論文摘要：簡要回顧了數(shù)字化供電系統(tǒng)的理論，從數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用集戍兩個方面介紹了數(shù)字化供電系統(tǒng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合系統(tǒng)建設(shè)實踐重點介紹了公共信息模型(cIM)、服務(wù)構(gòu)建技術(shù)與專業(yè)圖形控件技術(shù)等內(nèi)容，為進一步完善數(shù)字化供電系統(tǒng)技術(shù)理論體系做出了有益的嘗試。

　　論文關(guān)鍵詞：數(shù)字化供電系統(tǒng)；公共信息模型；面向服務(wù)架構(gòu)；數(shù)據(jù)集成；應(yīng)用集成

　　0  前言

　　作為一種廣為接受的技術(shù)體系，“數(shù)字化供電系統(tǒng)”的內(nèi)涵包括：數(shù)字化電網(wǎng)、信息化管理和企業(yè)應(yīng)用集成。從本質(zhì)上說，“數(shù)字化供電系統(tǒng)”是企業(yè)適應(yīng)內(nèi)外部變化，提升管理能力、提高服務(wù)水平、增強核心競爭力的一種技術(shù)手段。它不是一個剛性的系統(tǒng)，而是有生命力的系統(tǒng)工程。隨著IT技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、接口整合技術(shù)、商業(yè)流程支持技術(shù)在電力企業(yè)信息化建設(shè)中得到了深入的應(yīng)用，“數(shù)字化供電系統(tǒng)”的技術(shù)實現(xiàn)體系正在逐步完善中。

　　本文以“數(shù)字化供電系統(tǒng)”技術(shù)實現(xiàn)中數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用集成技術(shù)為主線，結(jié)合重要客戶供電風(fēng)險預(yù)控管理的業(yè)務(wù)需求，介紹了實踐過程中的公共信息模型、數(shù)據(jù)整合與數(shù)據(jù)訪問、基于SOA架構(gòu)的應(yīng)用集成、服務(wù)構(gòu)建技術(shù)、專業(yè)圖形構(gòu)建技術(shù)等內(nèi)容。

　　1建設(shè)背景

　　重要客戶供電風(fēng)險預(yù)控管理需要將分散在不同系統(tǒng)中的表征電網(wǎng)風(fēng)險因素的數(shù)據(jù)，集成起來進行分析，這些數(shù)據(jù)包括scADA／EMs中的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，生產(chǎn)系統(tǒng)中的設(shè)備技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù)、缺陷數(shù)據(jù)、維護檢修數(shù)據(jù)，營銷系統(tǒng)中的客戶數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)是企業(yè)層面的全局數(shù)據(jù)，通過企業(yè)數(shù)據(jù)中心，將這些數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進行描述與標(biāo)識，形成數(shù)字電網(wǎng)的核心內(nèi)容，未來可以給更多的業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用。

　　重要供電客戶風(fēng)險預(yù)控管理的業(yè)務(wù)應(yīng)用功能，如供電風(fēng)險評估、方案優(yōu)化等功能都需要以數(shù)字電網(wǎng)為基礎(chǔ)，以電網(wǎng)拓撲分析計算為手段來實現(xiàn)，還需要圖形化的形式來展示數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。而拓撲計算與自動成圖等業(yè)務(wù)邏輯存在于電網(wǎng)GIs系統(tǒng)中，采用開放的、集成的技術(shù)體系架構(gòu)對這些業(yè)務(wù)邏輯進行封裝與部署，為各類有需求的應(yīng)用服務(wù)，從而逐步建立完善企業(yè)應(yīng)用集成的技術(shù)體系。

　　2數(shù)據(jù)集成

　　數(shù)據(jù)集成的首要指導(dǎo)原則是：盡管數(shù)據(jù)可能在不同的地方、以不同的語義、格式存儲，訪問方法各異，但是，對于數(shù)據(jù)使用者而言，數(shù)據(jù)好像駐留在一個單一的數(shù)據(jù)源里一樣。因此，數(shù)據(jù)集成技術(shù)實質(zhì)上將信息需求者屏蔽于所有這些復(fù)雜性之外，使用者的應(yīng)用程序可以通過諸如SQL或XML的標(biāo)準(zhǔn)語言，或標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來對數(shù)據(jù)進行使用。

　　對于數(shù)字化供電系統(tǒng)而言，首先，需要將來自不同層面、不同系統(tǒng)的、具有不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)整合在一起，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一表達、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一訪問途徑，最終實現(xiàn)各業(yè)務(wù)管理間有序的信息交換與共享，保障各管理條線的業(yè)務(wù)協(xié)同。將這些來源不同、結(jié)構(gòu)不同、標(biāo)準(zhǔn)不同的數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的格式和標(biāo)準(zhǔn)進行規(guī)范，要求企業(yè)構(gòu)建一個統(tǒng)一的企業(yè)級公共數(shù)據(jù)模型，從而將原本分散在不同應(yīng)用中的信息按照該模型組織為一個整體。

　　其次，數(shù)字化供電系統(tǒng)采用集中統(tǒng)一存貯的數(shù)據(jù)整合模式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成。這種模式可以有效地保證對共享數(shù)據(jù)的訪問效率，從而有效地保證基于共享數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用的執(zhí)行效率和實現(xiàn)方便性，并使得共享信息易于管理。對于整合后的信息，對外提供多種數(shù)據(jù)訪問服務(wù)手段，使整合后的信息資源能方便地提供給各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用。

　　2．1公共信息模型
　　公共信息模型用于在企業(yè)級規(guī)范信息分類、各類信息的屬性、各類信息間的關(guān)系以及約束規(guī)則。其范圍包括電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運行工況、業(yè)務(wù)活動相關(guān)信息、企業(yè)架構(gòu)等基礎(chǔ)管理信息等方面完整的定義和描述，實現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)元素標(biāo)準(zhǔn)和信息編碼體系。通過公共信息模型可以有效地實現(xiàn)企業(yè)級數(shù)據(jù)表示的一致性和唯一性，并在公共信息模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建統(tǒng)一的訪問信息途徑，實現(xiàn)跨業(yè)務(wù)域的信息共享和交互，并易于在此基礎(chǔ)之上實現(xiàn)企業(yè)級信息的分析和挖掘。

　　公共信息模型涉及對象多且關(guān)系復(fù)雜，信息共享和支持未來應(yīng)用的目標(biāo)，也對公共信息模型質(zhì)量和前瞻性提出了很高的要求。本文的公共信息模型設(shè)計基于IEC CIM模型進行剪裁和擴展。IECCIM模型是IEc61970、IEc61968系列標(biāo)準(zhǔn)的一個重要組成部分，CIM是使用UML類圖描述的信息模型，其內(nèi)容包括電力系統(tǒng)資源及電力企業(yè)的主要業(yè)務(wù)活動對象，該模型提供了一個電力系統(tǒng)管理對象的信息結(jié)構(gòu)視圖。

　　基于cIM模型設(shè)計公共信息模型可以重用現(xiàn)有的設(shè)計，以提高效率；利用成熟的設(shè)計，以避免設(shè)計中可能出現(xiàn)的疏漏，保證設(shè)計質(zhì)量；利用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計，可以使系統(tǒng)更加開放，使系統(tǒng)和眾多遵循CIM標(biāo)準(zhǔn)的其它系統(tǒng)可以更好地交互。公共信息模型的設(shè)計是一件復(fù)雜的系統(tǒng)工作，通過確定待分析的對象、歸納現(xiàn)實對象、抽象設(shè)計類、建立類層次結(jié)構(gòu)等過程，最終形成統(tǒng)一的公共信息模型(見圖1)。

　　目前北京市電力公司已完成了變電、輸電、配電、自動化、保護、IT、通信等共130多種設(shè)備和客戶資料等營銷系統(tǒng)對象的建模工作。建立起兼容已有的國際標(biāo)準(zhǔn)和北京電力的業(yè)務(wù)實際情況，經(jīng)過多次測試和迭代，從較高層次上抽取出共性的數(shù)據(jù)和模型(見圖2)。

　　2．2數(shù)據(jù)整合與數(shù)據(jù)訪問
　　共享數(shù)據(jù)庫ETL服務(wù)負責(zé)從各數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)將獲取的數(shù)據(jù)按照公共信息模型設(shè)計規(guī)范把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換清洗，然后裝載到共享數(shù)據(jù)庫。同時，還提供RDF支持手段實現(xiàn)大批量一次性的數(shù)據(jù)裝載和交換。通過多樣化的數(shù)據(jù)集成手段實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成性、完整性、一致性、安全性等目標(biāo)。

　　各個業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)是共享數(shù)據(jù)庫的消費者。訪問共享數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的方式主要有3種。一是通過在企業(yè)服務(wù)總線部署的基于CIS標(biāo)準(zhǔn)接口的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)實現(xiàn)，適用于數(shù)據(jù)交換類型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)訪問；二是通過在企業(yè)服務(wù)總線部署的業(yè)務(wù)域數(shù)據(jù)服務(wù)進行訪問，適用于專業(yè)性較高、數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理邏輯實現(xiàn)難度較高的數(shù)據(jù)訪問，例如對電網(wǎng)拓撲數(shù)據(jù)的訪問服務(wù)；三是通過數(shù)據(jù)連接器訪問共享數(shù)據(jù)庫，適用于在共享數(shù)據(jù)庫上建立新的應(yīng)用系統(tǒng)。

　　3應(yīng)用集成技術(shù)

　　應(yīng)用集成技術(shù)的核心是通過各種軟硬件技術(shù)將已有的和新建的業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成起來，共同完成企業(yè)的各種業(yè)務(wù)活動，并能夠靈活快速地適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展和市場的變化。對于重要客戶供電風(fēng)險預(yù)控管理而言，需要將電網(wǎng)GIS系統(tǒng)、400主動服務(wù)系統(tǒng)、短消息系統(tǒng)內(nèi)私有的業(yè)務(wù)功能按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)約進行封裝與部署，形成企業(yè)層面可復(fù)用、可管理、可信任的資源。如電網(wǎng)GIS系統(tǒng)提供的自動成圖服務(wù)、拓撲計算服務(wù)等。數(shù)字化供電系統(tǒng)應(yīng)用集成技術(shù)應(yīng)用主要包括：基于SOA的應(yīng)用集成架構(gòu)、服務(wù)構(gòu)建技術(shù)及專業(yè)圖形控件技術(shù)。

　　3．1基于SOA的應(yīng)用集成架構(gòu)
　　數(shù)字化供電系統(tǒng)采用SOA架構(gòu)的松耦合方式，構(gòu)造出為企業(yè)層面服務(wù)資源平臺，使原來各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)私有的應(yīng)用功能成為可由其他業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)自由調(diào)用的服務(wù)。在保證服務(wù)可以獨立運行的同時又可與其它應(yīng)用系統(tǒng)進行協(xié)同作業(yè)，實現(xiàn)了系統(tǒng)的應(yīng)用集成和功能重用，促進了多個業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的應(yīng)用水平提升。服務(wù)使用了開放、中立的標(biāo)準(zhǔn)來定義接口規(guī)范(包括格式和傳輸協(xié)議)，與其所使用的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言無關(guān)，所有服務(wù)調(diào)用方及服務(wù)提供方之間均可用統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的方式進行通信，能夠很好地解決傳統(tǒng)模式下異構(gòu)系統(tǒng)間接口困難的問題。通過基于SOA架構(gòu)的服務(wù)，數(shù)字化供電系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢表現(xiàn)為：

　　(1)在企業(yè)層面擁有一個功能完備的可復(fù)用、可信任、可管理的服務(wù)集合；
　　(2)不需要大量數(shù)據(jù)維護與管理工作；
　　(3)提高了跨業(yè)務(wù)域的應(yīng)用系統(tǒng)共享全局信息的能力；
　　(4)可以方便地整合不同類型的電網(wǎng)數(shù)據(jù)用于自身的分析與決策。

       3．2服務(wù)構(gòu)建技術(shù)
　　由于數(shù)字化供電系統(tǒng)采用SOA這種服務(wù)架構(gòu)體系，需要對服務(wù)根據(jù)自身業(yè)務(wù)“按需(ONDE—mand)”分析、拆遷、改造為不同粗細等級的服務(wù)，如粗顆粒度服務(wù)、細顆粒度服務(wù)、基礎(chǔ)性服務(wù)、高級性服務(wù)。細顆粒度服務(wù)，既可被粗顆粒度服務(wù)調(diào)用，也可被高級性服務(wù)調(diào)用；基礎(chǔ)性服務(wù)，既可被高級性服務(wù)調(diào)用，也可被粗粒度服務(wù)調(diào)用；同時基礎(chǔ)性服務(wù)和細顆粒度服務(wù)之間也可相互調(diào)用。粗粒度服務(wù)及服務(wù)組合，簡化相關(guān)應(yīng)用的調(diào)用過程，調(diào)用效率大大提高。服務(wù)設(shè)計時，服務(wù)之間復(fù)用性與復(fù)雜性關(guān)系也做了有效平衡。

　　數(shù)字化供電系統(tǒng)根據(jù)自身業(yè)務(wù)的需求，需要在公共信息模型的基礎(chǔ)上開展“按需(ONDE．mand)”構(gòu)建方面的研究。其基本內(nèi)容是以“按需模式”來抽取完備電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型的信息子集，構(gòu)造出不同的專業(yè)電網(wǎng)模型，如專題圖電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型、主配網(wǎng)一體化雙向拓撲分析等，以滿足不同專業(yè)的功能業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。根據(jù)具體的應(yīng)用需要，通過專業(yè)需求規(guī)則進行電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)的自動抽取，從而生成特定電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型提供給特定應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用。這樣不僅可以大大提高專業(yè)信息系統(tǒng)的開發(fā)效率，保證了特定應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時也保證了不同應(yīng)用系統(tǒng)的電網(wǎng)模型信息共享。