调度运行可视化汇报系统——基于电网调度数据中心

李群山 徐 玮 叶健辉 王 梓 刘慧勇 马 富



调度运行可视化汇报系统
——基于电网调度数据中心

李群山 徐 玮 叶健辉 王 梓 刘慧勇 马 富

针对目前电网数据海量化、监控画面日益增多的特点，电网可视化研究越来越迫切。本文通过集成现有电网运行信息，构建电网调度数据中心，并基于该数据中心，提出了调度运行可视化汇报系统的系统架构；通过对定制界面开发工具、数据交换工具系统以及统一权限控制管理关键技术的研究，实现了电网调度运行信息界面的可视化配置与个性化展示、电力系统信息资源的统一和共享以及对调度运行信息的规范、安全、可靠访问。

在电网数据海量化、监视画面日益增多的特点的环境与背景下，电网可视化研究越来越迫切。它作为智能调度的关键技术之一。是电力科学与计算机等学科的交叉与延伸，是电网调度自动化技术的一个拓展。调度可视化借助计算机图形学技术将电网运行枯燥的数据灵活的、实物化的、动态的方式进行展示，计算出准确反映系统状态的简洁指标并给予直观显示。例如，一幅动态画面表达大量数字才能表述的信息和数字间潜在联系，通过图形信息更能清楚地体现等。

电网调度机构致力于研究的重要课题之一就是对电网调度信息进行分析、处理和筛选，对格中分区、分类指标体系提出可视化表示需求，对调度数据进行深度分析并形象生动地显示电网运行信息的决策信息，实现电网调度的形象直观的可视化表述。将现有的生产OMS、电网概况、早报系统，运行监视等系统集中到同一个平台上进行查询和图形化显示，实现电网管理的规范化管理。

本文首先基于智能电网调度技术支持系统体系结构的基础平台，提出了基于电网调度数据中心的调度运行可视化汇报系统的系统架构，自下而上规范了信息源种类、应用服务使用方式、开发平台所需关键技术以及系统展示的应用模块。通过分别对定制界面工具、数据交换工具系统以及统一权限控制管理等关键技术点进行详细阐述，明确了本系统实现过程中调度数据中心的构建方式、可视化展示界面的开发模式以及用户权限的管理方式。最后，基于上述关键技术，对电网运行信息可视化展示的实例进行了分析。

系统介绍

系统概况

调度可视化类应用是实现电网运行数据图形化展示的技术保障。电网的发展越来越快，规模越来越大、数据量越来越庞大，传统的展示形式以难以满足现有需求。随着技术的发展可视化展示成为电网的主要数据展示手段。通过图形化的方式进行数据展示。减少用户的认知负担，对于用户来说更为简便易用。

基于电网调度数据中心的调度运行可视化系统结合构件化和领域分析设计理念，基于智能电网调度技术支持系统体系结构的基础平台，以遵循统一规范和标准为基础，采用计算机、网络、通信、多媒体等领域中相关前沿技术实现。

系统架构

基于电网调度数据中心的调度运行可视化系统的系统架构如图1所示，为了满足快速开发、方便管理、易于维护的需求，本系统着重于配置工具的研发，具体包括：GF可视化开发工具、数据整合工具、权限管理工具等，从而能够利用灵活的配置工具，快速搭建新应用或建设应用，实现软件的快速部署及实用化，缩短研发及工程周期，降低运维资源投入，满足电网调度规范化、流程化和一体化的管理要求，强调管理业务数据的对象化、信息化、精细化、流程化。

本系统在架构设计上具有以下特点：

在应用人机交互方面，突出快速响应、支持多用户并发、细化权限管理、深化可视化显示；

在应用接口方面，在同质的智能电网调度技术支持系统及相关应用间突出与基础平台的一体化、遵循智能电网调度技术支持系统标准、通过GDS公共数据服务实现系统间信息交互；在非同质的遗留系统的数据接口方面推荐采用基于SOA架构快速集成。在应用性能指标方面，突出系统的安全性、高可靠性、开放性及易用性。

关键技术研究

定制界面开发工具

概述

图1　系统架构图

在软件开发中图形用户界面是指采用图形方式显示的软件操作的用户接口。图形界面减少用户的认知负担，对于用户来说更为简便易用。GF是一整套的图形化界面开发工具， 它由 GF编辑工具、GF浏览器、内置组件以及一系列开发规范构成，采取Flex技术进行主题画面展示，设计画面特效，支持多维度全景数据展示分析。本系统采用GF开发工具用于调度早报、全景展示分析等功能模块。GF系统组成如图2所示。

图2　GF系统组成

图3　数据交换工具架构图

关键技术点

（1）可视化的编辑操作

GF编辑器采用可视化的图形化编辑界面，开发人员使用时可以根据所见即所得的效果进行页面布局调整，减少以往开发时需要运行时才能查看效果的弊端。在编辑器启动期间会初始化GF平台使用到的所有的组件库，作为资源缓存在内存中，并创建组件列表。

（2）数据离线加载

GF开发工具提供离线数据加载功能，使用项目可直接读取本地数据文件，而不需要请求远程服务器端数据，使用此种方式加载数据可减少对服务器的请求次数可大大提高数据加载效率，并且由于减少了对服务器的请求次数相应的也减少了由于网络环境影响而出错的概率提高系统的稳定性。

（3）界面缓存技术

GF平台在进行页面显示时，在首次加载时同样会加载界面信息和数据，但在首次加载后会将界面信息缓存在用户临时文件夹中，在后期系统运行中同页面的用户请求将不再加载界面信息而只加载数据信息，极大提高加载效率，提高用户体验。

（4）跨平台、跨浏览器运行

使用GF开发平台创建的应用项目可以实现跨平台运行并且兼容众多浏览器，可实现一处编译开发到处运行的目标。

数据交换工具系统

概述

基于ETL整合的数据交换工具系统通过采用最新行业标准，接入并整合调度自动化各个应用系统的硬件资源和信息资源，建立统一调度生产实时数据中心，实现电力系统信息资源的统一和共享，进而为电网调度生产、管理决策提供可靠的数据资源和有力的综合分析与应用手段。

系统包括数据交换、整合、服务、分析和门户网站五大功能组件，共同构建了标准、开放、灵活、稳定的基于ETL整合的数据交换工具系统。该系统遵循IEC61970标准、采用面向服务（SOA）的架构、WEBSERVICE技术、XML技术、ETL技术、数据仓库技术、BI分析技术等先进实用的IT技术，保证了系统的技术先进、功能开放、运行稳定和维护方便的重要工程技术要求。

因为基于ETL整合的数据交换工具系统遵循智能电网调度技术支持系统技术规范、网络环境、软件架构、数据资源采集、存放和交换等方面的一体化设计和实施，所以有效避免了单一、小系统重复建设的带来的硬件、软件、维护等方面的冗余投资，实现了“统一设计、分步实施、分责维护、分权共享”的节约化建设目标。数据交换工具架构图如图3所示。

关键技术点

（1）采用了面向服务（SOA）的系统设计

在软件工程方法上，采用最新的面向服务（SOA）的软件工程方法。在体系架构上，采用了J2EE的多层架构和客户服务器的C/S架构相结合的方案。在编程语言上，采用了先进成熟的JAVA语言、C++语言、PL/SQL语言相结合。在功能算法等诸多方面，都采用先进的计算机技术和理论，应用功能够体现其实用性。系统广泛使用当前世界发展前沿的新技术，比如分布式对象技术、中间件技术、实时CORBA技术、UIB技术、元数据技术、XML技术、JAVA技术等，这些技术的采用保障了系统的先进性。

（2）支持分布式、负载均衡服务运行环境

系统采用双冗余、多冗余和群组相结合的硬件设备配置。主要设备如各种服务器、网络交换机等均采用双冗余配置。对历史数据服务器采用集群技术配置，网络支持双网冗余配置技术。因此，系统从硬件基础上提供了可靠性的保证。系统支持在其他服务器配置备用的历史数据库和备用的实时数据库技术，在主备数据库均故障情况下进行数据服务功能转移。

系统集成平台软件基于JAVA和IT标准研制的各种服务支持多机配置，实现分布式配置和负载均衡功能。在不同节点间实现数据交换任务的负载均衡和异常备用功能。提供了完善的功能可以保证各种故障的及时发现、及时定位、切换、隔离、报警和恢复。

（3）实现了SOA环境下的数据服务

实现了数据服务的定制和订阅，可以通过定时、服务推送、通知服务等方式启动或获取已经定制的数据服务。支持数据服务的流程编排功能。

（4）支持1对多任务配置

数据交换平台能够完全适应双通道互为主备的网络连接方式，并且能在软件级别上实现主备通道的自适应；数据交换平台还具备一发多收的功能，数据文件能够同时下发到多个目的地，实现了数据文件的统一下发和管理。该功能主要用于解决源数据一致和减少隔离装置的数据流量（应用案例：EMS系统的历史运行数据要传输并保存在外平台和SG186系统中）。

图4　组织机构人员信息分级管理示意图

图5　信息分级管理示意图

图6　电网运行信息展示效果图

统一权限控制管理

概述

企业信息门户不仅充当人们获取信息的入口点，同时也是一种集成企业应用的基础框架。为了保证企业门户中用户对数据访问和使用的安全性、可靠性，需要设计一套统一权限控制管理系统，该系统具有统一的信息访问渠道、不间断的服务、强大的内容管理能力、个性化的应用服务、与现有系统的集成、高度的可扩展性、安全可靠的保障、无限的角色配置。同时提供基于Web的接口、提供个性化服务、提供访问权限、提供交互功能、提供灵活的导航功能、提供对遗留程序的继承功能。

关键技术点

（1）灵活模板定义技术

模板管理指整个门户网站的设计样式，可以包含页头、页尾和中间内容的样式，也可以设计成只有中间内容的样式。模版可以应用到主机、站点中，将决定整个网站整体风格与样式。模块模版的制作通过添加系统默认的标签，结合分栏方式，就可以完成各种各样丰富多彩的页面。

（2）分级权限管理技术

权限管理的人员组织机构管理通过组织机构树进行管理。每个地调分配一个管理员，各地调管理员只有权限管理各自的组织机构，包括新增、删除、修改等操作。例如地调1管理员只能管理唐山地调下的组织机构，其它地调的组织机构不能管理。如图4所示。

地调1用户登录后，如果管理组织机构和人员信息，那么系统会从地调1为根节点读取组织机构和人员信息，避免了此用户能够查看其机构的组织机构信息。

信息类的权限管理通过权限控制树来实现，以新闻类为例示意图如图5所示。

省调管理员只能管理和管理省调控中心节点下的新闻栏目，而不能管理其它地调下的新闻栏目。用户登录后系统判定用户所属的单位，如果为省调控中心用户，则以省调控中心根节点读取新闻栏目，这样就避免了其他地调的信息被省调管理员管理。

应用实例

电网运行信息展示

在上述定制界面开发工具、数据交换工具系统以及统一权限控制管理等关键技术的支撑下，可以对电网的运行信息进行丰富的可视化展示，界面可自由组合配置，更加满足业务人员对电网运行信息查看所需即所得的要求。具体展示效果如图6所示。

结语

基于电网调度数据中心的调度运行可视化汇报系统，通过数据交换工具系统接入并整合调度自动化各个应用系统的硬件资源和信息资源，建立电网调度数据中心，实现电力系统信息资源的统一和共享。通过研究开发定制界面开发工具实现灵活多样的电网数据的展示，不仅降低了开发周期，而且提高了展示界面的可配置化和个性化水平。为了满足不同权限用户对数据的有效访问管理，采用统一的权限控制管理方式，提高了数据访问的安全性、有效性。通过使用本系统，极大的方便了调度机构的业务人员对电网调度信息进行分析、处理和筛选，对调度数据进行深度分析并形象生动地显示电网运行信息的决策信息，实现电网调度的形象直观的可视化表述。

李群山1徐 玮1叶健辉2王 梓3刘慧勇4马 富4

1.华中电网有限公司；2.国网湖南省电力公司；3.国网天津市电力公司；4.南瑞集团北京科东公司

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.11.021