一种基于电网CIM模型的调度自动化报表系统的设计与应用

一种基于电网CIM模型的调度自动化报表系统的设计与应用

杨亚洲1梁鸭红1何文洪2曹文刚2

（1.云南电网有限责任公司普洱供电局云南普洱665000；2.云南云电同方科技有限公司云南昆明650000）

摘要：研究基于公共信息模型（commoninformationmodel，CIM）的调度报表系统实现调度报表自动生成技术，系统以EMS系统模型为核心，计量自动化系统、小水电管理系统等多个系统的模型为辅，搭建一套完整的电网CIM模型，并集成调度相关领域的数据在云南范围内的省地县调度中心实现调度业务相关的电网CIM模型、测点业务数据集成存储并自动生成调度报表。解决报表人工从各个系统获取数据填报到报表中工作繁琐、数据质量问题，提高调度业务相关报表上报工作办公效率。

关键词：CIM；公共信息模型；DataCenter；数据中心；ReportTool；报表工具

0引言

随着电力业务的通信技术高速发展以及公司规范化管理，电力数据覆盖范围扩大同时也要保障数据的精确和准确性，而今电力大数据涉及到发电、输电、变电、配电、用电、调度各环节，电力大数据应用技术和人工智能技术得到前所唯有的爆炸试发展，满足各专业工作需要，满足提高电力工业发展需要，服务经济发展需要，电网调控一体化深度推进，电网系统人力资源集约化推进，电力生产数据的规范化，电网生产数据质量、数据提易取度需求越来越高。在电力大数据技术的高性能计算、数据挖掘、统计分析、数据可视化等浪潮下催生了一些行业关键性技术的发展。

调度自动化报表系统就是其中之一。调度自动化报表系统基于电网公共信息模型（简称：CIM模型）实现对电网调度业务各专业业务数据的整合，同时在场基础上进行可视化报表制作。基于电网CIM模型的报表设计方式，在报表制作过程中只需在报表系统上对电网CIM模型进行拖拖拽拽即可完成调度报表制作。

1调度自动化报表系统设计原则

调度自动化报表系统始终以智能为原则：

报表易用性

报表制作过程简单易操作，只要对相关业务人员进行培训即可完成报表制作。调度自动化报表系统采用Swing、JSTL为可视化界面核心技术，操作简单为目标，实现报表模板可任意定制，拖拖拽拽即可完成报表制作。

报表易维护性

报表模板易维护，报表模板是可以任意定制，因此即便是上线运行的报表也可以撤回进行模板重新编辑修改，嵌入新数据到报表中，重新上传发布即可。

报表数据易维护，报表系统实现第三方系统数据自动对接采集，同时提供数据可视数据校核界面，标识差异及数据对比，帮助业务人员更好维护数据。

数据实时性、准确性

调度报表对数据的实时性和准确性要求很高，基于此自动化报表系统采用稳定的总线接口、socket接口技术按照数据需求定时获取第三方系统原端数据。同时报表系统提供数据校核界面，实现多个系统数据对比、历史数据对比，高亮标注差异数据，辅助业务人员更准确维护数据。

报表系统稳定性

调度报表是生产第一线的应用模块，系统稳定性是重中之重，在保障硬件稳定性同时，在软件方面也采用目前主流的集群及分布式部署技术，保障系统的7*24稳定运行。

高效性

通过该系统报表制作人员可以轻松的完成一张报表制作与报表生成，同时采用自动化采集数据，实现自定义计算公式定时按照计算公式生成数据，公式透明及可维护。减轻报表制作人员、数据填报人员、数据审核人员工作负担，提高夜间值班人员办公效率，提升自动化管理水平，同时为相关领导决策管理提供辅助决策的技术支持手段和依据。

2普洱调度数据中心建设

2.1普洱数据中心定义

普洱数据中心集中电网生产各系统数据，深度挖掘电网生产数据，制定电网生产数据各类报表，电网数据分析的各种图形，服务于电网的生产、营销和规划应用。实现地调全景模型的构建和业务数据的整合，并实现与省调数据中心全景模型和部分业务数据的实时同步。

2.2普洱调度自动化报表系统应用

调度自动化报表系统率先在普洱供电局进行试点建设，在普洱地区10个县（区）通过自动化形式制作和管理报表的技术支持并以CIM为基础，完成40多张调度、方式等各专业应用报表建设，其中包含日报、周报、月报、年报。

报表系统以CIM模型为基础，实现对普洱地调全景模型的管理，坚持按照南网CIM模型规范进行普洱地区10县区模型构建，使电力系统中的资源对象都由其对应的属性唯一确定，编码信息作为对象的属性值，这样设计出合理的编码，就可确定其所对应的资源对象。

2.3普洱调度数据中心特点

2.3.1电力生产数据的高度集中

地调OMS数据中心立足电网运行管理系统为核心，在纵向上向上与省调相协调，向下与各地县调和厂站相配合，在横向上与企业内外的信息化系统相配合，实现数据交互与共享，业务协同与贯通。逐步建设形成“全面覆盖、技术先进、安全高效”的一体化电网运行管理系统，为电网调度运行提供全面的数据支撑。

报表系统在普洱电网CIM模型建模以EMS系统模型为核心，集成积分电量对比系统、节能调度系统、水调自动化系统模型为辅，搭建完整的CIM模型，并集成调度相关领域的数据，包括计划电量、计划电力、供电量、峰谷负荷，水位水情等数据。在地县调电网CIM模型建模以EMS模型为核心模型四合一系统、小水电系统模型为辅完成地调CIM模型建设，接入EMS系统厂站、遥测等模型，四合一系统厂站、关口表、母线及设备等模型数据，同时接入EMS最高、最低、分钟级负荷数据，四合一系统上下网有功、峰平谷等电量数据。

2.3.2电网数据报表制作过程精简优化

数据中心开发了强大的报表系统，面向各个科室的业务人员进行报表自定义和维护的一整套报表系统，支持用户根据业务规则自定义和维护相关计算公式；报表模板制作使用拖拽等形式进行模板制作，支持上传报表到平台自动生成报表数据。报表系统主要具备以下优势：

基于模型：报表系统基于电网CIM模型走数据标准化处理。

模型易维护：模型维护提供友好的操作界面、灵活、高效。

公式自定义：报表系统支持自定义公式。

报表拖拽生成：报表系统面向用户支持拖拽生成。

报表制作面向用户：报表制作难度低、上手门槛低、易制作。

图2报表制作流程

Fig.1Reportingprocess

2.3.3各电力生产数据优势互补、电力生产数据质量得到保障

OMS数据中心实现了调度各专业系统之间数据集成整合；横向上，实现调度信息化系统与其他专业系统（如生产、营销）之间的信息共享与流程互通；纵向上，立足于省地县三级调度机构，实现业务处理、信息采集与利用的纵向贯通，以及跟省调业务的交互。

OMS系统数据中心已完成调度数据资源的集成与共享，形成能够全面反映调度数据资源的数据模型，在调度机构内部实现全景展示、数据资源整合和数据交互服务，为OMS系统应用功能提供有力的数据支撑。

2.3.4报表数据易提取，数据报表安全可靠

报表系统采用数据与报表低耦合方式实现，报表模板和数据分离，多个报表采用同一个数据源，当数据值发送改变，引用该数据的报表中数据会重新生成。

报表系统采用数据权限控制，电厂之间数据填报实现权限控制，A电厂只能填报和查看A电厂相关数据，不能跨厂查看或者填报B电厂的数据，保障数据的源头清晰和数据安全。

3调度自动化报表系统

3.1调度自动化报表系统设计思路

调度报表自动化系统本着以简单、高效、稳定为原则，调度自动化系统实现数据和模板分离，报表模板可以任意定制和修改，在模板生成报表的时候再将数据按照报表模板格式填充数据。

为了实现数据和报表模板分离以及报表模板的可任意定制，因此研发出一套报表设计器，报表模板制作在客户端报表设计器上完成，报表设计器以CIM模型为基础，实现拖拽方式制作报表模板。

另外开发一套web应用系统实现数据建模、数据集成、数据抽取、公式定义、生产数据管理等功能。

3.2报表设计器

报表设计器采用spring+javaSwing技术实现的一个客户端工具，本着以简单、方便、快捷为原则，摒弃大多数报表工具需要用户熟悉数据库操作语句在报表上进行sql语句编写实现数据展现，采用用户对测点模型的拖拽方式进行报表制作。调度业务报表数据是围绕电网CIM模型进行展开，因此在报表工具中要引入电网CIM模型为导航，使用挂接在CIM模型上的测点模型。调度报表以Excel方式呈现，报表工具中也使用Office为核心技术，实现在Excel上进行报表模板制作。工具采用C/S客户端模式，考虑工具简便化将软件设计为绿色免安装工具。

3.3根据电网模型构建CIM模型

基于层次建模技术的全景模型建设，通过统一的编码和规范的语义封装，实现电网核心模型（IEC61970）与各专业扩展模型的挂接，最终实现电网专业应用系统的模型和数据整合。

层次建模不是简单地将各个系统的模型合并起来，而是识别在OMS运行数据中心需要共享的模型、确定共享模型中各个部分分别以哪个业务系统的模型为准。通过建立覆盖共享模型的全景信息模型，定义全景信息模型的系列子集与业务系统对应、设定模型提取的限定规则，通过模型汇集软件的协同处理，最终完成CIM模型建模。

图3公告模型体系

Fig.2CommonInformationModelSystem

4关键技术

4.1系统建模技术

4.1.1系统数据集成

系统整合多个系统的模型构建完整电网CIM模型，因此模型挂接的测点及业务数据也要进行接入并统一规范存储格式。EMS系统采用数据文件接口模式通过CIM/XML、SVG、E语言接入图模数，这种接口模式数据传输量大、非结构化数据。节能调度技术支持系统、负荷预测系统、风功率预测系统采用通用服务接口模式接入数据，数据结构化易于实施，系统耦合度低、适应性较好。EMS系统采用专用服务接口模式通过JMS接口传输实时数据。水调自动化系统、电量计量系统采用数据库直连模式接入数据，这种模式易于实施，改造工作量很小。

图3系统数据接入结构图

Fig.3SystemDataAccessStructure

4.1.2模型匹配

在基于电网CIM模型基础上引入第三方多个系统的测点模型匹配到电网CIM模型树上，同时再次以测点模型为一个中心点挂接多种类型的数据。以CIM模型为一颗树树干，测点模型为树枝，测点对应的业务数据为树叶，这样形成一颗完整的模型数据结构。

图4模型匹配结构图

Fig.4MatchingModelStructure

4.2数据报表技术

系统采用JAVASwing技术和EXTJS技术，使用EXTJS的Ajax技术实现用户界面与后台数据的强交付效果，使得界面数据响应更快，界面效果人性化；JAVASwing技术制作的报表工具桌面化，完成报表制作和其他复杂的功能。

4.2.1数据抽取

报表系统以测点模型为数据挂接点为之生成多种业务类型的数据，系统按照用户启用的测点每天凌晨定时自动从第三方系统进行数据抽取并规范存储，在抽取过程中如果遇到第三方采集的数据延迟或者接口中断情况系统，可以使用系统提供的手动计算再次进行数据抽取。

4.2.2自定义公式计算

调度报表数据来源广泛、种类繁多，计算点的数据不可能都存在单一的键值情况，会出现计算点由多个计算点通过一定的计算公式进行计算获得。在人工进行报表数据填报时候遇到这种情况计算需要耗费大量时间，报表系统考虑到这个问题为用户提供自定义公式计算，并将计算公式附加到测点上，因此值需要维护测点计算公式即可，报表中使用该公式计算系统按照计算周期便会根据公式重新计算数据值。

4.2.3JXL技术

在报表Excel模板制作过程中报表系统按照jxl技术规范，将测点模型按照一定的格式写入到单元格，因此在报表生成时候系统采用jxl技术将测点模型的数据值进行填充生成最终报表数据。

JXL是一个通过java操作excel表格的工具类库，支持Excel95-2000的所有版本。API对中文的支持非常好，而且该工具是纯Java开发，并不依赖任何操作系统。

Jxl主要提供的功能：

支持文字、数字、日期和图片操作，需要说明的是，该API对图形和表格的支持有限，而且仅仅识别PNG格式；

支持修改单元格属性；

支持图像和图表。

4.3数据分析技术

4.3.1数据校核

针对数据质量问题，集合EMS系统、小电系统、省集中计量自动化系统等多个第三方系统情况，可视化差异对比技术必不可少，结合用户的业务规则设计开发数据质量完整性模型、规范性模型、准确性模型等，调度自动化报表系统实现数据质量管理校核功能，校核分为历史数据校核和多系统数据校核方式。辅助业务人员能够更好的确定数据的差异性和准确性，提供报表数据质量，减少人工校核复杂过程，提高工作效率。

4.3.2同一数据源

对于调度各专业多张报表肯定存在多张报表中会用到同一个测点数据，当该测点数据发生改变后引用该测点的报表中的数据依然要跟着改变。

报表系统实现测点模型和数据分离，在报表模板制作过程中引用测点，不直接引用数据，当报表上线使用后针对不同时间段的报表展示或者导出时才通过测点从数据池中匹配数据填充到报表上完成报表展示。

5结语

基于电网CIM模型的调度报表系统报表制作方面本着以CIM模型为主，采用人工拖拽以的理念及自定义维护的模式完成报表制作和维护，适用于调度个科室业务人员进行相关调度报表制作，解决供电局报表数据繁琐、数据容易出错和存储没有维护的问题，提高报表自动生成效率以及数据质量；解决报表人工从各个系统获取数据填报到报表中工作繁琐问题，实现通过报表工具制作模板后自动生成报表数据。

参考文献：

[1]CAOJinzhang，ZHUChuanhai，LIUBo，eta1．ResearchandimplementationoftheintelligentdispatchencodingsystemforpowergridbasedonCIM[J]．AutomationofElectricPowerSystems，2011，35（2）：4347（inChinese）．[曹晋彰，朱传柏，刘波，等．基于公共信息模型的电网智能调度编码体系研究与实现[J]．电力系统自动化，2011，35（2）：43—47]

[2]沙树名，林峰．一种基于CIM的厂站接线图自动生成技术[J]．电力系统自动化，2008，32（21）：68—71．SHAShunting，LINFeng．AtechiqueofautomaticgenerationofsubstationwiringdiagrambasedonCIM[J]．AutomationofE—lectricPowerSystems，2008，32（21）：68—7l

[3]中华人民共和国电力行业标准（DL/T890.453-2012/IEC60970-453：2008）·能量管理系统应用程序接口（EMS-API）·第453部分：基于CIM的图形交换[S].国家能源局，2012.

[4]李亚平，姚建国，等.SVG技术在电网调度自动化系统中的应用[J].电力系统自动化，2005，29（23）：80-82.

LIYa-ping，YAOJian-guo，etal.ApplicationofSVGintheDispatchingAutomationSystemofPowerNetwork[J].AutomationofElectricPowerSystems，2005，29（23）：80-82.

[5]徐学琴，许明勇.使用HTML5_SVG和并发编程技术实现水电站自动化系统[J].水电厂自动化，2010，31（4）：17-19.

XUXue-qin，XUMing-yong.RealizationofHydropowerStationAutomationSystemusingHTML5_SVGandconcurrentprogrammingtechnology[J].HydropowerPlantAutomation，2010，31（4）：17-19.

[6]王凯.电力能量管理系统E格式文件的应用[J].云南电力技术，2010，38（2）：85-86.

WANGKai.ApplicationofEDocumentinEMS.YunnanElectricPower[J]，2010，38（2）：85-86.

[7]国家电网公司企业标（Q/GDW_215-2008）·电力系统数据标记语言-E语言规范[S].国家电网公司，2008.

[8]CHENJi，GUOChuangxin，LIU13o，eta1．ArchitecturaldesignofanadaptiveunifiedcodingsystembasedonCIM_J]．PowerSystemTechnology，2010，34（2）：52—56（inChinese）．[陈济，郭创新，刘波，等．基于公共信息模型的自适应统一编码体系设计[J]．电网技术，2010，34（2）：52—56．]

.