錢宇 沙少波

摘要：配網(wǎng)停電計劃管理直接關(guān)系到電力企業(yè)的設(shè)備安全、電網(wǎng)風(fēng)險與經(jīng)濟(jì)收益。目前停電計劃在編制時主要采取專職人員手工編排，工作量大，容易出現(xiàn)差錯的概率較高。配網(wǎng)停電計劃優(yōu)化決策系統(tǒng)是一個針對解決配電網(wǎng)停電計劃專項(xiàng)管理人員實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)停電計劃自動管理的管理信息系統(tǒng)。基于年度計劃制定、月度計劃校核等5個功能模塊，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對配網(wǎng)停機(jī)計劃的輔助決策與優(yōu)化，提高了配電網(wǎng)停電計劃管理工作的自動化智能化程度。

關(guān)鍵詞：管理信息系統(tǒng)；配電網(wǎng)自動化；停電計劃管理；字符串模式匹配；字符串模糊匹配；

中圖分類號：TP271 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）21-0178-02

Design and Implementation of Decision Supporting System for Power Cut Planning in Distribution Network

QIAN Yu，SHA Shao-bo

（State Grid Jiangyin power company， Jiangyin 214400， China）

Abstract： The management of Power Cut plan in distribution network is directly related to the equipment security， risk and profits of the power grid for power industry. In practices， the programing of power cut plan was performed manually by on-duty stuffs， which took a lot of work and brought a large probability of occurring of errors. The decision supporting system for power cut planning in distribution network is a MIS aiming for implementing automated management of power cut plan. Based on annual plan programing， monthly plan validation and the other 3 modules， the system implemented the decision support and optimization of the power cut planning and increased the degree of automation and intelligence of the management of power cut plan.

Key words： MIS； automation of distribution network； management of power cut plan； pattern matching of string； fuzzy matching of string

1系統(tǒng)需求分析

該系統(tǒng)主要是面向配電網(wǎng)調(diào)度部門計劃制定人員使用。功能上需要滿足停電計劃制定人員根據(jù)各個相關(guān)施工單位的需求，制定配電網(wǎng)停電計劃的需求。具體的要求是：年度、月度停電計劃，是由施工單位根據(jù)下達(dá)的生產(chǎn)、業(yè)擴(kuò)等要求，排出月度、年度計劃后發(fā)給調(diào)度進(jìn)行平衡。施工單位的依據(jù)來源主要有以下幾方面：1）基建工程，配網(wǎng)工程由發(fā)建部下達(dá)。2）配網(wǎng)修理、技改項(xiàng)目，由運(yùn)檢部下達(dá)。3）用戶業(yè)擴(kuò)、市政工程，由營銷部收到用戶申請審核后下達(dá)。4）變電所內(nèi)設(shè)備、35kV及以上線路的技改、修理等工程由相關(guān)的縣域檢修公司或是省檢修公司根據(jù)自己的年度計劃自行安排（既是下達(dá)部門又是施工單位）。而調(diào)度部門停電計劃制定人員對施工單位提交的停電申請，以給定的需求和原則進(jìn)行平衡后，提交調(diào)度進(jìn)行停電計劃統(tǒng)籌決策。

調(diào)度部門用來決策統(tǒng)籌停電計劃的需求包括：1）月度、年度計劃由施工單位上報后按線路、按預(yù)定時間自動歸類，生成年度、月度計劃；2）實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目來源與相關(guān)線路停電建立映射，即一個項(xiàng)目完成我需要停哪幾條線；一條停電安排進(jìn)月度停電計劃后，提示關(guān)聯(lián)的基建、技改、業(yè)擴(kuò)項(xiàng)目有哪些，年度安排分別是幾月份做。同時項(xiàng)目及相關(guān)停電可以滾動修改；3）實(shí)現(xiàn)停電重復(fù)率查找。目前主要通過人工，將下月的停電計劃與年度可靠性表格進(jìn)行比對查找，然后再備注欄里標(biāo)明，效率低且容易出錯，希望實(shí)現(xiàn)自動查找；4）重大停電指導(dǎo)窗口，就是優(yōu)先級較高的500、220kV停電計劃已經(jīng)排定，如果涉及下級配網(wǎng)停電的，必須向主網(wǎng)日期靠攏；5）雙電源用戶校驗(yàn)，即對于雙電源供電用戶，在安排停電計劃的時候不能將屬于同一雙電源用戶的兩條線路同時停電；6）可靠性數(shù)據(jù)功能：應(yīng)能查找實(shí)際重復(fù)停電項(xiàng)目，并統(tǒng)計，統(tǒng)計月度停電計劃完成率，計算公式為實(shí)際停電計劃條數(shù)/總停電計劃條數(shù)，計劃按期實(shí)施率。對已完成的停電計劃在年度計劃中進(jìn)行標(biāo)識。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 現(xiàn)狀及存在問題

配網(wǎng)停電計劃管理不僅直接關(guān)系到電力企業(yè)的設(shè)備安全、電網(wǎng)風(fēng)險與經(jīng)濟(jì)收益，而且關(guān)系到用戶的生產(chǎn)生活乃至全社會的可持續(xù)發(fā)展。據(jù)中國電力可靠性管理中心近5年對城市用戶供電可靠性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析預(yù)安排停電與故障停電之比約為7：3，其中非限電性計劃停電占預(yù)安排停電的52%。配電網(wǎng)調(diào)度部門目前停電計劃在編制時主要采取專職人員手工編排，工作量大，容易出現(xiàn)差錯的概率較高，由此“配網(wǎng)停電計劃優(yōu)化決策系統(tǒng)的研發(fā)”的課題應(yīng)運(yùn)而生。

2.2 設(shè)計原則

項(xiàng)目設(shè)計工作應(yīng)該遵循以下原則進(jìn)行：

1）安全性原則

軟件、硬件必須符合國家電網(wǎng)公司關(guān)于信息系統(tǒng)運(yùn)行的相關(guān)安全防護(hù)規(guī)定。

2）實(shí)用性原則

通過篩選、比對等功能，實(shí)現(xiàn)重復(fù)停電計劃的查找、統(tǒng)計，科學(xué)安排計劃停電時間，確保計劃停電時間安排的合理性，大大提高供電可靠性。

3）共享性原則

軟件、硬件研制、試驗(yàn)和分析的原始參數(shù)、模型、圖表等研究成果均為甲方同步共享。

4）可控性原則

軟件、硬件研制和分析、試驗(yàn)、方法、進(jìn)度和全過程要在甲方可控的范圍之內(nèi)。

5）保密原則

對項(xiàng)目研究的過程數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)嚴(yán)格保密，未經(jīng)授權(quán)不得泄露給任何單位和個人。

2.3系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

依據(jù)需求分析定義和設(shè)計原則，配網(wǎng)停電計劃優(yōu)化決策系統(tǒng)按照功能細(xì)分原則可以劃分為5個模塊。系統(tǒng)功能模塊圖見圖1。

1）年度計劃制定：系統(tǒng)核心功能模塊之一，主要功能是實(shí)現(xiàn)對年度計劃的上傳、月度計劃與年度計劃的合并、月度計劃篩選與編輯、導(dǎo)出，年度計劃編輯保存等功能。通過編輯年度計劃可以實(shí)現(xiàn)對月度計劃的編輯。

2）可靠性管理：該模塊可以實(shí)現(xiàn)對年度計劃的可靠性進(jìn)行編輯保存。所謂可靠性就是指年度計劃中對實(shí)際已經(jīng)執(zhí)行的計劃的標(biāo)注。對沒有執(zhí)行的計劃也需要標(biāo)注取消或者延期或者改期。

3）重大停電窗口管理：對110KV、220KV至500KV主網(wǎng)停電計劃對10KV線路的影響表格的編輯管理功能。支持對重大停電窗口表格的上傳與查詢。

4）雙電源用戶管理：支持對10KV線路和20KV線路雙電源用戶數(shù)據(jù)的管理。支持10KV數(shù)據(jù)和20KV用戶數(shù)據(jù)通過上傳進(jìn)行合并操作。

5）月度計劃校核：系統(tǒng)核心功能模塊之一，主要功能包括：1）通過導(dǎo)入待校核的下月月度計劃，對該計劃進(jìn)行年度計劃查重，即從年度計劃中找到過去的月度中與下月月度計劃重復(fù)的停電計劃。2）支持對月度計劃與對配網(wǎng)線路有影響的主網(wǎng)停電計劃的查詢匹配。對匹配的主網(wǎng)停電計劃，可以支持對月度計劃日期進(jìn)行調(diào)整，盡量向主網(wǎng)停電計劃的日期進(jìn)行靠攏。3）支持月度計劃與雙電源用戶信息的查詢匹配，找到月度計劃中對雙電源用戶的雙線路均進(jìn)行停電的計劃，修正錯誤計劃。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.1 Apache POI技術(shù)

Apache POI 是用Java編寫的免費(fèi)開源的跨平臺的 Java API，Apache POI提供API給Java程式對Microsoft Office格式檔案讀和寫的功能。POI為“Poor Obfuscation Implementation”的首字母縮寫，意為“可憐的模糊實(shí)現(xiàn)”。

Apache POI 是創(chuàng)建和維護(hù)操作各種符合Office Open XML（OOXML）標(biāo)準(zhǔn)和微軟的OLE 2復(fù)合文檔格式（OLE2）的Java API。用它可以使用Java讀取和創(chuàng)建，修改MS Excel文件.而且，還可以使用Java讀取和創(chuàng)建MS Word和MS PowerPoint文件。Apache POI 提供Java操作Excel解決方案（適用于Excel97-2008）。

在本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，我們主要用到了Apache POI API中的對xls文件的解析功能。通過該API，我們將excel表對象解析為Java對象，便于進(jìn)行以模糊文本匹配為主要目標(biāo)的excel表單單元格數(shù)據(jù)檢索。

3.2 字符串模糊匹配

本系統(tǒng)主要的核心功能是對停電計劃中所涉及線路信息的識別與匹配。由于線路信息是以長字符串形式填寫在月度和年度停電計劃的停電線路單元格中。字符串中有關(guān)線路的內(nèi)容具有一定描述規(guī)則但是缺乏計算機(jī)可以操作識別的規(guī)范化格式。因此，對線路信息的識別任務(wù)主要依靠字符串模糊匹配技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

字符串模糊匹配要求查找與模式串相似的串，這里的相似通過串的最短編輯距離定義。設(shè)A和B是兩個字符串?，F(xiàn)給定如字符下操作：1）從串中刪除一個字符；2）從串中插入一個字符；3）從串中將一個字符改為另一個字符。通過以上提供的操作，將字符串A 編輯成字符串B 所需的最小操作數(shù)稱為A 串和B 串的最短編輯距離，記為dist（A ，B）

俄國的Vladimir Levenshtein在上世紀(jì)60 年代就提出了用編輯距離的概念來描述兩個詞語的相似程度（編輯距離如本文第一部分所述），當(dāng)兩個詞條的編輯距離dist（A ，B）不超過給定的閾值MD（Max Distance）時，我們稱這兩個串是相似的。編輯距離越小，其相似程度越高；編輯距離越大，其相似程度就越低。

通過上述對字符串相似度的定義，我們就可以實(shí)現(xiàn)對線路信息字符串進(jìn)行以較高相似度閾值進(jìn)行模糊匹配的算法。

3.3 月度計劃查重算法流程

1）停電線路識別：為實(shí)現(xiàn)月度計劃中重復(fù)停電計劃的查詢，首先將年度停電計劃和月度停電計劃經(jīng)過poi技術(shù)將excel 文件解析為java對象。之后將年度和月度停電計劃中的停電線路根據(jù)字符串文本規(guī)則解析識別為可供匹配的線路名稱。由于對于同一條停電線路的名稱在月度計劃以及年度計劃中不同記錄中表述不完全一樣，作為線路識別時，將會保存線路名稱的所有不同表述，作為字符串模糊匹配的輸入數(shù)據(jù)源。

2）設(shè)定字符串相似度閾值：根據(jù)步驟1）中對線路的識別結(jié)果，設(shè)定字符串相似度的初始閾值，用以對字符串進(jìn)行模糊匹配。初始閾值設(shè)定的依據(jù)包括待匹配的線路名稱字符串的長度平均值、線路名稱中較多重復(fù)的字符（如“線”）、線路名稱是否包含英文和數(shù)字等。

3）重復(fù)停電線路匹配：根據(jù)步驟2）設(shè)定的初始字符串相似度閾值，利用字符串模糊匹配算法，對年度和月度停電計劃中所有停電線路的記錄進(jìn)行匹配，并輸出匹配中間結(jié)果。然后根據(jù)匹配結(jié)果判斷匹配的合理性，包括匹配結(jié)果中的相同字符串長度與線路名稱字符串平均長度的差值是否過大、匹配結(jié)果字符串是否是線路名稱字符串中最多出現(xiàn)的短字符、匹配結(jié)果中的字符串是否出現(xiàn)在大多數(shù)停電計劃線路名稱描述中（如出現(xiàn)“開關(guān)及線路”字符串，在幾乎所有停電計劃中均出現(xiàn)）。對于合理匹配結(jié)果將會直接輸出，對于不合理匹配結(jié)果將會重新設(shè)定字符串相似度閾值，然后重復(fù)步驟2）、3）的操作。

4 結(jié)論

在配電網(wǎng)停電計劃管理工作中，如何有效統(tǒng)籌安排各條線路的停電計劃，一方面保障工商業(yè)和居民用電安全和穩(wěn)定性，減少不必要的停電給生產(chǎn)生活帶來的打擾，一方面又可以保障電力線路和系統(tǒng)的完全穩(wěn)定運(yùn)行，成為一項(xiàng)非常重要的課題。在以往的生產(chǎn)實(shí)踐中，對配電網(wǎng)停電計劃的管理工作，主要依靠計劃管理人員收集以excel等數(shù)據(jù)文本形式存在的大量計劃數(shù)據(jù)，利用人工方式進(jìn)行比對，工作量巨大且容易出錯。通過配網(wǎng)停電計劃優(yōu)化決策系統(tǒng)的開發(fā)上線，有效地解決了單純依靠人工統(tǒng)計方法造成的大量人力消耗和差錯率高問題，為提高配電網(wǎng)停電計劃管理工作的自動化智能化程度提供了有效的工具和方法支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] 俞文躍， 張長勝. 基于Web Service三層體系結(jié)構(gòu)的庫存管理系統(tǒng)的開發(fā)[J]. 福建電腦， 2008（12）.

[2] 汪旭敏， 陳曉川， 楊建國， 李蓓智. 基于WEB的庫存管理系統(tǒng)的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)[J]. 機(jī)械設(shè)計與制造， 2008（1）.

[3] 呂彥斌. 基于Web Service的分布式公安派出所管理信息系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 青?？萍迹?2008（2）.

[4] 楊春金， 李景松. 基于OLE的Excel動態(tài)報表技術(shù)研究及應(yīng)用[J]. 交通與計算機(jī)， 2005（6）.

[5] 殷鳳琴， 王新鋼. Excel在會計報表處理中的應(yīng)用[J]. 中國管理信息化：綜合版， 2006（3）.

[6] 牛永潔， 張成. 多種字符串相似度算法的比較研究[J]. 計算機(jī)與數(shù)字工程， 2012（3）.

[7] 劉兵， 扶曉， 陳柳巍. 字符串近似匹配查詢技術(shù)綜述[J]. 電腦編程技巧與維護(hù)， 2012（8）.

[8] 劉許剛， 黃海， 馬宏. 一種基于分段匹配的字符串匹配算法[J]. 計算機(jī)應(yīng)用與軟件， 2012（3）.