電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務主數(shù)據(jù)應用研究

王晉川， 趙金石， 何彩紅

（1.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院，山西 太原 030001；

2.國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司，黑龍江 哈爾濱 150001；3.國網(wǎng)朔州供電公司，山西 朔州 036002）

1 調(diào)度主數(shù)據(jù)現(xiàn)狀分析

1.1 背景

主數(shù)據(jù)是指描述和反映企業(yè)核心業(yè)務實體的數(shù)據(jù)，可跨專業(yè)、跨部門共享，并能重復使用的全局型數(shù)據(jù)，如客戶、員工、物料清單、物資設備、財務資產(chǎn)、供應商、賬戶和組織部門等關鍵信息[1-5]。目前，企業(yè)信息化主要基于“點線面”由簡單到復雜進行建設拓展，在推進過程中由于缺乏統(tǒng)籌考慮與同步規(guī)劃，數(shù)據(jù)資源散碎于多個同構或異構業(yè)務系統(tǒng)中，普遍出現(xiàn)了所謂的“信息孤島”問題，造成數(shù)據(jù)孤立零散、集成共享度低[6-7]。鑒于此，迫切需要對散存于各業(yè)務系統(tǒng)中不完整、不準確、不一致的主數(shù)據(jù)進行規(guī)范化、標準化管理，打破信息孤島，確保數(shù)據(jù)關聯(lián)共享準確、高效，進而挖掘數(shù)據(jù)資源價值，有效優(yōu)化數(shù)據(jù)資源配置，提高企業(yè)運營效率和效益。

目前，包括煙草、交通航運等大型企業(yè)對主數(shù)據(jù)管理應用均開展了系列探索和相關研究，并取得了一定的成果，但對電網(wǎng)公司調(diào)度業(yè)務的主數(shù)據(jù)研究相對較少，除文獻[8] 以數(shù)據(jù)整合的技術思路給出了電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)資源的主數(shù)據(jù)管理方案外，其他鮮見此方向的研究報道。本文在現(xiàn)有調(diào)度主營業(yè)務基礎上，劃分并篩選調(diào)度業(yè)務主數(shù)據(jù)分類，并在企業(yè)內(nèi)部各專業(yè)“跨、深、聯(lián)”上明確實際業(yè)務邏輯關系，兼顧了宏觀頂層設計與具體技術路線的落地實施。

1.2 主數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀

主數(shù)據(jù)管理主要包括主數(shù)據(jù)梳理、建模、集成和服務4 個方面。規(guī)范主數(shù)據(jù)一致性，統(tǒng)一主數(shù)據(jù)屬性、分類、編碼，辨識公司涵蓋各種業(yè)務執(zhí)行范圍內(nèi)的主數(shù)據(jù)，梳理主數(shù)據(jù)清單，厘清來源、分布，保證公司業(yè)務運營范圍內(nèi)主數(shù)據(jù)一致、完整、準確并唯一。建立主數(shù)據(jù)模型，基于主數(shù)據(jù)由申請、創(chuàng)建、審核、發(fā)布、維護、變更到刪除的全生命周期，搭建了以主數(shù)據(jù)信息管理平臺為中心，通過信息技術平臺統(tǒng)一維護、分發(fā)主數(shù)據(jù)。制定管理制度，設置組織體系，明確管理分工，實現(xiàn)橫向各業(yè)務應用與縱向總部、省市公司層級間的集中管控，全面保證主數(shù)據(jù)產(chǎn)生、使用流程中的標準、質(zhì)量及安全。

電力調(diào)控中心為電網(wǎng)主營業(yè)務中的核心部門，其內(nèi)部有設備監(jiān)控管理、調(diào)度計劃、繼電保護、系統(tǒng)運行、新能源、自動化等業(yè)務分工，對外與發(fā)展規(guī)劃、基建、設備、營銷等業(yè)務往來，數(shù)據(jù)交互頻繁，但尚未形成有效的主數(shù)據(jù)管控模式。對此，電網(wǎng)調(diào)度主數(shù)據(jù)管理可從主數(shù)據(jù)梳理、建模、集成和服務4 個方面著手研究。

a） 主數(shù)據(jù)梳理?；谥鲾?shù)據(jù)管理理論，對調(diào)度、方式、計劃、保護、新能源、自動化、技術管理、綜合管理八大業(yè)務領域的業(yè)務工作、信息流過程進行分析，梳理主要的數(shù)據(jù)主題，尋找關鍵的主數(shù)據(jù)。

b） 主數(shù)據(jù)建模。從業(yè)務上分析公司各專業(yè)對調(diào)度主數(shù)據(jù)的需求，明確電網(wǎng)調(diào)度主數(shù)據(jù)類型、范圍，制定主數(shù)據(jù)應用標準，構建靈活可擴展的主數(shù)據(jù)模型，在電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務持續(xù)發(fā)展中，根據(jù)業(yè)務需求支持更多新增類型的主數(shù)據(jù)。

c） 主數(shù)據(jù)集成。調(diào)控業(yè)務數(shù)據(jù)中，因電網(wǎng)模型、表單字段信息不一致、編碼不統(tǒng)一，在不同業(yè)務系統(tǒng)有多個維護主體，需通過主數(shù)據(jù)管理方式，統(tǒng)一注冊對象，建立數(shù)據(jù)整合機制。

d） 主數(shù)據(jù)服務。梳理電網(wǎng)調(diào)度主數(shù)據(jù)，厘清與公司內(nèi)外部運營業(yè)務的勾稽關系，按數(shù)據(jù)資源需求流動，構建電網(wǎng)業(yè)務運營下的數(shù)據(jù)資源流全景視圖。通過公司面向服務架構SOA（service-oriented architecture） 發(fā)布為網(wǎng)絡服務方式，供給調(diào)度主數(shù)據(jù)需求對象。

2 電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務主數(shù)據(jù)管理需求

隨著特高壓智能電網(wǎng)的建設發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務量日趨龐大，電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務管理同步發(fā)生了重大改變，調(diào)控業(yè)務與其他專業(yè)的融合進一步深化。調(diào)度數(shù)據(jù)管理方面逐步暴露出的問題有：結構化、非結構化、半結構化數(shù)據(jù)混雜，主數(shù)據(jù)管理困難，數(shù)據(jù)標準多樣，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺，數(shù)據(jù)共享和交互復雜低效。調(diào)度業(yè)務應用系統(tǒng)中由于缺少統(tǒng)一主數(shù)據(jù)管理的技術標準和解決方案，無法從調(diào)度業(yè)務的整體層面實現(xiàn)對主數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。價值信息分別存儲于獨立業(yè)務模塊系統(tǒng)中，設備模型、編碼等核心信息常出現(xiàn)不一致現(xiàn)象，當內(nèi)外業(yè)務需要數(shù)據(jù)交易時，只能重復進行數(shù)據(jù)中間轉(zhuǎn)換。主數(shù)據(jù)規(guī)范性差、難于共享，既增加了系統(tǒng)維護工作與成本，又因維護的復雜程度高，降低了數(shù)據(jù)質(zhì)量，造成電網(wǎng)建模分析數(shù)據(jù)偏差大，影響正確分析決策，嚴重妨礙了電網(wǎng)系統(tǒng)智能化水平的提高。

基于當前現(xiàn)狀，加強主數(shù)據(jù)管理顯得尤為迫切，亟須優(yōu)化調(diào)度主數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)一管理流程、標準規(guī)范、組織管理，搭建數(shù)據(jù)共享平臺，制定全生命周期主數(shù)據(jù)管理機制，從數(shù)據(jù)源頭產(chǎn)生到應用，保證全網(wǎng)范圍內(nèi)主數(shù)據(jù)編碼和模型實時一致，進而使調(diào)度主數(shù)據(jù)共享和集成保持暢通。

3 電網(wǎng)調(diào)度主數(shù)據(jù)建模

3.1 主數(shù)據(jù)梳理

當前智能電網(wǎng)調(diào)控技術支持系統(tǒng)核心業(yè)務功能分為實時監(jiān)控與預警、調(diào)度計劃、安全校核以及調(diào)度管理4 類，圖1 給出了這4 類核心業(yè)務流程中調(diào)度主數(shù)據(jù)的勾稽關系[9]。

實時監(jiān)控與預警主要通過安裝在發(fā)電廠、變電站以及輸配設備上的釆集和監(jiān)控裝置，通過自動化系統(tǒng)主站實時監(jiān)測電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和斷面數(shù)據(jù)，全面掌握電網(wǎng)運行工況，通過自動化控制及人工調(diào)度指令，對電網(wǎng)運行進行實時監(jiān)控。

調(diào)度計劃模塊根據(jù)歷史負荷信息、水文信息、交易計劃、檢修申請等信息，開展負荷預測，合理安排發(fā)電機組出力計劃、檢修計劃，指導電網(wǎng)運行控制。

安全校核基于電網(wǎng)實時與歷史運行數(shù)據(jù)，根據(jù)網(wǎng)架結構、運行方式等，對電網(wǎng)運行的靜態(tài)、動態(tài)、暫態(tài)等各類安全穩(wěn)定性、經(jīng)濟性進行仿真計算，用于指導調(diào)度計劃安排、運行方式調(diào)整。

調(diào)度管理主要對電網(wǎng)調(diào)控運行各方面工作進行管理，具體內(nèi)容有風險管理、應急管理和系統(tǒng)運維管理以及專業(yè)報表管理、各類運行信息的管理等。

4 類調(diào)度業(yè)務數(shù)據(jù)可分為電網(wǎng)設備檔案類數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運行類數(shù)據(jù)以及調(diào)控管理數(shù)據(jù)等。其中，電網(wǎng)設備檔案類數(shù)據(jù)是調(diào)度信息資源的核心部分，包括一、二次設備以及相關參數(shù)；電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)和以設備為對象的電網(wǎng)運行采集信息；調(diào)度管理數(shù)據(jù)包括各專業(yè)工作流程及管理信息，如計劃、檢修等。運行數(shù)據(jù)和大多數(shù)調(diào)度管理數(shù)據(jù)與電網(wǎng)設備聯(lián)系緊密。圖2 為調(diào)控業(yè)務與其他業(yè)務主數(shù)據(jù)映射關系。圖2中的電網(wǎng)設備主數(shù)據(jù)，除在調(diào)控系統(tǒng)內(nèi)進行交互使用外，同時根據(jù)需要提供給決策、設備、交易、安監(jiān)、營銷、財務等專業(yè)部門。

圖1 調(diào)度業(yè)務、系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的關系

通過業(yè)務、系統(tǒng)及數(shù)據(jù)梳理，可界定調(diào)控主數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)主設備、人員信息、組織機構，此類數(shù)據(jù)可為各企業(yè)內(nèi)系統(tǒng)共享應用。其中，電網(wǎng)設備是電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務的主要對象，是調(diào)度業(yè)務最為重要的“黃金”數(shù)據(jù)。從電網(wǎng)實體上分析，電網(wǎng)（輸電區(qū)域）、廠（站）、線路，以及機組、斷路器、刀閘、母線、負荷、變壓器、補償裝置7 類主設備，是調(diào)

度業(yè)務的主要對象，可定義為調(diào)控業(yè)務主數(shù)據(jù)。

3.2 主數(shù)據(jù)模型

圖2 調(diào)控業(yè)務與其他業(yè)務主數(shù)據(jù)映射關系

公共信息模型CIM（common information model）標準描述了電力系統(tǒng)資源及其網(wǎng)架結構的數(shù)據(jù)模型，它通過運用對象類與對象類關系體現(xiàn)電力系統(tǒng)資源。CIM 定義了電網(wǎng)主設備模型，還為電網(wǎng)設備關聯(lián)關系提供標準拓撲結構，拓撲包運用的2 個關鍵數(shù)據(jù)類型分別為端點和連接點。CIM 模型是一種層次模型，電網(wǎng)或電廠為根節(jié)點，下級節(jié)點分別是廠站、間隔、設備、電壓等級、測控裝置等模型。

調(diào)度主數(shù)據(jù)建模需要對各級調(diào)度機構、分屬于各類系統(tǒng)中不同結構模型進行同一化改造，主要以電網(wǎng)主設備核心模型，按業(yè)務關聯(lián)關系銜接組合。主數(shù)據(jù)管理策略確保了電網(wǎng)設備模型在各應用系統(tǒng)中結構一致，所以同構化過程的關鍵如下：一是數(shù)據(jù)編碼與命名規(guī)則一致，因為各調(diào)度機構中應用系統(tǒng)各異，ID 編碼和NAME 命名不同，模型銜接過程需要將編碼和命名基于注冊管理機制統(tǒng)一進行處理；二是將異構數(shù)據(jù)信息同構化轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一遵循CIM 技術標準建模，便于適應并滿足不同業(yè)務的差異化需求和標準。

設備主數(shù)據(jù)至少包括2 個基礎屬性：主數(shù)據(jù)編碼和主數(shù)據(jù)名稱。其中，主編碼（ID） 是唯一標識區(qū)別于其他數(shù)據(jù)的屬性，稱為“主鍵”，主數(shù)據(jù)名稱（NAME） 代表數(shù)據(jù)名稱。另外，調(diào)度主數(shù)據(jù)把能反映設備間拓撲關系的歸屬為關系屬性，作為“外鍵”；為滿足未來業(yè)務擴展需要，主數(shù)據(jù)可設置擴充屬性。

對于主數(shù)據(jù)名稱，可參考調(diào)度名稱的相關規(guī)范來制定，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼及命名技術標準，調(diào)度主數(shù)據(jù)名稱格式分為兩類：通過各電壓等級電網(wǎng)和發(fā)電廠站中的間隔、線路設備部件屬性劃分。調(diào)度主數(shù)據(jù)名稱均采用一次命名，但不包括“間隔”和“屬性”。主數(shù)據(jù)名稱的描述（元數(shù)據(jù)） 如表1所示。

表1 描述調(diào)度設備名稱的元數(shù)據(jù)

在一次設備主數(shù)據(jù)基礎上，可對其他類型設備數(shù)據(jù)建模，包括調(diào)控業(yè)務常用的電網(wǎng)SVG 圖形、設備臺賬及參數(shù)的電網(wǎng)模型。調(diào)控業(yè)務數(shù)據(jù)與一次設備數(shù)據(jù)的邏輯關系如圖3 所示。

圖3 調(diào)度一次設備主數(shù)據(jù)和其他設備數(shù)據(jù)的關聯(lián)圖

4 調(diào)度主數(shù)據(jù)集成及服務

通過系統(tǒng)建設，實現(xiàn)調(diào)度專業(yè)主數(shù)據(jù)的集成和服務。系統(tǒng)功能包括數(shù)據(jù)對象注冊、發(fā)布、維護等，調(diào)度主數(shù)據(jù)集成服務的整體流程如圖4 所示。

4.1 對象注冊及建模

數(shù)據(jù)對象注冊完成主數(shù)據(jù)全局唯一命名標識的生成，主要思想是：調(diào)度機構的應用系統(tǒng)創(chuàng)建主數(shù)據(jù)時，向數(shù)據(jù)中心注冊機申請數(shù)據(jù)對象的標識碼與命名，同時對主數(shù)據(jù)進行注冊、查重和關聯(lián)匹配，注冊生成對象編碼并完成數(shù)據(jù)建模，經(jīng)過模型掛接處理后，提交調(diào)度主數(shù)據(jù)庫。

為確保用戶錄入或?qū)胄畔⒌臏蚀_性、規(guī)范性，調(diào)度數(shù)據(jù)對象建立命名核查模塊，可進行內(nèi)部數(shù)據(jù)命名域枚舉、關鍵要素運算和推理，核查對象命名和編碼（ID） 是否一致，使電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理得到保證。對象ID 存儲于全局數(shù)據(jù)庫中，可進行索引、查詢，同時可被多級調(diào)度機構使用。

4.2 數(shù)據(jù)發(fā)布

數(shù)據(jù)發(fā)布包括2 種方式：一是被動式數(shù)據(jù)服務，基于建立的通用模型發(fā)布數(shù)據(jù)服務組件，應用客戶需要查詢服務獲取模型；二是自動式數(shù)據(jù)服務，訂閱分發(fā)服務數(shù)據(jù)，包括接發(fā)數(shù)據(jù)訂閱申請、分發(fā)客戶訂閱內(nèi)容，同時對系統(tǒng)管理模塊的系統(tǒng)數(shù)據(jù)和內(nèi)部數(shù)據(jù)進行自動維護。自動數(shù)據(jù)服務時，客戶可將需求數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)產(chǎn)生源頭發(fā)布到多目標服務器，保證了不同終端數(shù)據(jù)庫同步自動更新，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性。訂閱模式實時高效，同時具有靈活性，如數(shù)據(jù)模型更改變化，主數(shù)據(jù)系統(tǒng)會同步將模型數(shù)據(jù)增量集發(fā)布至所需應用系統(tǒng)。

圖4 調(diào)度主數(shù)據(jù)管理模塊結構

4.3 模型維護

維護功能包括模型增刪改、清洗、拼接等。主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)部署圖模一體化的建模工具，可實現(xiàn)電網(wǎng)設備主數(shù)據(jù)的集中維護，確保電網(wǎng)設備模型關鍵基礎的完整一致與準確。通過統(tǒng)一主數(shù)據(jù)管理規(guī)范和業(yè)務數(shù)據(jù)維護技術標準，各業(yè)務應用系統(tǒng)需求方獲取主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)發(fā)布的電網(wǎng)設備模型后，均可利用本系統(tǒng)模型維護工具，實現(xiàn)相關模型的維護。

5 管控機制

為使調(diào)度數(shù)據(jù)的標準、維護、使用等相關工作保持常態(tài)高效，要協(xié)同建立整套調(diào)度主數(shù)據(jù)管控機制，完善組織機構和管理制度，制定閉環(huán)管理模式，定期跟蹤評估調(diào)度數(shù)據(jù)質(zhì)量，制定內(nèi)部各單位部門對所屬系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理責任，在主數(shù)據(jù)管理全流程中約束監(jiān)督。

數(shù)據(jù)管控應具備橫向協(xié)同與縱向直控的能力，實現(xiàn)調(diào)度不同層級統(tǒng)一逐級規(guī)劃，實現(xiàn)由頂層規(guī)劃指導到方案設計落地實施，實現(xiàn)規(guī)劃、可研、設計和項目建設的高效遞推，建立必要的數(shù)據(jù)質(zhì)量評價標準，有效發(fā)揮調(diào)度數(shù)據(jù)資源挖掘能力。

在組織架構上，成立跨部門包括調(diào)度專業(yè)在內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管控機構，統(tǒng)籌公司信息規(guī)劃實施，與企業(yè)內(nèi)部各業(yè)務部門共同管理數(shù)據(jù)資源，并各司其職地協(xié)同管控。確定調(diào)度數(shù)據(jù)規(guī)劃、數(shù)據(jù)資源優(yōu)化配置的重大事項，確保各業(yè)務部門深度實踐調(diào)度數(shù)據(jù)資源管控，挖掘本專業(yè)數(shù)據(jù)需求使用價值，有效負責管理規(guī)范與技術標準制定，同時監(jiān)督考核數(shù)據(jù)質(zhì)量管理。

管控機構應確保公司運營管理層、調(diào)控專業(yè)部門和業(yè)務部門的溝通成為常態(tài)，通過明確管理制度，消除隨意臨時性指派，規(guī)定數(shù)據(jù)應用管理者的具體權責，并納入IT 流程框架確保管控有效。

6 結束語

本文在對調(diào)度專業(yè)主數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀調(diào)查的基礎上，梳理和提出了調(diào)度專業(yè)主數(shù)據(jù)，明晰了調(diào)控主數(shù)據(jù)與內(nèi)外部系統(tǒng)及業(yè)務之間的映射關系，提出了主數(shù)據(jù)建模方法，提出了調(diào)度主數(shù)據(jù)管理的內(nèi)容，并設計了調(diào)度專業(yè)主數(shù)據(jù)管理組件的結構及功能。有關方法及設計內(nèi)容，對加強調(diào)度專業(yè)的主數(shù)據(jù)管理有較好的參考價值。