引言

   我wo國guo正zheng在zai形xing成cheng全quan國guo互hu聯lian電dian網wang，電dian網wang結jie構gou愈yu加jia複fu雜za，再zai加jia上shang各ge種zhong新xin型xing輸shu電dian技ji術shu的de采cai用yong，使shi得de電dian力li係xi統tong的de動dong態tai行xing為wei更geng為wei複fu雜za，電dian網wang的de監jian測ce越yue來lai越yue困kun難nan
，迫po切qie需xu要yao對dui電dian力li係xi統tong靜jing態tai和he動dong態tai運yun行xing狀zhuang態tai進jin行xing監jian視shi、分析和輔助決策的技術支持係統。迫切需要在線動態安全性評估、安全運行監控、預警和決策、電力係統故障診斷、電網故障恢複控製等先進應用的共同支持，為了確保各個應用的協調工作，需要整合調度中心的各種平台資源，研發統一的支撐平台。

    為(wei)了(le)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)現(xian)有(you)的(de)各(ge)類(lei)監(jian)控(kong)裝(zhuang)置(zhi)的(de)數(shu)據(ju)資(zi)源(yuan)，需(xu)要(yao)首(shou)先(xian)在(zai)調(tiao)度(du)中(zhong)心(xin)構(gou)建(jian)動(dong)態(tai)係(xi)統(tong)支(zhi)撐(cheng)平(ping)台(tai)，建(jian)立(li)高(gao)效(xiao)的(de)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)係(xi)統(tong)，優(you)化(hua)整(zheng)合(he)靜(jing)態(tai)、動態數據
，提供符合國際標準的數據模式和實時／曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)訪(fang)問(wen)接(jie)口(kou)，提(ti)供(gong)各(ge)個(ge)子(zi)係(xi)統(tong)集(ji)成(cheng)的(de)數(shu)據(ju)交(jiao)換(huan)接(jie)口(kou)，提(ti)供(gong)支(zhi)持(chi)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)可(ke)視(shi)化(hua)功(gong)能(neng)的(de)統(tong)一(yi)人(ren)機(ji)交(jiao)換(huan)界(jie)麵(mian)。同(tong)時(shi)在(zai)統(tong)一(yi)平(ping)台(tai)上(shang)開(kai)發(fa)動(dong)態(tai)應(ying)用(yong)係(xi)統(tong)
，為(wei)運(yun)行(xing)人(ren)員(yuan)提(ti)供(gong)動(dong)態(tai)安(an)全(quan)評(ping)估(gu)信(xin)息(xi)
，輔(fu)助(zhu)運(yun)行(xing)人(ren)員(yuan)在(zai)大(da)事(shi)故(gu)擾(rao)動(dong)過(guo)程(cheng)中(zhong)掌(zhang)握(wo)係(xi)統(tong)的(de)安(an)全(quan)穩(wen)定(ding)裕(yu)度(du)，保(bao)證(zheng)係(xi)統(tong)始(shi)終(zhong)處(chu)於(yu)可(ke)控(kong)的(de)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)，采(cai)取(qu)及(ji)時(shi)有(you)效(xiao)的(de)措(cuo)施(shi)恢(hui)複(fu)係(xi)統(tong)穩(wen)定(ding)。

    國內外研究者在應用集成、可視化技術應用等方麵進行大量研究和有益嚐試
，並進行三維場景的可視化開發，可視化技術的基本理論

、展現方式，此外在數字化電網、電網在線安全穩定分析和預警圖等方麵進行深入研究。

    課題人員在對集成總線、數據總線、人機係統、數(shu)據(ju)庫(ku)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，完(wan)成(cheng)了(le)綜(zong)合(he)在(zai)線(xian)動(dong)態(tai)安(an)全(quan)監(jian)控(kong)支(zhi)撐(cheng)平(ping)台(tai)的(de)研(yan)發(fa)和(he)應(ying)用(yong)。本(ben)係(xi)統(tong)的(de)主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)已(yi)經(jing)在(zai)國(guo)調(tiao)中(zhong)心(xin)的(de)跨(kua)區(qu)動(dong)態(tai)安(an)全(quan)預(yu)警(jing)係(xi)統(tong)中(zhong)得(de)到(dao)應(ying)用(yong)

，取(qu)得(de)明(ming)顯(xian)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)。本(ben)文(wen)對(dui)支(zhi)撐(cheng)平(ping)台(tai)進(jin)行(xing)總(zong)體(ti)性(xing)闡(chan)述(shu)，期(qi)望(wang)對(dui)我(wo)國(guo)新(xin)一(yi)代(dai)電(dian)網(wang)調(tiao)度(du)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)發(fa)展(zhan)產(chan)生(sheng)積(ji)極(ji)的(de)作(zuo)用(yong)。

一、係統設計

    1.1 麵向服務的體係架構（SOA)
    tiaodushengchanxitongbuduanzengjia，bingqieduoweiyigouxitong，weilegegeyigouxitongheyingyongchengxunenggouwufengdijinxinglianjie，yaoqiugoujianyigezongdetixijiegou。gaijiegoujichenggeyingyongxitong，bingyaoqiugeyingyongxitongyibicitigongfuwudefangshijinxingjicheng
，bingjuyousongsanouhe、位置透明
、協議獨立等特征。這種結構就是麵向服務的體係結構。本係統基於麵向服務的體係架構（SOA）的分布式係統口，采用鬆散藕合的軟件體係架構，利用獨立可重用的服務構建係統功能。
    麵向服務體係架構的特征：(1)SOA使用與實現無關的接口．強調位置透明性和可互操作性的通信協議及相對粗粒度和具有可重用功能的服務定義；(2)SOA的目標是係統整合和中間件整合；(3)S0A強調各個被集成的應用係統之間的鬆藕合

；(4)SOA強調分布式係統架構
；(5)SOA包含了開發工具
、運行環境和互聯平台3部分內容。
    SOA的基本組成部分：(l）查找服務：比較特殊的服務提供者，其他服務在此注冊
，服務消費者向它查詢感興趣的服務。（2）服務提供者：提供相關服務的實體
，它的服務通過一致的對外發布的接口進行訪問。（3）服務消費者：需要使用服務的應用程序或其他服務。在本係統中提供的服務主要包括電網模型
、電網圖形、數據庫訪問、可視化展示等。
    1.2集成總線
    集成總線提供了一種開放的、基於標準的消息機製，通過簡單的標準適配器和接口，來完成粗粒度應用（服務）和he其qi他ta組zu件jian和he應ying用yong之zhi間jian的de互hu操cao作zuo

，能neng夠gou滿man足zu大da型xing異yi構gou企qi業ye環huan境jing的de集ji成cheng需xu求qiu。集ji成cheng總zong線xian是shi應ying用yong集ji成cheng的de橋qiao梁liang，是shi服fu務wu實shi現xian的de基ji礎chu。通tong過guo使shi用yong集ji成cheng總zong線xian，可ke以yi在zai幾ji乎hu不bu更geng改gai代dai碼ma的de情qing況kuang下xia，以yi一yi種zhong無wu縫feng的de友you好hao方fang式shi使shi其qi他ta係xi統tong具ju有you全quan新xin的de服fu務wu接jie口kou。更geng重zhong要yao的de是shi

，集ji成cheng總zong線xian與yu服fu務wu實shi現xian的de邏luo輯ji相xiang分fen離li
，從cong而er使shi得de不bu同tong的de應ying用yong程cheng序xu可ke以yi同tong時shi使shi用yong同tong一yi服fu務wu，並bing且qie無wu需xu在zai應ying用yong程cheng序xu或huo者zhe數shu據ju發fa生sheng變bian化hua時shi．改動服務實現的代碼。

二

、總體結構

    係統總體結構圖如圖1所suo示shi，圖tu中zhong通tong過guo該gai總zong線xian可ke以yi向xiang各ge類lei應ying用yong係xi統tong提ti供gong多duo種zhong服fu務wu
，實shi現xian各ge個ge應ying用yong係xi統tong之zhi間jian的de數shu據ju交jiao換huan和he在zai權quan限xian管guan理li之zhi下xia的de互hu操cao作zuo。支zhi撐cheng平ping台tai將jiang各ge個ge組zu件jian、應用和係統集成到一條麵向服務體係架構的集成總線上。

   應用軟件或應用係統可以方便地連接到可插入式的應用集成總線，實現各個應用軟件之間的互聯。如圖2所示。（l）支撐平台提供CIS、CIM XML、SQL以及專用API接口等給其他應用使用；(2）在應用程序側建立代理，按事先的配置進行適配、數據格式的轉換以及中間件的選擇
；(3）通過中間件和底層的通信與平台建立起連接，並進行數據的傳輸。

   三、實現的功能

    支撐平台包括集成總線
、數據交換接口、人機界麵、公用模型和圖形接口、可視化接口等。以下具體描述主要功能。

    3.1基於SOA的電力企業服務總線powerESB
    本索統開發了基於SOA的電力企業服務總線(PowerESB)

，建立一個為電力係統各類應用（當前及將來的）tigongfuwudetixijiagou，jikeyijichenghuojichengyiyoudedianlixitongyingyong，youkeyifangbiankuochongxindeyewuxitonggongneng，juyoulianghaodedongtaikeshensuoxing，yiyushixianruanjiandejichajiyong
，jiangdichengben，jieyuetouzi。

    3.2集成總線的公用服務
    fuwushixitongpingtaidezhongdian，tashishixianmianxiangfuwutixijiagoujichengpingtaidejutijiekou，weixitongdekuozhanhekaifangtigonglebiaozhungongju。benxitongyanjiuhekaifayizhengtaoweitiaoduzidonghuaxitongyunxinghekaifafuwude、封裝好的公用服務，包括：(l）基於IEC 61970國際標準的數據服務，含有標準的CIS組件接口服務
；(2）係統管理服務（含有係統的監視
、管理和控製服務）
；通用業務服務（含有文件的操作服務
、數據庫的操作服務

、人機交互服務等）。
    支(zhi)撐(cheng)平(ping)台(tai)按(an)功(gong)能(neng)可(ke)分(fen)為(wei)管(guan)理(li)服(fu)務(wu)和(he)業(ye)務(wu)服(fu)務(wu)。業(ye)務(wu)服(fu)務(wu)提(ti)供(gong)數(shu)據(ju)訪(fang)問(wen)和(he)交(jiao)互(hu)功(gong)能(neng)
，而(er)管(guan)理(li)服(fu)務(wu)主(zhu)要(yao)負(fu)責(ze)管(guan)理(li)所(suo)有(you)業(ye)務(wu)服(fu)務(wu)，保(bao)證(zheng)數(shu)據(ju)訪(fang)問(wen)的(de)正(zheng)確(que)性(xing)。底(di)層(ceng)消(xiao)息(xi)收(shou)發(fa)係(xi)統(tong)保(bao)證(zheng)了(le)消(xiao)息(xi)在(zai)應(ying)用(yong)係(xi)統(tong)間(jian)可(ke)靠(kao)
、安全地傳遞。

    3.3數據交換接口
    數據交換接口提供了支撐平台與其他子係統之間數據交換的總體架構和具體實現。數據交換接口包括以下基本服務：文件傳輸、實時數據傳輸
、人機接口服務。在本係統中
，支撐平台與預警子係統
、仿真子係統、 wAMS 子係統、故障診斷子係統等實現了數據交換。交換的數據包括實時數據和文件數據等。

    3.4各應用係統信息共享

    支撐平台係統全麵支持IEC 61970標準，支持IEC 61970標準主要體現在2個方麵：對電力係統的描述采用CIM模型
；對外提供基於IEC 61970標準的CIS組件接口。

    IEC 61970係列服務功能模塊體現在以下2方麵內容：CIS組件係列接口服務
、模型合並應用。數據庫存儲實體、正
、反向校驗模塊、CIM適配器、接口服務程序為CIS組件接口服務基本組成；模型文件解析工具、模型文件校驗工具、模型的導入和導出、模型合並模塊實現了基於CIM/XML模型文件的模型合並應用。

    本係統采用IEC 61970標準實現調度自動化係統的信息共享。通過電網模型交換、圖形交換、實時數據交換、電網模型合並、圖形合並，實現了電力係統模型
、圖形數據的“分級維護，全局共享”的功能，大大減少了模型和圖形維護的工作量
，同時提高了係統的可維護性、可用性
、數據的準確性。在整體方案的製訂、模型的版本管理
、模型邊界處理

、提高模型合並效率等方麵形成一套完整的解決方案。

    3.5 人機係統

    支撐平台人機係統采用客戶／中間件／服務器模式。客戶端提供了圖形瀏覽器、圖形編輯器以及各類監控配置界麵
，中間件提供了實時數據服務、曆史數據服務、文件服務、shijianfuwudengduozhongfuwu
，kehuduantongguofuwudailifangwenhoutaifuwu，shixianduixitongdeweihuhekongzhi
，yingyongfuwuqitigongshujudecunquheyingyongluojidechuli。zhichengpingtairenjicaiyongJava語言編寫

，具有跨平台特性

，可以運行在各種硬件平台（如IBM、HP、Sun
、Intel）

、各種操作係統（如Unix、Linux、Windows）之上，具有二進製可移植性。

    人機係統可以訪問的數據資源包括實時數據庫、關係數據庫
、曆史庫、圖形文件
、應用程序、應用腳本等。人機係統實現方式為：(l）各個子係統在支撐平台上建立屬於自己的數據庫及視圖；(2）各ge個ge子zi係xi統tong將jiang需xu要yao統tong一yi顯xian示shi和he交jiao互hu的de數shu據ju通tong過guo子zi係xi統tong端duan的de數shu據ju代dai理li和he數shu據ju平ping台tai端duan的de數shu據ju代dai理li傳chuan送song至zhi支zhi撐cheng平ping台tai，並bing實shi現xian對dui支zhi撐cheng平ping台tai上shang的de實shi時shi數shu據ju庫ku及ji關guan係xi數shu據ju庫ku的de訪fang問wen；(3）各個子係統根據需要設計在平台人機係統上需要顯示的界麵和畫麵
，並按統一製定的界麵和畫麵風格進行製作
；(4）各人機工作站通過人機代理訪問人機中間層，然後再由人機中間層統一訪問數據平台。

    3.6支持模板的圖庫模一體化和整體維護功能
    傳統的圖庫模一體化是基於基本設備元件的維護，即由開關、刀閘
、變壓器
、負荷、發(fa)電(dian)機(ji)等(deng)圖(tu)元(yuan)生(sheng)成(cheng)廠(chang)站(zhan)圖(tu)。本(ben)係(xi)統(tong)是(shi)基(ji)於(yu)模(mo)板(ban)的(de)圖(tu)庫(ku)模(mo)一(yi)體(ti)化(hua)維(wei)護(hu)，即(ji)由(you)基(ji)本(ben)設(she)備(bei)圖(tu)元(yuan)自(zi)定(ding)義(yi)組(zu)合(he)成(cheng)模(mo)板(ban)

，定(ding)義(yi)模(mo)板(ban)中(zhong)各(ge)種(zhong)元(yuan)件(jian)的(de)命(ming)名(ming)規(gui)則(ze)和(he)微(wei)拓(tuo)撲(pu)關(guan)係(xi)
，再(zai)由(you)模(mo)板(ban)來(lai)生(sheng)成(cheng)廠(chang)站(zhan)圖(tu)。係(xi)統(tong)提(ti)供(gong)基(ji)於(yu)典(dian)型(xing)接(jie)線(xian)方(fang)式(shi)的(de)典(dian)型(xing)模(mo)板(ban)，用(yong)戶(hu)可(ke)自(zi)由(you)擴(kuo)充(chong)。基(ji)於(yu)模(mo)版(ban)的(de)圖(tu)庫(ku)模(mo)一(yi)體(ti)化(hua)使(shi)作(zuo)圖(tu)填(tian)庫(ku)更(geng)加(jia)準(zhun)確(que)、快捷。
    3.7一體化的電力係統圖形可視化技術

    benxitongkaifaledianwangkeshihuagongneng
，jiangdaliangshujujinxingchouqujisuan

，yongtuxingbianhuahesecaizuhedengbutongdeshijiaoxiaoguojinxingzhanxian，shiyunxingrenyuanduixitongzhuangtaidejianshiyimuleran，yibiancaiquyouxiaojishidekongzhicuoshi。
    3.7.1功能
    電力係統可視化利用二維和三維圖形，以形象直觀的圖形如箭頭
、餅圖
、等高線、圓柱體等顯示電網實時有功無功潮流、電壓、聯絡線潮流、發電機出力和負荷
、區域備用；以移動、改變大小
、改變顏色、閃光等方式顯示電網正常和異常運行狀態，用於電網監視和報警。可視化功能包括：(l動態電網潮流圖
，是在係統單線圖上利用動態箭頭表示潮流的流動。(2）等高線圖
，是圖上數值相同的點用同一種顏色表示。(3）區域著色圖是指窗口上有多個區域


，每個區域對應一個數值，區域根據數值的大小用不同的顏色填充。（4）棒圖
，是用二維或三維圓柱表示係統數據
，用高度表示數值大小，用顏色表示是否越限。（5）表計圖，與棒圖類似，角度和顏色隨數值變化。（6）故障和失穩示意圖，當設備故障或失穩時，動態增加具有特殊意義的圖符顯示。（7）雷達圖用來定性的展示係統當前運行狀態和臨界狀態的關係。主要應用到係統的重要斷麵監視圖中。如圖3所示。

    3.7.2功能特點
    (1）一體化設計。本係統的可視化功能采用高效的可視化算法，使用繪圖工具
、數據庫
，直接在已有的係統潮流圖、地理圖等上增加了動態潮流功能；對母線
、線路、發電機等設備進行了抽象，根據設備定義從數據庫提取出數據，實現等高線和棒圖等展示。
    (2）實時性。滿足電網監視的實時要求。
    (3）多種展示方式可靈活切換。本係統在設計時充分考慮了用戶的需求

，同一個數據可以用不同方式展現，如等高線
、棒圖、表計，非常靈活。可視化功能和其他功能可以同時並存
，也可以單獨展現。
    (4）圖形免維護。本係統的可視化功能和其他監視功能使用的是同一套圖形和維護工具，不需要進行圖形轉換就可直接顯示。
    (5）支持曆史反演。由於可視化數據是從現有數據庫取得的，所以曆史數據反演時可以同時進行可視化展示功能。

   四、結語

    動態安全監控支撐平台的研究將麵向服務架構的設計理念引入到整體設計中，全麵遵循IEC61970標準
，實現了穩態和動態安全監控係統的一體化設計
，以及數據整合和數據共享，其創新點和主要技術特點為：(1）在調度自動化係統中采用SOA的電力集成總線
；(2）為動態安全監控的各個子係統提供框架和集成接口；(3）支持模板的圖庫模一體化和整體維護功能；(4）支持EMS/AMS／動態安全預警／故障診斷／故障恢複一體化的人機係統；(5）支(zhi)史(shi)數(shu)據(ju)的(de)一(yi)體(ti)化(hua)的(de)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)圖(tu)形(xing)可(ke)視(shi)化(hua)技(ji)術(shu)。本(ben)係(xi)統(tong)高(gao)效(xiao)地(di)集(ji)成(cheng)了(le)動(dong)態(tai)安(an)全(quan)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)相(xiang)關(guan)應(ying)用(yong)，為(wei)新(xin)一(yi)代(dai)調(tiao)度(du)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)的(de)發(fa)展(zhan)積(ji)累(lei)了(le)寶(bao)貴(gui)的(de)經(jing)驗(yan)
，並(bing)投(tou)入(ru)工(gong)程(cheng)實(shi)踐(jian)。