電網(wǎng)GIS平臺與配網(wǎng)自動化系統(tǒng) 應(yīng)用集成規(guī)范V

1、國家電網(wǎng)公司電網(wǎng)GIS平臺與配電自動化系統(tǒng)應(yīng)用集成規(guī)范二一一年四月n 文檔信息編寫者編寫日期2011年05月6日審核者審核日期批準(zhǔn)人批準(zhǔn)日期n 變更歷史版本號日期變更者變更描述批準(zhǔn) 目 次1總則41.1制定依據(jù)41.2制定原則41.3適用范圍41.4術(shù)語52概述63集成需求73.1電網(wǎng)模型、圖形信息73.2設(shè)備異動及審核93.3電網(wǎng)實(shí)時信息93.4電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)103.5地理背景信息104業(yè)務(wù)場景105應(yīng)用集成架構(gòu)模式115.1設(shè)計(jì)原則115.2設(shè)計(jì)目標(biāo)125.3應(yīng)用集成總體架構(gòu)125.4服務(wù)接入要求14生產(chǎn)控制大區(qū)信息交換總線14信息管理大區(qū)企業(yè)服務(wù)總線155.5消息交換規(guī)范15生產(chǎn)控制大區(qū)信

2、息交換總線15信息管理大區(qū)企業(yè)服務(wù)總線18消息體結(jié)構(gòu)195.6總線適配規(guī)則205.7日志記錄226集成接口設(shè)計(jì)236.1電網(wǎng)模型、圖形信息23應(yīng)用集成方式24接口數(shù)據(jù)256.2地理背景信息49應(yīng)用集成方式49接口數(shù)據(jù)516.3電網(wǎng)實(shí)時信息58應(yīng)用集成方式58接口數(shù)據(jù)596.4電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)62應(yīng)用集成方式62接口數(shù)據(jù)63附錄：電網(wǎng)資源類型參數(shù)代碼表69附錄：實(shí)時數(shù)據(jù)信息74附錄：數(shù)據(jù)交換消息格式751 總則1.1 制定依據(jù)本規(guī)范規(guī)定了電網(wǎng)GIS平臺與配電自動化系統(tǒng)之間的接口設(shè)計(jì)和主要集成方式。主要依據(jù)以下國際標(biāo)準(zhǔn)和國網(wǎng)公司規(guī)范制定，并參考國網(wǎng)公司部分單位研究成果：電網(wǎng)GIS空間信息服務(wù)平臺電網(wǎng)圖

3、形共享交換規(guī)范電網(wǎng)GIS空間信息服務(wù)平臺服務(wù)調(diào)用規(guī)范SG186一體化平臺應(yīng)用集成典型設(shè)計(jì)配電自動化技術(shù)導(dǎo)則配電自動化主站系統(tǒng)功能規(guī)范IEC 61968 Application Integration at Electric Utilities - System Interfaces for Distribution ManagementIEC 61970 Energy Management System Application Program Interface (EMS-API)1.2 制定原則本規(guī)范遵循以下原則制訂：（1）易用性。系統(tǒng)接口邊界劃分清晰，功能界定明確；以數(shù)據(jù)集成為主。（2）完

4、整性。保證業(yè)務(wù)的連續(xù)和完整性。（3）安全性。從信息安全性角度考慮，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。（4）適用性。按最大需求考慮，滿足不同管理層面的業(yè)務(wù)需求。1.3 適用范圍本規(guī)范適用于國家電網(wǎng)公司所屬各區(qū)域電網(wǎng)公司、?。▍^(qū)、市）公司、適用支公司（以下簡稱各單位）。1.4 術(shù)語IEC61970：IEC61970系列標(biāo)準(zhǔn)是由IEC技術(shù)委員會第57分會（電力系統(tǒng)控制與相關(guān)通信）的第13工作組編寫的國際標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中抽象了CIM模型，表示了EMS信息模型中包含的電力企業(yè)的所有典型對象。模型包含這些對象的公共類和屬性，以及它們之間關(guān)系。、IEC61968：IEC61968系列標(biāo)準(zhǔn)在IEC61970的基礎(chǔ)上對CIM的定義領(lǐng)域

5、進(jìn)行了擴(kuò)展。IEC61968定義了配電管理系統(tǒng)各類應(yīng)用之間的集成接口體系，并對配電網(wǎng)作了擴(kuò)充。電力設(shè)備資產(chǎn)不僅指與輸配電相關(guān)的電網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)，更覆蓋了整個電力企業(yè)的所有資產(chǎn)，包括建筑物，交通工具，辦公設(shè)備等。CIM：公共信息模型（Common Information Model）是IEC61970中定義的抽象概念模型，它描述了電力企業(yè)的所有主要對象，通過提供一種用對象類和屬性及屬性間的關(guān)系來表示電力系統(tǒng)資源的標(biāo)準(zhǔn)方法。CIM使用統(tǒng)一建模語言（UML）定義，可基于UML模型定義生成各種其他格式的模型，如RDF（資源描述框架）模式版本。多采用XML來描述，主要用于各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和集成。SVG：可

6、縮放矢量圖形規(guī)范（Scalable Vector Graphics）是由W3C組織發(fā)布的一種基于XML的開放二維圖形描述語言， 基于可擴(kuò)展標(biāo)記語言（XML），用于描述二維矢量圖形的一種圖形格式，具有很強(qiáng)的交互性。IEC第57技術(shù)委員會第13工作組推出了IEC61970標(biāo)準(zhǔn)系列，其中規(guī)定了SVG為圖形交互的標(biāo)準(zhǔn)。 電網(wǎng)GIS空間信息服務(wù)平臺構(gòu)建在SG186工程一體化平臺之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)資源的結(jié)構(gòu)化管理和圖形化展現(xiàn)，為各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供電網(wǎng)圖形和分析服務(wù)的企業(yè)級空間信息服務(wù)平臺。數(shù)據(jù)范圍涵蓋輸變配用電網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)和拓?fù)鋽?shù)據(jù)，電網(wǎng)GIS平臺的主要功能包括基礎(chǔ)圖形管理、電網(wǎng)資源模型構(gòu)建、電網(wǎng)專題圖

7、管理等，并對外提供各類電網(wǎng)圖形及電網(wǎng)分析服務(wù)。配電自動化系統(tǒng)配電自動化系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)視和控制的自動化系統(tǒng)，具備配電SCADA(supervisory control and data acquisition)、饋線自動化（FA）、電網(wǎng)分析應(yīng)用及與相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)互連等功能，主要由配電主站、配電終端、配電子站（可選）和通信通道等部分組成。企業(yè)服務(wù)總線一種體系結(jié)構(gòu)模式，支持通信各方的服務(wù)交互的虛擬化和管理，它充當(dāng)SOA中服務(wù)請求者和服務(wù)提供者之間連接服務(wù)的中間層，它是一個靈活的框架，可促進(jìn)安全可靠的集成，并同時減少應(yīng)用程序接口的數(shù)量、大小、復(fù)雜度，關(guān)鍵功能是消息分發(fā)、格式轉(zhuǎn)換、動態(tài)路由，將整

8、個企業(yè)的業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)源聯(lián)系起來，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)共享、信息交互和業(yè)務(wù)流程整合。信息交換總線信息交換總線是一個基于IEC 61968/61970標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用基礎(chǔ)架構(gòu)的解決方案，在已有業(yè)務(wù)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)管理的流程化、信息化。信息交換總線保證在一個異構(gòu)的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)信息穩(wěn)定、可靠的傳輸，屏蔽掉用戶實(shí)際中的硬件層、操作系統(tǒng)層、網(wǎng)絡(luò)層的差異，為用戶提供一個統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的信息通道，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)應(yīng)用互聯(lián)和應(yīng)用整合的實(shí)現(xiàn)方式。2 概述電網(wǎng)企業(yè)、供電企業(yè)內(nèi)部基于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，原則上劃分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)。生產(chǎn)控制區(qū)和管理信息區(qū)裝設(shè)經(jīng)國家指定部門檢測認(rèn)證的電力專用橫向單向安全隔

9、離裝置，實(shí)現(xiàn)與電力企業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)及公共信息網(wǎng)的安全隔離。支持電網(wǎng)業(yè)務(wù)的專業(yè)系統(tǒng)分布于不同安全等級的生產(chǎn)控制區(qū)（I、區(qū)）和信息管理區(qū)（、區(qū)）。不同區(qū)域間裝設(shè)正、反向隔離裝置進(jìn)行信息隔離，不能直接進(jìn)行信息通訊。為了進(jìn)一步整合電網(wǎng)業(yè)務(wù)，有效進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，需將配電自動化系統(tǒng)、電網(wǎng)GIS平臺、生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)進(jìn)行橫向集成和數(shù)據(jù)整合。本規(guī)范規(guī)定了電網(wǎng)GIS平臺和配電自動化系統(tǒng)的集成方式和接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)（電網(wǎng)GIS平臺和生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)集成，請參照其他文檔）。通過應(yīng)用集成方式，建立共享交換機(jī)制，最終實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：（1） 實(shí)現(xiàn)圖形連接和電氣拓?fù)淠Ｐ偷臄?shù)據(jù)流動與共享，保證電網(wǎng)GIS平臺與配電自動化系統(tǒng)對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)描述的

10、一致性，達(dá)到 “一張電網(wǎng)”的目標(biāo)；（2） 實(shí)時數(shù)據(jù)斷面同步至電網(wǎng)GIS平臺中；（3） GIS系統(tǒng)根據(jù)需求提取設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)；（4） 配電自動化系統(tǒng)與電網(wǎng)GIS平臺、生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)在數(shù)據(jù)集成基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推進(jìn)具體業(yè)務(wù)層面的耦合業(yè)務(wù)流程進(jìn)行，提高信息化程度。3 集成需求電網(wǎng)GIS平臺和配電自動化系統(tǒng)都屬于為電力系統(tǒng)生產(chǎn)部門專業(yè)系統(tǒng)，對電網(wǎng)模型描述有較為密切的業(yè)務(wù)聯(lián)系。通過調(diào)研，集成需求梳理整理如下：3.1 電網(wǎng)模型、圖形信息電網(wǎng)GIS平臺和配電自動化系統(tǒng)都存在對電網(wǎng)模型的連接、拓?fù)潢P(guān)系的圖形化描述。配電自動化系統(tǒng)側(cè)重于電網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控與方式調(diào)度，而電網(wǎng)GIS平臺側(cè)重于電網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)管理和空間

11、信息描述和拓?fù)浔磉_(dá)，在模型描述、建模粒度、管理方式均存在差異。在IEC61968/61970標(biāo)準(zhǔn)體系指導(dǎo)下，由電網(wǎng)GIS平臺、配電自動化系統(tǒng)統(tǒng)一CIM表達(dá)，進(jìn)行電網(wǎng)數(shù)據(jù)交換。配電自動化系統(tǒng)存在對電網(wǎng)設(shè)備圖形化描述的需求，為獲取電網(wǎng)設(shè)備拓?fù)淠Ｐ图皥D形來構(gòu)建其基礎(chǔ)電網(wǎng)模型，電網(wǎng)GIS平臺需為配電自動化系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。電網(wǎng)GIS平臺和配電自動化系統(tǒng)的電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)集成，是實(shí)時數(shù)據(jù)集成和業(yè)務(wù)流程耦合的基礎(chǔ)。電網(wǎng)GIS平臺提供電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的空間位置信息、拓?fù)溥B接信息以及電氣設(shè)備公共屬性信息。配電自動化系統(tǒng)需要相關(guān)設(shè)備電氣特性時，可從生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)獲得。電網(wǎng)模型以電氣專題圖形式表達(dá)，內(nèi)容如下：1. 廠站一次

12、接線圖 定義：廠站一次接線圖是指直接用于生產(chǎn)、輸送和分配電能的過程中的中高壓電氣設(shè)備連接圖； 站房類別：變電站、配電站、開關(guān)站、箱式變電站、電能用戶等； 設(shè)備要素：站內(nèi)進(jìn)出線、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、母線、配電線路、電力電纜、電纜端子頭、電流/電壓互感器、電容器等一次設(shè)備； 數(shù)據(jù)邊界：電氣關(guān)系從進(jìn)線終端直到出線終端為止； 布局：上下級電源關(guān)系清楚，反映設(shè)備連接分布。2. 單線圖 定義：將地理電網(wǎng)接線圖中單條線路（饋線）以多種形式展現(xiàn)的，反映電網(wǎng)設(shè)備連接關(guān)系和狀態(tài)的單線系統(tǒng)圖； 設(shè)備要素：單線系統(tǒng)圖包括地理電氣接線圖中該線路的多類設(shè)備：如變電站、配電室、箱式變、線路電桿、導(dǎo)線、線路聯(lián)

13、絡(luò)/分段開關(guān)、變壓器、電能用戶等主要設(shè)備和節(jié)點(diǎn)； 數(shù)據(jù)邊界：根據(jù)拓?fù)渑卸ň€路電氣關(guān)系，從出線開關(guān)到末端站房/用電設(shè)備，或者線路聯(lián)絡(luò)開關(guān)為止（包含聯(lián)絡(luò)開關(guān)），如果聯(lián)絡(luò)在站房內(nèi)（如環(huán)網(wǎng)柜），到該站房為止； 布局：系統(tǒng)自動/手動美化后橫平豎直的，符合調(diào)度使用的圖形分布。3. 系統(tǒng)圖 定義：按照電網(wǎng)模型拓?fù)潢P(guān)系規(guī)則，依據(jù)一定的排布成圖規(guī)則和特定數(shù)據(jù)類型，從地理電網(wǎng)模型抽取的反映區(qū)域電網(wǎng)連接關(guān)系的邏輯系統(tǒng)圖； 設(shè)備要素：電氣接線圖中的開關(guān)、變壓器、電氣導(dǎo)線電纜等主設(shè)備； 布局：系統(tǒng)美化后能清晰反映電網(wǎng)設(shè)備和主節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系分布。3.2 設(shè)備異動及審核設(shè)備異動是電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行中的重要業(yè)務(wù)，關(guān)系到供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行

14、參數(shù)和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)業(yè)務(wù)人員在生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（簡稱PMS）中發(fā)起設(shè)備異動，通過與電網(wǎng)GIS平臺緊耦合操作，進(jìn)行設(shè)備異動申請，展開相應(yīng)操作，同時在電網(wǎng)GIS平臺中更新設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系。由電網(wǎng)GIS平臺將更新的設(shè)備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提交審核，審核不通過將在系統(tǒng)中對異動進(jìn)行調(diào)整；審核通過后，在PMS系統(tǒng)中安排工作并執(zhí)行設(shè)備投運(yùn)，同時在電網(wǎng)GIS平臺中將更新專題圖發(fā)布，同步至配電自動化系統(tǒng)。3.3 電網(wǎng)實(shí)時信息電網(wǎng)GIS平臺需要配電自動化系統(tǒng)提供電網(wǎng)實(shí)時數(shù)據(jù)。電網(wǎng)實(shí)時數(shù)據(jù)包括遙信量和遙測量：設(shè)備主要包括開關(guān)類，變壓器類，以及母線類。具體請參見附錄。電網(wǎng)實(shí)時數(shù)據(jù)集成建立在配電自動化系統(tǒng)和電網(wǎng)GIS平臺的電網(wǎng)一致性描

15、述的基礎(chǔ)上。配電自動化系統(tǒng)按設(shè)定時間間隔以全量或增量方式把最新數(shù)據(jù)斷面打包到消息體中，把消息推送到總線上。GIS服務(wù)器上部署一個消息偵聽服務(wù)程序，時刻監(jiān)視著從總線上發(fā)送給GIS的消息，只要從總線上接受到消息，就解析消息體，把最新的實(shí)時數(shù)據(jù)，以更新或插入方式更新到GIS端的數(shù)據(jù)庫中。通過該方式，GIS數(shù)據(jù)庫中獲得了一份配網(wǎng)自動化系統(tǒng)最近的準(zhǔn)實(shí)時斷面數(shù)據(jù)。GIS客戶端可以從GIS數(shù)據(jù)庫中獲得設(shè)備的準(zhǔn)實(shí)時遙測、遙信量，將電網(wǎng)圖形與實(shí)時運(yùn)行信息、電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行疊加分析顯示。如可實(shí)現(xiàn)對廠站及地理圖上區(qū)域電網(wǎng)的帶電狀況，和潮流電壓分布展示；可采用動態(tài)著色方式，實(shí)時監(jiān)視饋線分段/聯(lián)絡(luò)開關(guān)狀態(tài)和饋線電流；可

16、結(jié)合停電管理顯示饋線故障段；可根據(jù)配電自動化系統(tǒng)提供的實(shí)時停電數(shù)據(jù)結(jié)合營銷用戶數(shù)據(jù)，判定停電范圍/停電影響范圍并進(jìn)行展示，以及停電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。還可利用實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷密度分析，負(fù)荷轉(zhuǎn)移決策等。3.4 電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)電網(wǎng)GIS平臺根據(jù)用戶需求可從配網(wǎng)自動化系統(tǒng)獲取設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)。電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)包括電流歷史數(shù)據(jù)、電壓歷史數(shù)據(jù)、有功歷史數(shù)據(jù)和無功歷史數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)按需提供，用來在GIS平臺上繪制設(shè)備遙測數(shù)據(jù)的歷史曲線。在有實(shí)時數(shù)據(jù)的設(shè)備上，可以查看它的遙測數(shù)據(jù)的歷史曲線，反映該設(shè)備一段時間內(nèi)的運(yùn)行情況。具體操作過程是，GIS客戶端調(diào)用GIS消息服務(wù)程序，首先發(fā)起數(shù)據(jù)請求，把要取歷史數(shù)據(jù)的參數(shù)，包括設(shè)備

17、生產(chǎn)業(yè)務(wù)ID號、所在區(qū)域、時間范圍、值類型（采樣值、統(tǒng)計(jì)值）等，封裝在請求消息中，發(fā)送到總線相應(yīng)地市的消息隊(duì)列中；配網(wǎng)自動化系統(tǒng)從對應(yīng)的消息隊(duì)列里面取到消息請求后，進(jìn)行解析操作把對應(yīng)設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)放到應(yīng)答消息中，發(fā)送到總線相應(yīng)的應(yīng)答消息隊(duì)列中，經(jīng)GIS消息服務(wù)處理，把包含歷史數(shù)據(jù)的應(yīng)答消息轉(zhuǎn)發(fā)到GIS客戶端。至此，系統(tǒng)完成了整個數(shù)據(jù)請求的過程。電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)在集成功能中屬于可選項(xiàng)，用戶如果沒有需求，可以不提供。3.5 地理背景信息配電自動化系統(tǒng)存在對地理信息描述的需求。電網(wǎng)GIS平臺提供兩種帶有地理矢量、影像背景的電網(wǎng)地理圖圖形接口，一是直接獲取基于范圍的電網(wǎng)圖形，通過設(shè)置圖層使其包含地理矢量、

18、影像背景；二是可通過獲取地圖切片操作得到。4 業(yè)務(wù)場景電網(wǎng)GIS平臺中根據(jù)業(yè)務(wù)需求，可由電網(wǎng)基礎(chǔ)地理圖的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備信息生成電網(wǎng)模型描述（單線圖，廠站接線圖，系統(tǒng)圖）。圖中清晰反映各類電網(wǎng)設(shè)施設(shè)備間的拓?fù)潢P(guān)系和連接關(guān)系。并按一定成圖規(guī)則進(jìn)行調(diào)整成圖。電網(wǎng)GIS平臺電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變動后，以線路為單位，電氣專題圖為表現(xiàn)，生成CIM/SVG數(shù)據(jù)（對其電氣連接關(guān)系，拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行描述，電網(wǎng)設(shè)備ID設(shè)定為生產(chǎn)部門設(shè)定的統(tǒng)一17位編碼體系），并發(fā)送變動消息到總線通知對應(yīng)的配電自動化系統(tǒng)，外部系統(tǒng)（配電自動化系統(tǒng)）收到消息后，通過調(diào)用服務(wù)將變動后電網(wǎng)結(jié)構(gòu)從電網(wǎng)GIS平臺轉(zhuǎn)入總線，穿過隔離裝置，由配電自動化系統(tǒng)

19、接收和解析,轉(zhuǎn)化為其自有空間信息數(shù)據(jù)，支持各類上層應(yīng)用。配電自動化系統(tǒng)按設(shè)定時間間隔向GIS系統(tǒng)提供相關(guān)電網(wǎng)設(shè)備的遙測量，遙信量的斷面數(shù)據(jù)。電網(wǎng)GIS平臺時刻監(jiān)聽接收來自配電自動系統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)（E語言形式組織）。電網(wǎng)GIS平臺基于圖形將電網(wǎng)數(shù)據(jù)與實(shí)時運(yùn)行信息、電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行疊加分析，顯示。配電自動化系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)GIS平臺的歷史數(shù)據(jù)請求信息，返回單個設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)的格式按時間-數(shù)據(jù)值xml格式來組織，作為消息體，以消息返回給GIS平臺，供其用于歷史曲線的繪制。在各系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)上，可適時推進(jìn)跨系統(tǒng)的流程融合及應(yīng)用，在停電管理等方面做相應(yīng)集成。配電自動化系統(tǒng)將停電范圍以停電

20、邊界（開關(guān)）形式反饋電網(wǎng)GIS平臺，在電網(wǎng)GIS平臺中將停電內(nèi)容采用紅黑圖進(jìn)行顯示，同時統(tǒng)計(jì)停電用戶及停電影響用戶，將信息送至營銷系統(tǒng)和電力系統(tǒng)客戶服務(wù)中心（95598），由其向客戶發(fā)布停電通知。5 應(yīng)用集成架構(gòu)模式5.1 設(shè)計(jì)原則本系統(tǒng)集成基于服務(wù)總線架構(gòu)，從體系結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)機(jī)制上實(shí)現(xiàn)多個安全區(qū)內(nèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的互連互通，以面向服務(wù)體系SOA（Services Oriented Architecture）作為項(xiàng)目的整體結(jié)構(gòu)體系。基于IEC 61968/61970國際標(biāo)準(zhǔn)體系，以服務(wù)和消息為基本單元對不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的信息交互進(jìn)行封裝，建立服務(wù)提供端與消費(fèi)端之間的服務(wù)協(xié)同。5.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)1) 實(shí)現(xiàn)穿越

21、隔離裝置的跨區(qū)信息交互。2) 解決不對稱部署的業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成問題。3) 解決生產(chǎn)控制區(qū)和信息管理區(qū)總線消息規(guī)范不一致的問題。5.3 應(yīng)用集成總體架構(gòu)整體集成架構(gòu)如下圖所示。（注：集成需結(jié)合各地實(shí)際系統(tǒng)建設(shè)情況，從硬件結(jié)構(gòu)上不作要求，但應(yīng)具備越區(qū)調(diào)用和消息適配）。企業(yè)服務(wù)總線部署在網(wǎng)省級信息管理大區(qū)，負(fù)責(zé)接入信息管理大區(qū)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并以WebService/JMS的方式與信息交換總線網(wǎng)關(guān)進(jìn)行交互。網(wǎng)關(guān)是信息流轉(zhuǎn)的中轉(zhuǎn)站。部署在網(wǎng)省級信息管理大區(qū)，將網(wǎng)省部署的企業(yè)服務(wù)總線與地市部署的信息交換總線串聯(lián)銜接，所有從地市級總線發(fā)出的消息和數(shù)據(jù)在網(wǎng)關(guān)匯總后轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)省的企業(yè)服務(wù)總線。信息交換總線網(wǎng)關(guān)主要承擔(dān)下

22、列任務(wù)：1) 支持JMS，WebService接口，能通過這兩種方式與企業(yè)服務(wù)總線交互。2) 能分析消息流向，將消息分發(fā)到不同地市的信息交換總線。信息交換總線部署在地市，負(fù)責(zé)接入生產(chǎn)控制大區(qū)配電自動化系統(tǒng)，并穿透信息安全物理隔離裝置以WebService/JMS的方式與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行交互。除具備基本總線功能以外，對信息交換總線還有如下要求：1) 遵循IEC61968/IEC61970的公共信息模型，將電網(wǎng)資源數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)和統(tǒng)一建模，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一表達(dá)和信息共享。2) 系統(tǒng)集成框架基于SOA，接口規(guī)范符合IEC61968的規(guī)范的結(jié)構(gòu)要求，建立開放的、具有良好可擴(kuò)充性的數(shù)據(jù)訪問平臺。 3) 跨越生

23、產(chǎn)控制大區(qū)和信息管理大區(qū)，徹底解決隔離區(qū)的透明訪問問題，使得所有應(yīng)用系統(tǒng)可直接訪問跨區(qū)的服務(wù)。4) 信息交互基于消息傳輸機(jī)制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時/準(zhǔn)實(shí)時信息和非實(shí)時信息的交換，支持多系統(tǒng)間的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)和功能集成，完成各個電網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息共享。安全隔離代理服務(wù)所有生產(chǎn)控制大區(qū)與信息管理大區(qū)之間的數(shù)據(jù)交換，都需嚴(yán)格遵循電力安全防護(hù)要求，通過安全物理隔離裝置完成信息傳送。通過安全隔離代理服務(wù)，將總線上的消息封裝成文件，穿越安全物理隔離裝置后，重封裝成消息在總線上傳遞到目標(biāo)系統(tǒng)，從而解決穿越安全區(qū)傳遞信息的問題。安全隔離代理服務(wù)的結(jié)構(gòu)如下圖所示：消息適配器由于生產(chǎn)控制大區(qū)的信息交換總線與信息管理大區(qū)的企業(yè)服

24、務(wù)總線在消息規(guī)范上存在差異（具體請參照5.4消息交換規(guī)范），需增加消息適配器來改變原有消息格式。通過使用消息適配器，使得生產(chǎn)控制區(qū)和信息管理區(qū)總線進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)傳遞。業(yè)務(wù)系統(tǒng)的每一個SOAP消息或者JMS消息都包含一個HEAD字段，對于一般應(yīng)用而言不解析該字段，對于不能發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)IEC61968/61970消息的系統(tǒng)，可以將信息加載在HEAD中，當(dāng)消息經(jīng)過適配器的時候，適配器將HEAD中的信息解析出來與原有消息組裝成符合IEC61968格式的消息。具體的消息適配方法，請參照5.5總線適配規(guī)則。5.4 服務(wù)接入要求5.4.1 生產(chǎn)控制大區(qū)信息交換總線1) 所有服務(wù)須采用Webservice或者JM

25、S方式接入。2) 與總線交換的標(biāo)準(zhǔn)消息格式須符合IEC61968/61970規(guī)范。3) 與總線交換的私有消息格式需經(jīng)過消息適配器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)格式。4) 接入系統(tǒng)提供至少3類服務(wù),Request,Receive,Publish。Request用來發(fā)送同步請求應(yīng)答消息。Receive用來接收異步消息。Publish用來發(fā)布異步事件。5.4.2 信息管理大區(qū)企業(yè)服務(wù)總線1) 所有服務(wù)應(yīng)采用Webservice或者JMS方式接入總線。2) 一個服務(wù)可以有多個Operation，每個Operation一般只有1個輸入?yún)?shù)和1個返回值。5.5 消息交換規(guī)范5.5.1 生產(chǎn)控制大區(qū)信息交換總線一般而言，生產(chǎn)控

26、制大區(qū)信息交換總線所有的消息都使用同樣的公共消息信封，其中消息信封中包含完全基于IEC 61968標(biāo)準(zhǔn)的request結(jié)構(gòu)和response結(jié)構(gòu)。下圖為消息結(jié)構(gòu)總體視圖：消息信封分成下列幾部分，包括：1) 頭（Header）： 所有消息都必需的結(jié)構(gòu) (除了錯誤的應(yīng)答消息)，所有服務(wù)接口都要采用一個共同的結(jié)構(gòu)。 名詞名詞用來說明交換的信息類型，也就是服務(wù)類型。每一個noun通常都有一個對應(yīng)的XML Schema 定義文件，該名詞有一個屬于自己的命名空間。名詞通常在初步設(shè)計(jì)的用例(use case)中說明。在一個消息內(nèi)部，名詞主要用來說明消息體的類型，或者動詞所要作用的對象，或者對某種對象已經(jīng)采取

27、的動作。例如，下列一些典型的名詞： NetworkDataSet NetworkChangeSet MeasurementList LoadDataSet OperationalRestriction Schedule根據(jù)需要，名詞可以用來區(qū)別不同消息流的內(nèi)容。它不必一定是UML模型中的類的名字。但名詞的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)應(yīng)采用IEC 61970/61968 UML模型中定義的類名、屬性名、以及相互之間的關(guān)系。 動詞動詞用來說明需要采取的動作。以下是具體動詞列表：RequestReplyEventGETREPLYNoneCREATEREPLYCREATEDUPDATEREPLYUPDATEDCANCE

28、LREPLYCANCELEDCLOSEREPLYCLOSEDDELETEREPLYDELETED每個動詞的使用方式如下：GET 用來查詢由消息noun所指明的對象類型。CREATE用來創(chuàng)建由消息noun所指明的對象類型。DELETE用來刪除由消息noun所指明的對象類型。有時，為了保存系統(tǒng)的歷史狀態(tài)，不會真正從系統(tǒng)中刪除。 CLOSE 和 CANCEL主要是和業(yè)務(wù)流程相關(guān)。例如結(jié)束一個工作單、或者取消一個控制請求。UPDATE (和 CHANGE)用來修改對象，但要注意有一些業(yè)務(wù)規(guī)則，尤其是一些復(fù)雜對象類型時，可存在一些不確定性。 (例如,復(fù)雜數(shù)據(jù)類型通常具有 N:1的關(guān)系，因此這些關(guān)系需要附

29、加在上面，或者更新這些關(guān)系)。2) 請求（Request）： 可選項(xiàng)，用來定義請求消息。對get類型的請求消息，定義了查詢的限定參數(shù)。對delete、 cancel、或者close類型的請求消息，定義要具體操作的對象。其中any #other元素可以用來引入復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。3) 應(yīng)答（Reply）：屬于Response結(jié)構(gòu)。只對應(yīng)答消息有效，表明服務(wù)端的處理結(jié)果是成功還是失敗、并說明錯誤的細(xì)節(jié)。4) 消息體（Payload）： 有時需要對消息頭中的verb和noun加以更加明確的表述，說明具體的內(nèi)容。消息體結(jié)構(gòu)提供了對壓縮格式的支持。消息示例：1) 消息頭GETNETWORKDATASET1.

30、02001-12-17T09:30:47.0ZGIS123GISMSG-0012) 請求消息getNetworkDataSetGISGIS-001更新.3) 返回消息replynetworkdatasetdatabasedatabase-001ok4) 消息體String青島電力公司青島電力公司青島zhangqingchunlu5.5.2 信息管理大區(qū)企業(yè)服務(wù)總線1) 輸入?yún)?shù)和返回值類型為String；2) 輸入?yún)?shù)和返回值內(nèi)容以XML標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行組織；3) 當(dāng)輸入?yún)?shù)和返回值為二進(jìn)制格式時，需要按Base64編碼進(jìn)行轉(zhuǎn)化；4) 當(dāng)輸入?yún)?shù)和返回值含有的特殊字符對SOAP語義解析產(chǎn)生影響時，

31、即使輸入?yún)?shù)和返回值是String時，也需要對輸入?yún)?shù)和返回值進(jìn)行轉(zhuǎn)義。XML常用轉(zhuǎn)義字符如下表所示：字符轉(zhuǎn)義字符描述&和>大于號"雙引號'單引號5.5.3 消息體結(jié)構(gòu)消息體是數(shù)據(jù)進(jìn)行交換的載體，在系統(tǒng)集成中占有重要的位置。本規(guī)范有必要對其進(jìn)行說明，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)規(guī)范。為了適應(yīng)各種各樣的消息體格式要求，消息體格式采用下述結(jié)構(gòu)： 圖1-16消息體結(jié)構(gòu)在消息體結(jié)構(gòu)中,可以包含任意類型的XML 文檔，保存在 any 元素中。通過這種方式，提供了對松偶合結(jié)構(gòu)的支持，通過XML schema 可以明確定義復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。在其它的應(yīng)用場合中，往往需要采用先壓縮，再按照

32、Base64編碼的方式傳送大數(shù)據(jù)量文本。這就需要利用消息體中的Compressed 元素標(biāo)記。 為了保證Java和Microsoft .NET的兼容性，必須采用Gnu zip 壓縮方法。在下列情況下使用壓縮的消息體方式傳輸消息： 消息體是符合XML schema的XML文檔，超過了一個預(yù)先設(shè)定的常規(guī)傳輸大小限值（例如，10MB）。 消息體是非XML的內(nèi)容，例如PDF、Excel 表格、CSV文件、二進(jìn)制圖形等。 消息體是XML格式，但缺乏對應(yīng)的XML schema，超過了一個預(yù)先設(shè)定的常規(guī)傳輸大小限值（例如，10MB）。例如在采用SQL XML 查詢時采用動態(tài)XML，可以返回XML結(jié)果集。 當(dāng)

33、消息體被壓縮后，又采用了Base64格式重新編碼，則相應(yīng)的內(nèi)容被當(dāng)作字符串保存在消息體的Compressed元素中。另外為了保證傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)的效率可以支持非壓縮的Base64格式的字符串傳送。這種方式對數(shù)據(jù)傳輸速度要求高的應(yīng)用場合非常有用，因?yàn)閄ML格式不能滿足性能要求。Format元素可以用來說明每一種特定的數(shù)據(jù)格式。例如，XML, RDF, SVG, BINARY, PDF, DOC, CSV等等。這個元素是一個可選項(xiàng)，但在傳輸壓縮的消息體時，常常需要用到。5.6 總線適配規(guī)則IEC61968環(huán)境中的消息適配器是符合框架的軟件，它使不符合框架的軟件應(yīng)用能使用服務(wù)。部件適配器可使部件符合I

34、EC61968-3及以后系列標(biāo)準(zhǔn)中的一個或更多特定接口規(guī)范。1) 對于已經(jīng)符合框架的部件消息，無需使用適配器。2) 當(dāng)不符合規(guī)范的部件用于服務(wù)環(huán)境時，至少存在一個部件適配器使其符合框架。也可以是這樣的情況，不止一個部件適配器用來使一個單獨(dú)的部件適應(yīng)于服務(wù)。3) 對那些不符合框架的部件，每個部件適配器是為特定部件定制的因?yàn)樗浅Ｒ蕾嚥考捏w系結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)。而且部件也運(yùn)行在特定的硬件/操作系統(tǒng)（HW/OS）環(huán)境中。因此三元組集合：部件，部件適配器以及HW/OS完全相互依賴。轉(zhuǎn)換示例(WebService方式)：信息管理大區(qū)中業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的SOAP請求， ExampleCreate 經(jīng)過消息適配器轉(zhuǎn)換

35、，變成符合生產(chǎn)控制大區(qū)信息交換總線消息規(guī)范的SOAP請求。CreateExampleXML格式的數(shù)據(jù)內(nèi)容轉(zhuǎn)換示例(JMS方式)：信息管理大區(qū)中業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的JMS消息，mes:JMSMessage xmlns:mes=CreateExamplemes:Text經(jīng)過消息適配器轉(zhuǎn)換后，變成符合生產(chǎn)控制大區(qū)信息交換總線消息規(guī)范的JMS消息。mes:JMSMessage xmlns:mes=CreateExampleXML格式的數(shù)據(jù)內(nèi)容5.7 日志記錄企業(yè)服務(wù)總線、信息交換總線以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)雙方應(yīng)詳細(xì)記錄每次接口調(diào)用的日志信息。6 集成接口設(shè)計(jì)序號源系統(tǒng)目標(biāo)系統(tǒng)分類接口名稱1電網(wǎng)GIS平臺配電自動化系統(tǒng)

36、圖模信息電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變動消息接口2配電自動化系統(tǒng)電網(wǎng)GIS平臺 公共建立連接接口3配電自動化系統(tǒng)電網(wǎng)GIS平臺 公共關(guān)閉連接接口4電網(wǎng)GIS平臺配電自動化系統(tǒng) 圖模信息獲取單線圖CIM拓?fù)淠Ｐ徒涌?電網(wǎng)GIS平臺配電自動化系統(tǒng) 圖模信息獲取單線圖SVG圖形接口6電網(wǎng)GIS平臺配電自動化系統(tǒng) 圖模信息獲取廠站一次接線圖CIM拓?fù)淠Ｐ徒涌?電網(wǎng)GIS平臺配電自動化系統(tǒng) 圖模信息獲取廠站一次接線圖SVG圖形接口8電網(wǎng)GIS平臺配電自動化系統(tǒng) 圖模信息獲取系統(tǒng)圖CIM拓?fù)淠Ｐ徒涌?電網(wǎng)GIS平臺配電自動化系統(tǒng) 圖模信息獲取系統(tǒng)圖SVG圖形接口10配電自動化系統(tǒng)電網(wǎng)GIS平臺地理信息基于范圍或中心點(diǎn)獲取地理

37、信息數(shù)據(jù)11配電自動化系統(tǒng)電網(wǎng)GIS平臺地理信息基于切片獲取地理信息數(shù)據(jù)接口12配電自動化系統(tǒng)電網(wǎng)GIS平臺實(shí)時數(shù)據(jù)電網(wǎng)實(shí)時數(shù)據(jù)消息接口13電網(wǎng)GIS平臺配電自動化系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)電網(wǎng)設(shè)備歷史數(shù)據(jù)請求消息接口14配網(wǎng)自動化系統(tǒng)電網(wǎng)GIS平臺歷史數(shù)據(jù)電網(wǎng)設(shè)備歷史數(shù)據(jù)消息接口6.1 電網(wǎng)模型、圖形信息生成電網(wǎng)設(shè)備拓?fù)淠Ｐ秃碗娋W(wǎng)圖形數(shù)據(jù)分為不同服務(wù)，但從流程而言，可認(rèn)為是電網(wǎng)數(shù)據(jù)一體化描述的不同側(cè)面。6.1.1 應(yīng)用集成方式 總線方式【集成架構(gòu)】 【過程描述】1) 電網(wǎng)GIS平臺因設(shè)備異動和數(shù)據(jù)維護(hù)等原因，電網(wǎng)模型發(fā)生變動后，發(fā)送電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變動消息到企業(yè)服務(wù)總線的JMS消息隊(duì)列。2) 信息交

38、換總線網(wǎng)關(guān)監(jiān)聽企業(yè)服務(wù)總線上的JMS消息隊(duì)列，接收到消息后轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)地市的信息交換總線。3) 消息通過信息交換總線穿透信息安全物理隔離裝置，發(fā)送給對應(yīng)地市的配電自動化系統(tǒng)。4) 對應(yīng)地市配電自動化系統(tǒng)接收到消息以后，向信息交換總線發(fā)送服務(wù)請求建立連接。5) 服務(wù)請求經(jīng)過信息交換總線網(wǎng)關(guān)，調(diào)用電網(wǎng)GIS平臺注冊在企業(yè)服務(wù)總線上的建立服務(wù)。服務(wù)完成相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理后，返回連接令牌。6) 配電自動化系統(tǒng)接收到電網(wǎng)GIS平臺返回的連接令牌后，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變動消息中的內(nèi)容，判斷具體調(diào)用單線圖/系統(tǒng)圖/廠站一次接線圖模型圖形服務(wù)，再次向信息交換總線發(fā)送服務(wù)請求以獲取電網(wǎng)圖形模型數(shù)據(jù)。7) 服務(wù)請求經(jīng)過信息交

39、換總線網(wǎng)關(guān)，調(diào)用電網(wǎng)GIS平臺注冊在企業(yè)服務(wù)總線上的電網(wǎng)模型圖形數(shù)據(jù)服務(wù)。服務(wù)將電網(wǎng)模型圖形數(shù)據(jù)返回至配電自動化系統(tǒng)。8) 獲取電網(wǎng)模型圖形數(shù)據(jù)結(jié)束后，配電自動化系統(tǒng)調(diào)用關(guān)閉連接服務(wù)，具體過程與調(diào)用建立連接服務(wù)相同。6.1.2 接口數(shù)據(jù)調(diào)用電網(wǎng)GIS平臺提供的服務(wù)，調(diào)用參數(shù)須進(jìn)行IEC61968格式適配，可由總線或網(wǎng)關(guān)完成相應(yīng)轉(zhuǎn)換。對于切片服務(wù)可根據(jù)需求，適度選擇集成架構(gòu)。 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變動消息接口電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變動之后，在觸發(fā)生成數(shù)據(jù)的同時，發(fā)送電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變動消息。接口名稱電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變動消息接口數(shù)據(jù)流向單向，消息流向?yàn)椋弘娋W(wǎng)GIS平臺總線對應(yīng)地市配電自動化系統(tǒng)發(fā)生頻度準(zhǔn)實(shí)時技術(shù)路線企業(yè)服

40、務(wù)總線+信息交換總線【消息字段】字段名屬性名類型字符個數(shù)小數(shù)位是否必填說明輸入?yún)?shù)HeaderNoun名詞String40是Verb動詞String40是選擇值“Created/Updated/Deleted”QueueName隊(duì)列名String40是對應(yīng)地市的隊(duì)列名稱BodySubGeoGraphicRegion電網(wǎng)歸屬String20是PSRURI容器標(biāo)識（線路或廠站名）String20是DiagramType專題圖類別String20是選擇值“單線圖/系統(tǒng)圖/一次接線圖”PSRType電力資源類別String11是（變電站，配電室，環(huán)網(wǎng)柜等）Date日期String8是YYYYMMDD格

41、式【消息格式】xs:schema xmlns:xs=/2001/XMLSchema elementFormDefault=qualified attributeFormDefault=unqualified targetNamespace= xmlns:gt=電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變動消息電網(wǎng)歸屬容器標(biāo)識（線路或廠站名）專題圖類別電力資源類別日期【各方開發(fā)分工】1）電網(wǎng)GIS平臺： 作為消息源實(shí)現(xiàn)封裝XML格式的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變動消息； 作為消息發(fā)送方開發(fā)調(diào)用企業(yè)服務(wù)總線JMS消息隊(duì)列的客戶端； 配合完成聯(lián)調(diào)測試。2）配電自動化系統(tǒng)： 開發(fā)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變動消息處理服務(wù)，開發(fā)相應(yīng)方法以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)業(yè)務(wù)邏輯，并提供相應(yīng)WSDL； 作為消息接收方實(shí)現(xiàn)解析XML格式的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變動消息，并進(jìn)行相應(yīng)業(yè)務(wù)處理； 配合完成聯(lián)調(diào)測試。3）企業(yè)服務(wù)總線： 在企業(yè)服務(wù)總線上注冊對應(yīng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變動消息的JMS消息隊(duì)列； 向電網(wǎng)GIS平臺、信息交換總線網(wǎng)關(guān)提供JMS消息隊(duì)列的JMS URL、連接工廠JNDI、主題JNDI； 負(fù)責(zé)完成聯(lián)調(diào)測試。4）信息交換總線