摘要：引入云技术对传统综合数据平台进行一次重大的技术升级，致力于打造调度运行数据中心。整合EMS、DMS、TMR、OMS等系统信息，融合调度、配电、计划、保护、自动化、系统、设备监控等各专业应用，实现信息统计分析，数据挖掘等应用。以云平台及总线架构为基础，遵循国网电网调度技术支持系统系列标准，实现与各系统之间的信息互联；利用在线分析技术（OLAP）实现在线人机交互查询；采用服务穿透技术实现系统的安全管理。
关键词：云计算技术；调度运行数据平台；商业智能；元数据服务
引言
建设调度运行数据平台的主要目标是整合EMS、DMS、TMR、OMS等系统信息，整合调度、配电、计划、保护、自动化、系统、设备监控等各专业应用，实现信息统计分析，数据挖掘等方面的应用。随着智能电网调度控制系统的深化应用，各类应用模块每天通过实时采集、统计计算等方式获取了大量数据，其中包括SCADA采集的电力、电量等结构化数据、用于存储电网运行历史数据的XML或HTML等半结构化数据，以及存储调度监控和电话的图片、声音、视频等非结构化数据。传统的调度运行数据平台的数据处理能力已经无法满足对已经逐渐形成的大体量复杂类型的数据处理能力的要求。
国调中心在“十三五”规划中，明确了研究云计算、大数据、移动互联网等新技术在调度控制系统的业务应用需求，在充分挖掘大数据带来更大价值的同时互联网技术的日新月异，也给调度管理应用带来不断在技术上突破的可能性，如何将新技术安全、高效的融入调度管理的各项功能，使其更好的为电网运行提供更好的技术支持[1]。北京电力公司调度控制中心于2008年建设完成了综合数据平台。综合数据平台投运8年以来，发挥了重要作用，为调度控制中心的相关业务提供有力的技术支撑。但是随着业务不断增长，系统也出现了诸多瓶颈，例如：信息交互和资源共享方面需要改善提高；信息规范化程度需要增强、共享及交互性也需要改进；系统中存在数据大量的冗余和不一致；信息的存储较为随机，查询困难，综合利用率低；数据分析及挖掘方面的功能比较薄弱。
1、解决思路
云计算技术为基于因果分析的数据解析算法和基于关联统计分析的数据挖掘算法提供了强大的分布式并行计算能力，两者结合保证了大数据分析技术的落地和发展。大数据分析技术提升了进行多因素、高密度、全环节、大规模的数据计算的能力，可以有效实现对外部因素与系统状态精准的预测和辨识，以及对电网运行状态的全局掌控何对系统资源的优化控制，保障电网的安全稳定优质运行。
通过引入云计算技术和大数据技术，把综合数据平台改造升级为运行数据云平台。通过多场景多维度协同分析和可视化展示，提升对电网的及时、清晰、全景感知能力；通过对海量多种类电网数据的融合分析，提升对电网的计算、评估、优化调度能力；借助于人工智能机器学习算法，提升对电网的辨识、预测、预控能力；通过开发标准化的通用数据访问服务，实现数据的共享和价值变现。
2、基于云平台的系统总体架构
本次运行数据平台建设作为调控云建设一部分，调控云作为新一代调度控制系统的底层技术基础，为新一代调度控制系统分析决策中心的建设提供支撑。是基于云计算理念设计、面向电网调度业务的服务平台，体现硬件资源虚拟化（共享与动态调配）、数据标准化和应用服务化的特点。针对调控业务特点，建设模型及运行数据云平台、实时数据云平台及大数据平台等功能，并开放面向模型、实时数据、运行数据和大数据的PaaS服务。SaaS实现调控云应用服务化。
目前系统采用云计算模式：一种通过网络能够便捷、按需的访问计算资源（包括网络、存储、服务器、应用和服务等）共享池的模式。共享池中的计算资源是可配置的，并且能够以最小的管理成本或服务交付方式进行获取和释放。采用了三层服务设计，具体如下：
IaaS：基础设施即服务（Infrastructure as a Service），为消费者提供处理、存储、网络和其它基础性资源，消费者可利用这些资源部署和运行任意软件，包括操作系统和应用程序。消费者不管理或控制任何底层的云计算基础设施，但能控制操作系统、存储和部署的应用，还可能对选择网络组件（例如防火墙）进行有限的控制。
PaaS：平台即服务（Platform as a Service），消费者可以将利用编程语言、类库、服务或工具创建的或已有的应用部署到云基础设施之上，而不需要管理或控制底层的云基础设施，包括网络、存储、主机、操作系统，但是可以控制部署的应用，对应用运行环境进行设置。
SaaS：软件即服务（Software as a Service），消费者可以使用在云计算基础设施上的应用系统。用户可以通过不同的客户端设备访问应用系统，包括瘦客户端接口（例如Web浏览器、基于Web的Email）或者编程接口。消费者不需要管理或控制底层的云计算基础设施，包括网络、存储、服务器、操作系统，但是可以对应用系统进行特定的有限的设置。
运行数据云平台：用于存储电网运行数据并提供运行数据查询、统计以及电网长期运行规律的挖掘、分析等服务，是调控云PaaS层的重要组成部分，为PaaS层其它数据云平台及SaaS层应用提供电网运行数据及相关服务[2]。
本通过云技术致力于打造调度运行数据平台。整合EMS、DMS、TMR、OMS等系统信息，展开调度、配电、计划、保护、自动化、系统、设备监控等各专业应用，并展开信息统计分析，数据挖掘等方面的应用[3]。以总线架构为基础，遵循国网电网调度技术支持系统系列标准，实现与各系统之间的信息互联。具体来说有如下几个方面：
提升架构稳定性：硬件方面，增加服务器，重要的功能（数据库服务、WEB服务、接口服务等）单独划分服务器，并采用双机热备的模式；软件方面，WEB架构采用功能强大且稳定的商用J2EE架构软件来搭建。
提升平台先进性：采用大数据技术，建设大数据分析服务平台，基于电力调度数据中心开发高端的分析功能，开展基于海量数据的分析及数据挖掘工作，力争实现电网的综合评价，全面感知电网的运行状态并预测。
提升应用扩展性：打造全面融合调控生产运行和管理各环节的统一信息化集成应用支撑平台，适合业务需求，提高系统智能化信息感知能力和预测能力，促进电网灵活地根据外界变化进行自适应调整。
提升系统易用性：改造图形界面，提供可视化、客观、易用的统一展示平台，给各业务部门带来直观便利的视觉成果，实现人性化的用户交互体验。
升级后调度运行数据平台总体架构采用面向服务架构（SOA）模式，功能架构如上图所示，主要包括操作系统层、数据存储层、平台管理层、服务架构层、基层数据平台层、数据服务层、业务支撑服务层、人机交互展示层/应用层等七个主要功能模块。并且系统提供了模块化的功能定制，支持系统使用者根据个性化需求定制功能；系统提供了大数据存储、挖掘分析的工具，可以根据业务需要，提供大数据分析挖掘功能。
3、关键技术
（1）利用云计算的弹性扩展能力实现系统的资源分配管理
调度数据云平台基础设施层包含计算资源池、存储资源池、网络资源池等，通过虚拟化技术实现底层物理资源的池化、按需使用，并提供统一云管理工具。实现更高利用率、更经济的扩展能力、更低的资金费用。
基于云计算的相关技术，实现多中心间的资源整体调度，提供资源的灵活性，并最大限度提高资源利用率。
（2）利用数据挖掘技术实现在线人机交互查询
采用成熟的商业智能（BI）分析工具，在数据仓库之上，利用在线分析技术（OLAP）提供的钻取、上卷、切片等功能，实现对电力系统数据的快速、多维度、可视化查询展示。增强对电力数据的整合与分析的能力：能够汇总公司内、外部的各类数据，整合成有效的决策知识，让企业决策层大幅增进决策效率与改善决策品质。降低运营维护成本，可以大幅降低自动化人员制作报表的时间与人力成本，而弹性的组态设计界面，可以不用修改程序即可实现各种方式的查询需求，使日常的维护成本大幅降低。
（3）利用服务穿透技术实现系统的安全管理
按照电力二次系统安全防护的要求，需要充分考虑系统数据的物理安全、逻辑安全、数据的传输安全以及数据使用安全[4]。为了减小应用程序为实现传物理隔离设备的源代码改造工作量，简化应用程序在物理隔离设备量测的部署，提高业务系统工作效率，调度数据运行平台按照云计算的理念开发了基于服务穿透技术的信息总线，采用企业服务总线的方式来进行安全代理的数据传输，实现业务系统对物理隔离设备的透明传输，可以有效简化业务系统的改造难道和工作量，同时数据通过安全数据传输适配器进一步增强了数据传输的安全性。
4、结语
随着云技术在自动化建设中的应用，调度数据运行平台云端还可根据需求方便地将各计算服务组合为综合的专业分析应用，如停电范围分析、合环操作风险分析、负荷转供辅助决策、拉限电辅助决策等在线分析应用。基于服务化的网络分析应用还可为其它应用提供电网计算范围灵活配置、数据断面涵盖历史、实时、未来运行方式的计算和结果订阅服务。不同于传统的模式，各级调度用户共享云端同一或不同电网分析服务，只需向云端提出计算请求，当云端服务完成计算后将结果推送至用户端，从而满足各级调度一体化运行对大规模互联电网一体化分析计算的需求。目前建设中还存在各种待完善的问题，随着项目的推进探讨新的技术解决方案。
参考文献：
[1] 彭小圣，邓迪元，程时杰，等．面向智能电网应用的电力大数据关键技术[J]．中国电机工程学报，2015，35（3）：503—511．
[2] 国家电网公司“国网云”正式发布[N].中国电力报，2017-04-28.
[3] 王晓波，樊纪元．电力调度中心统一数据平台的设计[J]．电力系统自动化，2006，22（30）：89-91．
[4] 宋磊，罗其亮，罗毅，等. 电力系统实时数据通信加密方案. 电力系统自动化，2004，28（14）：76－81.
[5] 王继业，辜体仁．电力企业数据中心建设探讨[J]．电力信息化，2006，4（2）：16．19
论文作者:董宁1,韩盟1,李明1,符仁娟2
论文发表刊物:《河南电力》2018年12期
论文发表时间:2018/12/3
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