基于IEC-CIM的营配调一体化模型互联网应用研究

张宿新

(国网马鞍山供电公司， 马鞍山 243011)

基于IEC-CIM的营配调一体化模型互联网应用研究

张宿新

(国网马鞍山供电公司， 马鞍山 243011)

针对营配调一体化应用现状，以营销、配网、调度各环节业务需求为研究对象，通过深入研究基于IEC-CIM的营配网末端设备公共信息模型、基于营配网末端设备公共信息模型的数据互操作服务应用、基于营配网末端设备公共信息模型的互联网应用，以及基于营配网末端资源的营销服务网点智能化关键技术，研发了一套营配调一体化模型互联网应用软件。该软件实现了各系统数据模型、交互接口的标准化、规范化以及国际化。辅以数据采录、维护、建模工作，能保障数据存储与交互的安全可靠，对内、对外提供智能化的服务应用。

IEC-CIM； 营配调一体化模型； 互联网应用

0 引言

在营配调贯通工作开展前，营销、配网及调度专业的生产管理相对独立，各专业的信息系统也均为独立设计、独立开发以及独立运行，系统之间缺少数据交互机制和系统接口，为打破营销、配网及调度专业的“信息孤岛”，推动营销、配网及调度三者之间数据共享，支撑 “三集五大”体系的高效运转，2014年初，国家电网公司印发了《关于营配贯通总体实施工作方案的通知》，正式拉开营配贯通工作的序幕，通过公用线路、变电站、分支箱、环网柜、低压用户杆塔、电缆、接入点、低压计量箱以及营销服务网点等主体空间坐标、关联关系的末端数据采集，进行电网设备图形绘制、属性录入、电气接线图生成以及集成功能应用开发，逐步实现营配调融会贯通；2015年初，国家电网公司营销部又下发了《关于加快推进营配调贯通工作的通知》，要求基于完善的部门横向协同机制，结合营销客户服务及基础业务，逐步提升客户服务品质，满足客户日益增长的服务需求，进一步提高供电服务能力；同时，在2016年国家电网公司年中工作会议中，舒印彪董事长也明确指出后续还需要继续完善提升“三集五大”体系，强化资源调配、专业协同，推进营配调贯通、末端融合。

在营配网末端设备采集、建模以及服务渠道智能管理过程中，发现突显出的关键问题，需要通过本次的关键技术[1-3]研究进行重构或提升。在采集数据存储与交互方面：由于各省(市)公司存在的个性化需求以及多系统、多厂商等因素，促使电网标准化业务数据来源及建模录入存在很多差异及缺陷，同一份业务数据需要根据不同业务系统的需要，进行多种数据模型的反复加工与整理；并且低压配网建模与营销侧设备及服务网点建模需要分部门分阶段进行实施，配网与营销数据采集建模彼此孤立，运检侧设置的资产分界点与营销侧人员的理解经常不一致，导致营配网末端数据采集与建模工作开展时，效率低下；在采集建模工作开展方面：由于营配网末端采集建模工作复杂，一般非专业人员需要较长时间的专业培训；再加上涉及系统较多，各系统操作不能及时同步，导致业务人员在培训后，经过较长时间的实操仍不能全面掌握营配网末端数据采集与建模技术，耗费了大量的人力成本以及时间成本；在安全存储与安全交互方面：营配网末端数据采集与建模的过程中，作业人员携带了大量明文的纸质或电子版的电网业务数据，对电网业务数据的安全性与保密性造成了极大潜在隐患，21世纪信息安全为大家关注的核心问题，电网公司作为公众的焦点，信息的安全至关重要；在后续拓展应用方面：营配网末端数据建模之后，针对电网公司内部，结合营销客户与营销服务网点分布的情况，缺少营销服务网点规划、选址及投资分析等方面有效的分析方法和模型，无法为科学的设置营销服务网点提供智能的优化策略。针对电网公司外部，结合营配网末端客户数据建模情况、路网交通情况、营销服务网点分布、服务网点业务压力等数据，缺少客户缴费最优路径导航的计算模型和功能，无法更加智能、友好、互动的为客户提供缴费最优路径导航推荐的优质服务；综上所述，亟需开展营配调一体化模型构建[4-6]及服务渠道智能化关键技术研究工作，以支撑营配网末端数据采集、建模工作的顺利开展。

1 基于IEC-CIM的营配调一体化模型互联网应用研究

1.1 基于IEC-CIM的营配网末端设备公共信息模型研究

1.1.1 研究基于IEC-CIM的营配网末端设备数据模型标准体系

通过研究IEC 61970-301和IEC 61968-11 CIM模型标准，并根据国家电网公司营配网末端设备对象数据模型的现状，将IEC-CIM模型与营配网末端设备数据对象模型相结合，构建基于IEC-CIM的营配网末端设备数据模型标准体系，包括建立营配网末端设备数据模型建设的业务标准规范、管理标准规范和技术标准规范等，指导后续基于IEC-CIM的营配网末端设备数据模型的具体建设工作。主要工作包括：IEC-CIM资料收集与研读，营配网末端设备数据模型技术现状的调研；构建基于IEC-CIM的营配网末端设备数据模型标准体系；确定数据源调研及未来数据接入开发的配合方，并收集数据源相关技术资料；开展数据源基本情况调研，涵盖数据源类型、数据源运行状况、数据源可用性等，并根据对数据源的基本调研情况，确认营配网末端设备数据模型应接入的数据源及数据源接口方式；完成数据源分析，针对数据接入方式，通过对源系统相关资料及源系统的分析，确认数据源能够提供的数据与数据需求的符合程度。

1.1.2 研究营配网末端设备数据一体化建模方法

通用的企业数据建模方法分为自顶向下和自底向上两种：自底向上以数据为驱动，基于通用业务定义和各业务系统现状，设计覆盖完整业务范围的数据模型。使用此种建设方式，可以全面覆盖业务，满足当前及未来的核心业务需求，且模型易于扩展。使用此种建设方法需要具有可供参考的成熟的行业数据模型，但建模周期长难度大；自顶向下以需求为驱动，基于业务应用需求，设计面向相应业务范围的数据模型。使用此种建设方式，可以较快地满足需求，但模型集成度不高，仅支持特定范围内的模型扩展。

1.1.3 构建营配网末端设备公共信息模型

当前数据采集建模手段比较落后，主要还是使用传统测量与统计调查手段实施建模数据采集获取工作，实施过程携带大量测绘仪器及调研表格，数据获取后需投入大量的人工完成数据录入建模工作，使存量、新增及异动数据建模维护过程庞杂，工作量大。

在建立基于IEC-CIM的营配网末端设备数据模型标准体系的过程中，根据所掌握的IEC-CIM研究成果，制定IEC-CIM建模方法及数据模型扩展方法，将国家电网公司营配网末端设备数据模型按照此方法进行扩展。使所构建模型满足营配网末端设备的业务需求，同时也符合IEC-CIM标准。在建模过程中采用面向对象分析方法，从实际业务过程入手，分析、归类、抽象各种业务对象，根据业务对象对CIM模型进行扩展，建立基于IEC-CIM的营配网末端设备数据模型。

1.1.4 研究营配网末端设备数据模型自动化校验技术

为确保所交付数据模型的质量，将对基于IEC-CIM的营配网末端设备数据模型进行完整性、正确性等方面的校验，对业务对象关系图进行正确性与一致性检查；对同类关系和冗余关系进行合并或撤销；检查对象关系图是否完整，是否满足用户要求。若仍不满足用户需求应进一步修改。通过开发或者应用业界通用数据模型校验工具，满足数据模型中对自定义和扩展数据的验证要求。

1.2 基于营配网末端设备公共信息模型的数据互操作服务应用研究

1.2.1 研究基于IEC-CIS的营配网末端设备数据互操作服务应用的统一接口规范体系

基于IEC-CIM的营配网末端设备公共信息模型研究成果，构建基于IEC 61970 CIS接口的营配网末端设备数据互操作服务应用的统一接口规范体系。

以IEC 61970 CIS作为同一系统内各应用之间在定义交互所需接口的参考标准和规范，IEC不关注接口内部如何实现，但是应用对外提供的接口需要符合它的要求。接口规范规定了应用以标准的方式和其它应用交换信息和/或访问公共数据的接口。

1.2.2 研究营配网末端设备数据互操作服务应用的框架体系

为打破当前在低压配网建模与营销侧设备及营销服务网点建模时，工作开展分部门、分阶段实施，配网与营销侧数据采集建模时工作阶段彼此孤立，导致在营配网末端设备数据采集与建模工作开展的效率低下的问题，需要从全局的角度出发，研究当前营配网末端设备管理的各在运行系统的应用架构、数据架构、部署架构、安全认证模式等现有系统架构现状，从应用营配网末端设备公共信息模型、无缝兼容各现有业务系统进行数据互操作的角度，开展营配网末端设备数据互操作服务应用的框架体系的研究。

对营配网末端设备数据互操作服务应用的框架体系的研究，主要包括对现有业务系统技术架构、业务架构、物理架构、安全架构、数据架构的研究；以及对如何应用营配网末端设备公共信息模型与基于IEC-CIS的营配网末端设备数据互操作服务应用的统一接口规范体系，构建营配网末端设备数据互操作服务应用的框架体系的研究，包括研究营配网末端设备数据互操作服务应用的技术架构、业务架构、物理架构、安全架构、数据架构等。

1.2.3 研发营配网末端设备数据互操作服务应用

在完成基于IEC-CIS的营配网末端设备数据互操作服务应用的统一接口规范体系与营配网末端设备数据互操作服务应用的框架体系的基础上，面向营配网末端设备数据互操作的应用需求，以统一接口规范和营配网末端设备数据互操作服务应用的框架体系为约束，分析营配网末端设备数据互操作服务应用的业务需求。梳理业务需求形成需求规格说明，基于需求规格，开展营配网末端设备数据互操作服务应用的总体设计与详细设计。对设计进行论证与评审，完成营配网末端设备数据互操作服务应用的代码实现与系统测试工作。

营配网末端设备数据操作服务应用的主要功能包含，公共信息模型到现有各业务系统私有数据模型的解析组件、现有各业务系统私有数据模型到公共信息模型的聚合组件以及在此基础之上的配网GIS模型数据互操作服务、设备资产模型数据互操作服务、营销服务资源数据模型互操作服务、营销GIS模型数据互操作服务等。

针对各类主要数据分析工具,研究各个数据分析工具的整体解决方案，具体内容包括工具概述、工具厂商及发展历程、组件功能介绍、产品优势、应用环境要求等；研究各个数据分析工具的组件功能及应用，具体内容包括工具典型应用场景分析、工具开发流程、组件功能使用手册、功能示例应用等；各个数据分析工具的产品对标，具体内容包括制定数据分析工具的对标项及对比评判标准、根据对标项对各个工具进行评判、编写数据分析工具产品对标报告。

基于研究的数据分析工具进行电力大数据特征的数据分析需求的满足度验证。具体内容包括：数据分析工具的安装部署，具体包括工具安装部署环境准备、工具安装部署；具有电力大数据特征的数据分析需求的分析及实现设计，具体包括针对不同的数据分析工具进行需求实现分析、实现步骤设计、模拟数据准备等；基于数据分析工具的功能实现，具体包括模拟数据导入、在数据分析工具中开发业务功能；数据分析工具支撑能力报表的编写，具体包括将数据分析需求和数据分析工具中实现的业务功能进行比对、分析功能差异性、编写支撑能力报表。

1.3 基于营配网末端设备公共信息模型的互联网应用研究

1.3.1 研究移动作业终端双向交互技术

在“IEC-CIM的营配网末端设备公共信息模型”的研究基础上，对移动作业终端的与应用服务系统的交互需求进行分析。对于交互性能的效率提升方面，研发数据库优化设计，充分考虑到二者交互时的数据传输效率问题，对结构化数据进行优化。在数据获取与建模的全过程中，完成一体化建模，可以简化数据采集、异动维护以及数据建模的复杂度，降低营配网末端数据新增、异动维护的学习成本和实施成本，使系统中的数据可以简单、快速、及时的得到更新维护。在地理信息数据的维护更新交互方面，引入时空数据库概念，通过建立基于基态修正模型得到时空数据库，便于回溯地理信息数据历史，在保障交互效率的前提下，使商业地图及时更新，成为搭载电力专业知识的时间维度下的电力地图。

1.3.2 研究移动作业终端数据存储安全关键技术

目前，移动作业终端系统数据部署，主要有在线作业和离线作业两种模式：离线作业模式下，PDA终端相关数据存储在本地数据库，待作业完成后再上传。在线作业模式下，PDA终端既可实时连接后台服务端查询下载数据，也可将现场作业的新增、修改数据同步到后台服务端。本地移动数据库保存有业务处理过程数据，还有客户敏感信息(包括身份证号、联系方式、私钥信息、开关机口令等)。移动设备、存储卡一旦丢失或被盗，数据便存在泄露风险。因此，首先需要对终端数据存储安全进行研究，进行本地加密，以及安防接口的加载。同时，为减少数据暴露风险，在对终端PDA设备管理的基础上，研究人员安全管理机制，明确数据权限、功能权限的管理界限，并在终端进行相应的安全权限模块研发。

1.3.3 研究移动作业终端安全接入关键技术

PDA 终端经 GPRS/CDMA 无线网络，通过 APN进行无线拨号，接入到运营商主站，过程中，终端与基站之间的数据传输一般为明文形式，传输通道安全性不高，使得传输数据存在窃听、泄漏等风险，在身份认证、数据安全传输、终端监控管理等方面也有进一步的改善空间。因此，在终端获取数据并进行存储安全保护后，考虑到传统移动作业PDA接入的安全问题，通过研究应用多种安全技术，如双向数字证书认证、安全数据过滤技术、符合业务需求的SOA-WebService的研发，并进行整体的系统接入安全体系设计，增强电力移动作业终端数据应用的安全性。

1.3.4 研究营配网末端一体化移动作业终端

营配网末端一体化移动作业终端，将供电公司的电网资产信息与接入客户的资料相统一，在地理信息系统上建立电网数据模型。以空间坐标信息为据，在终端中装载高分辨率商业地图数据，集成高精度GPS模块，使用良好的电网设备GIS符号表达，采用移动互联网手段，使用所见即所得的模式开展数据采集建模工作，减化营配调贯通数据采集录入作业过程中的作业流程，在图形化界面上展示电力网络的不同细节，实现了对电网规划、电力传输、状态监测、用户接入、客户需求等电网运营环节不同业务的管理。同时为更加速高效地培养现场工作人员，对于每次现场人员的记录流程进行智能化分析，通过内置专家系统，分析流程出现的工作失误，并能够以相关数据挖掘技术，解析记录中的异常值打下重点清查数据基础。

1.3.5 研究移动作业终端应用软件与其他系统间安全、高效数据同步技术

国家电网公司按照国家信息安全等级保护制度要求，将信息安全纳入电网生产安全体系，加强管控，逐级分解安全责任，建立了 “双网双机、分区分域、等级防护、多层防御”的安全策略。然而由于在信息内网和信息外网之间物理隔绝，因此无法实现内外网双向互通。一些有特殊需求的业务应用，如移动办公、远程收发货、发票真伪校验等无法跨越内外网边界以实现数据交换和服务的调用。

基于上述情况，研究相关缓存机制的原理，对数据进行结构优化，以最大程度满足通过内外网物理隔绝防护机制的数据结构，以提升数据同步效率；同时考虑JDBC相关接口的调用，在满足安全性的基础上，实现数据进行内外网传输，完成终端到内网的整体交互流程。

1.4 基于营配网末端资源的营销服务网点智能化关键技术研究

1.4.1 研究营销服务网点规划/选址可视化辅助决策方法与模型

基于GIS辅助营销服务网点分析与规划业务总体上由网点运营情况分析、网点布局规划两部分组成。通过对现有营销业务系统中营销服务网点相关业务数据的抽取、过滤、转换、清洗和空间化处理，基于IEC-CIM构建营销服务网点管理数据库，并在此基础上对各类网点的收缴费和业务受理情况进行统计分析，从中发现渠道运营中相关关键指标的总量、分布和变化趋势信息；基于电子地图，对渠道布局及运营情况进行空间分析，为专业人员提供可视化数据视图，辅助进行营销服务网点的布局规划和选址。

营销服务网点规划/选址涉及到地理位置、交通条件、用电客户位置分布、商业圈分布、代收商户签约条件等诸多影响因素，本研究内容借助GIS(地理信息系统)空间分析可视化的优势，为辅助营销服务网点规划和选址提供科学、智能、实用的解决方案。

以打造用电客户“十分钟缴费服务圈”为目标，分别从网点整体覆盖提升度、用户交通时间成本节约度、网点业务量预测与分析等方面对影响营销服务网点规划/选址的因素进行量化分析并可视化展现，综合考虑以上因素，研究一套智能、实用的营销服务网点规划/选址可视化辅助决策模型。

电网营销统计数据空间化是在充分认识地理空间信息重要性的基础上，对统计数据空间特征的还原，它是将统计数据与统计数据所反映的客观现象的地理空间实体(一般为多边形区域)相关联的过程，使统计数据以及与统计数据关联的空间对象可以纳入到空间框架体系中，从而可以利用GIS的可视化与空间建模功能，来研究统计数据所反映各种现象以及现象间的空间关系与空间联系，是空间统计信息分析的基础。

1.4.2 研究营销服务网点布局合理性分析模型

由于历史规划原因和城市化进程的不断升级，原有营销服务网点的空间分布与用电客户需求之间的矛盾日益凸显。如何充分利用现有各类信息资源，借助大数据技术开展自动化分析，从而发现区域内营销服务网点空间布局上压力和短板，对于创新营销服务方式尤为重要。

本部分研究内容以优化营销服务网点布局为目标，分别从网点覆盖范围、网点未覆盖范围、网点服务能力、网点业务饱和度、客户缴费习惯分布、网点运营成本等方面，对指定供电区域内营销服务网点的布局合理性进行分析，并将分析结果以可视化专题热图的形式进行展示，方便网点规划人员发现现状网点存在的问题和压力，为网点布局规划提供决策参考。

1.4.3 研究营销服务网点投资分析模型

在市场经济条件下，任何一个经济主体在进行经济活动时，都要考虑具体经济行为在经济价值上的得失，以便对投入与产出关系有一个尽可能科学的估计。成本收益分析是一种量入为出的经济理念，它要求对未来行动有预期目标，并对预期目标的几率有所把握。经济学的成本收益分析方法是一个普遍的方法。成本收益分析方法的前提是追求效用的最大化。从事经济活动的主体，从追求利润最大化出发，总要力图用最小的成本获取最大的收益。在经济活动中，人们之所以要进行成本收益分析，就是要以最少的投入获得最大的收益。

本部分研究内容仅从投资收益的角度出发，以用电客户位置分布数据、营销服务网点空间分布数据、用电客户缴费记录、营销服务网点投资情况和预期收益等信息为基础，研究营销服务网点的投资合理性分析基本模型，并对新增营销服务网点的投资合理性进行分析研究。

1.4.4 研究基于服务压力和路网信息的最优服务网点推荐模型

长期以来，由于信息的不畅通，普遍存在着某个营销服务网点聚集了大量排队缴费的用电客户，而周边部分营销服务网点却显得较为闲置，这种问题的存在，既是对营销服务资源的浪费，也极大影响了用电客户的服务体验。

为方便用电客户缴费及办理业务，进一步提高服务质量，创新营销服务模式，本研究内容在对营业厅服务压力和路网信息进行综合分析的基础上，结合客户位置信息研究最优服务网点推荐模型。

1.4.5 研发营配调一体化模型互联网应用软件

本研究内容研发营配调一体化模型互联网应用软件，包括移动终端应用、前置服务终端应用和营销服务网点智能化应用三个人机交互应用部分。

移动终端应用：提供采集任务接收、公共信息模型数据展示、公共信息模型数据编辑、移动GIS、电网资产设备GIS符号库、数据加密/解密、数据校验、数据提交、身份验证等功能。

前置服务端应用：提供采集任务分配、采集成果接收、营配调一体化公共信息模型校验、营配调一体化公共信息模型访问、身份验证、空间地理信息图形服务、采集成果汇集、数据加密/解密等功能。

营销服务网点智能化应用：提供网点查询、网点布局分析、网点投资收益分析、业务申报、网点规划分析、路径分析、最优服务渠道推荐、网点选址分析、用户角色权限管理等功能。

2 结语

通过深入研究基于IEC-CIM的营配网末端设备公共信息模型、基于营配网末端设备公共信息模型的数据互操作服务应用、基于营配网末端设备公共信息模型的互联网应用以及基于营配网末端资源的营销服务网点智能化关键技术和研发一套营配调一体化模型互联网应用软件，实现各系统数据模型、交互接口的标准化、规范化以及国际化，辅助数据采录、维护、建模工作开展，保障数据存储与交互的安全可靠，对内、对外提供智能化的服务应用。为营配调的数据采录、建模提供一套参考标准，更好地促使各部门系统间的融会贯通，通过研究基于采集营配网末端数据的分析模型和算法，为电网公司及客户提供科学、优质的服务，提升电力营销的服务能力以及客户满意度。

[1] 郝思鹏，楚成彪，方泉等．营配调一体化平台及其关键技术研究[J]．电测与仪表，2014,51(24)：101-105．

[2] 陆生兵，李也白．营配调数据在配电网调控管理中的一体化应用[J]．浙江电力，2015(12)：69-73．

[3] 蔡明．CIM模型在电力主配网拼接中的应用与研究[J]．信息化建设，2014(10)：246-248．

[4] 王志英，张诗军，邓琨．基于CIM的统一电网信息模型构建与管理[J]．南方电网技术，2014,8(4)：92-95．

[5] 钱静，崔立忠，尚学伟，等．基于CIM—E的配电网模型异动管理[J]．电网技术，2014,38(12)：3516-3521．

[6] 严小文，吴小娟，张朝龙，等．基于IEC61968的营配一体化系统互操作研究[J]．电气应用，2013：409-412．

Research on the Application of the Integration Model Based on IEC-CIM in the Distribution Network

Zhang Shuxing

(State Grid Maanshan Power Supply Company, Maanshan 243011, China)

According to the business integration application status, with the marketing, distribution and scheduling of all aspects of the business demands as the research object, through in-depth research on the IEC-CIM based distribution network terminal equipment battalion public information model, based on the business distribution terminal equipment CIM data interoperability service application, the distribution of public information terminal equipment camp model of the Internet applications, and based on the distribution of resources and business end marketing outlets intelligent key technology, this paper researches an integration model of the Internet application software. It realizes the system data model, interactive interface standardization and internationalization, auxiliary data collection, maintenance, modeling plants. The security of data storage and interaction is also guaranteed reliable. The intelligent services of internal and external application are provided.

IEC-CIM; Integrated distribution model; The Internet application

张宿新(1972-)，男，汉，安徽宿松，高级工程师，工程硕士，研究方向：计算机网络及信息安全。

1007-757X(2017)04-0065-04

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2016.10.11)