1 現狀分析
1.1 電網企業信息化現狀
隨著電網企業信息化水平的不斷提高，信息化建設形成了對電網進行監控分析的能量管理系統（EMS/SCADA）、配網自動化、計量自動化系統、主網生產系統、配網生產系統、地理信息系統（GIS）、營銷技術支持系統等等。這些應用系統關心電網的不同方面，如EMS/SCADA關心主網的實時與歷史運行狀態，主網生產系統關心主網設備臺帳及運行信息，計量自動化系統關心變電站、配變的電量計量信息，配網生產系統關心配網中的設備臺帳和運行信息，而配網GIS系統則關注與配網設備的地理信息。
1.2 存在問題
隨著各業務系統建設推進，如何打破目前系統職能分隔，最大限度發揮各業務系統及其信息的功效，取決與企業級的信息集成。從某種程度上來說，這些應用系統之間存在信息間隙。為深化供電企業信息化建設，需要使這些信息相互關聯，形成一個統一的信息資產，為決策者了解所轄電網的全景信息提供技術基礎。近幾年的信息化建設也更多地在集成方面進行探索和研究，分別建立了營配一體化、SOA集成平臺等集成應用，但這些應用僅限于一兩個系統之間的數據集成，對企業管理的提升有限。而隨著企業管理水平的提高，越來越多的管理問題暴露出來，迫切需要用信息技術手段為管理提供強大的支撐。這些問題主要表現為以下幾個方面：
（1）目前生產管理系統中缺少從主網到客戶的一體化電網模型，導致制定停電計劃時，只考慮停電事件對供電可靠性的影響，未考慮對用戶的影響，無法確保用戶停電不超時、不超次。同時故障停電事件的處理跨越多個業務系統，系統間信息傳遞不通暢，客服人員無法及時了解現場工作情況，影響客服質量。
（2）由于應急指揮平臺的建設，應急指揮需要更加全面、有效的電網信息，包括急修、調度、客服人員需面對主網生產、能量管理系統（EMS/SCADA）、配網生產、地理信息系統（GIS）、營銷管理信息系統等多個業務系統，操作復雜，而且難以全面獲取所需信息。
（3）管理上要求對全電網數據進行準確有效的統計和分析，這就要求主網和配網的數據能準確關聯，主、配網生產系統中的管理數據和EMS系統的運行數據進行實時、準確的關聯。
1.3 需求分析
數字供電集成應用的建設是電力企業集成應用建設的重點建設內容和基礎性工作，通過該中心將構建“主網-配網-用戶”一體化的電網模型，有機銜接目前電網企業在信息系統中由于業務管理習慣形成的主網到配網之間的電網斷點，實現電網在現實世界與信息系統中的統一，為各相關業務的綜合集成應用和信息資源的深入開發提供基礎支撐。數據交換中心的建設目標如下：
1) 實現主網、配網、用戶相關的靜態信息和實時信息的無縫集成；
2) 按照統一的數據規劃，通過信息集成技術接入相關應用系統，規范相關應用系統的數據管理模式，為每一個數據對象和數據屬性落實唯一的管理源頭，實現數據的唯一性和規范化；
3) 基于邏輯原理圖和地理信息延布圖，建立圖形化展示平臺，提供從主網至配網、一直到低壓客戶信息的分類分層多維度展示功能；
4) 提供基于全電網拓撲分析、實時數據的服務接口、全電網的模型服務、和全電網的圖形服務，為相關業務系統提供基礎服務。
2 設計實施
2.1 模型集成
在當前階段，業務數據模型因為歷史原因，分散在各系統中，分別按照自身業務需要構建，而且沒有統一的標準。比如EMS系統只有變電站內部的設備模型和SVG圖，GIS系統有變電站之外的拓撲信息，主網生產系統只有主網設備功能位置、設備臺帳等信息，配網生產系統只有配網設備功能位置、設備臺帳。考慮到這些情況，模型集成分兩部分來實現：
首先，EMS系統將SVG圖形、變電站內設備模型導入到主網生產系統中，在主網生產系統中建立設備功能位置與EMS變電站內設備模型之間的映射關聯關系。
然后，將EMS系統的SVG圖形轉換成GIS系統可以識別的圖形格式，導入到GIS系統中，并在GIS系統中負責完成圖形的拼接，即將配網10kV線路掛接到EMS的主網接線圖上，從而完成從主網到配網的模型集成。
2.2 實時數據編碼集成
對于已經建成的業務系統的量測數據重新編碼，代價極大。目前，EMS/SCADA系統、計量自動化系統、在線監測系統等業務系統的實時數據均存入實時數據庫，有部分業務系統（如計量自動化系統）實時數據量測點命名采用的是內部數據編碼。外部業務系統從實時數據庫中獲取實時數據，沒有統一的編碼，增加了應用集成的復雜度。
從實際情況出發，在GIS系統上展示全網實時數據，可在GIS系統統一建編碼和映射表，在實時數據庫上包裝成實時數據服務，屏蔽內部的數據ID標識，外部系統按照GIS系統統一的編碼訪問實時數據。這樣，通過維護GIS系統編碼和實時數據內部ID的映射關系表，可以屏蔽編碼不統一的問題，真正實現在GIS平臺展示全網實時數據，建立基于GIS系統的數字供電集成應用。
2.3 EMS/SCADA集成
EMS/SCADA系統可以提供主網實時數據、電網拓撲結構、220kV潮流圖、110kV片網圖和站內一次接線圖。在本項目中，EMS/SCADA系統接入準實時數據總線，將圖形模型導出到數據交換中心，將其采集的實時數據寫入到實時數據庫，GIS系統通過準實時數據總線從數據交換中心獲取輸網模型，在主網生產系統上建立功能位置編碼映射，保證與EMS/SCADA的圖模是同步一致。同時，數字供電系統通過準實時數據總線從實時數據庫中獲取實時數據，便可以展示主網設備中的實時數據了。
2.4 計量自動化系統集成
計量自動化系統為數字供電提供了計量裝置和客戶表計用電數據或凍結數據。計量自動化系統通過準實時數據總線從營銷系統中獲取計量表計和客戶功能位置，從數據交換中心獲取饋線和配變功能位置，同時，將準實時數據寫入實時數據庫。這樣，與營銷系統進行數據集成，便可以在數字供電中展示主網關口計量信息、配變實時數據、客戶負荷、用電數據或凍結數據了。
2.5 主網生產系統集成
主網生產系統主要提供主網模型臺帳（含功能位置和設備資產信息）和主網運行管理類信息，在數字供電系統中展主網設備臺帳信息和主網運行信息。
在GIS讀取生產運行信息，使得在GIS上可以查詢主網運行信息；工程系統將主網工程投產移交工程資料給主網系統；生產系統讀取準實時平臺的實時負荷信息。
2.6 配網生產系統集成
1) 提供配網模型設備資產信息和配網運行管理類信息配網生產系統主要提供配網模型臺帳和配網運行信息，在數字供電系統中展配網設備臺帳信息和配網運行信息。
2) 獲取停電用戶列表信息
提供“停電用戶列表（低壓用戶）”查詢接口，為供電可靠性統計提供用戶數據支撐，為停電計劃或臨時停電提供決策支持。
3) 停電記錄查詢接口
提供遠程集抄系統（計量自動化）的停電記錄查詢接口，為供電可靠性統計提供用戶數據支撐，為停電計劃或臨時停電提供決策支持。
4) 獲取變壓器的“是否完全遠程抄表”信息
自動同步變壓器的“是否完全遠程抄表”信息。將遠程集抄系統（計量自動化）的“遠程抄表”信息進行匯總處理，轉換成變壓器的“是否完全遠程抄表”信息，自動同步到配網系統。
2.7 營銷管理系統集成
營銷系統主要提供客戶賬號、表計信息、計量點信息等與電網直接關聯的功能位置、臺帳以及購售電量信息，需要提供區縣（鎮）、供電所、廠站、線路（10kV低壓配電線路、母線、旁路、聯絡線）、臺區、專變用戶、低壓用戶、表計（專變用戶表計、低壓用戶表計）等對象的基礎檔案。
計量自動化主站與地區營銷系統之間存在基礎檔案共享、自動抄讀凍結電量共享、手工抄讀凍結電量共享、報警處理流程協作、停電處理流程協作、預付費流程協作等接口需求。
2.8 雷電監測系統集成
雷電定位監測系統是一整套全自動、大面積、高精度、實時雷電監測系統，通過該系統的集成接入，能實時遙測并顯示云對地閃擊的時間、位置、雷電流峰值和極性、回擊次數以及每次回擊的參數，雷擊點的分時彩色圖能清晰的顯示雷暴的運動軌跡。
2.9 創先指標系統集成
創先指標系統主要包括的內容如下：
1) 省公司戰略駕駛艙
省公司決策層對全局關鍵戰略指標監控，提供駕駛艙指標定制功能，按找領導關注點可以個性化定制在駕駛艙的指標。指標范圍是全省關鍵指標。提供指標下鉆分析功能。
2)省公司部門駕駛艙
省公司各部門指標監控提供駕駛艙指標定制功能，按找部門領導關注點可以個性化定制在駕駛艙的指標。指標范圍是本部門業務范圍關注的關鍵指標。提供指標下鉆分析功能。
3)地市局戰略駕駛艙
地市局戰略駕駛艙：地市領導對關鍵戰略指標監控。指標范圍是本地各業務的關鍵指標。提供指標下鉆分析功能。
4)地市局部門駕駛艙
對地市各部門指標監控。指標范圍是本部門業務范圍關注的關鍵指標。提供指標下鉆分析功能。
2.10 實現主配網實時數據無縫集成及展現分析
項目實現全電網地理信息SVG圖到站內接線圖的跳轉；實現站內接線圖到配網單線圖的跳轉；實現營銷客戶頁面的集成。目前實時數據主要分為主配網兩個部分，兩部分之間沒有明顯的關聯和集中應用，配網實時數據又包含配網自動化和計量自動化兩部分，這兩部分之間也沒有明顯的關聯和集中應用，數字供電在主配網模型一體化的基礎上，又通過技術手段實現了主配網實時數據無縫集成及展示分析。
3 應用亮點
3.1 建設了企業級信息集成平臺，構建了從500kV設備到0.4kV用戶一體化的全電網模型
項目建設了企業級信息集成平臺，規范了相關接口規約，集成了主網生產系統、配網生產系統、電力營銷系統、GIS系統、計量自動化、EMS/SCADA系統等電網核心系統數據。實現了從500kV設備到0.4kV用戶一體化的全電網模型，形成一個統一的“數字供電”信息資產，為決策者了解所轄電網的全景信息提供技術基礎。
3.2 實現了電網四度空間管理
數字供電基于現實空間中的全電網結構，將電網管理中關鍵的管理數據和信息納入到ECIM空間，利用ECIM規范將這些數據和信息規范統一的存儲、管理起來。當一個完整的CIM模型空間建立起來后，能夠為電網數據的圖形化提供堅實的基礎，結合地理信息數據和圖形，可以形成一個完整的基于地理空間的電網圖形，并且能夠提供基于電網的拓撲分析功能，依據電網拓撲，還可以生成電氣邏輯接線圖，組建電氣拓撲空間，簡潔明了的體現全電網的拓撲連接情況，并最終實現了圍繞ECIM模型空間，從電網現實空間到電網地理空間最終到電氣拓撲空間的電網四度空間管理，為電網的管理、監測和分析提供全省范圍的統一視圖。
3.3 實現了主配網SVG圖直至低壓用戶的無縫銜接跳轉
數字供電從EMS系統中接入主網SVG站內一次接線圖，從配網GIS系統中接入配網SVG饋線單線圖，并通過技術手段將主網SVG與配網SVG銜接了起來，實現從主網到配網的SVG接線圖跳轉，并通過界面集成將主、配網生產系統及營銷用戶信息關聯起來，還原了站-線-變-戶的拓撲關系，實現了主、配網SVG接線圖的統一展現和管理。
3.4 創先指標可視化展示
指標展示是基于“數字供電”的圖形化指標展示平臺與數據權限以及展示模型的基礎上，將指標的分析展示面向其數據所涉及的各級組織向下分解，并在各級形成分析對比，完成數據自下而上的收集，自上而下的分析與應用。
“數字供電”的圖形化展示平臺采用省地兩級分別部署的架構，在全省GIS地圖界面上進行全省電網信息和指標的綜合展示；在地市局GIS地圖界面上提供本地電網信息和指標的綜合展示。
4 后續高級功能規劃
電網企業圖模數據交換中心的成功建設實施，給企業信息化建設提供了良好的數據基礎和扎實的技術保障，使得企業級應用的高級分析、輔助決策等功能得以實現。
4.1 拓撲追蹤、校驗
供配電系統是城市電力系統的重要組成部分，它直接聯系供電企業和用戶，由高低壓供電線路、變電所、配電間、配電箱、低壓設備和用戶終端等實體組成的，而變電所內又配置了大量的供電設備，線路設置復雜，設備數量龐大，資料數據繁雜，一直是供電系統管理的重點和難點。
基于省地兩級的信息集成平臺，通過拓撲分析，可以實現供電電源追蹤和供電范圍追蹤，根據電壓等級和帶點狀態對圖上的設備進行著色。供電電源拓撲追蹤：在配電網絡圖上選取任意一條線路或者某個用戶點，通過網絡拓撲追蹤功能，自動追蹤到該條線路的供電電源點，如變電站的某條出線或某個區域的供電電源點。
電源供電范圍拓撲追蹤：在全省地理圖上選擇某座變電站，或者變電站中的某條出線，系統將該變變電站的供電范圍進行統計，在地圖上將該范圍渲染，并列出供電范圍所帶來的全部用戶信息。
4.2 停電范圍分析
在確定電網設備故障后，啟動網絡拓撲分析，可以計算出故障后線路的帶電狀態，對停電線路動態著色，對該設備影響的線路范圍閃爍警示。在故障處理之前，整條停電線路均為停電狀態。同時，可以顯示該設備的當前實時電流和電壓的遙測值。
在安排設備檢修或停運計劃時，同樣通過網絡拓撲分析，可以確定出具體的停電影響范圍，其區域以不同的顏色進行標示。
4.3 負荷特性分析
基于全省統一的電網模型、圖形和實時數據，可以從不同的視覺展示負荷特性，用戶可以靈活的進行下鉆、上卷，生成不同視覺的報表、曲線。包括日負荷、月負荷、年負荷、負荷率、峰谷差、節假日負荷等。
5 小結
數字供電集成應用項目基于企業級信息集成平臺，構建了圖模數據交換中心，提供了電網圖模智能交互分析功能，集成了生產管理、GIS、營銷、EMS/SCADA等核心業務系統，實現了電網圖形數據、實施數據和業務數據的無縫集成。項目搭建了依據GIS的圖形展現平臺，實現了電網設備在地理空間、邏輯空間、拓撲空間的可視化，有效解決了業務系統信息孤島的問題，為電網一體化運營管理奠定了基礎。
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本文標題：電網企業數字供電集成應用的建設實施
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