(最新版)中国南方电网信息化项目可研报告

中国南方电网信息化项目可行性研究报告

2010年10月29日

1.概述

1.1. 项目背景

1.1.1.项目名称

海量实时数据平台建设

1.1.

2.项目承担单位、主管部门及客户

项目承担单位：广东科腾公司

项目主管部门：广东电网公司

项目主要客户：广东省电力科学研究院

1.1.3.承担可行性研究的单位

广东省电力设计院

1.1.4.可行性研究的工作依据

1.1.4.1.广东电网公司2009年～2011年信息化创先实施计划

广东电网公司于2009年初提出了实现营配一体化工作创先方案，对营销、配网业务进行整理优化的同时，要求对主网、配网涉及的信息系统进行数据和应用集成，以支持营配一体化工作的开展。其中建立海量实时数据平台，实现准实时数据展现工作是其中重要的组成部分。

在广东省电力科学研究院，随着主网工程系统、主网生产系统、配网GIS 系统、配网生产系统以及计量自动化系统建设并投入运行，提高了局对主配网实时监测的能力，同时为准实时展现功能提供了基础的主配网拓扑、设备属性、图

形信息和实时数据。在SCADA实时数据获取和海量实时数据平台建设方面，广东省电力科学研究院也初步拟定了相应的技术方案，计划在2011年实施。

1.1.4.

2.广东电网公司信息化创先工作方案

根据《广东电网公司创建先进省级电网公司工作总体框架方案》，要求位列第一层面的广东省电力科学研究院局2009年实现国内供电企业领先，并在2010年达到国际先进水平。为实现创建先进供电企业的目标，省公司制定了通过安全生产、供电可靠性、客户服务、经营绩效四个关键指标来度量总体目标的实现情况。海量实时数据平台在第一阶段建设的基础上完善并整合各业务系统，更加有效的帮助改善内部业务管理模式，提升管理手段；同时也稳步提高四大关键指标精度。

1.1.5.可行性研究工作的基本内容

创建国内乃至国际先进省级电网公司，是广东公司电网落实科学发展观、践行南网方略的重要举措，是以更宽阔的视野、更长远的眼光谋划广东电网新一轮科学发展的具体实践，是实现公司战略目标的根本所在。为此，广东电网公司发布了《广东电网公司创建先进省级电网公司工作总体框架方案》（以下简称‘创先方案’），提出了创先工作的总体思路：以南网方略为统领，转变观念，以客户为中心，以提高供电可靠率为总抓手，总结推广创先试点单位成功经验，本部带头、全员参与，主攻16个重点领域，推动安全生产、供电可靠性、客户服务和经营绩效等4个关键指标大幅提升，为广东经济社会快速发展提供安全可靠、优质经济的电力供应和电力服务。

09年广东省电力科学研究院作为营配一体化项目的试点单位，按照创先部署分阶段的完成各项任务，并于10年初完成基于GIS的营配一体化实用化验收，创造性的实现了将传统的配网生产、市场营销、配网工程规划建设等业务，以客户为中心的服务指导思想，通过营配一体化系统的建设，将营配资源和业务实现有机的一体化集成，从而实现营配数据共享和跨部门流程的无缝衔接，真正建立能够支撑供电企业?一站妥?能力的客户界面，并利用集成的配网实时运行信息

服务于最终客户。最终实现企业的管理提升、业务优化和技术升级，并提高各项同业对标关键指标的业绩表现，达到省网公司创先工作的高标准要求。

1.1.6.基本术语和一些约定

1.1.6.1.术语：

CIM （Common Information Model）公共信息模型

CIS (Component Interface Specification) 组件接口规范

CORBA（Common Object Request Broker Architecture）公共对象请求代理体系结构

GDA（Generic Data Access）通用数据访问

GES（Generic Eventing and Subscription）通用事件和订阅HSDA（High Speed Data Access）高速数据访问

TSDA (Time Series Data Access) 时间序列数据访问SVG(Scalable Vector Graphics) 可伸缩矢量图形

1.1.6.

2.海量实时数据平台网络协议符合如下通信标准要求：

1）IEEE802.2，IEEE802.3

2）TCP/IP

3）XML、HTTP

1.1.6.3.海量实时数据平台应用层的数据交换支持如下标准要求：

1）IEC 61968系列标准：电力企业应用集成–配电管理的系统接口

2）IEC 61970系列标准：能量管理系统应用程序接口

3）IEC 61850系列标准：变电站通信网络和系统

1.2. 可行性研究的结论

1.2.1.项目的目标、规模

海量实时数据平台将严格遵循广东电网公司创建先进省级电网公司工作总

体框架方案、广东电网公司及其各业务职能部门出台的标准和规程等业务要求，为广东省电力科学研究院提供项目管理的各项信息化支持。

海量实时数据平台建设以海量实施数据平台的数据为基础，开发综合了电网运行信息和生产管理信息的应用系统，对电网运行模型信息进行集成展现。本项目的实施将为了解电网的全景信息提供技术基础，可在WEB上平滑浏览从500kV 主网开始一直到10kV配网的全部图形和电网实时和历史运行信息，实现电力系统资源信息和设备管理信息的关联查询，并为线损四分实时量、供电可靠性实时统计、迎峰度夏用电管理等应用提供数据基础。

1.2.2.技术方案概述及特点

海量实时数据平台是在统一电网模型的基础上，对来自主网、配网各系统的业务数据、图形信息以及实时数据进行整合处理，满足各系统准实时数据交换、共享的平台。

平台实现模型、数据、图形管理以及展现、分析功能，实现各种新的基于海量实施数据平台的综合分析应用功能。

海量实时数据平台建设包含三部分内容：实时数据库，准实时数据服务平台和准实时信息展现。

实时数据库是数据库系统发展的一个分支，它适用于处理不断更新的快速变化的数据及具有时间限制的事务处理。实时数据库技术是实时系统和数据库技术相结合的产物，利用数据库技术来解决实时系统中的数据管理问题，同时利用实时技术为实时数据库提供时间驱动调度和资源分配算法。然而，实时数据库并非是两者在概念、结构和方法上的简单集成。需要针对不同的应用需求和应用特点，对实时数据模型、实时事务调度与资源分配策略、实时数据查询语言、实时数据通信等方面制定业务方案。

准实时数据展现以SVG图形为基础展示实时数据、设备台帐、设备缺陷等信息。电网运行模型信息集成展现系统通过海量实施数据平台获取SVG图形和数据，展示主网和配网的SVG图形，主配网的实时运行状态，以及历史运行记录；展现系统还将与生产系统接口，从生产系统中获取设备资产信息和缺陷记录。

1.2.3.项目的建设进度计划

根据省公司项目建设的要求在3月份完成海量实时数据平台的可研和初设。在11年9月份完成系统研发，并在年底完成进行系统培训和试运行工作。

广东电网公司在09年全面启动营配一体化项目的建设，广东省电力科学研究院作为试点单位完成一期建设的实用化验收工作。系统已覆盖配网生产、营销、计量自动化、配网工程等各项核心业务。按照在全省开展的业务流程再造创先工作，借鉴行业最佳实践，结合省公司2011年海量实时数据平台建设规划的内容，海量实时数据平台开发工作共分为3个里程碑，具体的目标和时间要求如下：2011年3月份到达第一阶段里程碑，主要完成需求调研和设计工作；

2011年8月份到达第二阶段里程碑，主要完成设计开发、现场部署工作；

2011年9月份到达第三阶段里程碑，主要完成新系统的业务培训工作；

2011年底前开展营配一体化系统2.0的试运行工作。

详见附录一。

1.2.4.投资估算和资金筹措计划

1.2.4.1.投资估算依据及方法

主要以现在硬软件的市场价格以及满足系统开发过程中的正常资源消耗为前提，进行投资估算。

1.2.4.2.资金筹措计划

1.本企业需自筹资金XXX万元。因本企业自主研发的企业管理软件在国内外收益较好，并且可以提供一些网络、软件系统等经常性服务项目，所以在企业总体财务规划下，自筹资金已全部到位并可按软件开发分阶段使用。

2.根据项目建设需要，因自筹资金有限，需申请项目资金XX万元，作为项目研究开发及试用阶段补助。

1.2.5.项目财务和经济评价

信息化建设的实质是?信息技术支持业务管理的发展?，其投资效益能明显的体现在管理效益和社会效益上，同时，其背后也蕴含巨大的经济效益。通常，经济效益是通过各应用系统投运后，对公司关键经济指标的改善来体现的，很难直接从数字和指标上具体计算出来，得出准确、全面的信息化建设直接经济效益。海量实时数据平台的建设可以实现对来自主、配网各系统的业务数据、图形信息以及实时数据进行整合处理，满足主、配网各系统准实时数据交换、共享的要求。

1.2.6.项目综合评价结论

1.2.6.1.实现了统一电网模型运行状态展现

平台上实现统一的电网模型通过WEB界面展现平台输出的SVG图形，包括主网站内接线图和运行信息、主配网单线图运行信息和客户的实时缴费等信息的直观展现，可以从多个角度展现电网模型：电压等级，管理区域等。

1.2.6.2.实现了电网运行情况准实时统计展现

平台应提供能通过图形、报表、曲线、统计以及综合查询等多样化的数据表现手段，多角度多层次地动态展现数据。海量实施数据平台应能对整合后的监控数据提供常规的各种查询浏览、报表统计和曲线分析等功能，数据展现和交互支持面向对象的方式，可由统计查询直接转入曲线分析。

1.2.6.3.实现了基于电网运行准实时数据的高级分析功能

系统应提供常用的基本图形、报表，其中包括日运行历史数据，多月运行历史数据和多年的历史数据、各类别的趋势分析图、负荷分析和全网实时联络线示意图（各电厂的实时状态和当前出力、变电站的实时状态和各联络线的当前状态）等。

用户在客户端可利用系统提供的各类图形、报表，也可自定义属于自己风格

的展示页、图形以及报表或报表组合，经授权的用户可保存并实时更新相关的画面和报表。

2.项目技术背景与发展概况

2.1.项目提出的技术背景

2.1.1.国家、地区、行业或企业发展规划

根据广东电网公司信息项目建设要求，广东电网公司于2009年初提出了实现营配一体化工作创先方案，并在2010年底前完成广东省各地市局项目开发、部署、培训以及实用化验收。广东电网公司在09年制定了16个领域的创先工作方案，营配一体化项目是信息化创先领域的重要工作之一。

广东电网公司通过信息化项目创先方案，在管理手段上实现绩效管理从?定性为主?到?定量为主、定性为辅?的转变。为进一步深化以客户需求为导向的内部服务运作机制，强化复电快速响应，建立复电监督机制，努力减少客户停电时间，优化营业服务流程，创新客户服务手段，不断提升客户满意度。开展海量实时数据平台的建设是实现创先的必要条件。

2.1.2.客户业务发展及需求的原因、必要性

广东省电力科学研究院的信息化建设已经历了一个较长的历史积累过程，逐步形成了对电网进行监控分析的SCADA/EMS、对关口进行采集的地网EAC系统以及配网计量自动化系统、配网生产系统、主网生产系统、配网GIS、营销技术支持系统等等。这些应用系统关心整个的电网的不同方面，如SCADA/EMS关心主网的实时与历史运行状态，主网生产系统关心主网设备的资产信息，地网EAC关心关口电量信息，配网计量自动化系统关心配变、转变上的用电信息，配网生产系统关心配网中的设备资产，而配网GIS则关注与配网设备的地理信息。从某种程度上来说，这些应用系统之间存在信息间隙。为深化广东省电力科学研究院的信息化建设，需要使这些信息相互关联，形成一个统一的广东省电力科学研究院信

息资产，为决策者了解所辖电网的全景信息提供技术基础。

2.2.项目的技术发展现状

2.2.1.国内外的技术发展历史、现状

国家电网公司在此前首次向社会公布了?智能电网?的发展计划，根据这项计划，智能电网在中国的发展将分三个阶段逐步推进，到2020年，可全面建成统一的?坚强智能电网?。

2009年至2010年为规划试点阶段，重点开展?坚强智能电网?发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，及各环节试点工作；2011年至2015年为全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用；2016年至2020年为引领提升阶段，全面建成统一的?坚强智能电网?，技术和装备全面达到国际先进水平。

由于国情、发展阶段及资源分布的不同，中国的智能电网和美国的智能电网在内涵及发展的方向、重点等诸多方面有着显而易见的?区别?：美国发展智能电网重点在配电和用电侧，推动可再生能源发展，注重商业模式的创新和用户服务的提升；中国的智能电网包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度共六个环节，具有信息化、数字化、自动化、互动化的‘智能’技术特征。

2009年5月18日，中国电力企业管理杂志社在京举办了?2009中国智能互动电网发展战略研讨会?。研讨会首次正式提出了发展?中国智能互动电网?这一革命性的概念，并提出了实现有别于欧美模式的中国互动电网发展战略的八大突破口，即：集成化；通讯化；国际化；实现主力能源的替代化、兼容化；实现分布式能源管理的现代化和体系化；实现电力储能技术的实用化；实现互动电网升级的芯片技术和兼容标准的择优化；实现巨量计算机管理系统、能源卫星和电力中央信息管理平台的体系管理高端化。

据研究，以2008年我国35000亿千瓦时社会用电总量计，若实现电网信息化体系创新，每年可节省5%~10%左右的电力资源，接近2000亿元人民币的水平，相当于建设3～4个核电站。

2.2.2.新技术发展趋势

目前广东省电力科学研究院已开始了调度海量实施数据平台的建设，首先实现安全I/II区系统的整合，集成了SCADA/EMS系统、继电保护与故障信息管理系统、地网EAC系统（TMR），可对外提供的信息包括：按照CIM组织的主网模型、SVG图形、主网实时运行数据、主网历史运行数据、关口表计的电量数据以及继电保护装置信息。这些信息均可通过海量实施数据平台的外平台在安全III/IV 区发布。

2.2.

3.编制项目建议书的过程及必要性

海量实时数据平台建设是广东电网公司快速开展创先工作的必要条件：

1）实现SCADA和计量自动化数据的可视化展示，从而提高电网管理水平，帮助管理者了解电网的状况，及时准确地掌握线路当前运行情况，如电流、电压、负荷、电能质量、开关状态等重要运行参数。

2）实现配电网络作业数据（停电、作业、缺陷管理与检修作业数据等）和配网设备运行数据（巡视、试验、状态、缺陷）可视化展示及分析，及时了解电网运行状况。

3）实现电网客户数据（电费等）展现，及时了解整个电网的电力用户信息用户用电信息。

3.现行系统业务、资源、设施情况分析

3.1.市场情况调查分析

3.1.1.项目所生产产品用途、功能、性能市场调研

3.1.2.市场相关（或替代）产品的调研

3.1.3.项目开发环境、平台、工具所需要产品的市场调研

3.1.

4.市场情况预测

3.2.现行系统业务、资源、设施情况调查

3.2.1.拥有的资源（硬件、软件、数据、规章制度等）及使用情况调查

3.2.1.1.硬件环境

应用服务器环境

数据库服务器环境

客户端环境

3.2.1.2.网络环境

出于安全考虑，系统应在内部网络环境下运行，局域网采用千兆以太网。3.2.1.3.服务器软件环境

3.2.1.

4.客户端软件环境

3.2.2.现行系统的功能、性能、使用情况调查

本项目涉及以下系统：

主网生产系统：包含设备台帐管理、设备缺陷管理、设备试验、设备定检、设备检修、设备备品备件管理等模块，该系统已通过实用化验收并正式上线运行。

配网生产系统：包含生产计划管理、台帐管理、巡视管理、消缺管理、故障处理、两票管理、停电管理、定值管理、配网调度管理、预试定检管理、班务综合管理、业务监督等模块，该系统已通过实用化验收并正式上线运行。

GIS系统：提供的基本工具如基本图形操作、辅助图形操作、图形编辑、电网建模、拓扑关系的建立与维护、电网模型校验、标准空间分析、空间查询、数据版本管、图形数据导入与导出、绘图打印等；包含的基本电力业务功能：设备管理，工单管理，专题图管理，设备查询与统计，开关模拟操作，业扩报装供电方案分析，单线图范围分析功能，供电电源分析功能，供电范围分析功能，统计分析报表功能等；包含的高级电力业务功能：用电客户营配综合信息查询，辅助故障抢修，辅助制定抄表路线，线损四分支持，配网规划决策支持，准实时数据

展现等，该系统已通过实用化验收并正式上线运行。

营销系统：包含业扩管理，抄表管理，电价、电量与电费管理，计量管理，用电检查管理、营业稽查，工作质量，线损管理，购电管理、电量分析，电费分析，电价分析等模块，该系统已通过实用化验收并正式上线运行。

计量自动化：包含了厂站系统、专变系统、配变系统、低压集抄系统、线损四分统计分析、停电时间统计、供售电量统计、供电质量统计分析等模块，该系统已通过实用化验收并正式上线运行。

项目现状：目前广东省电力科学研究院已开始了调度海量实施数据平台的建设，首先实现安全I/II 区系统的整合，集成了SCADA/EMS 系统、继电保护与故障信息管理系统、地网EAC 系统（TMR ），可对外提供的信息包括：按照CIM 组织的主网模型、SVG 图形、主网实时运行数据、主网历史运行数据、关口表计的电量数据以及继电保护装置信息。这些信息均可通过海量实施数据平台的外平台在安全III/IV 区发布。

应用适配与服务包装

图 1目前海量实施数据平台已完成的工作

3.2.3. 需求

1.功能需求

2.性能需求

3.其他需求

4.项目技术方案

4.1.项目总体目标

4.1.1.项目的目标、范围、规模、结构

4.1.1.1.技术目标

本项目的完成将为使用者提供基于SVG图形的生产、运行综合信息的查询手段，包括：

1）集成计量自动化系统，接收计量自动化系统所采集的配变监测数据和负控终端数据；

2）集成配网系统，将配变终端数据和负控终端数据与SVG配网图上的设备进行关联；

3）在主网、配网SVG图形上了解电网的实时运行状态；

4）从主网图形上可调阅配网接线图；

5）电网运行的历史曲线可定制查询；

6）从SVG图形上可查询设备的台帐和缺陷信息。

4.1.1.2.业务目标

1）实现主配网的信息共享；

2）对广东省电力科学研究院电网进行全景信息浏览；

3）实时掌握广东省电力科学研究院主、配网的运行状态；

4）为线损四分应用、供电可靠性统计等应用提供准确的基础数据。

4.1.1.3.数据目标

1）配网模型标准化；

2）计量信息标准化。

4.1.1.4.集成目标

1）实现计量信息与配网设备的信息关联；

2）实现主网设备与配网设备的关联；

3）实现设备功能位置与设备台帐的关联。

4.1.2.技术方案设计的原则和方法

4.1.2.1.建模先行，数据紧跟

本项目首先对配网和配网计量信息进行建模研究，遵循IEC 61970和IEC 61968的CIM对配网中的功能位置信息进行描述。

对于电网模型的拓扑连接描述上将主要参考IEC 61970的301部分，研究如何描述配网中的设备以及计量信息如何与设备关联。

图 2 参考IEC 61970对配网模型进行建模

对于配网管理中的馈线则遵循IEC 61968中的Circuit和CircuitSection 进行建模。

图 3 配网中的馈线建模

对于配网计量信息，则区分计量功能点位置和计量表计两个概念，并参考

IEC 61968进行建模，如图 4所示。

图 4 计量信息的建模

按照上述原则实现配网和计量信息的建模后，将对配网系统和计量自动化系

统进行集成包装，将这两个系统的模型转换为CIM格式。

4.1.2.2.直观展现，图数结合

本项目将以SVG图形为基础展示实时数据、设备台帐、设备缺陷等信息。SCADA/EMS已实现了将主网的接线图、片网图、潮流图转换为SVG格式，本项目中配网GIS需要将配网接线图也转换为SVG格式。在SVG图形的展现上需要实现量测标注，即计量信息与图形上的设备位置相关联，能够与SVG图形为基础直观展示海量实施数据平台上所集成的信息。

4.1.2.3.模型共享，界面集成

本项目通过海量实施数据平台实现主配网的模型共享，即海量实施数据平台集成SCADA/EMS系统和配网系统，对外提供统一的主配网模型。在展现上，则采用界面集成的方式，进行SVG图形展现的WEB服务器将所需查询的设备ID提交给生产系统，由生产系统提供设备台帐或设备缺陷的展示页面。

4.1.2.4.统筹规划，逐步实施

项目建设之初即需要对项目所涉及的信息内容进行全面规划，逐步实现信息全景浏览以及基于共享信息的应用开发。

4.1.3.技术方案特点分析

4.1.3.1.技术架构

海量实施数据平台通过适配器的方式接入计量主站系统和配网系统，其系统架构如图 5所示。

图5集成展现系统的技术架构

4.1.3.2.网络架构

电网运行模型信息集成展现系统具有下图所示的网络架构。

数据采集服务器

III

IV

图 6 网络架构

4.1.3.3.数据接口

1）配网系统适配器

海量实施数据平台与信息集成平台接口，从信息集成平台获取按照CIM组织的配网模型和SVG图形。

图7 配网模型和图形的获取

根据配网系统的特点，在描述连接关系上配网模型只需要对如图 8中的CIM 类进行建模。另外为了配网管理的需要，配网模型还需要建模Circuit、CircuitSection、PSRType、MeterGroup、CustomerLoad等信息。

海量实施数据平台所得到的配网模型应具有图 8所示的层次结构。

图8配网CIM模型

2）计量自动化系统适配器

海量实施数据平台通过适配器接入计量主站系统，负控终端、配变终端所采集的数据保存入PI数据库。

由于计量自动化系统的关键信息为各种各样的量测数据，在建模中需要重点考虑表计和量测两类模型。目前在计量自动化系统中信息的组织层次如图4所示。

厂站

设备

计量点

计量点数据

图9计量一体化系统信息层次结构

相应地在模型映射中，这些信息映射到如下图所示的CIM模型。

Substation

Equipment(包括PowerTransformer,

TransformerWinding, BusbarSection、

Breaker、CustomerLoad)

Measurement(MeasurementType分别为正

向有功，反向有功，正向无功，反向无功、

P、Q、I、油温、开关状态等)

MeasurementValue

图10计量自动化系统CIM信息层次结构

模型映射将主要依据IEC 61970，建模的对象主要有：Substation（厂站）、PowerTransformer（变压器）、TransformerWinding（变压器绕组）、BusbarSection （母线）、ACLineSegment（线路）、MeasurementType（量测类型）、Measurement （量测）、MeasurementValue（量测值）、CustomerLoad（用户负荷）等。

海量实施数据平台与计量主站系统的数据接口方式可采用专用接口方式，由计量主站系统将计量数据以XML文件方式定时传送到海量实施数据平台。计量主站的模型则重用配网系统的模型，并将量测关联到配网系统中的设备上。

3）生产系统接口

海量实施数据平台与生产系统的接口可采用专用接口方式。生产运行信息WEB展示的服务器将所需查询的设备代码提交给生产系统，生产系统返回需要显示的设备台帐信息或设备缺陷信息。