CN204425403U - 一种配电自动化架构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种配电自动化架构，包括网络交换机，所述网络交换机分别连接有应用服务器、oracle服务器、数据库、地图服务器、f5负载均衡器；所述应用服务器包括生产管理系统Weblogic应用服务器组、空间信息应用服务器、配网专题图成图应用服务器；所述oracle服务器通过光纤交换机与SAN储存系统连接；所述配网专题图成图应用服务器能采用单台或多台64位Linux小型机方式进行配置。采用上述方案后，可支持电网业务量快速发展的需要。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统领域，特指一种配电自动化架构。
背景技术
配电是电力系统中直接与用户相连并向用户分配电能的环节。 配电布局如果比较混乱，会不便于配调人员进行日常调度工作，影响正常配电自动化相关工作，因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种配电自动化架构，本案由此产生。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种配电自动化架构，方可支持电网业务量快速发展的需要。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种配电自动化架构，包括网络交换机，所述网络交换机分别连接有应用服务器、oracle服务器、数据库、地图服务器、f5负载均衡器；所述应用服务器包括生产管理系统Weblogic应用服务器组、空间信息应用服务器、配网专题图成图应用服务器。
进一步，所述应用服务器主要用于部署应用中间件软件平台，运行业务应用，负责业务逻辑的处理，以及大量的用户请求、数据库访问，要求具有较高的处理速度和可靠性。
采用上述方案后，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
保证电网GIS平台（PMS配网专题图）与配电自动化系统对电网结构描述的一致性，达到配电网整体如一的目标。
附图说明
图1是本实用新型的构架示意图；
标号说明
生产管理系统Weblogic应用服务器组1，空间信息应用服务器2，
配网专题图成图应用服务器3，oracle服务器4，数据库5，
地图服务器6，f5负载均衡器7，网络交换机8，核心交换网9，
光纤交换机10，SAN储存系统11。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
技术架构设计
设计原则
电网GIS平台（PMS配网专题图）与配电自动化系统集成模块建设应采用国际先进、成熟的IT成果，结合电力生产经验和实践成果，保证系统在国内相应领域内具有领先的技术水平。系统实现过程中，应该遵循如下技术要求：
1.先进性
系统的实现应参考国际标杆并结合现状，采用先进可靠的设备和技术，确保系统的先进性和成熟性，保证投资的有效性和延续性。
2.安全可靠性
系统必须要达到企业级的安全标准，提供良好的安全可靠性策略，支持多种安全可靠性技术手段，制定严格的安全可靠性管理措施。
3.开放性
系统应基于国内外业界开放式标准，进行全国统一规划，为未来的业务发展奠定基础。
4.可扩展性
系统应具备灵活的可扩展性，具备方便适应业务需求的变化、迅速支持新业务的能力。
5.可伸缩性
系统应具备良好的可伸缩性，系统性能及并发处理能力对主机设备具备平滑的扩展能力，支持业务量快速发展的需要。
6.易使用性
系统应易于使用与维护，具备良好的用户操作界面、人性化的管理工具和完备的帮助信息。
在总体技术要求的指导和约束下，系统设计实施核心技术采用组件技术实现，考虑在性能、可靠性、易使用性等质量要素间的综合平衡，保证技术目标的顺利实现。
设计要求
基于J2EE的架构设计
按照“SG186”工程建设的技术要求和信息技术发展趋势，电网GIS平台（PMS配网专题图）与配电自动化系统集成采用技术先进性与成熟性相结合的J2EE的多层技术构架，以提高系统的灵活性、可扩展性、安全性以及并发处理能力，同时，通过一体化平台实现与企业内部业务应用系统全面集成。
基于SOA的设计理念
SOA(service-oriented architecture)是面向服务的体系结构，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口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它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。这种具有中立的接口定义（没有强制绑定到特定的实现上）的特征称为服务之间的松耦合。松耦合的好处有两点，一点是它的灵活性，另一点是，组成整个应用程序的每个服务的内部结构和实现逐渐地发生改变时，它能够继续存在。
基于组件技术设计
1.组件式系统
PMS配网专题图与配电自动化系统集成模块的设计利用基于组件的开发理念，由一系列独立部署的组件组成。组件设计应该满足以下要求：
组件多实例运行：应该尽量满足对每一个组件都可以同时运行多个组件实例的需求，以保证系统的高可靠性与可伸缩性。
组件粒度合理确定：应综合考虑系统性能、扩展性等方面的因素，同时兼顾系统在部署、维护和管理等方面的要求，合理确定组件粒度。
组件接口定义稳定：应充分考虑组件间接口稳定性，使用XML或者类似的结构，以保证接口传输参数与内容的可扩展性。
2.高内聚、松耦合原则
系统设计须遵循高内聚、松耦合原则。组件之间保持松耦合状态，组件的具体实现方式对使用者透明，在组件内部所实现的功能与结构保持高度逻辑相关性的同时，保证组件间的相互独立性。
3.共享信息服务
系统必须提供独立于业务的共享信息服务。共享信息服务遵循企业的数据模型规范，通过企业级信息集成平台，实现电网GIS平台（PMS配网专题图）与配电自动化的应用集成。
4.业务过程与组件实现分离
应综合考虑业务过程与组件实现的分离原则，建议利用流程管理、策略管理和界面集成技术，动态地定义系统的行为以实现系统功能。应用此种技术在获得灵活性与可扩展性的同时，也应当充分预见其对系统性能带来的影响。
5.分布式、面向接口访问
实现组件的分布透明访问机制。组成系统的组件实例可以部署在一台或多台主机上。组件提供的服务访问对分布地点、位置透明，服务使用者通过组件的逻辑名称即可获取服务而与组件所在主机的物理位置无关。
数据层
电网GIS平台（PMS配网专题图）与配电自动化系统集成以生产管理系统和电网GIS平台为基础构建，其应用数据层数据主要包含四部分：一部分为PMS配网专题图与配电自动化系统集成应用数据库5（与生产管理系统共用），主要由专题图数据、配网异动及审核数据数据组成，为上层的业务数据访问提供信息源；第二部分为电网设备数据，其提供电网设备台帐、电网设备拓扑数据；第三部分为空间数据，主要存储基础地图数据、电网地理空间数据；第四部分为非结构化数据，主要存储非关系型数据，用于文件、图片、照片等的数据存储。
数据访问层
生产管理系统的数据访问层提供平台基础数据、业务数据的统一访问管理；电网GIS平台（PMS配网专题图）通过统一的数据访问接口维护存储在数据库5和文件中的矢量图形数据、栅格数据、电网拓扑数据、属性数据等。
应用服务层
应用服务层提供平台基础服务及各类业务应用服务。服务通过封装逻辑组件实现，也可以调用其他业务系统的服务来实现部分功能。这些服务可供界面层各类应用，也可通过企业服务总线对外发布，供外围应用系统调用。
应用逻辑层
应用逻辑层主要包括：电网GIS平台（PMS配网专题图）与配电自动化系统集成应用业务逻辑组件和GIS平台应用服务组件两部分。
电网GIS平台（PMS配网专题图）与配电自动化系统集成逻辑组件构建在电网GIS基础平台及生产管理系统平台之上，作为数据层和表现层之间连接的桥梁。它涵盖了图形可视化及业务逻辑功能封装，其中的部分功能的实现可以通过企业服务总线调用其他业务系统功能实现。表现层可以直接调用这些逻辑组件实现各类应用功能。
GIS平台应用服务组件提供各类电网空间信息服务和图形应用组件，主要包含图形浏览服务、专题图服务、查询定位服务、电网分析服务、空间分析服务和高级应用服务构件，这些服务可以被界面层各类应用调用。
表现层
电网GIS平台（PMS配网专题图）与配电自动化系统集成模块的表现层包括图模服务接口、图模校验信息服务、图模审核信息服务、配网异动及审核、配网成图、系统管理工具等功能，系统采用B/S方式。系统管理工具提供系统管理功能，实现对电网GIS平台（PMS配网专题图）与配电自动化系统集成模块各类系统数据的配置和管理等，其他功能模块实现电网GIS平台（PMS配网专题图）与配电自动化系统集成模块业务功能。
涉及的关键技术应用
企业服务总线
应用集成基于服务总线架构，以面向服务体系 SOA作为项目的整体结构体系。应用集成使用企业服务总线接入信息管理大区各业务系统，并以WebService/JMS的方式与信息交换总线网关进行交互，解决不对称部署的业务系统集成问题。
基于IEC 61968/61970国际标准体系
应用集成基于IEC 61968/61970国际标准体系，以服务和消息为基本单元对不同业务系统的信息交互进行封装，建立服务提供端与消费端之间的服务协同。应用集成将电网资源数据进行一体化设计和统一建模，实现数据的统一表达和信息共享。
安全隔离代理服务
应用集成通过信息交换总线安全隔离代理服务，跨越生产控制大区和信息管理大区进行数据交换，彻底解决隔离区的透明访问问题，实现穿越隔离装置的跨区信息交互。
消息适配器
应用集成通过使用信息交换总线消息适配器，解决不同区域消息规范差异问题，使得生产控制区和信息管理区总线进行通讯和数据传递
组件化设计
信息交换总线采用组件化的设计思想，所有功能均被抽象和封装为组件，相关组件在一定的规约下组装后实现完整的业务功能。组件化的平台结构有利于系统功能的扩展，同时更大程度上提高业务功能实现的复用性。
WebService技术
WebService是一种远程对象访问技术，使用简单的 HTTP/HTTPS协议和SOAP、WSDL、UDDI等协议访问服务端发布的特定地址，以XML为传输媒介，获得数据的技术。这种成熟技术，经过长时间的发展，已经成为B/S架构中的普遍应用的交互手段。在使用这种技术时候，需要注意对交互的XML进行加密处理。
性能优化技术
从提高性能的手段上来看，一个是通过提高硬件配置，另外是通过改进应用软件的设计和算法，从长远来看，单纯靠添加硬件来提高性能很难获得好效果，虽然有可能暂时解决眼前的性能危机，但问题仍旧存在，一旦负载增加了又会出现，而且配置的提高必然带来总体投资的增加。因此，系统性能提高，更为主要的因素应当是整个系统的性能优化和应用软件设计优化方面，IT架构设计方面的性能优化技术主要包括集群技术、缓存技术等。
集群技术应用
高性能集群
高性能集群指负载均衡技术，负载均衡技术的设计必须保证当发生服务中断情况下保证对用户的可用性,关键是找到一种能够满足目前和未来应用需要的解决方案，保护当前和未来的投资。
目前常用的负载均衡技术主要包括“基于NAT的负载均衡技术”、“循环复用DNS负载均衡技术”、“通过代理服务器实现负载均衡”以及“基于第四层交换的负载均衡技术”等。
其中“基于第四层交换的负载均衡技术”实现了在网络交换机8的硬件MAC层（Layer2）和Layer3上的负载平衡，利用虚拟交换技术完成将来自外部的初始连接请求与内部的多个地址相联系处理，从而建立起一种虚拟连接进行数据交换。因此具备第四层交换能力的交换机，实质上就是一个硬件负载均衡器，通过将数据包发送到目的计算机的相应端口中，完成来自Web服务器的负载均衡。
目前“基于第四层交换的负载均衡技术”的应用加速平台已经被广泛使用在银行、电信、移动等各个领域的IT架构设计中，并取得了非常良好的效果。应用加速平台部署后，系统可以根据负载情况动态无限制进行应用服务器的扩充，实现将负载较重的应用服务器的连接转移到新扩容的应用服务器上进行处理的功能。
电网GIS平台（PMS配网专题图）与配电自动化系统集成模块的应用服务器部署设计应通过负载均衡器来完成WEB应用层的负载均衡，目前业务典型的产品包括Juniper、F5 Networks、Foundry Networks、HydraWeb以及RADWare等。
高可用性集群
集群技术利用多台服务器的冗余使客户机与硬件或者软件故障隔离开，集群中的多台服务器可以提供相同的服务，如果某台服务器发生故障，另一台服务器可以接管。从发生故障的服务器自动切换到正在运行的服务器的能力，可以保证对客户机而言具有应用程序的无缝可用性，而无需客户机知道出现了问题。此技术解决了关键业务的单点故障和故障冗余处理。
电网GIS平台（PMS配网专题图）与配电自动化系统集成模块的高可用性集群主要包括应用服务器集群，可以根据业务发展动态地将新的服务器添加到集群中。
缓存技术
电网资源的图形化及地理矢量具有数据量大（包含业务数据和地理信息数据）且并发性强的特点，数据集中部署模式对网络压力较大，而且有些用户网络带宽不能满足实时传输大量图形图像数据的要求，因此需要采用本地缓存技术减少网络传输的数据量，提高系统运行效率和可用性。
另外使用频率较高但数据量较小的频繁读取操作（如编码、配置获取等场景），非常容易造成数据库5的负荷瓶颈，需要对该部分操作进行相关的优化处理。
在应用服务器上采用缓存技术可实现上述要求，其实现原理就是获取数据时，到应用服务器的缓存里取，如果没有发现则再到数据库5里获取，并把数据放入缓存，最后都返回数据。这样避免对数据库5的频繁获取操作，通过牺牲应用服务器的少量内存来换取数据库5的频繁I/O操作以提高整个系统的性能。
基于地名库的检索技术
地名数据库5是存储空间信息的关系型数据库5，它对基本比例尺地形图上的各类地形进行注记，连同其汉语拼音及属性特征录入计算机建成的数据库5。由于一个地区或城市的地名数据库5包括了道路、水系、居民地、绿地等一系列基本的空间数据，也同时包括了医院、学校、企业等大量的业务信息，数据量非常大。而各类空间数据与属性数据的关系又非常繁琐，造成了空间数据在数据库5中复杂的组织形式，如何通过对数据库5的海量数据有效组织和管理，实现对其快速检索查询面临着很大的挑战。
通过对空间数据和海量的属性数据建立一种N叉树型的地名索引组织形式进行管理，在服务器上的存储方式根据空间区域和行政区域的不同，对空间区域以地名索引的形式进行分层分级划分；同时根据海量地名属性数据的拼音头首字母进行组织二次索引，建立与空间交叉的二维模型；其次针对海量属性数据的分类、查询应用频度等建立N维度索引，进而加快检索速度与检索精度。
物理架构方案
PMS配网专题图与配电自动化系统集成是由省公司运检部委托温州供电公司统一开发部署。为提高开发调试及发布效率，同时为避免影响其他业务功能正常运转，需要在生产环境为PMS和配网专题图成图单独搭建一套应用环境；数据库5与现有生产业务应用共享同一数据库5，利用原生产数据库5的软硬件环境。PMS配网专题图与配电自动化系统集成模块应用建设采用省集中部署模式，逻辑部署视图如图所示：
一种配电自动化架构，包括网络交换机8，所述网络交换机8分别连接有生产管理系统Weblogic应用服务器组1、空间信息应用服务器2、配网专题图成图应用服务器3（电网特种图）、oracle服务器4、数据库5、地图服务器6、f5负载均衡器7；所述oracle服务器4通过光纤交换机10与SAN储存系统11连接。
现有应用服务器与数据库5共享，利用原生产数据库5的软硬件环境，采用集中部署模式，该构架通过f5负载均衡器7用于合理的分配网络中的业务连接到核心交换网9（客户端）上。
应用服务器主要用于部署应用中间件软件平台，运行业务应用，负责业务逻辑的处理，以及大量的用户请求、数据库5访问，要求具有较高的处理速度和可靠性。
上述方案可支持电网业务量快速发展的需要。
上述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。
Claims (2)
1.一种配电自动化架构，其特征在于：包括网络交换机，所述网络交换机分别连接有应用服务器、oracle服务器、数据库、地图服务器、f5负载均衡器；所述应用服务器包括生产管理系统Weblogic应用服务器组、空间信息应用服务器、配网专题图成图应用服务器；所述oracle服务器通过光纤交换机与SAN储存系统连接；所述配网专题图成图应用服务器能采用单台或多台64位Linux小型机方式进行配置。
2.根据权利要求1所述的一种配电自动化架构，其特征在于：应用服务器主要用于部署应用中间件软件平台，运行业务应用，负责业务逻辑的处理，以及大量的用户请求、数据库访问，要求具有较高的处理速度和可靠性。
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| CN106921702B (zh) * | 2015-12-25 | 2019-11-08 | 中国电力科学研究院 | 一种基于面向服务的配电网信息物理系统 |
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