雅礱江流域電力生產數據管理及應用現狀分析

張 競， 寧 慧

(雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都 610051)

0 引 言

集控中心坐落于成都市雙林路雅礱江公司集控大樓內，已于2012年4月13日正式投運，隨著集控中心實現對二灘電站、官地電站、錦屏二級和錦屏一級電站電力生產相關自動化系統的接入，并實現對二灘電站、官地電站、錦屏二級電站的遠程控制，公司流域化管理的局面已基本形成。

為滿足不同專業、不同業務的生產需求，集控中心建有多個自動化系統，如計算機監控系統、水調自動化系統、電能量管理系統、繼電保護及故障錄波管理系統等。各系統無論從操作系統、開發語言、通信協議直到數據存儲不盡相同，各個系統對電力生產數據的重復維護容易造成數據的不一致和不完整。多個信息“孤島”的存在，也為實現電力二次系統之間的信息共享、提供面向用戶需求的企業級集成應用造成了困難。并且，隨著接入電站節點的增加、時間的累積，存儲在電力生產數據交換平臺的計算機監控信息、電能量、水情氣象等電力生產數據將會出現一個迅速增長的態勢。集控中心作為電力生產數據的匯聚中心，有必要對流域電力生產數據管理及應用現狀進行分析。

1 數據需求及目標分析

在流域電力生產中，通常會有以下數據應用需求：

(1)集控中心內部生產業務系統之間的數據交換；

(2)集控中心同各電站間生產數據交換；

(3)公司總部、集控中心需要的各電站生產信息匯聚；

(4)公司外部相關單位需要展現的生產信息匯聚。

為解決上述需求，使各個系統數據能夠方便地相互進行交換，實現電力生產數據的統一維護與管理，需建立一套數據交換平臺系統。根據需求，確定系統建設目標：

(1)建立數據存儲與管理中心對各系統數據進行統一存儲與管理，形成統一、集中的生產數據集市；

(2)采用使用中間件技術實現跨安全分區的異構系統之間透明的數據交換，建立完善的數據共享體系，打破信息孤島，為各系統提供數據服務；

(3)根據長期的歷史數據，根據數據粒度的不同生產決策提供數據支持以提供充分的數據支持；

(4)建立數據倉庫，為數據挖掘提供數據金礦。

根據建設目標確定數據交換平臺系統的總體方案為：在內交換平臺(I、Ⅱ區)、數據集成平臺(Ⅲ、Ⅳ區)分別建設一個以IEC 61970/61968系列標準為基礎，構筑基于CIM/CIS/UIB標準之上的具備開放式信息集成能力的數據交換系統，采用基于面向對象的應用開發體系(如下圖所示)：

2 數據管理相關技術

圖1 系統架構圖

流域各電力生產二次系統己經形成大量的生產數據資源，要做到數據集成共享，最主要是要解決數據源的數據量大、動態變化、動態分布、數據格式多樣等問題。需采用相關數據管理技術，整合流域各電站核心二次系統的生產信息資源，建立了統一的生產數據集市，相關技術有：

(1)元數據管理。電力生產數據的元數據由業務元數據和技術元數據構成。其中技術元數據是由信息模型以及其對應的數據庫結構相關的描述(包括字段、表、視圖等)、數據字典定義、數據提取、轉換規則、數據源定義、接口定義描述、編碼規范定義等構成。業務元數據主要是數據來源和訪問數據的原則，使用者相關業務術語對應的對象名，屬性名和數據模型以及分析方法。

(2)統一對象編碼。若建設統一的數據交換平臺，則要依照編碼規則實時的更新。電力生產數據交換平臺和其他的各個應用程序之間數據共享和交換基于唯一的對象編碼。對象編碼規則可由元數據管理工具統一管理。

(3)數據整合交換。電力生產數據整合是在數據平臺信息模型的基礎上，依照數據存儲模式使不同電力生產二次系統中的數據實現統一存儲。通過數據導入、數據交換、數據轉換、抽取、加載框架，把不同的業務數據整合到其共享的數據庫中，通過使用標準的訪問接口，使數據交換任務全方位地實現。

(4)數據采集。數據的采集系統是數據平臺的輸入部分。而數據源是流域各電力生產二次系統所提供的數據文件和報文，或是經過傳輸系統傳輸的數據。數據采集系統一般是正向映射，采集系統處理完成后的數據，將存入后臺存儲系統。

(5)數據傳輸。數據傳輸系統是用來完成各電力生產二次系統全系統中數據的橫向和縱向兩個方面的傳輸。數據傳輸系統主要有如下功能：縱向上統一跨越上下級；橫向上統一穿越安全區；統一進行傳輸中所需的身份驗證和加解密等過程處理；統一實現傳輸服務質量保障等。一般情況下，數據傳輸還支持數據報文等高要求的數據傳輸方式。

(6)數據處理。數據處理是為了形成更加有層次的、立體的綜合數據模型，便于后面報表的生成、統計分析和數據的挖掘。數據處理主線包括對象軸、屬性軸、時間軸等屬性。對于復雜的數據，可利用較為靈活的腳步技術來定義和描述，定義結果是通過對應的腳本引擎執行。

(7)數據挖掘。電力生產數據交換平臺保存了大量電力生產歷史數據，這些數據中往往隱含著各種各樣有用的信息，而僅僅依靠數據庫的查詢檢索機制和統計學方法又很難獲得這些信息，必須應用數據挖掘技術從海量數據中找出隱藏的知識。

3 集控中心電力生產數據交換平臺現狀

目前，雅礱江流域電力生產數據交換平臺已完成I期建設：搭建了基礎硬件平臺、軟件平臺，實現了計算機監控系統、電能量采集系統、水調自動化系統、短信平臺系統、機房環境監控系統的接入，并對已接入數據進行了標準化建模、編碼、關聯，同時實現了與公司總部的數據交互。按照采集頻度將數據分別存儲進實時數據庫和歷史數據庫，形成以實時數據庫和歷史數據庫為載體的數據平臺。實現了接入數據的WEB展示及數據查詢功能、集控中心報表服務功能、元數據存儲管理、數據質量管理、系統管理維護功能。

3.1 軟硬件平臺搭建

在項目I期已實現了雅礱江流域電力生產數據交換平臺的硬件平臺、軟件平臺搭建(見圖2)。

圖2 系統軟硬件架構圖

3.2 數據采集整合

目前以實現對部分電力生產數據的采集和整合，并按照標準IEC 61970/61968 CIM格式模型進行數據的轉換、清洗和關聯，保存到雅礱江流域電力生產數據交換平臺的歷史數據庫中，并最終在安全III區形成面向電力生產的主題數據庫。

3.3 數據訪問接口

為水調自動化系統、短信平臺系統、電力生產管理信息系統提供ODBC數據接口，為生產經營部電量分析系統提供WEBSERVICE接口，這些數據接口均可方便配置。

3.4 數據集市

將各異構系統的數據按照統一的模型建模，并按照統一規范和統一編碼進行存儲和整合，用于存儲的數據庫有實時數據庫和關系數據庫兩種，利于統一對外提供各種數據信息服務。

3.5 數據應用展現情況

雅礱江流域電力生產數據交換平臺以EXTJS為平臺搭建了一套WEB發布系統，對監控、水調、電量等電力生產基本數據進行了展示，

(1)數據查詢。電力生產數據交換平臺現網頁上可以進行電能量系統數據、水調自動化系統數據(水位、流量)進行自助查詢；通過eDNA插件可以對eDNA實時數據庫中的監控數據進行查詢和趨勢分析。

(2)系統監視。電力生產數據交換平臺在網頁上可以實現仿電站計算機監控系統(已實現二灘、官地、錦東、錦西4個電站的計算監控系統的接入)以及機房動力環境的的準實時監視。

(3)報表服務。利用Ireport報表工具實現了二灘電站、官地電站、錦屏一級、錦屏二級電站生產報表自動生成功能，并嵌入WEB頁面以供查詢和下載使用。

圖3 系統及GIS主界面

圖4 電站及機房動力環境監控web界面

4 系統平臺及應用現狀的幾點思考

目前，電力生產數據應用主要有數據交互、數據查詢，數據展示和生產統計報表等初級功能，對三維地理信息平臺、KPI對標平臺、手機移動應用，以及數據挖掘技術在負荷預測、水文預報(徑流預測，洪水測報等)、水庫調度等為梯級水庫群水電聯合優化調度提供決策支持等高級功能均有待研究和開發。

同時，數據平臺的系統架構采用SAN構架集中存儲，并使用數據內置或外置的磁帶機進行冷備份，備份磁帶同時也在機房中統一管理，數據備份仍然使用較為陳舊的磁帶庫備份方式，當系統出現故障時數據備份及恢復時間較長。并且，國家電力行業相關規范已規定保護等級在3級以上的重要系統，應建立異地容災備份中心，提供業務應用的實時無縫切換〔1,2〕。容災備份在電力行業在已得到日益重視，國家電網公司、部分省網公司、少數電力企業等單位數據中心均陸續建設了完備的容災備份系統〔3-5〕。電力生產數據交換平臺保護等級屬3級以上系統，因此，電力生產

數據交換平臺的容災備份是數據平臺后續建設中必須關注的重點問題。

參考文獻：

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