對外提供服務。

（2）達到大規(guī)模數(shù)據(jù)查詢快速響應的要求，如分庫分表存儲，對廠站ID、記錄名和時間建立索引，查詢和統(tǒng)計并行執(zhí)行。

（3）多數(shù)場景中用戶是定期執(zhí)行特定的查詢，需為用戶提供向導定制查詢服務，存儲為模板，模板可發(fā)布，由其他用戶訂閱使用。

（4）權限與痕跡管理功能，可設定各用戶對哪些測點、哪段時間的數(shù)據(jù)具有獲取權限;能夠記錄用戶的查詢和調(diào)用操作，統(tǒng)計用戶查詢數(shù)據(jù)的數(shù)量與頻次。

（5）功能自檢，如檢查歷史數(shù)據(jù)庫是否正確新增當日數(shù)據(jù)。

（6）集成Web版辦公軟件，可將數(shù)據(jù)結果融合到用戶提供的docx、xlsx和pptx文件中，如集成libreoffice online或onlyoffice。

3 智能應用

3.1 ? ?調(diào)度自動化服務機器人

服務機器人能夠在數(shù)據(jù)中臺中查詢各類結構化和非結構化數(shù)據(jù)，通過向導問答方式與用戶交互，確定查詢條件，實現(xiàn)跨表跨庫聯(lián)合查詢，并能按照用戶給定規(guī)則對數(shù)據(jù)進行分析和統(tǒng)計。典型場景有：機器人每天定時查詢前一天的告警信息，并將查詢結果按照時間排序;機器人每天統(tǒng)計出同一個廠站的所有通道投入、退出、遙測誤碼高的次數(shù)，并存在數(shù)據(jù)庫中;輸入關鍵字能在現(xiàn)有OCS系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫中查詢到各類告警和測點的數(shù)據(jù)。

3.2 ? ?調(diào)度經(jīng)濟運行數(shù)據(jù)智能管家

調(diào)度經(jīng)濟運行數(shù)據(jù)智能管家系統(tǒng)主要實現(xiàn)對發(fā)電運行數(shù)據(jù)的存儲、分析和應用，包含數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應用三方面功能。

（1）數(shù)據(jù)輸入：具備從節(jié)調(diào)系統(tǒng)或OMS系統(tǒng)、OCS系統(tǒng)導入負荷數(shù)據(jù)、機組檢修數(shù)據(jù)等功能;可人工導入機組電量、裝機容量等原始數(shù)據(jù)表單。

（2）數(shù)據(jù)管理：具備基于給定規(guī)則，從輸入數(shù)據(jù)中提取信息并形成電廠電量數(shù)據(jù)的功能，并可實現(xiàn)對電廠參數(shù)、電量數(shù)據(jù)、裝機容量數(shù)據(jù)、負荷數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的存儲，形成基礎數(shù)據(jù)庫。

（3）數(shù)據(jù)應用：對基礎數(shù)據(jù)進行智能化統(tǒng)計及分析，具體包括電量與利用小時數(shù)、統(tǒng)調(diào)電量與負荷信息的匯總統(tǒng)計，節(jié)能效益測算，購電成本分析等功能。

4 結語

本文針對電力調(diào)度自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)模大、數(shù)據(jù)較少深入挖掘、數(shù)據(jù)應用不夠充分等問題，提出了一種電力調(diào)度自動化系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)中臺建設方案，基于商用云平臺提供的IaaS層服務構建了3層架構——數(shù)據(jù)匯聚層、數(shù)據(jù)融合層、數(shù)據(jù)服務層，有效解耦傳統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)前臺與后臺的緊耦合關系，提高了電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出和服務能力，能夠支撐調(diào)控中心的數(shù)字化和智慧化轉型。

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收稿日期：2021-04-08

作者簡介：張豐鳴（1991—），男，湖北天門人，助理工程師，研究方向：電力系統(tǒng)及電氣二次。