电网企业数字供电集成应用的建设实施

【摘要】随着电网企业信息化水平的不断提高，如何打破目前系统职能分隔，最大限度发挥各业务系统及其信息的功效成为许多企业的难题。本文通过企业数字供电集成应用的建设实施，构建了企业级信息集成平台及GIS图形展示平台，实现了电网设备在地理空间、逻辑空间、拓扑空间的可视化，有效解决了各业务系统数据孤岛问题，为电网一体化运营管理奠定了基础。

【关键词】数字供电；集成应用；信息化

【中图分类号】TM73 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01—0305—02

1 现状分析

1.1 电网企业信息化现状

随着电网企业信息化水平的不断提高，信息化建设形成了对电网进行监控分析的能量管理系统（EMS/SCADA）、配网自动化、计量自动化系统、主网生产系统、配网生产系统、地理信息系统（GIS）、营销技术支持系统等等。这些应用系统关心电网的不同方面，如EMS/SCADA关心主网的实时与历史运行状态，主网生产系统关心主网设备台帐及运行信鼠，计量自动化系统关心变电站、配变的电量计量信息，配网生产系统关心配网中的设备台帐和运行信息，而配网GIS系统则关注与配网设备的地理信息。

1.2 存在问题

随着各业务系统建设推进，如何打破目前系统职能分隔，最大限度发挥各业务系统及其信息的功效，取决与企业级的信息集成。从某种程度上来说，这些应用系统之间存在信息间隙。为深化供电企业信息化建设，需要使这些信息相互关联，形成一个统一的信息资产，为决策者了解所辖电网的全景信息提供技术基础。近几年的信鼠化建设也更多地在集成方面进行探索和研究，分别建立了营配一体化、SOA集成平台等集成应用，但这些应用仅限于一两个系统之间的数据集成，对企业管理的提升有限。而随着企业管理水平的提高，越来越多的管理问题暴露出来，迫切需要用信息技术手段为管理提供强大的支撑。这些问题主要表现为以下几个方面：

（1）目前生产管理系统中缺少从主网到客户的一体化电网模型，导致制定停电计划时，只考虑停电事件对供电可靠性的影响，未考虑对用户的影响，无法确保用户停电不超时、不超次。同时故障停电事件的处理跨越多个业务系统，系统间信息传递不通畅，客服人员无法及时了解现场工作情况，影响客服质量。

（2）由于应急指挥平台的建设，应急指挥需要更加全面、有效的电网信息，包括急修、调度、客服人员需面对主网生产、能量管理系统（EMS/SCADA）、配网生产、地理信息系统（GIS）、营销管理信息系统等多个业务系统，操作复杂，而且难以全面获取所需信息。

（3）管理上要求对全电网数据进行准确有效的统计和分析，这就要求主网和配网的数据能准确关联，主、配网生产系统中的管理数据和EMS系统的运行数据进行实时、准确的关联。

1.3 需求分析

数字供电集成应用的建设是电力企业集成应用建设的重点建设内容和基础性工作，通过该中心将构建“主网配网用户”一体化的电网模型，有机衔接目前电网企业在信息系统中由于业务管理习惯形成的主网到配网之间的电网断点，实现电网在现实世界与信息系统中的统一，为各相关业务的综合集成应用和信息资源的深入开发提供基础支撑。

数据交换中心的建设目标如下：

1）实现主网、配网、用户相关的静态信息和实时信息的无缝集成；

2）按照统一的数据规划，通过信息集成技术接入相关应用系统，规范相关应用系统的数据管理模式，为每一个数据对象和数据属性落实唯一的管理源头，实现数据的唯一性和规范化；

3）基于逻辑原理图和地理信息延布图，建立图形化展示平台，提供从主网至配网、一直到低压客户信息的分类分层多维度展示功能；

4）提供基于全电网拓扑分析、实时数据的服务接口、全电网的模型服务、和全电网的图形服务，为相关业务系统提供基础服务。

2 设计实施

2.1 模型集成

在当前阶段，业务数据模型因为历史原因，分散在各系统中，分别按照自身业务需要构建，而且没有统一的标准。比如EMS系统只有变电站内部的设备模型和SVG图，GIS系统有变电站之外的拓扑信息，主网生产系统只有主网设备功能位置、设备台帐等信息，配网生产系统只有配网设备功能位置、设备台帐。考虑到这些情况，模型集成分两部分来实现：

首先，EMS系统将SVG图形、变电站内设备模型导入到主网生产系统中，在主网生产系统中建立设备功能位置与EMS变电站内设备模型之间的映射关联关系。

然后，将EMS系统的SVG图形转换成GIS系统可以识别的图形格式，导人到GIS系统中，并在GIS系统中负责完成图形的拼接，即将配网10kV线路挂接到EMS的主网接线图上，从而完成从主网到配网的模型集成。

2.2 实时数据编码集成

对于已经建成的业务系统的量测数据重新编码，代价极大。目前，EMS/SCADA系统、计量自动化系统、在线监测系统等业务系统的实时数据均存入实时数据库，有部分业务系统（如计量自动化系统）实时数据量测点命名采用的是内部数据编码。外部业务系统从实时数据库中获取实时数据，没有统一的编码，增加了应用集成的复杂度。

从实际晴况出发，在GIS系统上展示全网实时数据，可在GIS系统统一建编码和映射表，在实时数据库上包装成实时数据服务，屏蔽内部的数据ID标识，外部系统按照GIS系统统一的编码访问实时数据。这样，通过维护GIS系统编码和实时数据内部ID的映射关系表，可以屏蔽编码不统一的问题，真正实现在GIS平台展示全网实时数据，建立基于GIS系统的数字供电集成应用。

2.3 EMS/SCADA集成

EMS/SCADA系统可以提供主网实时数据、电网拓扑结构、220kV潮流图、110kV片网图和站内一次接线图。在本项目中，EMS/SCADA系统接入准实时数据总线，将图形模型导出到数据交换中心，将其采集的实时数据写入到实时数据库，GIS系统通过准实时数据总线从数据交换中心获取输网模型，在主网生产系统上建立功能位置编码映射，保证与EMS/SCADA的图模是同步一致。同时，数字供电系统通过准实时数据总线从实时数据库中获取实时数据，便可以展示主网设备中的实时数据了。

2.4 计量自动化系统集成

计量自动化系统为数字供电提供了计量装置和客户表计用电数据或冻结数据。计量自动化系统通过准实时数据总线从营销系统中获取计量表计和客户功能位置，从数据交换中心获取馈线和配变功能位置，同时，将准实时数据写入实时数据库。这样，与营销系统进行数据集成，便可以在数字供电中展示主网关口计量信息、配变实时数据、客户负荷、用电数据或冻结数据了。

2.5 主网生产系统集成

主网生产系统主要提供主网模型台帐（含功能位置和设备资产信息）和主网运行管理类信鼠，在数字供电系统中展主网设备台帐信息和主网运行信息。

在GIS读取生产运行信息，使得在GIS上可以查询主网运行信息；工程系统将主网工程投产移交工程资料给主网系统；生产系统读取准实时平台的实时负荷信息。

2.6 配网生产系统集成

1）提供配网模型设备资产信息和配网运行管理类信息

配网生产系统主要提供配网模型台帐和配网运行信息，在数字供电系统中展配网设备台帐信息和配网运行信息。

2）获取停电用户列表信息

提供“停电用户列表（低压用户）”查询接口，为供电可靠性统计提供用户数据支撑，为停电计划或临时停电提供决策支持。

3）停电记录查询接口

提供远程集抄系统（计量自动化）的停电记录查询接口，为供电可靠性统计提供用户数据支撑，为停电计划或临时停电提供决策支持。

4）获取变压器的“是否完全远程抄表”信息

自动同步变压器的“是否完全远程抄表”信息。将远程集抄系统（计量自动化）的“远程抄表”信息进行汇总处理，转换成变压器的“是否完全远程抄表”信息，自动同步到配网系统。

2.7 营销管理系统集成

营销系统主要提供客户账号、表计信息、计量点信息等与电网直接关联的功能位置、台帐以及购售电量信息，需要提供区县（镇）、供电所、厂站、线路（10kV低压配电线路、母线、旁路、联络线）、台区、专变用户、低压用户、表计（专变用户表计、低压用户表计）等对象的基础档案。

计量自动化主站与地区营销系统之间存在基础档案共享、自动抄读冻结电量共享、手工抄读冻结电量共享、报警处理流程协作、停电处理流程协作、预付费流程协作等接口需求。

2.8 雷电监测系统集成

雷电定位监测系统是一整套全自动、大面积、高精度、实时雷电监测系统，通过该系统的集成接人，能实时遥测并显示云对地闪击的时间、位置、雷电流峰值和极性、回击次数以及每次回击的参数，雷击点的分时彩色图能清晰的显示雷暴的运动轨迹。

2.9 创先指标系统集成

创先指标系统主要包括的内容如下：

1）省公司战略驾驶舱

省公司决策层对全局关键战略指标监控，提供驾驶舱指标定制功能，按找领导关注点可以个性化定制在驾驶舱的指标。指标范围是全省关键指标。提供指标下钻分析功能。

2）省公司部门驾驶舱

省公司各部门指标监控提供驾驶舱指标定制功能，按找部门领导关注点可以个性化定制在驾驶舱的指标。指标范围是本部门业务范围关注的关键指标。提供指标下钻分析功能。

3）地市局战略驾驶舱

地市局战略驾驶舱：地市领导对关键战略指标监控。指标范围是本地各业务的关键指标。提供指标下钻分析功能。

4）地市局部门驾驶舱

对地市各部门指标监控。指标范围是本部门业务范围关注的关键指标。提供指标下钻分析功能。

2.10实现主配网实时数据无缝集成及展现分析

项目实现全电网地理信息SVG图到站内接线图的跳转；实现站内接线图到配网单线图的跳转；实现营销客户页面的集成。目前实时数据主要分为主配网两个部分，两部分之间没有明显的关联和集中应用，配网实时数据又包含配网自动化和计量自动化两部分，这两部分之间也没有明显的关联和集中应用，数字供电在主配网模型一体化的基础上，又通过技术手段实现了主配网实时数据无缝集成及展示分析。

3 应用亮点

3.1 建设了企业级信息集成平台，构建了从500kV设备到0.4kV用户一体化的全电网模型

项目建设了企业级信息集成平台，规范了相关接口规约，集成了主网生产系统、配网生产系统、电力营销系统、GIS系统、计量自动化、EMS/SCADA系统等电网核心系统数据。实现了从500kV设备到0.4kV用户一体化的全电网模型，形成一个统一的“数字供电”信息资产，为决策者了解所辖电网的全景信息提供技术基础。

3.2 实现了电网四度空间管理

数字供电基于现实空间中的全电网结构，将电网管理中关键的管理数据和信息纳入到ECIM空间，利用ECIM规范将这些数据和信息规范统一的存储、管理起来。当一个完整的CIM模型空间建立起来后，能够为电网数据的图形化提供坚实的基础，结合地理信息数据和图形，可以形成一个完整的基于地理空间的电网图形，并且能够提供基于电网的拓扑分析功能，依据电网拓扑，还可以生成电气逻辑接线图，组建电气拓扑空间，简洁明了的体现全电网的拓扑连接情况，并最终实现了围绕ECIM模型空间，从电网现实空间到电网地理空间最终到电气拓扑空间的电网四度空间管理，为电网的管理、监测和分析提供全省范围的统一视图。

3.3 实现了主配网SVG图直至低压用户的无缝衔接跳转

数字供电从EMS系统中接入主网SVG站内一次接线图，从配网GIS系统中接入配网SVG馈线单线图，并通过技术手段将主网SVG与配网SVG衔接了起来，实现从主网到配网的SVG接线图跳转，并通过界面集成将主、配网生产系统及营销用户信息关联起来，还原了站线变户的拓扑关系，实现了主、配网SVG接线图的统一展现和管理。

3.4 创先指标可视化展示

指标展示是基于“数字供电”的图形化指标展示平台与数据权限以及展示模型的基础上，将指标的分析展示面向其数据所涉及的各级组织向下分解，并在各级形成分析对比，完成数据自下而上的收集，自上而下的分析与应用。

“数字供电”的图形化展示平台采用省地两级分别部署的架构，在全省GIS地图界面上进行全省电网信息和指标的综合展示；在地市局GIS地图界面上提供本地电网信息和指标的综合展示。

4 后续高级功能规划

电网企业图模数据交换中心的成功建设实施，给企业信息化建设提供了良好的数据基础和扎实的技术保障，使得企业级应用的高级分析、辅助决策等功能得以实现。

4.1 拓扑追踪、校验

供配电系统是城市电力系统的重要组成部分，它直接联系供电企业和用户，由高低压供电线路、变电所、配电间、配电箱、低压设备和用户终端等实体组成的，而变电所内又配置了大量的供电设备，线路设置复杂，设备数量庞大，资料数据繁杂，一直是供电系统管理的重点和难点。

基于省地两级的信息集成平台，通过拓扑分析，可以实现供电电源追踪和供电范围追踪，根据电压等级和带点状态对图上的设备进行着色。

供电电源拓扑追踪：在配电网络图上选取任意一条线路或者某个用户点，通过网络拓扑追踪功能，自动追踪到该条线路的供电电源点，如变电站的某条出线或某个区域的供电电源点。

电源供电范围拓扑追踪：在全省地理图上选择某座变电站，或者变电站中的某条出线，系统将该变变电站的供电范围进行统计，在地图上将该范围渲染，并列出供电范围所带来的全部用户信息。

4.2 停电范围分析

在确定电网设备故障后，启动网络拓扑分析，可以计算出故障后线路的带电状态，对停电线路动态着色，对该设备影响的线路范围闪烁警示。在故障处理之前，整条停电线路均为停电状态。同时，可以显示该设备的当前实时电流和电压的遥测值。

在安排设备检修或停运计划时，同样通过网络拓扑分析，可以确定出具体的停电影响范围，其区域以不同的颜色进行标示。

4.3 负荷特性分析

基于全省统一的电网模型、图形和实时数据，可以从不同的视觉展示负荷特性，用户可以灵活的进行下钻、上卷，生成不同视觉的报表、曲线。包括日负荷、月负荷、年负荷、负荷率、峰谷差、节假日负荷等。

5 小结

数字供电集成应用项目基于企业级信息集成平台，构建了图模数据交换中心，提供了电网图模智能交互分析功能，集成了生产管理、GIS、营销、EMS/SCADA等核心业务系统，实现了电网图形数据、实施数据和业务数据的无缝集成。项目搭建了依据GIS的图形展现平台，实现了电网设备在地理空间、逻辑空间、拓扑空间的可视化，有效解决了业务系统信息孤岛的问题，为电网一体化运营管理奠定了基础。