大电网未来态一体化模型构建和融合技术研究

2.2 基于MOM和厂站粒度的未来态模型融合应用

未来模型的融合特别是在上下级调度系统间的模型融合，一直缺乏高效、安全的技术手段。传统上下级间模型融合大多采用全模型拼接的方式，需要提供全模型文件，定义边界，后续接入应用所需的数据时还需要维护转发点表，该工作还需要大量的人工操作。本文介绍的未来态建融合技术借助MOM的相关技术和开源工具，以及以厂站为粒度的模型交互方式，为上下级间未来态模型融合提供高效安全的手段。图4为上下级调度系统间未来态模型的融合流程。

2.2.1 MOM技术介绍

MOM是解决分布式系统中通信和排队问题的中间件技术。MOM的优势：MOM本身是异步的，往队列里发送消息后无需等待，不同于通信协议。在高并发应用来不及处理，且实时性要求不高，多应用之间异步通信的情况下，通过MOM相关技术可对上下级间未来态模型的融合及应用提供高效的通信手段。

根据MOM规范，交互消息由3部分组成。(1)消息头(header)：消息头包含消息的识别信息和路由信息。(2)消息属性(properties)：如果需要除消息头字段以外的值，那么可以使用消息属性。(3)消息体(body)：MOM定义的消息类型有TextMessage、MapMessage、BytesMessage、StreamMessage和ObjectMessage，其中TextMessage是String对象字符串内容;MapMessage是名/值对的集合，名是String对象，值类型可以是任何基本类型;BytesMessage是字节流内容;StreamMessage是输入输出流;ObjectMessage为可序列化对象。

2.2.2 基于厂站粒度模型的上下级未来态模型融合

在本文中描述的上下级间未来模型融合采用厂站粒度的电网模型进行融合。整个融合过程如下：在未来模型版本初始建立阶段，上级调度会获取下级调度指定应用和时间的未来态全模型创建全网未来态大模型的初始版本。在后续运行阶段上级调度根据需要，下发指定应用和时间的未来模型版本信息给下级调度，下级调度根据通过MOM查询上级调度中心定义的边界厂站信息，根据本地对应未来模型版本变化情况借助MOM以TextMessage类型的消息体字符流发布方式推送相关变化厂站模型给上级调度中心。上级调度中心未来态模型服务接收下级调度中心模型发生变化的厂站未来模型后，与本地未来模型映射、边界切割、比较差异后自动入库，从而形成最新的区域全网未来态电网大模型。

厂站模型具备模型颗粒度小的优点，在边界切割、模型增量比较、模型问题定位等方面，相比全模型有非常明显的优势[18-20]。因此在上下级调度间采用厂站粒度进行未来态模型的融合保证了未来模型融合过程的高效、安全。

2.2.3 基于MOM技术的实时数据共享

上级调度要接受下级调度侧发送过来的SCADA量测数据，为约定双方交互过程，这里参考E格式规约[21]，采用发布订阅到方式并通过TextMessage类型的消息体以文本字符流进行数据通信，这样有其他系统也需要某调度的数据时，可以加入分配给该调度中心与上级调度中心通信的主题(topic)获取数据，主题的命名需要全局唯一，以上下级调度系统的ip作为主题命名方式。

全数据基于E格式字符串，发送端需要在发送端启动时进行一次全数据发送，全数据发送周期为30 min/60 min。数据发送端主动发送全部遥测和遥信数据。数据格式参考“E语言格式”，同时考虑E格式到解析效率，将E格式类型实体的属性数目尽量减少，遥测数据用AnalogValue标记，按照标志-值-量测质量码即ID-Value-Quality来交换遥测数据，而遥信数据用DiscreteValue标记，按照标志-状态-状态质量码即ID-Status-Quality交换遥信数据;标志属性ID的值需对应CIM模型中量测Measurement的rdf:ID属性值，以便将量测值与系统中的量测记录匹配;两大类的质量码Quality都是1表示有效，0表示无效，遥信的状态Status是1表示合，0表示分。

数据头部使用system标记，内容包括标志区域(area)、数据类型(type)，顺序号(number)、数据时间。区域(area)表示生成数据的区域英文缩写，见“区域简称表”;数据类型(type)用于区分变化数据和全数据，全数据填写“all”，变化数据填写“change”;顺序号(number)应是连续的数字，用于表示数据包号，用于丢包检测，顺序号变化数据和全数据分开编号(1~65 535)，循环使用。数据时间按照“YYYY-MM-DDThh:mm:ss”格式表示精确到秒。

数据发送端主动发送变化的遥测、遥信数据，且周期≤2s，并带上量测状态上送，格式与全断面数据相同;对于其中某个遥信状态连续变化的，则DiscreteValue中的量测点需按照发生时间前后顺序对应由上到下输出到MOM消息字符流中。

基于MOM技术的实时数据共享方式最大的优点就是免维护。不同于传统的模型拼接交互转发点表的方式，基于MOM技术的实时数据共享根据模型融合后的RDF标志自动匹配实时数据，减少了人工维护的工作量并且能够做到上下级未来态模型的同时启用。

3 应用实践

本文介绍的大电网未来态一体化模型构建和融合技术已在国家电网公司华北分部投入应用。图5是华北网省未来态一体化建模系统的系统配置。

华北网省未来态一体化建模系统由网调未来态建模服务器、应用服务器、MOM服务器和省调未来态模型服务器构成。上述服务器都独立部署在安全I区。网省未来态建模服务器上均部署了轻量级的文件数据库。应用服务器上部署了public、data_srv、Scada等少数几个基本应用，以满足建模以及模型静态验证需要。通过MOM服务器，网调未来态建模服务器获取各省调的未来态模型，并自动进行融合操作。网调在线和各省调在线系统通过MOM服务器转发实时数据给网调未来态建模系统。

网省未来态建模系统在新建模型版本初始化操作时，通过并发访问的方式从网省在线系统数据库中抽取所需模型集，并写入未来态建模系统的文件数据库中。后续网省未来态建模系统可根据各自需要在未来版本上进行模型维护和计算。