国家电网电力生产现场安全监督系统应用研究

田 力，张 阳，洪 娟，应志江

(1.国网浙江省电力有限公司杭州供电公司，浙江 杭州 310016； 2.杭州电力招标咨询有限公司，浙江 杭州 310000)

2020年6月，中国国家电网公司发布了“新型数字基础设施”的十项重点建设任务[1]。“新型数字基础设施”的快速建设也促使电网企业在现有安全管理工作的基础上积极创新管理理念、方法、手段。当前，国家电网公司重点安全保障对象为大型电网安全、人身安全、设备安全和网络信息安全4大项[2]。当前电网安全监督工作在技术上存在着许多薄弱环节，而在管理上也存在着一些缺陷，面临着巨大的安全挑战。随着2019年12月1日分类保护2.0正式实施，2020年6月电力新型数字基础设施建设隆重启动[3]，为使电网企业更好地适应电网数字化新发展和安全新要求，积极推进安全监管机制创新，改进和优化安全监管模式，本文基于新型数字基础设施电力安全的新特点，从管理和技术方面研究了电网企业安全监督的创新机制和体系结构，帮助电网企业建立新的安全防线，对构建更全面、完善的安全监管体系具有重要意义。

1 电网安全监管需求分析

电力安全一旦发生问题，会对国家安全、社会保障和人民安全产生严重影响[3]。安全监督分类是安全监督的前提，通过对安全监督分类，使安全监督分工明确，执行监督时结构清晰、权责明确[4]。电网安全监督分类如图1所示。电网安全监督分为4类[5]：班组安全管理标准监督、线路检修标准化监督、变电站运行标准化安全监督和基础设施标准化安全监督。变电站运行标准化安全监督包括变电站巡检监督、电站开关操作监督、配电线路开关操作监督等，基建标准化安全监督包括外来人员进入变电站的监督，材料采购、施工单位招标监督、组织机构审查监督等。

图1 电网安全监督分类Fig.1 Power grid safety supervision classification

2 电网安全监督管理综合平台的设计

2.1 电网监督的检查机制

电网监督的检查流程如图2所示。按照检查流程，电网企业应确定安全监督检查的关键内容，并开展专项监督检查，需要制定安全监督检查的工作计划和方案，确定检查组人员，明确检查组检查、分工、时间安排的关键内容[6]。监督检查结束后，检查单位应当编制监督检查报告和安全监督检查中发现的问题汇总表，并出具问题整改通知单，明确整改要求和工作建议，以备以后参考。被检查单位应在收到整改通知和监督检查报告后在一定时间完成整改计划，明确负责部门、整改措施和完成时间，经负责人批准后报检查单位；整改完成后，将整改反馈表报检查单位[7]。

图2 安全监督流程Fig.2 Safety supervision process

2.2 电网安全监控体系架构

在遵循国家法律法规的基础上，从安全控制、合规管理、风险管理[8]和业务控制管理模式出发，基于能源网络能量流、信息流和业务流深度集成和交互的场景，采用基于信息技术和通信技术的CPS(网络物理)系统信息物理系统的技术发展模式，以网络业务功能安全为核心，以网络信息安全为保障，建立了电网PDCA(计划、做、检查、行动)生命周期管控的监督体系架构，从而在数字化加新基础设施建设过程中实现安全健康的电网环境，确保电力系统的持续可靠运行。

2.3 电网监督管理流程

在新的数字基础设施下，基于分类保护2.0系列标准的新电网安全监督检查机制主要包括人员面谈、文件审查、配置检查[9]、现场观察等，对于每一环节，都应遵循一定的安全监督管理流程。具体如图3所示。

图3 电网监督管理子环节流程Fig.3 Flow chart of sub links of power grid supervision and management

2.4 电网监督系统的开发

电网监督管理系统具有海量迸发用户和集中式数据处理的特点[10]，研究利用基于J2EE架构的SoTower技术平台定制开发了该系统。J2EE是一种基于组件的架构，它定义了一套标准来简化分布到N层的业务应用程序的开发，分离了表示逻辑、业务逻辑和数据逻辑，显著提高了并行操作系统和网络计算的能力，并优化系统的整体性能，其体系结构如图4所示。J2EE还采用了高级分层软件设计的思想来开发基于开发的组件[11]，以降低开发难度和成本。同时，它还降低了组件的耦合程度，提高了软件维护。从而满足了大型电网企业安全监督管理体系的要求。

图4 J2EE体系结构Fig.4 J2EE architecture

SoTower是一个使用J2EE路由系统开发应用系统和操作平台的软件，它在J2EE应用服务器和数据库上工作，负责提供应用开发过程中所需的基本技术组件和业务组件，并在应用系统运行过程中提供支持安全稳定运行的环境。SoTower业务流程管理(SoTowerBPM)为业务流程的开发、监控和管理提供了一个非常方便的环境，包括过程建模和定义、表单定义、过程引擎、任务管理和程序监控[12]。SoTower业务服务系统(SoTowerBSP)致力于细化和开发通用业务模式，主要提供组织权限相关功能。业务服务系统与业务本身密切相关，是整个应用的底层支持和保障，主要由系统管理、组织结构、安全权限、管理监控4个部分组成。SoTower3.0开发平台具有成熟、可扩展的特点，其设计理念为模型驱动，基于组件，工作流支持动态扩展，业务组件丰富。该平台采用插件组件，可以满足广泛的业务需求，减少维护工作，为安全监督管理综合管理业务功能中应用的一般技术和基本技术问题的解决提供了基础知识，拟建电网安全监督管理综合平台的架构如图5所示。

图5 电网监督管理系统架构Fig.5 Architecture diagram of power grid supervision and management system

从图5中可以看出，电网监督管理系统包含数据层、持久层、业务逻辑层、服务交互层、展现层。数据层实现数据统一管理，持久层基于SoTower3.0平台。业务逻辑层包括报表组件、数据交换组件、公共上传和下载组件。服务交互层具有8项业务功能：整体业务管理、安全事故管理、安全风险隐患管理、安全监督管理、安全评估、安全评估与培训评估、基础系统管理。这些功能是电网企业日常安全监督管理工作的基本内容。在整个系统框架设计的基础上，通过底层框架、可视化开发和设计工具、业务流程管理和业务服务系统5个部分实现了系统开发。底层框架部分包括客户端组件、显示组件、业务逻辑组件、持久性框架和基本功能包5个部分。客户端组件：根据浏览器客户端方式组织显示服务器数据；显示组件：处理客户端与服务器的通信；业务逻辑组件：从设计源考虑开发业务逻辑，确保开发风格统一，降低操作和维护成本；持久性框架：支持各种数据格式的持久性，满足各种应用场景的需求；基本功能包：帮助开发人员解决开发过程中的技术困难，确保开发过程的顺利进行。

可视化开发和设计工具是SoTower平台的核心结构，从不同的开发角度提供了一系列辅助开发工具，降低了开发人员的学习成本，提高了开发效率。它们也是其他组件的基石，为用户开发业务应用系统提供独特、快速和可靠的服务。

2.5 数据库设计

系统数据库包含存放在框架中的大量信息，使查找和探索相关信息变得更加容易。设计良好的数据库包含用于分析和报告的准确和最新信息，数据库设计在高效执行查询和确保信息一致性方面发挥着至关重要的作用[13]。系统数据库设计分为安全监督标准化内容、基础数据、监督过程管理表和操作日志4个部分。其中，安全监督标准化内容包含安全监督标准内容的结构目录，监督的范围、监督的依据、监督的重点等；基础数据包含安全监督部门的组织结构、用户信息、监督人员信息、管理权限等；监督过程管理记录整个监督过程的数据，包括安全监督计划、监督执行人员、执行时间、执行结果，问题整改过程以及结果；操作日志是记录相关人员操作系统的数据记录，如用户名、登录时间、操作动作等。

2.6 功能模块设计

电网监督管理系统主要包含安全事故管理、潜在危害管理、综合业务管理、安全监督与管理、安全评估、安全培训考试、基本安全施工、系统管理8个功能模块。

(1)安全事故管理。安全事故管理是电力系统日常工作中的重要内容，根据电网企业的规定，分为个人、设备、电网、信息事故和生产事故报告，需要进行填写、提交、审批等在线管理。该功能可提供及时、准确、完整的安全事故基础数据，同时，为了满足各级业务部门的管理需求，需要提供强大的统计分析功能，实现灵活可定制的查询，生成对应统计分析报告，以及获取更多的可视化信息，支持管理、控制和决策过程。

(2)潜在危害管理。潜在危害管理包括潜在危害知识、潜在危害机构、潜在危害管理、潜在危害跟踪、潜在危害完成情况、用户潜在危害档案、潜在危害分析和潜在危害报告。该功能可以了解供电公司和电厂的隐患管理情况，建立统一的隐患管理和统计分析模块，实现隐患和治理信息统计的制度化、标准化。

(3)综合业务管理。综合业务管理使安全监督工作中重要日常工作信息化、标准化、规范化，实现供电企业、电厂、直接管理产业单位的统一综合管理业务功能，全面实现安全综合业务管理，提高管理效率，实现安全监督日常管理工作中的综合支持，提高综合管理水平。

(4)安全监督与管理。安全监督管理分为监督检查和电网安全监督两部分，其中监督检查主要包括定期监督、专项监督、安全措施管理和安全装置管理；电网安全监督主要包括基本施工安全、施工安全项目。

(5)安全评估。安全评估包括设备安全评估和人身安全评估。安全系统的工程方法用于全面测量和预测系统的安全性，通过定性和定量分析确定危险的发生率和严重程度，并提供必要的措施以寻求最小事故率，从而使事故损失最小、安全投资效益最大。

(6)安全培训考试。安全培训考试包括安全知识库、在线学习、模拟考试、考试管理、绩效管理、综合统计分析等。安全知识库旨在以术语解释、案例分析和章节的形式建立安全法规和程序的知识库，为公司各单位全体员工的安全素质教育、形成和评价提供数字支持，开展安全知识的在线建立、在线咨询和在线学习。

(7)基本安全施工。基本安全施工主要包括特殊工种和安全日活动2部分。其中，特殊工种包括特殊工种维护、培训记录维护、特殊工种统计分析、取证预警4种功能；安全日活动包括活动计划维护和活动记录维护2种功能。

(8)系统管理。系统管理是指具有系统管理权限的操作人员，实现系统成员的选择、修改、删除功能，维护系统成员的地址、电话等基本通信信息管理和单位信息的功能，外部组织信息的批量进出口，在系统中发布公告、执行系统更新。

3 应用效果

研究所设计的电网安全监督管理综合平台已应用于中国电网企业。网络拓扑结构如图6所示。

图6 网络拓扑结构Fig.6 Network topology

用户通过局域网、总部用户、省用户、市用户、县用户连接电力信息广域网，通过C/S方式与系统通信。电网安全监督管理系统整体与互联网隔离，通过防火墙实现网络接入控制和接入安全，确保系统安全。

安全监督管理综合平台的建设和应用，进一步规范了安全事故管理和隐患管理过程，实现了事故报告的全程管理和隐患管理的闭环管理，进一步提高了安全监督管理的工作效率。

4 结论

本文基于国家安全相关法律法规，首先从管理层面建立了一套人员访谈、文件审查、配置检查、现场检查、等监督检查体系，提出了电网PDCA全生命周期管控体系架构模型，并基于SoTower3.0开发平台设计了电网安全监督管理集成平台，该平台可实现安全事故管理、安全隐患管理、综合业务管理、安全监督管理、安全评价、安全培训考核、基本安全设施建设和系统管理等功能，满足电力企业安全管理集中操作实践的需求。通过实际应用表明，该平台可以有效地提高电网安全监督管理的效率，为电网企业的决策提供有说服力的分析依据。