供电企业辅助决策支持系统架构应用研究

崔奇明，郭绪龙，李 博，许 斌

(1．鞍山供电公司，辽宁 鞍山 114001;2．北京富兰格电力技术有限公司沈阳分公司，辽宁 沈阳 110016)

国内外一些机构和公司已经对智能电网下信息化相关标准和体系作了研究、制定与发布。如IBM提出了“智能电网”解决方案［1］，并实施了“电网评估与改造项目辅助决策系统 (iGAP)”［2］。赛迪公司对“智能电网下的电力信息化体系”做了研究［3］。许多网省公司随着各主营业务重点信息系统的深化应用，在各专业方面信息化程度已经能够基本满足企业运营需求，而在专门面向地市(县)基层供电企业生产经营综合分析与辅助决策方面，仍缺乏全面性、规范性与实用性并重且符合基层企业实际需求的系统应用。

鞍山供电公司通过对供电公司运营管理层面辅助决策支持系统基本架构等进行研究，从而对智能电网下市级供电企业辅助决策支持系统进行了建设及应用。

1 架构与系统研究总体构思

在国网公司ERP、PMIS、SG186营销等系统运行的基础上，应研究并建设辅助决策支持功能群(其中可嵌入专家系统或具有专家系统理念)。一般应包括:电网规划与建设辅助决策支持功能、电力调度辅助决策支持功能、生产辅助决策支持功能、营销辅助决策支持功能等。各辅助决策支持功能可构成一个辅助决策支持平台，或各功能也可分别嵌入到相关的业务系统中。下面给出基于生产及营销的辅助决策支持系统建设目标、功能与基本架构等。

1.1 总体目标

1.1.1 建立全面、规范、灵活、实用的数据模型体系

a． 基于国网公司企业共享数据模型 (SEGCIM)，建立符合省市公司两级需求的企业共享数据模型。

b． 建立基于多级Cube树的企业数据仓库模型。

c． 建立基于业务规则的知识库模型。

d． 建立相关业务模型库和方法库。

1.1.2 建立符合供电企业精细化管理需求的辅助决策支持平台

a． 集成化、可定制、多粒度的核心业务数据展现平台。

b． 符合业务习惯，自定义与自动化相结合的自动分析报告平台。

c． 基于OLAP、多级 Cube树、数据挖掘的分析平台。

d． 基于人工智能 (专家系统)技术、模糊技术的分析平台。

1.1.3 一级部署，多级应用

a． 数据中心存储、应用服务器均设在省公司，向市级公司及其他各级单位提供相应应用。

b． 分析应用层、数据交换层通过ESB针对市及下属各级单位需求提供相应应用。

c． 各级应用通过专用网络访问分析应用层、数据交换层。

d． 为确保各级单位使用应用的稳定顺畅，在省公司设立应用高速缓冲节点。

1.2 总体功能

总体功能建设考虑如下 (见图1):从地市(县)基层单位实际需求出发;以同业对标、业绩考核及基层单位实际需求为业务基础;以现有11大专业应用信息系统为数据基础;采用信息整合、数据仓库、商业智能等技术手段;建立指标展示分析、自动分析报告和例会汇报支持平台。

1.3 基本架构

根据总体功能，给出基本架构示意图如图2。

1.3.1 数据获取层

多种策略有机结合的数据获取，可采用Java、Sql、PowerCenter等实现。

a． 作用。负责将分布的、异构数据源中的数据清洗、转换、集成，加载到数据交换层以及数据仓库中。

b． 方式。根据实际情况采用套装工具和自主开发相结合方式构建。

图1 总体功能结构图

图2 基本架构图

c． 核心。多种数据处理调度策略有机结合。

d． 获取策略。实现策略:使用成熟数据获取套件构建 (PowerCenter)，使用 Sql、Java等非套装工具定制开发;调度策略:触发方式为定时触发、事件触发;更新方式为增量更新、全面更新。

e． 数据源。ERP系统，SG186营销系统，PMIS系统等。

1.3.2 企业共享数据交换层

基于SG－CIM公共数据模型，可采用Oracle 10G等实现。

实现目标:集成部署于省公司和供电公司本地的核心业务系统数据，形成统一企业信息视图并提供给各个业务应用系统使用，实现业务应用系统间的数据共享。

实现原则:基于SG－CIM模型和编码规范，充分考虑省市两级实际需求进行扩展;作为省公司下级单位，还应充分考虑省公司纵向交换、管理、监控等各方面需求进行扩展;遵循国网规范，建设统一的信息共享交换接口和服务标准。

1.3.3 企业数据仓库层

基于多级Cube树，可采用Oracle 10G、Sybase IQ等实现。

a． 为辅助决策支持系统和联机分析应用的结构化数据环境，对数据进行有效集成，按多维模型(Cube)予以组织，以便进行多角度、多层次的分析。

b． 采用多级Cube树模型的思路进行建设。

c． 当维度、层次较多，数据量较大时，可对各分析对象建立各自Cube;按效率对Cube进行合理拆分;各Cube按逻辑关系组成树状结构。

d． 以企业运营核心业务重点指标为导向，以发现问题与分析问题为目的。

e． 以SG－CIM本地扩展为数据基础，从业务上满足企业管理决策需求，从技术上满足功能、效率等方面需求。

f． 实施数据挖掘，为知识库提供内容。1.3.4 知识库层与模型和方法库

a． 存储各业务类型规则等，用于各种推理及模糊处理。

b． 存储相关模型和方法，为公共数据模型提供模型和方法等。

1.3.5 辅助决策支持应用特点

可采用开发语言如 Java，应用服务器如Weblogic Application Server。

a． 核心业务数据展现平台。

b． 基于多级Cube树的分析平台。

c． 自动分析报告平台。

d． 个性化用户工作区。

e． 辅助决策支持应用技术可基于如下:基于存储相关模型和方法的数据库，即模型和方法库;基于数据仓库DW的联机分析处理OLAP(如多维分析)及数据挖掘DM技术;基于人工智能 (专家系统)技术、模型技术，如基于Visual Prolog的ESTA、PRO/3，基于Java的Jess或其他工具等。

2 基于SG－CIM模型和编码规范的扩展研究

2.1 企业共享数据交换层的扩展研究

属性扩展:满足地市公司操作、管理、决策需求，属性扩展到周、日。明细数据交换需求，支持细粒度数据分析。实体扩展:满足地市公司个体化需求，实体扩展到台区实体。

2.2 企业数据仓库应用的扩展研究

2.2.1 粒度扩展

图3 粒度扩展示例

在国网相关典设、规范基础上，对数据模型粒度进行深入扩展，使之符合地市及以下级别单位需求，粒度扩展示例如图3。如单位扩展到区 (县)公司、线路、台区、用户;时间扩展到周、日。

2.2.2 模型扩展

对典设未涵盖的地市及以下级别单位的个性化需求，遵循国网规范，扩展数据模型。模型扩展示例如图4，如损失分析扩展到了不平衡率及台区损失。

图4 模型扩展示例

2.2.3 模型拆分

从应用侧重点、应用效率、负载等多方面考虑，可将同一分析对象再拆分。模型拆分示例如图5，即拆分为省市两级模型。

图5 模型拆分示例

3 辅助决策支持应用功能特点

3.1 核心业务数据展现平台

图6 核心业务数据展现

系统以同业对标体系、业绩考核体系和地市基层单位实际需求确定核心指标，以地市 (县)为基本单元，层层深入至线路、台区，集成性展示基层企业核心指标状态。通过多种比较手段评价指标情况，进而形成企业整体运营情况评分，全面反映运营现状 (见图6)，满足基层供电企业管理层、决策层及时、准确、直观获取企业生产经营信息的迫切需求。

3.1.1 平台特点

a． 集成化、可定制、多粒度。

b． 基于可视化，考虑电力数据特点，提供合适的数据表现形式。

c． 在有限的界面下全面准确直观反映运营状态。

d． 基于角色，用户自定义。

e． 快速灵活地应对复杂多变的实际需求。

3.1.2 应用背景与应对方案

a． 核心指标分散于各专业、各系统—集成化。

b． 对不同指标，要求的深度和精细程度不同—多粒度。

c． 数据量大、复杂、多维，展示、操作要求高—可视化。

d． 需求场景多样，需求多变—可定制。

3.1.3 可视化

a． 意义:有效洞察数据内含信息、确定内在关系与规律;直观揭示与理解抽象数据中包含的规律;摆脱直接面对大量无法理解的抽象数据的被动局面。

b． 手段:雷达图、泡泡图、鱼骨图、区域图等。

c． 特点:交互性、多维性、可视性。

3.2 基于多级Cube树的分析平台

系统以数据仓库层多级Cube树模型为数据基础，按照“综合分析—钻取分析—影响因素分析”的步骤，以指标数据为起点，通过比较 (同比、环比、计划比等);发现问题;再通过对指标不同维度、不同影响因素的层层钻取分析，剖析问题原因，定位影响因素;还可将影响因素作为新的分析对象进一步分析，层层深入、不断细化，直至影响指标的根源。

3.3 自动分析报告平台

系统以现有月例会汇报、 《经济活动分析报告》等为基础，通过预定义模板方式，集成各系统数据，自动生成内容，大大提升汇报、报告的自动化、统一性和规范性。按照“供电公司—各分公司—营业所—线路—台区—用户”的实际业务管理模式，逐级展示相应量、价、费等营销重点指标实时 (准实时)的统计与分析数据。

3.3.1 平台特点

a． 满足企业核心业务的周期性分析、报告需求。

b． 用户定制，自动发送。

c． 全局、分业务。

d． 多级应用。

3.3.2 定制报告及发布

a． 定制形式与内容。

b． 定制报告周期。

c． 定制接收部门或人员。

d． 定制发送手段。

e． 发布报告，按时自动生成及发送。

4 专家系统应用研究

专家系统工具ESTA是构造咨询和决策支持系统的一个独立环境［4］。ESTA支持混合确定性推理，知识库由一些节、参量和规则等组成。通过对Windows及Web版ESTA的汉化及功能扩展，研究ESTA与数据库的连接，从而构建基于ESTA的变压器状态评估专家系统。图7、图8为基于ESTA及Windows(或Web)的变压器状态评估专家系统应用研究截图。

图7 人工神经网络计算结果

图8 选择主题界面

PRO/3也是一种专家系统工具。对PRO/3中Prarmeter Rule部分功能进行了修正，并实现了一个电流互感器选购评估专家系统［5］。系统给出用户选购所偏爱的电流互感器的一种符合程度 (隶属度)描述，以帮助用户做选购决策参考。通过句子的推演，经过多个规划调用与运算而最终给出知识库中电流互感器的参考值。

5 结束语

所研制的辅助决策支持系统已在鞍山供电公司运行，并在辽宁省电力有限公司系统内推广应用。辅助决策支持系统基于数据模型、方法、知识，因而如何得到它们是辅助决策支持系统建设成功的关键。生产与营销管理等由于多年积累，历史数据数量巨大，生产与营销专家的经验是宝贵的知识源，因此，辅助决策支持系统应用的前景广阔。辅助决策支持系统的建设与应用还需要进行深入研究，还要研究人工智能、专家系统技术融入到辅助决策支持系统中的实际应用。系统面向地市 (县)基层供电企业综合分析应用，针对业务特性设计直观界面，自动生成汇报报告，高度扩展企业数据仓库，尤其在信息的细粒度分析上，对市级供电企业精益化管理具有不可替代的应用。建设包括“省—市”各级电网深层分析的辅助决策支持系统是智能电网中信息化支撑的必要基础和重要组成部分。

［1］ IBM．建设智能电网创新运营管理——中国电力发展的新思路白皮书 ［EB］．2006．

［2］ IBM．智慧的电力解决方案［EB］．国际电力网．http:∥power．in-en．com/html/power-1044104464809510．html．，2010．

［3］ 赛迪顾问股份有限公司．智能电网下的电力信息化体系研究［EB］．能源产业研究，2009，5(3)．

［4］ Cui Qiming，Cui Shuting，Guan Zuyuan，Sun Wentao．Expert System based on ESTA and Guide for Condition Evaluation of Transformers［C］，International Conference on Energy，Environment and Sustainable Development，2011．

［5］ QiMing Cui，Sheng Wei Liu，Hong Xing Liu，Zhi HaiWang．Application Research of the Production System-type Expert System Shell Pro/3 under Smart Grid［C］，IEEE PES ISGT ASIA 2012．