4 配电自动化信息交互总线技术原则

配电自动化信息交互总线技术规范TechnicaIprinciplesforDistributionAutomationInformationExchangeServiceBus山东电力集团公司2010年8月前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14技术原则25技术架构36功能要求37接口规范48典型方案5附录A技术规范用图9编制说明错误!未定义书签。本规范为规范山东电力集团公司配电自动化信息交互总线技术管理而制定。制定本规范的目的是为了加强并规范山东电力集团公司配电自动化信息交互总线技术管理，贯彻信息化建设“四统一”原则，实现标准化设计，简化技木复杂度，降低系统建设与运维成本，促进系统互联互通。本技术原则由山东电力集团公司生产技木部提出并归11。主要起草单位：山东电力集团公司生产技术部批准：张方正审核：杜强、李猷民本标准起草人：张利群、李岩、王华广、郑玉实、许明、杨君仁、郭路山、丁洪建本标准由山东电力集团公司标准化委员会委托生产技术部负责解释。1范围本规范规定了山东电力集团公司配电自动化信息交互总线技术规范的术语和定义、技术原则、系统架构、系统功能等方面的要求。本规范适用于山东电力集团公司及所属单位配电自动化信息交互总线的规划、设计、建设和管理,面向对象为山东电力集团公司及所属单位业务应用建设相关人员、配电自动化信息交互总线软件开发商、各业务系统软件开发商。2规范性引用文件卜.列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 DL/T890.301-2004/IEC61970-301中华人民共和国电力行业标准，能量管理系统应用程序接口标准DL/T1080.1-2008/IEC61968中华人民共和国电力行业标准，电力企业应用集成：配电管理的系统接1标准 Q/GDW156城市电力网规划设计导则 Q/GDW370城市配电网技术导则Q/GDW382配电自动化技术导则3术语和定义下列术语和定义适用于本规范。3.1配电自动化信息交互总线EnterpriseServiceBus（简称ESB）配电自动化信息交互总线（ESB）是传统中间件技术与XML、Web服务等技术结合的产物，它提供了网络中最基本的连接中枢，是构筑企业神经系统的必要元素。3.2面向服务的体系结构Service-OrientedArchitecture（简称SOA）面向服务的架构（SOA）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接II和契约联系起来。接II是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。3.3Web服务WebServiceWeb服务是建立可互操作的分布式应用程序的新标准，它定义了应用程序如何在Web上实现互操作性。用户可以用任何语言，在任何平台上写WebServiceo3.4JAVA消息服务JavaMessageService（简称JMS）Java消息服务支持两种消息模型：Point-to-Point消息（P2P）和发布订阅消息（PubIishSubscribemessaging,简称Pub/Sub）。3.5公共信息模型CommonInformationModeI（简称CIM）公共信息模型（CIM）是一种电网模型的标准表达方式。在调度自动化系统（或其它电网自动化系统）中，电网模型是以自定义格式的数据库方式存储的。通过CIM标准可以在不同调度自动化系统之间进行格式转换，从而让一个系统中的电网模型可以让其它多个系统使用。3.6可缩放矢量图形ScalableVectorGraphic（简称SVG）可缩放矢量图形（SVG）是基于可扩展标记语言（XML）,用于描述二维矢量图形的一种图形格式。SVG由W3C制定，是一个开放标准。3.7配电自动化系统DistributionAutomationSystem（简称DAS）配电自动化系统（DAS）是实现配电网的运行监视和控制的自动化系统，具备配电SCADA（supervisorycontrolanddataacquisition）、馈线自动化、电网分析应用及与相关应用系统互连等功能，主要由配电主站、配电终端、配电子站（可选）和通信通道等部分组成。3.8生产管理系统Pov/erproductionManagementSystem（简称PMS）生产管理系统（PMS）建立的是一个以资产管理为核心，业务覆盖公司总部、网省公司、地市公司三个层面，贯穿电网输、变、配生产全过程的一体化生产管理信息平台。3.9地理信息系统GeographicInformationSystem（简称GIS）地理信息系统（GIS）是指在计算机软硬件支持下，把各种地理信息按照空间分布及属性，以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统。3.10能量管理系统EnergyManagementSystem（简称EMS）能量管理系统（EMS）是指一种计算机系统，包括提供基本支持服务的软件平台，以及提供使发电和输电设备有效运行所需功能的一套应用，以便用最小成本保证适当的供电安全性。3. 11信息交互InformationExchange遵循IEC61970/IEC61968标准，实现相关应用系统间的信息传输与交换。4技术原则4.1数据交换原则4.1.1实时系统（如DAS）应通过配电自动化信息交互总线发布实时数据服务，非实时系统（如PMS）应通过配电自动化信息交互总线调用或订阅实时数据服务。4.1.2非实时系统（如PMS）应通过配电自动化信息交互总线发布静态数据服务，当有数据更新时以消息触发机制主动上送总线，总线根据该数据服务的订阅方分发到相应的系统。4. 4.2信息集成技术原则2.1总线上各系统应遵循IEC61970公共信息模型（CIM）标准进行数据建模。4.2.2总线上各系统应遵循IEC61968接I规范进行信息交换。4.2.3统一设备编码：在建立统一信息模型过程中，必须遵循关于电力设备编码的有关规定，对所管理的设备制定一个统一的编码规则，保证设备编码的唯一性。4.2.4保证数据源唯一：为确保各种数据在所有系统中的一致性，要求同一类数据只能由相关的维护单位从一个应用系统录入。4.2.5网络安全必须满足电监安全200634号电力二次系统安全防护总体方案和国家电网调2011168号关于加强配电网自动化系统安全防护工作的通知的有关规定。4. 2.6高效的技术实现方式：基于S0A架构，实现针对CW对象模型的通用数据访问服务，通过配电自动化信息交互总线统一提供数据集成；对通用数据访问服务提供安全机制，有效地控制对象和属性的访问权限。5. 5技术架构1软件架构配电自动化信息交互总线应按照符合EEC61968标准的总线机制进行设计，采用面向服务的架构（SOA）和粗粒度的消息机制，实现各应用系统间的松耦合，各应用系统间不直接进行信息交互，而是通过总线与其它系统进行信息交互，保证信息交互的灵活性、可靠性、安全性。总线的软件结构是基于正C61968标准进行设计，总线软件整体结构按操作系统层、中间件层、服务平台层、应用功能层进行分层式设计，具体软件架构见附录A图A.L5.2硬件架构按照电网系统安全分区的要求，总线硬件架构采用双总线结构，分别部署在安全in区和安全IIIIV区，每条总线包括两台数据总线服务器、两台负载均衡器、多台接II服务器和两台维护工作站，信息量较大的可选配两台数据代理服务器（含磁盘阵列），两条总线之间部署正向和反向物理隔离装置，具体硬件架构见附录A图A.2。6功能要求6.1信息交换模型管理在满足数据一致性、标识一致性的前提下，配电自动化各相关业务系统之间应依据正C61968和正C61970国际标准进行建模和交换。在现有消息格式不能满足要求的情况卜.，总线通过信息交换模型管理软件提供相应的消息扩展功能，满足配电自动化信息交互的特殊要求。6.2CIM模型语义校验服务通过语义校验组件，完成CIM模型校验。对电力设备数据，能提供关联校验和拓扑校验功能。发现缺失的数据关联（如设备到测点的关联）或断裂的电气连接关系，及时对数据进行修补。6.3信息交互日志通过消息交互口志，实现对系统的管理、维护和纠错，避免相同数据的重复生成与传输，提高总线的运行效率。6.4实时与准实时数据传输提供高速数据传输机制，保证数据交互的需求。6.5发布/订阅机制支持正C61968消息发布/订阅、请求/应答机制，并通过服务组件中基于代理的发布订阅引擎，实现各业务系统的发布/订阅和消息路由，业务系统之间并不直接发生关系。6.6接入系统管理对接入到总线上的多个系统进行管理，能够通过系统监控软件直观浏览接入系统的名称、位置、连接参数等基础信息，能够查看各个接入系统对于公共信息模型的支持能力。提供禁用、启用等功能，对集成至总线上的系统进行控制，在某些场合能够临时禁止某个系统的数据接入总线。6.7协议转换功能实现各个系统间通讯协议的转换，支持Http、Ftp、WebSeivicesMQ、JMS等多种数据传输协议。6.8总线安全机制具备适配器身份认证、权限分配、消息加密传输，以及异常告警等安全与主动防御机制。6.9跨物理隔离传输功能由于安全UII区和安全DIIV区之间有正向/反向物理隔离装置，所以安全III区的系统和安全IILTV区的系统通过总线进行数据交换时，需要总线具有跨越物理隔离装置进行数据传输的功能。6. 10基于浏览器的管理界面基于浏览器方式实现对总线进行配置、监视和管理，如总线与适配器的管理、发布/订阅引擎的配置与管理、IEC61968标准消息的管理、消息数据库的管理、口志数据库的管理。6.11负载均衡功能多个数据总线服务器之间的集群功能不仅使服务器之间能够共享负载，并且当某一系统或网络出现故障时，能够自动进行负载均衡，而且同一集群中的服务器可以位于不同的操作系统平台和物理位置。6.12大消息处理功能当出现大容量消息或者需要传输较大的文件时，可以在接II服务器中对这些大消息进行分组或分段读取，然后依照读取顺序放入消息队列中，总线可根据放入的顺序依次读取这些大消息，然后进行整合恢复。7接口规范配电自动化信息交互总线应为各个系统提供了遵循正C61968标准的信息交互规范，通过接II适配器把各个系统连接起来，以实现各个系统的信息集成和共享，总线与各个系统信息交互情况具体见附录A图A.3所示。配电自动化信息交互总线要求部署在总线上的各个系统和总线进行接II时，需要采用以WebSeivice和JMS为主要技术进行服务设计，并遵循以下服务设计规范。7.1服务设计规范7.1.1服务提供原则业务逻辑所在应用方的项目组负责服务的开发。业务逻辑包括功能提供、数据提供、数据写入等内容。7.1.2数据格式原则数据内容和数据格式由服务提供方和服务消费方协商确定。如果服务提供方与服务消费方是一对多的关系，应遵循服务提供方提供的数据内容格式，服务消费方可以按照自身需求对改格式进行转换。并且，服务提供方应提供数据内容的全集，服务消费方可以按照自身需求对内容进行取舍。7.1.3服务设计原则7.1.3.1一致性应以在服务所有参与者间实现一致性为目标，服务一致性可以减少开发、集成和维护工作。7.1.3.2开发简单以SOA为目标的服务和流程的开发可利用成熟的中间件，依赖SOA基础结构提供问题的解决方案，如身份验证、消息转换和可靠消息交付。7.1.3.3服务应设计为可重用任何服务都可能成为可重用资产，设计时不应只关注服务的最初使用者的需求，而应该进行更为广泛的业务分析，以确定更全面的需求。7. 1.3.4服务命名时应以最大化易用性为目标最大化服务的易用性，帮助流程开发人员标识实现业务流程所需的服务和操作。建议使用服务使用者专业领域内有意义的名称，优先选用业务概念而不是技术概念。7.1.3.5服务应适应多种调用模式服务使用者通过使用各种调用模式，可以使用完全相同的代码技术来调用Web服务，服务应能支持以下调用模式： 使用SOAPoverHTTP的传统同步调用 使用SOAPoverJMS的基于消息的异步调用7.1.3.6服务具有无状态接口应该将服务设计为可伸缩旦可部署到高可用性基础结构中，服务不应为有状态型的。艮K它们不应依赖于使用者和提供者间长期存在的关系，操作调用也不应隐式地依赖于前一个调用。7.1.3.7服务应对实现细节进行封装服务粒度指服务对外暴露的功能范围。细粒度服务提供简单的业务处理，对业务流程来讲，更多有价值的服务来自于那些更底层的服务、组件和对象，通过组装实现特点业务需求。粗粒度服务通常用于满足业务流程需求，这些服务能够通过对一个或更多既有系统接I组装来建立。7.2服务命名规范7.2.1命名空间山东电力集团公司统一开发的业务应用提供的服务的命名空间（Namespace）必须遵守如下格式：“服务命名应遵守以下原则： 服务命名为英文，不能是汉语拼音的缩写。 服务的每个英文单词的首字母大写所有服务以Service作为后缀7.2.3函数命名规范函数（Operation）的命名应遵守以下原则： 函数命名为英文，不能是汉语拼音的缩写 函数的第一个英文单词的首字母小写，后续每个英文单词的首字母大写 函数的命名应为“动词+名词的形式函数命名举例：getOrdei7.2.4函数的参数格式规范一个服务可以有多个函数，每个函数最多只能有一个输入参数和一个返回值，一次数据传输量不大于500K,输入参数、返回值的格式必须遵守以下要求： 输入参数、返回值类型为字符串（String）； 输入参数、返回值内容以XML标准格式进行组织； 当输入参数、返回值为二进制格式时，需要按Base64编码进行转化；当输入参数、返回值含有的特殊字符对SOAP语义解析产生影响时，即使输入参数、返回值是字符串（String）时，也需要对输入参数、返回值进行转义。8典型方案8.1方案A同步服务，返回结果业务应用调用其它业务应用提供的服务，实时返回结果（如图1所示）。图1中各个节点说明如下： 服务提供者应用B将服务注册到企业服务总线上； 服务调用者应用A调用ESB上的代理服务； 启动代理服务； 根据配置与业务需要，进行访问控制和消息转换，将服务请求路由至业务服务； 调用注册的业务服务。 应用接收输入参数，完成处理，生成调用结果： 调用结果按照原路径返回给服务调用者。C.应用A-7企业服务总线图1.方案A示意图8.2方案B异步服务，不返回结果业务应用调用其它业务应用提供的服务，不需要返回结果（如图2所示）。图2中各个节点说明如下： 服务提供者应用B将服务注册到企业服务总线上； 服务调用者应用A通过JMS客户端发送消息到与ESB关联的JMS服务器上； ESB上的代理服务监听JMS上的队列或主题； 启动代理服务； 根据配置与业务需要，进行访问控制和消息转换，将服务请求路由至业务服务; 调用注册的业务服务。 应用接收输入参数，完成处理。Mc:i萨图2.方案B示意图8.3方案C异步服务，返回结果业务应用调用其它业务应用提供的服务，非实时返回结果（如图3所示）。图3中各个节点说明如下： 服务提供者应用B将服务注册到ESB 服务调用者应用A将异步回调服务注册到ESB上； 服务调用者通过JMS客户端发送消息到与ESB关联的JMS服务器上； ESB上的代理服务监听JMS上的队列或主题； 启动代理服务； 根据配置与业务需要，进行访问控制和消息转换，将服务请求路由至业务服务; 调用注册的业务服务；应用接收输入参数，进行处理；应用执行完毕后，调用总线注册的回调服务；0）总线经过处理（步骤同6）后，将调用返回结果通知服务调用者（应用A）o附录A技术规范用图A.1配电自动化信息交互总线软件架构图功能CIM模型应用功能层服务平台层中间件层接入系统协议转换跨物理隔离发布/订阅II总线安全la传输功能机制大消息处理功能、操作系统层信曰交换模重管曲语义校验机制信息交互实时与准买II基于浏览器负载均衡日志时数据传输功能界面信息交换路由服务Windows通信协议转倒艮务消息格式转鼬艮务数据瞬服务IBMAIX图A.2配电自动化信息交互总线硬件架构图中间件系统软件Tru64UNIXHPUNIXLINUXLIJJ：U服务器LL服务器JJLLIIIX交I换机ESB服务器负载均衡器维折T.作站数据代理服务器致据代理服务器USB服务器负载均衡器维护T.作站正/反物理隔离装置山区交：换机；接口服务器磁盘阵列慷盘阵列赢;红色儿戏住中内为5设备.接口艰务器图A.3配电自动化信息交互总线与各系统信息交互图