华立科技 -- 产品与方案

    PowerSys 6000能量管理支持系统是融最新计算机软硬件技术、网络数据通讯技术、INTERNET/INTRANET、数据库及通信中间件技术于一体，专为电力企业调度、指挥、生产监控及管理的综合应用而精心设计。
我们集中了一批长期从事电力调度自动化系统研发的专家、电力自动化设计方面的专业人员以及有丰富现场施工和运行经验的工程人员。基于三方面的专业人员对电力系统调度核心业务需求与自动化应用发展有着深刻的理解，结合多年来众多电力自动化工程项目的实践经验，整合国内外人力资源，采用面向应用对象设计、遵循行业标准、强化工程过程控制而潜心开发研制的能量管理支持系统。
    系统在构建的过程中，总结了国内系统多年来宝贵的工程经验，借鉴国外系统在平台建设方面的长处，吸取以往的系统开发过程中不重视平台开发、流于概念性或是功能性的短期开发的教训，把主要的精力用在打造电力自动化支撑平台。在平台构造过程中特别采用了具备自主版权的通讯中间件和数据库中间件，并且专门针对电力系统应用而设计。
    由于实施了平台化的建设，系统同时实现了实时监控、应用分析、系统仿真、系统工程培训、系统测试、以及系统管理等软件功能模块。使产品在实施工程建设工程中不仅从功能上完成，而且可以在实验室进行仿真测试完成的功能，相应的培训系统也能从工程实施中派生出来。
    本系统是面向电力企业调度、指挥、生产监控及管理的综合应用系统。她从根本上保证了电网监控系统的安全、个性鲜明的本地化应用及系统的可扩充性和可维护性。系统安全、可靠，先进、稳定，推出市场后很快得到业内专家和广大业主的认可。

3 系统结构

    系统总体上采用分层开放分布式客户/服务器的设计思想，从软件层次上可以分为五层：
3.1 通用平台层
    利用自适配通信环境和多平台GUI应用程序接口，提供一个独立于特定的硬件和操作系统的概念简单、功能强大的开发平台。
3.2 实时分布式运行环境
    运用通用平台封装的编程接口，为上层应用提供一个运行环境，这个运行环境包括数据库服务（历史和实时）、消息总线、分布式通讯服务、日志服务、事项服务、对双网的支持以及整个系统资源的管理控制、WEB应用平台、基本图形功能。
3.3 PowerSys电力应用支撑平台层
    包括最基本的PowerSys电力系统公用信息总线。实现基本的实时数据采集、实时数据处理、实时数据访问、图形数据显示和各种控制的下发，为上层应用提供电网实时数据和数据表示的各种手段。应用平台包括通信子系统、SCADA数据处理子系统、图模库一体化绘图包、WEB浏览和报表以及远程维护等。另外面向电力标准应用的平台支持：通用中间件技术的融合、CIM/CIS模型的支持、通用的图形交互支持等均在此层实现。这样基于PowerSys电力应用支撑平台的应用，均可以具备整个具备灵活适配各种信息总线的特性：既可以采用PowerSys电力系统公用信息总线，又能够通过PowerSys电力系统公用信息总线适配器融入到其他的信息总线上来。
3.4 电力应用软件层
    在电力应用平台的基础上，按照一定的应用逻辑，实现电力应用的某一或一些特定的功能，它直接为用户服务。
3.5 培训仿真层
    为用户提供一个模拟的环境，可以进行各种操作和故障时的模拟训练。

4 PowerSys6000能量管理支持系统采用的关键技术

4.1 实时分布式中间件平台技术
    开放式中间件平台是一体化系统的基础，为分布在网络各节点的应用提供统一的运行环境和资源管理。它充分考虑到了电力自动化系统开放性、可扩展性、可移植性、易维护性、可靠性和安全性的要求，为电力企业用户提供了一套易于维护和使用、遵循国际标准、采用面向对象技术、开放分布式的开发和运行平台，该平台可以为其它电力应用系统提供中间件接口支持。开放式中间件平台层的建立，使应用开发者不再关心使用哪种操作系统、网络间如何通信等计算机底层细节，将精力专注于对应用算法的研究和对应用逻辑的控制。
    PowerSys6000能量管理系统所采用的中间件技术包括两方面的内容：
4.1.1 自主开发的的PowerSys中间件
4.1.1.1 实时通讯中间件
    实现了跨各种硬件平台和操作系统平台的通讯，提供了上层应用的透明网络访问。
4.1.1.2 分布式对象调用中间件(DOC)
    这是类CORBA对象中间件，但是具备了普通CORBA中间件所不具备的高实时性、冗余切换以及安全支持。
    通过和CORBA完全一致的设计层次和实现方式，达到了类CORBA的分布式对象调用的目标。使整个应用系统的框架完全可以和基于CORBA的设计框架相一致，同时又具备了高实时性和高可靠性。
    另外系统通过商用CORBA适配器可以很好的支持商用标准CORBA方式的调用和访问。
4.1.1.3 分布式实时消息驱动中间件(DRTMS)
    消息中间件是提供类MQ的实时消息驱动中间件，即能够和商用的消息中间件一致的方式来开发上层应用，又能通过PowerSys6000能量管理支持系统的消息桥接机制，对其他标准消息中间件的消息进行透明的支持。技能保证高实时性和高可靠性，又能够支持标准化。
4.1.1.4 数据库中间件
    PowerSys6000的数据库中间件的开发，注重了以下几个个方面的内容：
    ◆ 访问透明化
    ◆ 实时库和商用库透明封装
    ◆ 三层应用的支持
4.1.2 商用的中间件的开发
4.1.2.1 CORBA对象中间件
    CORBA技术作为对象管理组织（OMG）推出的软件系统开发标准，自九十年代初提出第一版以来，作为解决分布式异构环境下应用系统互连和互操作的标准目前已经被众多的厂家和用户所接受，并成为新一代EMS系统应用软件互操作和与其它系统进行透明操作和数据共享的软件平台标准。由于CORBA独立于网络协议、独立于编程语言、独立于软硬件平台，因而成为目前最有生命力的跨平台技术，特别是OMG组织1998年公布了CORBA2.3版之后，CORBA技术日臻完善。目前CORBA3.0版本已经推出并应用于众多的中间件产品中，遵循CORBA标准开发的中间件平台，能够更容易满足企业自动化系统一体化应用集成的需要。
    PowerSys6000系统的中间件平台可以很好的支持标准CORBA，既可以提供CORBA服务，又能够进行对其他CORBA服务器的调用。它是由PowerSys6000支撑平台中的CORBA适配器来实现的。
4.1.2.2 XML信息交换技术
本系统的运行配置文件、图形文件及历史数据均可以为XML方式进行存储何应用。
当前流行的一些互联网标准正在越来越紧密的与XML技术融合，如图形新标准SVG，从根本上来说就是基于XML的图形技术的应用。
4.1.2.3 MQ消息中间件
    消息驱动越来越多的被分布式系统所采用，随着分布式系统的规模何业务的扩展，面向业务应用的不断出现。能够采用消息中间件技术决定了整个系统与其他业务应用互连的灵活支持程度。当前成熟的消息中间件主要有 IBM的MessageQueue、 MS 的 MSMQ等。
    PowerSys6000支撑平台采用了本身的实时分布式消息中间件技术，从设计模式、到实现层次以及接口方式方面极大的保证了与商用消息中间件的一致性，并且由于PowerSys6000支撑平台具备了核心的实时性、容错性的支持，能够更好的满足实时系统的要求。
    所以基于PowerSys6000 能量管理支持系统的应用均具备内部的高实时、高可靠性的实时消息驱动机制，又能够具备与其他商用中间件技术相沟通的能力，达到了两种机制的统一。
4.1.3 中间件的高实时性编程保障
4.1.3.1 系统中中间件的开发采用了最新的线程池技术，能够使系统的调用提供一个数量级。
4.1.3.2 系统的通讯中间件开发，采用了数据自动加密和压缩技术，能够大大提高系统的网络安全性，并能有效减少系统网络带宽。即使在低速网络下，也能很好的满足运行条件。
4.1.3.3 系统的通讯中间件具备双网负载动态均衡技术，使整个系统不仅仅具备双网冗余分流特性，在运行过程中，能够动态的使系统双网负载达到均衡。
4.1.3.4 数据库中间件能够同时提供两层调用和三层调用的模式。不仅仅能够满足传统两层C/S(客户机服务器模式)，也能满足三层调用模式，能够在保障客户端调用的实时性和可靠性的同时，使客户端“更瘦”，能够广泛的满足将来电力系统统一平台下的“电子流”业务模式的需求。
4.2 软件系统容错技术
    为了达到系统的高可靠性和高可用性，PowerSys能量管理支持系统对如下方面的设计和开发进行了特殊的加强：
    ◆ 关键硬件设备1+1冗余备用
    ◆ 关键服务器动态N+1加载
    ◆ 脱离商用库后系统保证能够正常的加载和运行
    ◆ 商用库故障后系统具备历史数据长期缓存机制
    ◆ 系统可根据配置将历史数据采用网络异地备份，具备容灾特性。
4.3 公用信息模型（CIM）
    电力市场开放性运营，意味着电力市场参与者可根据自己的判断进行电能交易，这可能导致互联电网运行的不安全。为解决这问题，电网调度部门必须及时了解互联电网电力市场的信息；另一方面，电力市场的参与者为能顺利进行电能交易，也应及时了解互联电网的运行情况。因而，要保证互联电网安全运行条件下的电力市场的顺利运营，前提是信息的及时交换。为了解决这个问题，国际电工委员会近十年逐渐完善了能量管理系统的应用程序接口标准和模型定义工作，并号召EMS生产厂家积极采用（兼容）该标准，本系统完全参考IEC 61970 CIM/CIS的标准，以电力设备为对象创建了统一的电力系统数据模型，为一体化系统的建设、系统间互连和数据共享打下了坚实的基础。
4.4 面向对象技术（OOT）
    面向对象技术不仅仅是新的编程语言的汇总，它体现在系统分析——设计——编码的每一个阶段。运用面向对象的建模技术，把系统看做是相互协作的对象，这些对象是结构和行为的封装，都属于某个类，那些类具有某种层次化的结构，系统的所有功能通过对象之间相互发送消息来获得。面向对象技术可以视为是一个包含以下元素的概念框架：抽象、封装、模块化、层次、分类、并行、稳定、可重用和可扩展性。
本系统充分采用面向对象技术，提高了软件的可重用性，减少了编写代码的总量，从而加快了开发的进度，同时降低了软件中的错误量，提高了系统的稳定性。
4.5 图模库一体化技术
    所谓图模库一体化，就是以绘图为先导，实现电力设备建库、建模，通过图元的几何连接，自动建立电力设备之间的电气连接关系，从而在数据库中建立起EMS系统所需的物理模型。只要把一次主接线图作好，就可以根据电力设备之间的连接关系把系统的网络模型建立好，绘图、建模和建库同步进行，既提高了工作效率，又可以以图形的方式显示参数录入中的错误。
本系统中数据模型的设计是完全遵循IEC的CIM标准，使得系统内各应用可以共享图形，在维护一套图形系统和设备参数下，满足各自应用的需求，大大减少了用户的系统维护工作量，提高了系统的可维护性。
4.6 可视化技术
    随着计算机技术和电网安全分析技术的发展，传统的用数字、表格、模拟屏等方式表达的电网运行信息，已经逐步为先进的图形技术、显示技术表达的图形信息代替，利用先进的可视化技术，可以将复杂的电网运行信息以形象直观的图形表达出来，例如系统潮流的可视化、厂站一次接线以及带电状态可视化、供电范围和电源追踪可视化、负荷预测的可视化等，能够更加满足运行人员监视、控制的需要。

5 产品主要特点

    PowerSys 6000能量管理支持系统采用了先进的开发理念、开发模式。在整个系统开发过程，采用了大量与国际接轨的先进中间件技术，其产品特点主要体现在面向电力的实时监控应用专用平台化支撑；图－模－库一体化电力应用维护方式；一体化网络控制和管理；一体化人机界面；一体化的仿真测试和仿真运行；一体化开发应用接口等几个方面：
5.1 先进的N+1调度机制
    系统在关键硬件设备进行冗余配置的同时，为了保障关键业务的高可用性，同时又避免不必要的多重设备资源冗余。PowerSys系统采用了关键业务服务器N+1冗余的策略：即不需所有节点都耗用同样的资源（加载同样多的数据库、运行同样多的服务程序），又能尽最大的可能使系统的关键业务服务器保持热备用。这样即使系统初始配置的两台服务器都异常的情况下，也能通过动态加载其他节点成为服务器达到提供同样服务的目的。更好的保障系统的高可用性。
5.2 优化的网络数据流管理
5.2.1 实时双网冗余及动态均衡管理
    PowerSys6000能量管理支持系统由于采用了先进的通讯中间件技术，在基本的TCP/IP通讯的基础上，增加了连接池和数据调用的动态路径管理技术，可以使系统的双网在基本的冗余备用基础上进行双网并行运行，并且在并行运行过程通过动态的策略达到双网负载的动态均衡，能够更好的发挥系统双网效能。
5.2.2 数据的加密和压缩管理
    PowerSys6000能量管理支持系统在内外部网络数据流管理上，提供了数据的自动压缩和加密技术。既保障了系统从网络的底层就具备高安全性，又能有效的降低网络负荷，减少系统对网络带宽的依赖。
5.3 系统的高实时性
5.3.1 线程池技术
    PowerSys6000能量管理支撑系统的中间件平台从根本上采用了国际上中间件开发所采用的成熟的线程池技术，大大提高了系统的高响应性和好实时性，这比传统的技术能够提高一个数量级。
5.3.2 连接池技术
    基本的网络调用其实大量的时间是耗费在网络的连接上（一般调用数据访问的60％的时间是在连接和断开上的），PowerSys6000能量管理支撑系统的中间件平台从根本采用了国际上中间件开发所采用的成熟的连接池的技术，大大减少了节点间网络连接次数，大大提高节点间调用的高实时性。
5.3.3 实时消息驱动
    PowerSys6000能量管理支撑系统的中间件平台提供了基于实时通讯中间件基础上的消息驱动。系统的各个模块间均是通过分布式消息进行驱动的，这样系统模块间的通讯和触发都具备了很高的实时性和可靠性，从而使整个应用系统也同样具备高实时性和可靠性保障。
5.3.4 数据库访问的高实时性
    PowerSys系统的数据库中间件访问也是通过上述实时性机制的，从而使上层应用的数据库的访问和调用具备极高的实时性。从而使整个应用系统也同样具备高实时性和可靠性保障。
在关键硬件设备进行冗余配置的同时，为了保障关键业务的高可用性，同时又避免不必要的多重设备资源冗余。PowerSys系统采用了关键业务服务器N+1冗余的策略：既不需所有节点都耗用同样的资源（加载同样多的数据库、运行同样多的服务程序），又能尽最大的可能使系统的关键业务服务器保持热备用。这样即使系统初始配置的两台服务器都异常的情况下，也能通过动态加载其他节点成为服务器达到提供同样服务的目的，更好的保障系统的高可用性。

	参照内容	指标	备注
线程池	未采用线程池	20-130ms	能够提高一个数量级
线程池	采用线程池技术	<10ms	能够提高一个数量级
连接池	未采用连接池	10-200ms	能够提高一个数量级
连接池	采用连接池	平均<10	能够提高一个数量级
数据库中间件	ODBC	60条	提高 1/3
数据库中间件	PowerSYS中间件	90条	提高 1/3
消息中间件	采用轮询模式	几十毫秒--几秒	至少一个数量级
消息中间件	触发模式	<1ms	至少一个数量级

5.4 先进的数据库中间件
5.4.1 关系库和实时库的透明访问
    PowerSys6000能量管理支持系统所提供的数据库中间件实现了关系库和实时库统一的接口访问，能够更好的保障系统的其他子系统的开发和保障系统将来的扩充。
5.4.2 SQL访问
    PowerSys6000能量管理支持系统所提供的数据库中间件能够实现关系库和实时库的标准SQL方式的访问，具备良好的开放性。
5.4.3 多种数据调用支持
    PowerSys6000能量管理支持系统所提供的数据库中间件能够提供多种方式的数据访问――支持注册方式和请求方式。
5.4.4 三层应用支持
    系统支持三层调用的模式，客户端只需要安装PowerSys6000数据库中间件，无需其他数据库客户端和平台运行环境，即可实现对系统的实时数据、历史数据、参数数据已经实时报警事件的访问。为将来的操作大队、集控中心的实施方案提供了更多的选择余地。
5.5 先进的图模库一体化
5.5.1 绘图过程本身就具备连接校验处理
    以往系统绘图过程中并没有支持自动的连接和参数校验，而是在关系生成时进行校验。这样往往在绘图过程中要填写很多本来可以通过自动连接判断就可以生产的参数信息（如厂站名、设备电压等级等）。PowerSys6000系统的图形建模工具本身就具备连接检验机制，这样能够用户在填写参数时，只需要填写极少的必要信息即可。
5.5.2 一体化
    面向电力系统的图模库一体化，在绘图同时自动建立拓扑模型，智能形成系统参数，因此极大地提高了拓扑模型的正确性，减轻了用户的工作量，便于系统的维护。
5.5.3 自校
    用户绘图时，设备之间的连接不准确时，本系统的绘图包将自动对连接进行修正，保证连接的精确性。
5.5.4 自动断线
    为提高用户绘图效率，本系统的绘图包中用户无须在设备之间进行单段连线，而是在一根连接线上进行设备的自动断线，不仅提高了绘图效率，保证连接的正确，同时保证图形的美观。
5.5.5 自动学习
    当一个设备与已设置参数的设备连接时，自动从所连设备学习部分参数属性；当更改某设备的参数属性时，系统自动根据拓扑关系更改相关的设备的属性。比如更改母线的电压等级后，相关的设备的电压等级也相应更改。因此极大地提高了参数的准确性。
5.6 先进的采集方案
5.6.1 全面支持网络采集
    采用通讯服务器，使采集网络更灵活
    全面支持网络RTU和其他无线采集模式(短信、GPRS等)
5.6.2 面向对象设计,采用了先进的软件结构
    采用了设备驱动库、规约驱动库的模式,设备驱动和规约驱动的修改不会影响正常的采集运行，大大提高了系统的可扩充性和可维护性。
5.7 集成化应用环境
    Powersys能量管理支持系统提供了完善、先进的PowerSys电力自动化公用信息总线，采用了一些支持集成应用的技术：
    ◆ 开放的中间件平台
    ◆ 开放的数据库中间件技术
    ◆ 支持国际标准CIM模型的适配
    ◆ 支持国际标准CIS的CORBA调用
    ◆ 灵活的两层及三层应用支持模式
    从而使整个系统具备完善的应用集成功能:
5.7.1 基于PowerSys6000支撑平台的各个子应用可以进行灵活的合分搭配
    系统在设计上，考虑了将来电力系统信息一体化的需求，可以将SCADA/EMS/DMS/TMR/DMIS等各个应用集成到一起；但又区别于以往的完全绑定到一起的模式，可以单个应用独立分开实施。这样用户系统的集成过程就具备良好的可操作性：既可以各子系统独立实施，也可以分阶段实施。
5.7.2 能够很好的与其他厂家系统应用融合
    PowerSys6000电力自动化公用信息总线不仅仅是针对我们内部使用的，也完全可以提供给其他厂家来使用。尤其是其良好的适配性，可以很好的适配标准的信息总线和其他非标准的信息总线。具备很高的灵活性。目前已经和清华的高级功能软件进行了良好的互通。可以很好地基于CIM/CIS模式进行信息共享。
5.7.3 一体化信息框架图

5.8 良好的安全机制
5.8.1 网络构架
    PowerSys系统在整体网络构架支持上采用了合理的网络分层和分级模式。合理的应用了物理隔离装置、防火墙以及网管处理等装置和软件。
5.8.2 系统数据流具备压缩和加密功能
    PowerSys系统网络数据具备自动的压缩和加密功能，具备独特的安全性，能够更好的保障网络安全，并且在应用现场得到了很好的考验。
5.8.3 完善、灵活的责任区管理机制
    PowerSys系统对用户电力系统对象进行灵活的责任区定义，可以预设多个责任区，以便整个电力系统的分区管理。
5.8.4 完善的用户管理机制
    PowerSys系统对用户的管理提供了人性化的管理模式，可以按照人员（操作员）－角色（岗位）－节点分别定义。从而很好地实现某个人（用户）在某个位置（节点）能够担当某个任务（角色）的人性化管理功能，使用户的管理非常友好又非常全面。
5.9 良好的国际化支持
    PowerSys通用电力自动化平台在开发过程中除了坚持软件跨平台的原则，还特意注重了国际化的支持，使系统能够很容易的配置出多种语言版本，为将来的国际化平台的发展方向打下了扎实基础。
5.10 完备的工程化支持
5.10.1 系统的完备仿真测试环境
    PowerSys6000本身就具备了一整套的数据仿真开发支持，具备数据库支持研究态、具备仿真时间支持和数据仿真模拟支持。可以在开发和测试节点上派生出相应的仿真环境进行系统的仿真测试。使系统在将来的工程实施过程中能够更好的保障工程质量和工程进度，保障工程质量可控和实施过程可控。
5.10.2 系统的全方位的LOG管理
    系统在开发过程中预设了各个级别的调试点，并且整个系统提供了一整套统一的日志管理机制，可以非常灵活的查看和记录系统运行的日志。使系统具备良好的可维护性。
5.10.3 系统支持全面的远程维护和调试支持
系统的远程支持子系统充分利用了平台调用的三层模式，可以实现在远程的情况下进行参数、报表、历史数据、运行状态的查看和维护。可以在管理员授权的范围内进行必要的维护工作，大大提高了整个系统的可维护性。

附图1

附图2

6 基于PowerSys6000能量管理支持系统的系列软件

　

PowerSys 6200
         变电站综合监控系统

PowerSys 6230
         电厂综合监控系统

PowerSys 6260
         集控中心综合监控系统

PowerSys 6290
         变电站综合仿真系统

PowerSys 6291
         CDT通信规约仿真器

PowerSys 6292
         Polling通信规约仿真器

PowerSys 6298
         通用规约仿真器

　　

PowerSys 6300
         县级调度自动化系列系统

PowerSys 6310
         智能操作票及五防控制子系统

PowerSys 6330
         保护信息综合管理系统

PowerSys 6360
         生产指挥管理系统

PowerSys 6361
         DMIS管理系统

PowerSys 6362
         视频监控系统

PowerSys 6363
         设备缺陷管理

　　

PowerSys 6500
         电量计费系统

　　

PowerSys 6000
         地级调度自动化系统

PowerSys 6600
         配网调度自动化系统

　　

PowerSys 6900
         面向大型地调及省网调调度自动化系统

PowerSys 6960
         电力信息一体化系统