1．广东电网有限责任公司电力调度控制中心 广东广州 510600；2．广州兆和电力技术有限公司 广东广州 510640）
摘要：本文通过对网厂协同调度运行业务的应用现状分析，从提高网厂调度运行效率入手，以实现网厂业务一体化管理为目标，参考ISO/IEC/IEEE42010：2011与基于当前广泛使用的企业架构框架，提出一套采用SOA技术路线构建符合BPMN业界标准的面向电厂侧网厂协同调度运行业务管理平台的设计方法，并对平台实现的关键技术点进行了阐述。最后，通过沙角C电厂的网厂协同调度运行业务管理平台中的电厂输变电上报实际业务应用场景，验证该平台的可行性和正确性。
关键词：电力调度；协同调度；企业架构；流程集成；IEEE42010；SOA；RESTful
Abstract：This paper analyzes the application status of theGrid-Station Coordinated Scheduling Operation Management System（OMS）of Guangdong Electric Power Dispatch Control Center. In order to improve the efficiency of Grid-Station dispatching operation and realize the integrated management of Grid-Station dispatching operation business. With reference to ISO / IEC / IEEE 42010：2011 and based on the widely used enterprise architecture framework，this paper develops a design method based on SOA technology tobuild a Grid-Station coordinated dispatching operation business management platform for generation-side which conforms BPMN industry standard.And the key technical points of platform implementation are described.Finally，the feasibility and correctness of the platform are verified by the actual business application scenario ofShajiao CGrid-Station coordinated dispatching operation business management platform.
Keyword：Power Dispatching，Coordinated Scheduling，Enterprise Architecture，Process Integration，IEEE42010，SOA，RESTful
1引言
随着电力调度运行业务的不断发展，各级调度中心建立了大量“烟囱式”涉厂业务系统，由于系统繁多和技术架构各异，造成业务功能分散、系统智能水平低、使用终端数量有限、无法与电厂本地系统进行集成、电厂定制和扩充个性化功能困难等问题。针对上述问题，广东中调近年在南方电网0S2整体建设框架下，开始了电网运行管理系统（OMS）的建设，当前部分功能己在电厂侧投运。
OMS实现了广东调控中心现有涉厂业务系统功能的整合和流程的统一接入，但在电厂侧仍难以满足其业务以及管理上的全部需求，主要体现在：1）受安全和OMS技术架构的限制，系统只能通过调度业务信息网中有限的终端访问；2）无法与电厂侧本地系统进行集成，造成业务运转及变更不畅；3）电厂侧不部署数据库，无法进行个性化功能的扩充，对厂侧业务需求支撑能力有限。
基于以上现状，结合中调与电厂的业务管理需求及信息化和网络现状，提出网厂协同调度平台。平台的主要建设目标如下：1）遵循OS2标准，实现电厂本地业务流程与电网侧涉厂业务流程的集成，最终达到网厂调度一体化管理的要求；2）基于统一的软件架构和接口规范，整合厂侧各业务系统的核心数据资源，实现电厂众多业务的信息共享，从而为网厂业务协同处理提供数据支撑；3）跨安全区域的系统部署架构，在符合二次安防的前提下，将管理大区的业务数据传送到电厂MIS区，消除“终端延伸”模式，实现平台多终端的访问；4）个性化功能定制扩充：将网厂间交互的过程数据保存在电厂本地数据库，为电厂侧生产运营管理和决策分析提供在线数据源。
2平台架构与关键实现技术
2.1基于IEEE42010的网厂协同架构
网厂协同调度业务管理系统平台作为电网侧与电厂侧调度业务流转的枢纽，涵盖了电网公司涉厂业务及分布在发电厂各系统的本地业务，业务跨越电网与电厂侧两端，一体化的业务管理需要电网侧与电厂侧各成员在并网管理、运行计划、运行风险、运行控制、二次管理等各个环节协同运作，这种业务交互与协同不仅对平台的规划建设提出了更高的要求，而且决定了必须采取一个从企业级视野通盘考虑，基于企业架构框架自顶向下的平台化建设思路。
ISO/IEC/IEEE42010：2011，系统和软件工程—体系架构：描述定义了系统，软件和企业架构的描述要求。该标准作为一个概念框架，对架构作出如下定义：一个架构是系统的基本结构，它由多个组件以及它们彼此间的关系而组成，并且在一定环境和原则下进行设计和演变。
架构应用于企业信息化建设，演化为企业架构（Enterprise Architecture，EA）。它是在信息系统企业分析、设计与实施的实践基础上发展起来的一个特殊领域。企业架构可以分为两大部分：业务架构和IT架构。业务架构体系是针对企业信息管理系统中具有体系的、普遍性的问题而提供的通用解决方案，更确切的说，是基于业务导向和驱动的架构来理解、分析、设计、构建、集成、扩展、运行和管理信息系统，业务架构体系认为一个信息系统必须由组织机构、业务流程、业务信息、业务功能、和业务语义等层次构成。复杂系统集成的关键，是基于架构（或体系）的集成，而不是基于组件的集成。
基于上述对企业架构的理解，可见采用企业架构框架进行网厂协同调度平台的建设是非常有必要的，因为它不仅能避免出现因缺少规划导致重复投资、功能重复、信息孤岛等现象。而且还能帮助平台设计者从发电厂需求和SOA特点出发建立面向服务的企业架构模型。当前主流的架构框架包括Zachman框架、Open Group的架构框架（TOGAF）、美国政府联邦企业架构框架（FEAF）等。根据当前主流的划分方法，一般将各组成部分与关系将其分为4层架构：业务架构、应用架构、数据架构和技术架构。
2.2基于SOA的异构系统业务流程集成
图1：业务流程管理平台总体架构
实现网厂调度运行业务流程一体化管理功能的关键是完成电厂侧业务流程与电网侧涉厂业务流程的交互对接。针对散布在发电厂各种异构业务系统中的涉网业务，通过构建业务流程管理（BPM）平台实现跨系统的业务流程集成。BPM平台采用组件化的分层结构设计思想，平台架构各个部件可以灵活拆分，支持分布式部署，其核心的跨系统数掘交互和处理主要是依靠电厂侧企业服务总线（ESB）来完成。平台通过把涉网业务流程进行封装，对外发布成标准的Web Services，在平台各个部件中实现对业务流程的统一管理、维护、建模及对服务进行编排、处理、仿真，实现电厂涉网业务从电厂生产管理系统、办公自动化及项目管理等系统与主站OMS系统到贯穿。同时，平台存储流程交互的执行信息进行展现和监控。
2.3面向柔性业务流程的RESTful信息资源框架
由于网厂协同调度相关业务数量繁多，且业务流程的复杂性和灵活性的不断增加，对这些业务流程进行自动化实现以及柔性配置就显得极其重要。网厂协同调度业务管理平台采取轻量级RESTful信息资源池作为解决方案。资源池是业务流程以及相关实体资源的容器，主要由两部分组成：静态映射模块以及动态管理模块。静态模块主要负责企业信息资源的映射与整合，并将它们暴露为RESTful风格的Web Services接口。动态模块主要负责柔性业务流程的实现以及资源的生命周期管理。
图2：信息资源池实现架构
采用事件流处理（ESP）技术实现业务流程监控
网厂协同调度业务的重要性决定了实时监控网厂协同调度中各项业务流程的状态的必要性。除此之外，接入平台的电厂本地系统许多其他事件相关的活动也需要严密监督。应用系统中的业务流程从一个节点到另一个节点的转换发生时，事件就能产生。一个事件可以看作是在一个系统中可观察到的状态改变。
ESP：Event Stream Processing，是一种从大量事件数据流中过滤，分析有意义的事件，并能够实时取得这些有意义的信息的技术。它有时也被称为CEP（Complex Event Processing，复杂事件处理），在EDA（事件驱动架构）环境中，服务之间的通信是异步进行的，而服务被定义事件制造者、消费者或两者兼顾。着就过程一个松耦合的系统。在事件驱动架构中包含了两个部份，事件产生者、事件消费者。事件产生者发布信息给管理者，而事件消费者则向管理者订阅信息，事件则触发了下一个事件或是服务（services），当某个事件发生时，系统及做出相对应的动作。
Esper是一个Java开发的ESP引擎，它是为开放SOA平台选定的ESP解决方案。Esper是一个高性能的事件相关性分析引擎。在网厂协同调度平台实现中，把EPServiceProvider当做引擎实例，语句、事件和输出（监听者或订阅者）均注册到实例中。通过编程或者声明式文件来配置引擎，还可以使用JDBC适配器连接到外部数据库以获取数据。
3沙角C电厂工程实例
3.1总体架构
面向电厂侧的新一代网厂协同调度运行业务管理平台2016年正式在东莞沙角C电厂投入运行。平台基于企业架构框架方法的建设思路进行信息化的顶层设计，采用当前主流的信息化技术，通过整合电厂各种异构系统的业务流程及相关数据资源，实现了广东中调与沙角C电厂之间的网厂调度业务流程的集成，突破了终端访问限制，整个平台具有良好的兼容性和可扩展性。当前已完成二次管理、发电计划曲线监控、运行评价管理、检修管理、信息上报、信息发布等业务功能。
图3：沙角C电厂网厂协同调度平台总体架构
应用展现层：面向不同系统用户和各种操作终端的个性化展现与交互能力，包括PC桌面终端、移动终端及大屏终端。业务应用层：平台为系统用户提供业务应用功能，涵盖网厂侧全部40多个调度运行管理流程，后续规划将集成发电计划曲线、SIS等厂侧应用。应用支撑层：包含为业务应用和应用展现功能模块提供支撑的技术手段。应用集成层：为平台与网侧OMS、电厂侧生产经营管理系统协同处理提供支撑；表现平台与外部系统的服务、数据、流程、门户及内容等方面的集成能力；基础设施层：为平台的稳定、高效的运行提供基础的软硬件资源和网络环境。安全保障体系：平台运行的安全策略和安全管理；包括网络层的安全、操作系统平台的安全、应用平台的安全，以及在此基础之上的应用数据的安全。运维管理体系：基于业务平台安全建模，构建平台运维管理体系。包括运行计划管理与变更发布、日常巡检、日常监控、运行分析、系统管理。
3.2技术架构
图4：沙角C电厂网厂协同调度平台技术架构
沙角C电厂的网厂协同调度平台在总体结构设计上充分考虑了整体性、可用性、稳定性、成熟性、灵活性、安全性和开放性的基本技术要求，故平台的整体架构将采用基于JAVA EE标准的B/S技术架构，如图4所示。采用基于行业标准或得到广泛使用的事实上的行业标准的技术和架构，有利于降低技术风险和对特定供应商的依赖性；而开放的技术架构有利于保持系统的向后兼容性、可集成性和可扩展性。
3.3应用架构
网厂协同平台覆盖二次管理、运行评价管理、系统运行支持管理、运行风险管理、运行计划管理、检修管理六大核心业务，为网厂业务高效运转提供支撑，应用架构如图5所示。
图6：沙角C电厂网厂协同调度平台部署架构
根据电力二次系统安全防护要求，二次系统网络进行了严格的物理隔离和逻辑隔离，使得各安全分区的数据以及服务无法直接跨区进行访问。而在实际平台应用中，代理服务器与平台服务器群存在跨区访问需求，传统的方法是通过文件摆渡来实现，非常不方便。沙角C电厂网厂协同调度平台通过跨隔离装置调用Web Services，实现服务的透明化调用及数据的透明化传输：1）在每个安全分区设置自己的服务总线，跨区系统业务交互通过代理服务实现；2）横向跨区的应用系统上可通过服务进行相互交互；3）总线在同一安全分区的系统可进行相互交互；4）各区之间业务服务不对外提供之间服务，对外的服务都有代理服务统一来完整5）代理服务负责对各分区各系统进行数据隔离6）各安全区的应用系统需要对其它区发布的服务可以进行灵活的配置。
3.5流程实例
下面以电厂向电网上报输变电检修单的实际应用场景为例，描述厂侧与网侧业务一体化业务流转的过程。
首先电厂在本地生产管理系统中填写输变电编制检修单，经过电厂部门和电厂领导审核后，将白单数据提交给中调OMS（接入中调OSB服务总线），中调运行专责完成编制、汇总后提交给调度部长分配任务，调度执行之后中调OMS把白单或黄单下发给电厂（接入电厂流程管理平台提供的服务），电厂归档结束整个业务流程。
图7：沙角C电厂网厂协同调度平台输变电上报流程
4结论
平台通过统一的接口规范整合电厂侧各涉网业务的核心数据，实现了电网平台与电厂本地系统的对接，促进了电厂侧业务需求和流程优化的支撑能力的提升，提高了网厂协同调度运行效率，主要工作体现在三个方面：
（1）平台在充分理解网厂调度业务的基础上，创新性地运用企业架构的建设思路，自顶向下进行规划建设，实现了网厂之间业务流程的完整和衔接流畅，避免重复建设、过多集成等情况的发生。平台不仅实现了网厂调度运行业务的一体化管理，也提升了电厂的信息化竞争力和管理效率；
（2）平台采用面向服务的架构（SOA）体系架构及企业服务总线（ESB）实现各个业务服务的集成，统一了网厂业务交互模式及电厂本地涉网业务数据的接口标准，降低了各个业务间的耦合，提高了平台的灵活性和可扩展性；
（3）平台通过跨安全区域的部署模式，避免了在管理大区大量使用终端延伸的部署方式，突破了访问终端的限制的同时消除了安全隐患。
参考文献
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作者简介：
第一作者介绍：王海柱，男，1985年生，工学博士。研究领域：电力系统自动化。Email：mmyzwhz_23@qq.com，
苏扬，男，1982年生，工学硕士。研究领域：电力系统自动化。Email：suyang@gddd.csg.cn，
卢建刚，男，1970年生，工学硕士。研究领域：电力系统自动化。Email：lujiangang@gddd.csg.cn，
潘海平，男，1981年生，工学学士。研究领域：电力信息化。Email：phppsq@163.com，
邓大为，男，1975年生，工学硕士。研究领域：电力系统自动化。Email：dengdawei@gddd.csg.cn，
周安，男，1985年生，工学硕士。研究领域：电力系统自动化。Email：zhouan@gddd.csg.cn
论文作者:王海柱,苏扬,卢建刚,潘海平,周安,邓大为
论文发表刊物:《电力技术》2016年第10期
论文发表时间:2017/1/9
标签：电厂论文; 架构论文; 业务论文; 平台论文; 系统论文; 业务流程论文; 电网论文; 《电力技术》2016年第10期论文;