任务导向的电力调度集中操控台实现方法与流程

本发明涉及电力系统自动化技术领域，具体涉及任务导向的电力调度集中操控台实现方法。

背景技术：

随着电网规模日益扩大，电网结构日趋复杂，电网运行方式和稳定状况复杂多变，电力调度员开展电网运行监控、检修操作、事故处理等调度业务时面临的困难也随之增大，给电网安全稳定运行带来新的挑战。当前的二次系统建设种类繁多、功能重叠、信息共享不畅、综合性应用缺乏等问题，电网调度指挥系统由于建设时间跨度大，未形成统一的平台，给调度运行人员提供的支持作用相对有限。当前调度操控工作的问题主要表现在：一是缺乏能满足调度员操作业务需求和工作模式；二是调度台集成已有控制业务的难度大。调度员在日常操作中需要在多个系统中不停切换，效率低下，且难以实现画面、数据的共享。当电网发生异常事件时，事后的恢复控制涉及到多个系统的协调，难以快速执行；三是缺乏一个基于任务导向过程指引的集中式的调度员操控台方案。

本发明提出了《任务导向的电力调度集中操控台实现方法》。

技术实现要素：

本发明的目的是:提供一种任务导向的电力调度集中控制台实现方法,本任务导向的电力调度集中操控台实现方法通过构建调度员全操控业务视图，将业务流程的执行单元分解到已有的操控功能子系统，集成已有操控功能子系统，以调度员操控业务流程为主线，将已有操控功能子系统串接实现完整的业务执行全过程，从而为调度员提供“一站式”控制台。

为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：任务导向的电力调度集中操控台实现方法，包含以下步骤：

1)电力调度集中操控台总体功能架构分层设计：分为业务层和功能层；业 务层由电力调度员所有操控业务构建的视图组成，功能层为支撑业务流程执行的各个操控功能子系统以及它们提供的服务；

2)构建电力调度员所有操控业务的视图：针对电力系统发电、输电、配电、用电四个环节以及电网运行安全、优质、经济、环保四个目标指标的正常调节与异常处理需求，构建调度员日常操控业务的完整视图，并划分为正常计划执行类和异常处置类两大部分；

3)构建业务与操控功能子系统的关联关系：将电力调度员操控业务视图中每个操控业务按照实现流程的步骤分解为若干执行单元，并将每个执行单位关联到合适的一个或多个操控功能子系统中，如遥控遥调、挂牌、快速指令控制、检修执行、定值下发、计划值调整、AGC、AVC等，从而达到通过遵循合理的、可定制的顺序调用操控功能子系统的操控功能实现电力调度员的指定操控业务；

4|)集成各操控功能子系统：将全业务视图所关联的全部操控功能子系统按照各自的实际建设情况，采用功能调用、画面调用、数据集成、协议等不同方式集成到集中操控台，实现操作业务的集中处理；

5)构建安全认证管理：针对集成的操控功能子系统的具体情况，构建调用时的安全认证管理，以保证集中操控台调用操控功能子系统进行操控时的信息安全；

6)构建集中操控台人机交互界面：面向调度操控业务视图设计调度集中操控台的人机交互界面，一方面与运行状态或运行状态指标建立关联，另一方面定义业务流程的执行单元与操控功能子系统之间的调用，实现基于任务导向过程的集中操控台。

所述运行指标及运行环节与调度员操控业务的关联关系如图8所示，根据图8可对操控台与监视功能进行关联，形成运行操控运行监视两个功能模块间的有机结合和任务导向。进一步的，所述操控业务流程各个步骤的执行单元分解方法，由于各区域电网公司建设操控功能子系统的功能范围和命名差异，无法统一，但大致上都可以分为四类，包括设备操作类、有功调控类、无功调控类、参数整定类。因此可以首先将业务流程各个步骤的执行单元分解到四类操控功能子系统中，如图9所示，再根据电网公司系统建设实际情况，分配到具体的操控功能子系统中。进一步的，所述集成各操控功能子系统的方法为根据操控功能子系统具体建设情况和集成要求选择合适的集成方式。采用的集成技术有直接集成、运行 服务总线(OSB)技术、JMS消息总线技术以及画面远程调用技术。对于操控功能子系统与电力调度员集中操控台均在同一个信息与控制技术(ICT)平台上构建，电力集中操控台直接使用该操控功能子系统的操控功能模块，实现无缝集成；对于支持运行服务总线(OSB)的异构操控功能子系统，集中操控台订阅并调用其提供的基于OSB标准的通用服务；对于无法提供基于OSB总线标准的操控功能子系统，通过JMS消息总线与其实现实时数据交互，实现功能集成；对于遵循规范的SVG画面设计的操控功能子系统，包括上下级电力调度或变电站的操控功能子系统，采用画面远程调用技术实现远程操控。

进一步的，所述安全认证体系采用的认证方式为用户共享和权限认证独立：用户共享是指各个操控功能子系统的用户及其密码都通过电力调度自动化系统的用户管理功能统一提供和认证；权限认证独立是指在当前系统建设无统一安全认证的条件下，各个操控功能子系统使用各自的权限认证来校验用户的操控权限以保证操控安全；同时安全认证体系提供基本的信息安全保障机制，包括加密、完整性、唯一性等。

进一步的，所述定义业务流程方法为封装功能插件和可视化绘制相结合的方式；首先根据操控功能子系统集成方式不同，将其封装为一个个功能插件，插件与操控台之间采用JSON格式的通用描述字符串方式传递操作指令；其次开发可视化定义工具，以图形绘制方式绘制业务流程，对流程的每一个执行环境，通过属性定义建立与运行状态的调用关系，通过条件自动触发或人工触发建立与功能插件具体操控服务的调用关系，从而完成的基于任务导向的业务流程定义。

有益效果

采用本发明所述的方法，能够将各操控功能子系统的调度员操控功能，以电力调度业务视图为主线，有机地集成到调度员工作站，使得调度员在统一的操作台下，完成电网控制与监视、计划执行、异常处置、管理审核等日常工作，实现了“一站式”的集中操控台。

附图说明

图1为系统功能架构；

图2为系统技术架构；

图3为操控台集成同构子系统示意图；

图4为操控台集成异构子系统示意图；

图5为画面远程调用技术示意图；

图6为画面远程调用权限认证流程；

图7为主界面示意图；

图8为运行指标及运行环节与调度员操控业务的关联关系示意图；

图9为业务流程与操作类型关系图；

图10为典型的JSON格式功能调用参数表示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

本任务导向的电力调度集中操控台实现方法，其特征在于其包括以下步骤：

1)电力调度集中操控台总体功能架构分层设计:包括业务层和功能层；业务层由电力调度员所有操控业务构建的视图组成，功能层为支撑业务流程执行的各个操控功能子系统以及它们提供的服务；

2)构建电力调度员所有操控业务的视图：针对电力系统发电、输电、配电、用电四个环节以及电网运行安全、优质、经济、环保四个目标指标的正常调节与异常处理需求，构建调度员日常操控业务的完整视图，并划分为正常计划执行类和异常处置类两大部分；

3)构建业务与操控功能子系统的关联关系：将电力调度员操控业务视图中每个操控业务按照实现流程的步骤分解为若干执行单元，并将每个执行单位关联到合适的一个或多个操控功能子系统中，从而达到通过遵循合理的、可定制的顺序调用操控功能子系统的操控功能实现电力调度员的指定操控业务；操控功能子系统包括遥控遥调、挂牌、快速指令控制、检修执行、定值下发、计划值调整、AGC、AVC；

4)集成各操控功能子系统：将全业务视图所关联的全部操控功能子系统按照各自的实际建设情况，采用功能调用、画面调用、数据集成或者协议集成到集中操控台，实现操作业务的集中操控功能子系统处理；

5)构建安全认证管理：针对集成的操控功能子系统的具体情况，构建调用时的安全认证管理，以保证集中操控台调用操控功能子系统进行操控时的信息安全：

6)构建集中操控台人机交互界面：面向调度操控业务视图设计调度集中操控台的人机交互界面，一方面与运行状态或运行状态指标建立关联，另一方面定义业务流程的执行单元与操控功能子系统之间的调用，实现基于任务导向过程的集中操控台。

作为优选方案，所述操控功能子系统包括设备操作类、有功调控类、无功调控类和参数整定类。所述集成各操控功能子系统的方法为：根据操控功能子系统具体建设情况和集成要求选择合适的集成方式；采用的集成技术有直接集成、运行服务总线OSB技术、JMS消息总线技术以及画面远程调用技术；对于操控功能子系统与电力调度员集中操控台均在同一个信息与控制技术ICT平台上构建，电力集中操控台直接使用该操控功能子系统的操控功能模块，实现无缝集成；对于支持运行服务总线OSB的异构操控功能子系统，集中操控台订阅并调用其提供的基于OSB标准的通用服务；对于无法提供基于OSB总线标准的操控功能子系统，通过JMS消息总线与其实现实时数据交互，实现功能集成；对于遵循规范的SVG画面设计的操控功能子系统，包括上下级电力调度或变电站的操控功能子系统，采用画面远程调用技术实现远程操控。所述安全认证体系采用的认证方式为用户共享和权限认证独立；用户共享是指各个操控功能子系统的用户及其密码都通过电力调度自动化系统的用户管理功能统一提供和认证；权限认证独立是指在当前系统建设无统一安全认证的条件下，各个操控功能子系统使用各自的权限认证来校验用户的操控权限以保证操控安全；同时安全认证体系提供基本的信息安全保障机制，所述信息安全保障机制包括加密、完整性、唯一性。所述定义业务流程方法为封装功能插件和可视化绘制相结合的方式；首先根据操控功能子系统集成方式不同，将其封装为一个个功能插件，插件与操控台之间采用JSON格式的通用描述字符串方式传递操作指令；其次开发可视化定义工具，以图形绘制方式绘制业务流程，对流程的每一个执行环境，通过属性定义建立与运行状态的调用关系，通过条件自动触发或人工触发建立与功能插件具体操控服务的调用关系，从而完成的基于任务导向的业务流程定义。

以某网级电网调度集中操控台为例，详细描述集中控制台的实现方法。

1、功能架构设计

集中操控台总体功能架构分层设计，如图1所示，自下而上分别为功能层以及业务层。功能层由各类操控操控功能子系统组成，操控操控功能子系统提供人 机交互界面接受用户指令，并实现对电网的控制，起到执行者的作用；业务层是调度操控业务的集合，通过一定顺序的调用功能层操控工具实现调度操控业务。根据操作任务及性质的不同，将操控业务分为正常计划执行类及异常处置类共18项。

图8此表可对操控台与监视模块进行关联，形成运行操控运行监视两个模块间的有机结合。操控业务的执行有赖于功能层提供的操控工具，单一的操控业务可能调用多种类型的操作功能，操控业务流程各个步骤的执行单元分解到具体操控功能子系统中。由于各区域电网公司建设操控功能子系统的存在差异，无法统一，但大致上都可以分为四类操作功能，包括设备操作类、有功调控类、无功调控类、参数整定类。因此可以首先将业务流程各个步骤的执行单元分解到四类操作功能中，如图9所示。最后根据电网公司系统建设实际情况，分配到具体的操控功能子系统中。技术架构设计

调度员集中操控台是某网级调度主站的顶层应用，通过基础资源平台(BRP)提供的标准集成总线集成各应用子系统，形成“一站式”调度员操作台。整体技术架构如图2所示，分为三层：(1)操控功能子系统，是指某网级调度主站系统当前或计划建设的具有操作功能的专业业务系统，如电网监视控制系统(OCS)、快速应急指挥系统(FCNC)、电网生产管理系统(OMS)、保信系统、稳控系统、下级调度系统、直调厂站等等，这些操控功能子系统具有对电网进行操控的具体功能。(2)基础资源平台(BRP)提供运行服务总线和图形服务，高速数据总线支持多节点、多现场和跨安全区的高速通信。平台通过总线和服务，将必须的操控功能子系统集成到平台，实现数据交换和功能调用，操控功能子系统中部分是基于基础资源平台(BRP)建设的一体化系统。(3)集中操控台是最终提供给调度员的工作台，是调度员用以操控电网的人机交互接口。集中操控台是基于基础资源平台(BRP)开发的软件系统，它通过平台提供的各种服务实现人机交互界面，并通过平台，调用操控功能子系统提供的操控功能，完成调度员的业务执行流程。

2、操控功能子系统的集成

针对同构的操控功能子系统的集成。如图3所示，某网级调度主站系统的SCADA、AVC、AGC、计划值修改等操控功能子系统，与集中操控台均基于同一个平台建设，通过基础资源平台(BRP)提供的高速数据总线和图形服务，操控台 可以实现对某网级调度主站系统在如下三方面内容无缝集成：

(1)界面(画面)集成。操控台上可以直接调用操控功能子系统的监视与操作画面。由于操控功能子系统基于某网级调度主站系统的BRP平台构建，采用了平台统一的图形服务，因此集中操控台通过高速数据总线将操控功能子系统的画面文件同步到集中操控台的服务器，在集中操控台上就可以调用其画面，作为第三级界面。

(2)数据(实时库)集成。操控台的画面显示的数据与操控功能子系统保持同步。同样道理，对于实时运行数据集成，集中操控台通过高速数据总线可以获取(访问)操控功能子系统的实时库。在操控台的操控功能子系统画面刷新时，就可以获取操控功能子系统实时库的相应数据进行显示，使得显示的数据与操控功能子系统保持一致。

(3)操作集成。操作集成是指集中操控台展示的操控功能子系统画面上，调用操控功能子系统的操作功能，来完成控制功能。对于操作功能的调用，集中操控台通过内部高速数据总线或高速消息总线，将操作请求发送到操控功能子系统的服务程序去执行，服务程序返回结果也是通过器提供的服务内部高速数据总线或高速消息总线发送给集中操控台。

针对基于通用服务总线的异构业务系统集成。如图3所示，集中操控台与异构第三方操控功能子系统之间无法通过平台实现无缝集成。如果第三方操控功能子系统提供基于某网级调度主站的标准通用服务功能，就可以通过某网级调度主站的标准总线服务实现业务协同或集成。对于异构平台的第三方操控功能子系统，集中操控台在界面、数据和模型、操作三方面内容交互方式如下：

(1)界面。操控台上无法直接直接调用第三方操控功能子系统的界面，只能由操控台通过平台提供的画面维护工作重新制作需要集成的业务功能的监视与操作画面或者开发界面。个别第三方能够支持画面互操作，这种情况可以导入第三方画面，降低集成工作量。

(2)模型与数据集成。集中操控台与第三方操控功能子系统之间的模型与数据同步通过数据中心和通用数据总线进行交换。

(3)操作集成。操作集成通过通用服务调用方式实现。第三方操控功能子系统将其操作功能封装为通用服务(如webservice服务)，并在服务注册中心注册服务。集中操控台通过订阅调用该通用服务，实现调用第三方操控功能子系 统的操作功能，来完成控制功能。

针对基于JMS消息总线的异构操控功能子系统集成技术。对于支持JMS消息总线标准的异构业务系统，集中操控台可以与之通过JMS消息总线实现数据交互与集成。对于此类第三方操控功能子系统，操控台在界面、数据和模型、操作三方面内容交互方式如下：

(1)界面。操控台上无法直接直接调用第三方操控功能子系统的界面，只能由操控台通过平台提供的画面维护工作重新制作需要集成的业务功能的监视与操作画面或者开发界面。个别第三方能够支持画面互操作，这种情况可以导入第三方画面，降低集成工作量。

(2)模型与数据集成。操控台与第三方操控功能子系统之间的模型与数据通过JMS消息总线进行文件交换。

(3)操作集成。通过将交互过程制定为双方约定的协议(或标准规约)，并通过JMS方式通信。由于JMS消息总线方式中，消息内容可以自定义，能够支持文件、二进制流、文本等多种方式，可以满足交互过程的通信要求。

基于画面远程调用技术的业务集成。对于下级调度或厂站的纵向集成，以及或者公司内不同系统之间的横向业务集成，都可以采用画面远程调用技术实现。画面远程调用技术是一个完全松耦合的集成方式，主要实现画面类界面的跨业务系统调用。

画面远程调用主要用于纵向贯通主子站之间、不同层级主站之间的画面远程调用，可以纵向解决不同级别的调度主站系统或变电站监控系统，如某网级调度主站系统可以调阅各中调、地调、变电站系统；横向协调不同系统间的画面远程调用，通过某网级调度主站系统直接查看本电网公司内部其他系统的运行情况，如配网、气象、二次运维等。

画面远程调用主要基于SVG、DL476标准以及JMS服务。其中SVG主要作为画面内容定义的标准，DL476主要作为数据传输协议的标准，JMS服务主要负责调用端和被调用端之间的通信和数据交互。其运行技术结构，如图5所示。

调用技术主要基于JMS网络传输，以扩展的DL465协议作为数据传输标准，以满足SVG标准的图形格式为做画面文件，实现上级主站系统对下级系统的画面浏览、数据刷新。主站部署的主站网关机通过JMS通信服务和子站部署的子站网关机进行通信，并传输画面文件和数据及操作内容。

在某网级调度主站系统的画面远程调用为操控台提供如下功能：

(1)画面远程调用支持的画面内容进行扩展，除常规厂站图中的开关、刀闸、设备、状态两、模拟量等显示外，能够对饼图、棒图、曲线、二维表等支持。

(2)画面远程调用除一次接线图的设备状态外，还支持拓扑着色。

(3)画面远程调用支持对动态文本的修改。

(4)画面远程调用支持右键菜单操作，能够通过菜单进行交互。

(5)在安全管控的基础上，支持远程开合闸操作。

(6)画面远程调用支持安全认证，有完整的加密、验证、返校、安全防护配置等。

3、安全认证管理

通过构建安全认证体系，以保证集中操控台调用操控功能子系统进行操控时的安全性。对于同构业务系统集成的业务模块，由某网级调度主站系统架构基础支持平台统一安全防护和责任区权限管理，因此不需要考虑额外的安全认证管理。对于从网调内部异构业务系统集成的业务模块，由某网级调度主站系统保证安全防护和统一的用户权限管理，因此不需要考虑额外的安全认证管理。对于采用画面远程调用技术的业务集成，由于主站(网调)与下级子站(下级调度或厂站)采用独立的用户管理，因此在调用交互(特别是操作类)中必须有严格的安全认证管理，来保证生产安全。因此安全认证管理主要制定画面远程调用的用户权限认证管理。

画面远程调用在使用过程中，子站作为服务的提供方，提供画面文件和画面数据，以及响应主站的各类操作请求；主站作为服务的使用方，发送各类操作请求，并响应子站返回的各类报文，并根据返回的信息显示画面、刷新数据等。

作为服务的提供方，或服务的使用方，都需要有安全可靠的权限认证，尤其是在实现双向交互操作，更需要安全认证。主要包括可访问通道、画面内容、操作人员的管理等。

(1)通道管理。通道管理主要分主、子站和JMS服务端的连接通道统一由JMS服务端进行管理；主站和子站之间的直接连接通道由双方各自管理。

(2)内容管理。所有子站客户端均可提供画面远程调用，当对不同主站端，但其可访问的画面并不是一样的。作为主站端操作员，不同级别的主站，对同一个子站，起关注的内容也是不一样的。考虑到画面、数据等信息都是存放在子站 客户端，所以，内容管理作为子段客户端的一个基本功能，主要用来控制不同主站其可以访问的画面、数据等内容。

主站端通过访问列表，想子站进行初始画面请求获取子站的导航画面，即首页面，在根据首页面获取其全部可以访问的画面。

子站端根据主站的画面请求，判断是否有权限访问该画面，如果没有，则返回相应的错误原因，终止其画面调用操作；如果有，则正常继续。

原则上，子站返回给主站的画面都是有权限的，主站不做该权限的判断，由子站完成。

(3)权限认证。在画面远程调用过程中，由于子站没有主站浏览器操作人员的权限信息，主站也没有子站定义的功能权限信息，所以对主、子站权限需要分离，各自负责自身能够验证的权限。主站端，负责操作人员基本信息验证，包括用户名、密码等信息；子站端，负责相关操作的权限信息验证，比如画面浏览、查询数据、人工置数等。所有在画面远程调用过程中使用的权限，都必须是规范中定义的，所有主、子站两端必须同时认可的权限。其判断流程图如图6所示。

4、人机交互界面设计

集中操控台人机交互界面设计分为两级界面：第一级为主画面。主画面为操控台的顶层界面，主要展示操控业务可用状态，并提供进入操控业务的入口，同时提供四类操控工具的运行状态，并显示该操控工具的关键信息，如机组控制状态、控制模式.....、蓄能机组显示机组开停机状态、可开停容量等；第二级画面为业务画面，展示具体业务的执行流程以及相关的指标信息。

详述如下：

(1)主画面。主画面列举调度操控所有业务类型，如图7所示，选择业务后，平台进入二级画面，列出完成该业务所需执行流程。

(2)业务画面。展示具体业务的执行流程，以完成对电网的操控当前工具栏显示当前操控业务所需要的所有工具，各分类工具栏列举相应类别的所有操控工具。

5、业务流程定义

首先根据操控功能子系统集成方式不同，将其封装为一个个功能插件，插件与操控台之间采用标准JSON格式字符串方式传递操作指令，提高扩展性。功能调用采用唯一编号的方式来提供，每种功能调用及其返回都需要以JSON(Java Script Object Notation一种基于JavaScript的轻量级数据交互格式)格式传入对应的参数。参数类型类似的同类服务合并成一个服务号，以属性”服务子类型号”来加以区分。功能插件解析JSON格式参数，根据其内容调用操控功能子系统的相应功能，如果有返回，则同样以JSON格式返回给集中控制台，集中控制台同样进行解析。一个典型的JSON格式功能调用参数表如图10所示。采用自主开发的可视化定义工具，以图形绘制方式绘制业务流程，对流程的每一个执行步骤，通过属性定义方式建立与功能插件调用，从而完成整个业务流程的定义。可视化定义工具自动加载功能插件，并在“执行步骤”的属性窗口中，列出所有功能插件及其提供的功能项、指令以及参数格式，通过选择并设置参数就可以实现“执行步骤”与具体操作功能之间的调用关联。对于一些没有封装为插件的操作工具，也可以通过为“执行步骤”定义事件脚本，在脚本里可以以调用应用程序的方式调用操作工具。

集中操控台的业务流程执行。集中操控台在运行，当调度员操作该“执行步骤”，通过预先定义的“执行步骤”与具体操控功能之间的调用关系，就会人工或自动触发调用，向关联的功能插件发送操作指令和相关参数，功能插件解析后通过各自的集成方式，调用各自对应的操控功能子系统的工具，显示其操作界面，调度员就可以进行相应的操作。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。