電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)中臺(tái)建設(shè)方法研究

摘要：針對(duì)電力調(diào)度自動(dòng)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(wù)的數(shù)據(jù)共享機(jī)制缺乏等問題，通過引入數(shù)據(jù)中臺(tái)的理念，提出了一種電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)中臺(tái)建設(shè)方法，消除了電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的煙囪體系，有利于實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)能力的提升，為電力業(yè)務(wù)的智慧創(chuàng)新發(fā)展提供數(shù)據(jù)服務(wù)支持。

關(guān)鍵詞：電力調(diào)度;調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng);數(shù)據(jù)中臺(tái)

0 引言

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)經(jīng)過多年的運(yùn)行，積累了豐富的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括各種量測(cè)數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)、故障與運(yùn)行事件數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)及計(jì)劃預(yù)測(cè)類數(shù)據(jù)，但業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)都是獨(dú)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(tái)”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(yùn)營(yíng)和產(chǎn)品能力從前臺(tái)進(jìn)行剝離，成立獨(dú)立的數(shù)據(jù)中臺(tái)，解決煙囪式數(shù)據(jù)架構(gòu)體系的問題[2]。本文針對(duì)電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，基于“數(shù)據(jù)中臺(tái)”的理念，提出了一種電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)中臺(tái)建設(shè)方法。

1 電力調(diào)度自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)包括主網(wǎng)、配網(wǎng)和用戶側(cè)的數(shù)據(jù)，日增數(shù)據(jù)規(guī)?？蛇_(dá)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(biāo)統(tǒng)計(jì)為主，較少深入挖掘數(shù)據(jù)規(guī)律，采用的技術(shù)手段難以處理海量、復(fù)雜、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致“數(shù)據(jù)睡眠”[3]。

1.3 ? ?數(shù)據(jù)應(yīng)用方面

如何充分利用數(shù)據(jù)資源為電網(wǎng)運(yùn)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(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)中臺(tái)架構(gòu)

數(shù)據(jù)中臺(tái)是處于最下層存儲(chǔ)計(jì)算平臺(tái)和上層數(shù)據(jù)服務(wù)之間的一套系統(tǒng)。技術(shù)人員不需要了解下層存儲(chǔ)平臺(tái)的計(jì)算技術(shù)復(fù)雜性，數(shù)據(jù)的使用成本更低。

2.1 ? ?總體架構(gòu)

調(diào)度運(yùn)行數(shù)據(jù)中臺(tái)基于商用云平臺(tái)提供的IaaS層服務(wù)構(gòu)建了3層架構(gòu)：數(shù)據(jù)匯聚層、數(shù)據(jù)融合層、數(shù)據(jù)服務(wù)層。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

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

數(shù)據(jù)匯聚將各類異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、異構(gòu)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)非常便捷地采集到數(shù)據(jù)中臺(tái)中進(jìn)行集中存儲(chǔ)，是數(shù)據(jù)中臺(tái)的核心工具。通過標(biāo)準(zhǔn)化、在線化的數(shù)據(jù)采集接入工具，基于業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)逐步將數(shù)據(jù)時(shí)效由T+1提升到準(zhǔn)實(shí)時(shí)，有效構(gòu)建面向電力調(diào)度生態(tài)的調(diào)度運(yùn)營(yíng)服務(wù)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.2.1 ? ?數(shù)據(jù)源梳理

數(shù)據(jù)源梳理任務(wù)通過配置驅(qū)動(dòng)本地或者遠(yuǎn)程執(zhí)行，電網(wǎng)數(shù)據(jù)分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要有：

（1）模型數(shù)據(jù)：源系統(tǒng)建模;

（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：源系統(tǒng)實(shí)時(shí)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(guān)系庫中的數(shù)據(jù)。

非結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)，互聯(lián)采用XML文件的方式，不僅能傳輸遙測(cè)、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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用戶可以選擇導(dǎo)入內(nèi)容和數(shù)據(jù)庫域?qū)?yīng)關(guān)系，方便遠(yuǎn)動(dòng)點(diǎn)表等數(shù)據(jù)導(dǎo)入。

2.2.2.3 ? ?JMS方式

適合傳輸實(shí)時(shí)性較高的數(shù)據(jù)，可以支持兩種消息模型：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)消息和發(fā)布訂閱消息，既可用于不定時(shí)的數(shù)據(jù)交換，又可用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送。

2.2.2.4 ? ?Web服務(wù)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(jì)劃報(bào)表文件等，例如：氣象系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入。

2.2.3 ? ?對(duì)接各業(yè)務(wù)和外部數(shù)據(jù)

2.2.3.1 ? ?實(shí)時(shí)量測(cè)數(shù)據(jù)

各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，如遙信、遙測(cè)等，以及各類報(bào)警數(shù)據(jù)。

2.2.3.2 ? ?歷史量測(cè)數(shù)據(jù)

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

2.2.3.3 ? ?運(yùn)行管理數(shù)據(jù)

設(shè)備檢修、發(fā)電計(jì)劃、停電計(jì)劃等，存儲(chǔ)到分布文件系統(tǒng)中。

2.2.3.4 ? ?非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)

各種辦公文檔、圖片等，存儲(chǔ)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(shè)計(jì)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(jìn)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(shí)現(xiàn)，覆蓋和更新策略在同步配置時(shí)選擇唯一鍵，根據(jù)唯一鍵對(duì)比同步中的數(shù)據(jù)和目的端數(shù)據(jù)，結(jié)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(dòng)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(jià)值，實(shí)現(xiàn)方便業(yè)務(wù)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(biāo)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(tái)。電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)域包括電網(wǎng)域、市場(chǎng)域、設(shè)備和安全域、信息域。

2.3.2 ? ?標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范公共數(shù)據(jù)層

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范公共數(shù)據(jù)層從業(yè)務(wù)易理解的視角來重新組織，定義一致的指標(biāo)、維度，依據(jù)統(tǒng)一規(guī)范獨(dú)立建設(shè)，從而形成統(tǒng)一規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)體系。

2.3.3 ? ?數(shù)據(jù)指標(biāo)維度

2.3.3.1 ? ?實(shí)時(shí)變化數(shù)據(jù)指標(biāo)維度

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

2.3.3.2 ? ?實(shí)時(shí)斷面數(shù)據(jù)維度

包括點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)、點(diǎn)分類、量測(cè)類型、值、更新時(shí)間、點(diǎn)的數(shù)據(jù)質(zhì)量碼。

2.3.3.3 ? ?實(shí)時(shí)事件數(shù)據(jù)維度

以廠站的ID為分片鍵，其包括告警對(duì)象標(biāo)識(shí)、報(bào)警類、報(bào)警串、優(yōu)先級(jí)、廠站、間隔、設(shè)備、統(tǒng)計(jì)類型等。

2.3.4 ? ?業(yè)務(wù)目標(biāo)對(duì)象與ID匹配

選擇典型的對(duì)象建立標(biāo)簽體系。一種對(duì)象標(biāo)簽體系的建設(shè)不能影響另一種對(duì)象標(biāo)簽體系的建設(shè)，可以根據(jù)資源和業(yè)務(wù)緊急度，合理安排標(biāo)簽體系建設(shè)的前后關(guān)系。

2.3.5 ? ?數(shù)據(jù)打通和深度挖掘

給每個(gè)對(duì)象設(shè)置一個(gè)超級(jí)ID，作為唯一識(shí)別該對(duì)象的標(biāo)識(shí)碼，業(yè)務(wù)系統(tǒng)中不同的對(duì)象標(biāo)識(shí)ID都通過一定的算法規(guī)則與這個(gè)超級(jí)ID打通，進(jìn)而完成對(duì)象所有業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)ID的打通。其具體功能：實(shí)時(shí)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(cè)與用戶側(cè)數(shù)據(jù)的融合。

2.3.6 ? ?自動(dòng)萃取代碼并調(diào)度數(shù)據(jù)庫

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

對(duì)于周期性的查詢?nèi)蝿?wù)模板，萃取代碼在滿足條件后自動(dòng)執(zhí)行查詢。管理員可查看臨時(shí)和計(jì)劃任務(wù)執(zhí)行的日志及當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)。

2.4 ? ?電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)層

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

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

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)OCS系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)中遙測(cè)和遙信的信息查詢，并完成統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果通過文件、Web Service、數(shù)據(jù)庫的方式對(duì)外提供服務(wù)。

（2）達(dá)到大規(guī)模數(shù)據(jù)查詢快速響應(yīng)的要求，如分庫分表存儲(chǔ)，對(duì)廠站ID、記錄名和時(shí)間建立索引，查詢和統(tǒng)計(jì)并行執(zhí)行。

（3）多數(shù)場(chǎng)景中用戶是定期執(zhí)行特定的查詢，需為用戶提供向?qū)Фㄖ撇樵兎?wù)，存儲(chǔ)為模板，模板可發(fā)布，由其他用戶訂閱使用。

（4）權(quán)限與痕跡管理功能，可設(shè)定各用戶對(duì)哪些測(cè)點(diǎn)、哪段時(shí)間的數(shù)據(jù)具有獲取權(quán)限;能夠記錄用戶的查詢和調(diào)用操作，統(tǒng)計(jì)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(dāng)日數(shù)據(jù)。

（6）集成Web版辦公軟件，可將數(shù)據(jù)結(jié)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(yīng)用

3.1 ? ?調(diào)度自動(dòng)化服務(wù)機(jī)器人

服務(wù)機(jī)器人能夠在數(shù)據(jù)中臺(tái)中查詢各類結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通過向?qū)柎鸱绞脚c用戶交互，確定查詢條件，實(shí)現(xiàn)跨表跨庫聯(lián)合查詢，并能按照用戶給定規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)。典型場(chǎng)景有：機(jī)器人每天定時(shí)查詢前一天的告警信息，并將查詢結(jié)果按照時(shí)間排序;機(jī)器人每天統(tǒng)計(jì)出同一個(gè)廠站的所有通道投入、退出、遙測(cè)誤碼高的次數(shù)，并存在數(shù)據(jù)庫中;輸入關(guān)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(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

3.2 ? ?調(diào)度經(jīng)濟(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)智能管家

調(diào)度經(jīng)濟(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)智能管家系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用，包含數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應(yīng)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(dǎo)入負(fù)荷數(shù)據(jù)、機(jī)組檢修數(shù)據(jù)等功能;可人工導(dǎo)入機(jī)組電量、裝機(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)電廠參數(shù)、電量數(shù)據(jù)、裝機(jī)容量數(shù)據(jù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

（3）數(shù)據(jù)應(yīng)用：對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化統(tǒng)計(jì)及分析，具體包括電量與利用小時(shí)數(shù)、統(tǒng)調(diào)電量與負(fù)荷信息的匯總統(tǒng)計(jì)，節(jié)能效益測(cè)算，購電成本分析等功能。

4 結(jié)語

本文針對(duì)電力調(diào)度自動(dòng)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(yīng)用不夠充分等問題，提出了一種電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)中臺(tái)建設(shè)方案，基于商用云平臺(tái)提供的IaaS層服務(wù)構(gòu)建了3層架構(gòu)——數(shù)據(jù)匯聚層、數(shù)據(jù)融合層、數(shù)據(jù)服務(wù)層，有效解耦傳統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)前臺(tái)與后臺(tái)的緊耦合關(guān)系，提高了電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出和服務(wù)能力，能夠支撐調(diào)控中心的數(shù)字化和智慧化轉(zhuǎn)型。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 巨克真，魏珍珍.電力企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)治理體系的研究[J].電力信息與通信技術(shù)，2014，12（1）：7-11.

[2] 朱紅甫.打造企業(yè)數(shù)據(jù)中臺(tái) 推進(jìn)企業(yè)智慧運(yùn)營(yíng)[J].通信企業(yè)管理，2018（2）：32-33.

[3] 張濤.數(shù)據(jù)標(biāo)簽在共享數(shù)據(jù)溯源中的應(yīng)用研究[J].通信技術(shù)，2020，53（1）：221-224.

收稿日期：2021-04-08

作者簡(jiǎn)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。