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摘要：随着智能电网的建设与发展，电力企业对监控系统的功能提出了更高要求，要求其实现对全渠道一体化系统数据集成处理。然而，传统电力系统规划设计阶段存在不统一的问题，监控系统难以实现对电网运行数据的统一监控，需要通过数据集成的手段完成相关工作目标。本文介绍了全渠道一体化电网监控系统的组成，分析了数据集成在一体化监控系统中的应用情况，以期为电力行业相关人员提供参考。
关键词：电网;全渠道一体化;监控系统;数据集成
0. 引言
电网监控系统在全渠道一体化规划建设的过程中，往往会因为各层级部件功能架构的差异性导致系统的全景统一管理目标难以实现，在缺乏统一标准的情况下，监控系统的功能存在分散问题，架构也存在繁杂问题，影响了电网监控调度控制能力的有效发挥。为此，电力企业需要积极将数据集成技术应用到监控系统规划建设之中，实现对数据资源的高效应用。
1 电网全渠道一体化监控系统介绍
监控系统由配电站、监测中心、网络数据传输几个部分构建，其所设计的系统或站所主要包括现场变电站、站端系统、运维站以及视频联动系统[1]。在视频传输方面，为了避免视频信号的传输导致大量数据通信被占用，可以通过H.264协议对视频信号进行压缩处理，在网络传输过程中可以通过UDP协议来实现，下面对各站所系统进行详细介绍。
1.1 现场变电站
针对现场变电站，监控系统设计人员在工控机选型过程中需要充分考虑其对数据信号的采集和处理能力，尽可能选择较高处理能力和稳定性的设备，为了避免数据存储出现问题，也需要尽可能提升硬盘容量，为数据分析和传输等提供便利。在视频信号采集方面，设计人员需要合理布局监控点，并设置现有的监控摄像头，其中摄像头的PTZ和聚集由解码器控制。RS485端口用于建立工控机与报警器之间的联系，在控制中存储和管理摄像头PTZ相关數据信号。其中，摄像头拍摄的视频画面依靠视频采集卡完成采集工作，为了提升采集质量和效率，应该将摄像头的普通采集卡替换为高性能采集卡，将视频数据以H.264格式压缩，并在监控中心对视频数据进行存储，为视频信号的网络传输提供便利。
1.2 站端系统
系统设备房中布置相应的监控图形终端，用以实现对变电所现场状况的实时监控。环境监控主机用于实时完成对环境信息、视频语音数据的传输、存储和分析处理，同时完成对相关通信信息或流媒体信息的转发。站端系统中设置存储视频数据的高清服务器或存储设备，并设置相应的存储时间和视频分辨率标准，提供相应的屏幕切换、报警、定时、手动记录等功能，能够对播放图像以多样化的格式进行存储，并随时调用各台摄像头的历史报警影像资料。
1.3 视频联动系统
监控系统需要具备一定的互补、防错功能，能够进行设备的远程控制、现场就地操作，同时也可以实现对报警视频的联动。在具体操作时，可以联合设备厂家进行设备改进，为监控器以及防误系统提供开合状态信息，避免出现远程误操作监控系统的情况。
1.4 运维站
运维站中布置了通信、报警相关的服务器，设置了交换机以及监控工作站等设备，在设计过程中需要做好冗余设计，配置备用服务器装置，避免出现系统崩溃、监控中断等问题。流式服务器用于为各客户端转发各子站的流视频，满足各客户的视频访问需求[2]。通信服务器用于建立与变电站之间的通信联系，通过信息处理机掌握变电站SCADA、电力环境相关数据信息，并发送给控制中心与监控工作站。报警服务器用于完成对各级别报警信息的处理，设计过程中可以设定相应的报警优先级，结合报警等级控制报警信息的显示形式。
2 数据集成技术在电网监控系统中的应用情况分析
2.1 数据建模方法
电网监控系统需要接收到多样化的信息数据，为了实现数据集成，设计人员需要基于相应的标准建立模型，并应用接口集成框架。为此，在数据建模过程中，监控系统规划设计人员可以应用IEC61968以及IEC61970相关标准。其中，前者包括了配电管理系统，后者涉及了控制中心和EMS。
IEC61970标准中的CIM公共信息模型能够以属性、类的方式将电力系统资源描述处理，具体是依靠对数据元素的性质和类型进行抽象化处理来实现的，该模型的存在为电网监控系统与其他各系统的信息交互提供了便利。为了进一步降低模型的理解和设计难度，可以将CIM模型拆分出多个逻辑包，每个逻辑包用于代表电力系统中的特点运行过程，从而实现与各系统应用的一一对应[3]。在这些对应关系中，主要包括了简单关联、一般具体化、聚合等关系类型，每种关系都可以通过统一的UML语言进行描述和表达。
2.2 接口及消息定义
在应用间集成框架的过程中，电网监控系统设计人员可以应用IEC61968标准，该标准的松散耦合机制（基于XML）能够发挥相应作用，在应用数据即可方面对框架体系的相关要求分别为：适用、可靠、通信独立、功能不随性能的提升而削减、交互及网络定位透明化。中间件能够在应用间完成消息代理工作，从而满足松散耦合应用之间在协议、语言、系统不同情况的数据交换要求，用于补充操作存储、数据库网关和数据仓库。该标准的第5项条款对抽象中间件服务进行了定义，部署过程中无需附加过多元件，通过将MQM、MOM等消息技术映射实现对TRM服务的接口支持。
2.3 全景化数据视图
在数据内容方面，全景数据主要涉及了点位一次模型核心设备数据、二次数据、监控图像数据等，同时也可以结合实际情况添加环境信息、气象信息等辅助信息数据，具体需要设计人员根据全渠道一体化电网监控系统的运行要求进行合理规划。全景化数据视图需要基于数据建模（基于IEC相关标准）和定义接口信息开展，设计人员需要对CIM模型进行扩展处理，形成Metering 、FaultRecord、SecuControl等逻辑包，为电力系统运行监控设计的各种应用系统模型进行挂接。其中，FaultRecord逻辑包主要用于对采集量测和故障录波装置两者的关联进行描述。HTTP通信协议是集成全景化视图的交互的映射结果，基于请求应答机制实现服务的封装。在61968标准中，输入参数头部动词定义为大小写敏感的“Get”，查询名称定义为CIM逻辑包和标准模型，用于对数据对象区分类型，输出参数的头部定义为大小写敏感的“Show”，Payload用于对电力系统业务数据进行序列化处理。在操作过程，将监控系统业务数据封装为服务，并基于UDDI协议和目录服务在ESB中注册，通过SOAP的功能将各消息数据和接口服务集成于一体，实现全渠道一体化监控系统的数据基础。
3. 结论
综上所述，电网监控系统由配电站、监测中心、网络数据传输几个部分构建，主要包括现场变电站、站端系统、运维站以及视频联动系统等系统部位，然而，全渠道一体化的电网监控系统需要完成对不同区域、不同系统类型中的系统监控工作，需要通过数据集成处理的方式满足相应的功能需求。在数据集成技术应用过程中，电网监控系统设计人员需要积极应用IEC相关标准，基于标准做好模型建立、逻辑包划分工作，并在定义接口的基础上进行全景化数据视图的建立，实现对电网监控系统的高效应用。
参考文献
[1]谷凯凯，胡文山，赵坤，等.基于移动网络的手持式电力数据采集分析装置的设计与实现[J].电力系统保护与控制，2018，46（8）：115-121.
[2]唐坤杰，王志伟，李冶天，等.基于插件式开发技术的电力系统图模数库一体化实现方法[J].电力自动化设备，2018，38（7）：214-218.
[3]冷喜武，陈国平，白静洁，等.智能电网监控运行大数据分析系统总体设计[J].电力系统自动化，2018，42（12）：160-166.
关键词：电网;全渠道一体化;监控系统;数据集成
0. 引言
电网监控系统在全渠道一体化规划建设的过程中，往往会因为各层级部件功能架构的差异性导致系统的全景统一管理目标难以实现，在缺乏统一标准的情况下，监控系统的功能存在分散问题，架构也存在繁杂问题，影响了电网监控调度控制能力的有效发挥。为此，电力企业需要积极将数据集成技术应用到监控系统规划建设之中，实现对数据资源的高效应用。
1 电网全渠道一体化监控系统介绍
监控系统由配电站、监测中心、网络数据传输几个部分构建，其所设计的系统或站所主要包括现场变电站、站端系统、运维站以及视频联动系统[1]。在视频传输方面，为了避免视频信号的传输导致大量数据通信被占用，可以通过H.264协议对视频信号进行压缩处理，在网络传输过程中可以通过UDP协议来实现，下面对各站所系统进行详细介绍。
1.1 现场变电站
针对现场变电站，监控系统设计人员在工控机选型过程中需要充分考虑其对数据信号的采集和处理能力，尽可能选择较高处理能力和稳定性的设备，为了避免数据存储出现问题，也需要尽可能提升硬盘容量，为数据分析和传输等提供便利。在视频信号采集方面，设计人员需要合理布局监控点，并设置现有的监控摄像头，其中摄像头的PTZ和聚集由解码器控制。RS485端口用于建立工控机与报警器之间的联系，在控制中存储和管理摄像头PTZ相关數据信号。其中，摄像头拍摄的视频画面依靠视频采集卡完成采集工作，为了提升采集质量和效率，应该将摄像头的普通采集卡替换为高性能采集卡，将视频数据以H.264格式压缩，并在监控中心对视频数据进行存储，为视频信号的网络传输提供便利。
1.2 站端系统
系统设备房中布置相应的监控图形终端，用以实现对变电所现场状况的实时监控。环境监控主机用于实时完成对环境信息、视频语音数据的传输、存储和分析处理，同时完成对相关通信信息或流媒体信息的转发。站端系统中设置存储视频数据的高清服务器或存储设备，并设置相应的存储时间和视频分辨率标准，提供相应的屏幕切换、报警、定时、手动记录等功能，能够对播放图像以多样化的格式进行存储，并随时调用各台摄像头的历史报警影像资料。
1.3 视频联动系统
监控系统需要具备一定的互补、防错功能，能够进行设备的远程控制、现场就地操作，同时也可以实现对报警视频的联动。在具体操作时，可以联合设备厂家进行设备改进，为监控器以及防误系统提供开合状态信息，避免出现远程误操作监控系统的情况。
1.4 运维站
运维站中布置了通信、报警相关的服务器，设置了交换机以及监控工作站等设备，在设计过程中需要做好冗余设计，配置备用服务器装置，避免出现系统崩溃、监控中断等问题。流式服务器用于为各客户端转发各子站的流视频，满足各客户的视频访问需求[2]。通信服务器用于建立与变电站之间的通信联系，通过信息处理机掌握变电站SCADA、电力环境相关数据信息，并发送给控制中心与监控工作站。报警服务器用于完成对各级别报警信息的处理，设计过程中可以设定相应的报警优先级，结合报警等级控制报警信息的显示形式。
2 数据集成技术在电网监控系统中的应用情况分析
2.1 数据建模方法
电网监控系统需要接收到多样化的信息数据，为了实现数据集成，设计人员需要基于相应的标准建立模型，并应用接口集成框架。为此，在数据建模过程中，监控系统规划设计人员可以应用IEC61968以及IEC61970相关标准。其中，前者包括了配电管理系统，后者涉及了控制中心和EMS。
IEC61970标准中的CIM公共信息模型能够以属性、类的方式将电力系统资源描述处理，具体是依靠对数据元素的性质和类型进行抽象化处理来实现的，该模型的存在为电网监控系统与其他各系统的信息交互提供了便利。为了进一步降低模型的理解和设计难度，可以将CIM模型拆分出多个逻辑包，每个逻辑包用于代表电力系统中的特点运行过程，从而实现与各系统应用的一一对应[3]。在这些对应关系中，主要包括了简单关联、一般具体化、聚合等关系类型，每种关系都可以通过统一的UML语言进行描述和表达。
2.2 接口及消息定义
在应用间集成框架的过程中，电网监控系统设计人员可以应用IEC61968标准，该标准的松散耦合机制（基于XML）能够发挥相应作用，在应用数据即可方面对框架体系的相关要求分别为：适用、可靠、通信独立、功能不随性能的提升而削减、交互及网络定位透明化。中间件能够在应用间完成消息代理工作，从而满足松散耦合应用之间在协议、语言、系统不同情况的数据交换要求，用于补充操作存储、数据库网关和数据仓库。该标准的第5项条款对抽象中间件服务进行了定义，部署过程中无需附加过多元件，通过将MQM、MOM等消息技术映射实现对TRM服务的接口支持。
2.3 全景化数据视图
在数据内容方面，全景数据主要涉及了点位一次模型核心设备数据、二次数据、监控图像数据等，同时也可以结合实际情况添加环境信息、气象信息等辅助信息数据，具体需要设计人员根据全渠道一体化电网监控系统的运行要求进行合理规划。全景化数据视图需要基于数据建模（基于IEC相关标准）和定义接口信息开展，设计人员需要对CIM模型进行扩展处理，形成Metering 、FaultRecord、SecuControl等逻辑包，为电力系统运行监控设计的各种应用系统模型进行挂接。其中，FaultRecord逻辑包主要用于对采集量测和故障录波装置两者的关联进行描述。HTTP通信协议是集成全景化视图的交互的映射结果，基于请求应答机制实现服务的封装。在61968标准中，输入参数头部动词定义为大小写敏感的“Get”，查询名称定义为CIM逻辑包和标准模型，用于对数据对象区分类型，输出参数的头部定义为大小写敏感的“Show”，Payload用于对电力系统业务数据进行序列化处理。在操作过程，将监控系统业务数据封装为服务，并基于UDDI协议和目录服务在ESB中注册，通过SOAP的功能将各消息数据和接口服务集成于一体，实现全渠道一体化监控系统的数据基础。
3. 结论
综上所述，电网监控系统由配电站、监测中心、网络数据传输几个部分构建，主要包括现场变电站、站端系统、运维站以及视频联动系统等系统部位，然而，全渠道一体化的电网监控系统需要完成对不同区域、不同系统类型中的系统监控工作，需要通过数据集成处理的方式满足相应的功能需求。在数据集成技术应用过程中，电网监控系统设计人员需要积极应用IEC相关标准，基于标准做好模型建立、逻辑包划分工作，并在定义接口的基础上进行全景化数据视图的建立，实现对电网监控系统的高效应用。
参考文献
[1]谷凯凯，胡文山，赵坤，等.基于移动网络的手持式电力数据采集分析装置的设计与实现[J].电力系统保护与控制，2018，46（8）：115-121.
[2]唐坤杰，王志伟，李冶天，等.基于插件式开发技术的电力系统图模数库一体化实现方法[J].电力自动化设备，2018，38（7）：214-218.
[3]冷喜武，陈国平，白静洁，等.智能电网监控运行大数据分析系统总体设计[J].电力系统自动化，2018，42（12）：160-166.