劉國蕊，杜景遠(yuǎn)，馮長征，許明，呂永杰，孫金華

(1.國網(wǎng)濟(jì)南供電公司，山東 濟(jì)南 250012;2.國網(wǎng)山東省電力公司 ，山東 濟(jì)南 250001)

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)，人類社會從電氣化開始走向信息化智能化，加之社會發(fā)展的步伐加快，世界政治經(jīng)濟(jì)形勢和能源發(fā)展格局發(fā)生深刻變化，能源革命的序幕已經(jīng)開啟。為了應(yīng)對全球氣候變化，從國家能源戰(zhàn)略和宏觀政策層面上，對電力系統(tǒng)的發(fā)展也提出了更高的要求，電網(wǎng)的發(fā)展面臨著前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)?！爸悄茈娋W(wǎng)”已經(jīng)成為這個未來電力網(wǎng)絡(luò)的普遍用詞，智能配電網(wǎng)已成為主要研究領(lǐng)域［1］。

我國傳統(tǒng)配電網(wǎng)管理模式缺乏技術(shù)監(jiān)控手段，只能靠人工報表等原始的管理手段，信息“由下至上”，往往摻雜水分，在管理層、決策層反而無法對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、設(shè)備狀況、運(yùn)行維護(hù)、客戶服務(wù)等信息真實(shí)情況進(jìn)行全面掌控。山東省電力公司針對智能配網(wǎng)運(yùn)營關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行大量研究，研究開發(fā)了基于配電自動化系統(tǒng)和營銷系統(tǒng)的智能配電網(wǎng)運(yùn)營監(jiān)控平臺(以下均簡稱平臺)。該平臺有機(jī)融合了分散在大運(yùn)行、大檢修、大營銷三大專業(yè)中配網(wǎng)相關(guān)的信息資源，信息共享，支持全面系統(tǒng)分析，將一個“全景、透明、實(shí)時”的配網(wǎng)展示，實(shí)現(xiàn)省、市、縣三級一體化管控，它是對傳統(tǒng)配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行管理模式的挑戰(zhàn)。

1 平臺關(guān)鍵技術(shù)研究

為全方位提高智能配網(wǎng)運(yùn)行管理水平，打造新型智能配網(wǎng)管理模式，建設(shè)全國配網(wǎng)示范省，山東省電力公司結(jié)合目前配電網(wǎng)運(yùn)營管理的現(xiàn)狀、相關(guān)系統(tǒng)使用情況、數(shù)據(jù)采集情況，以業(yè)務(wù)需求為驅(qū)動，對山東智能配網(wǎng)運(yùn)行分析功能進(jìn)行開發(fā)拓展，研究適合配電網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的智能配網(wǎng)運(yùn)營平臺總體架構(gòu)，分類規(guī)劃各應(yīng)用模塊建設(shè)。

開發(fā)智能配網(wǎng)運(yùn)營平臺的關(guān)鍵在于對企業(yè)服務(wù)總線、狀態(tài)檢測、運(yùn)行方式分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、智能化預(yù)警、可視化展示等技術(shù)進(jìn)行深入研究分析。需要改進(jìn)企業(yè)服務(wù)總線模型，增加服務(wù)帶寬控制模塊對服務(wù)的帶寬需求進(jìn)行合理調(diào)度，實(shí)現(xiàn)服務(wù)管理模塊對服務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行基于服務(wù)等級協(xié)定(Service Level Agreement，SLA)與服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)指標(biāo)的動態(tài)監(jiān)控，逐步解決應(yīng)用系統(tǒng)間信息共享與數(shù)據(jù)融合的問題［2］。

另外深化研究狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，加強(qiáng)對電網(wǎng)實(shí)時動態(tài)狀態(tài)信息的分析診斷和優(yōu)化，為電網(wǎng)運(yùn)行和管理人員提供較為全面精細(xì)的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)展現(xiàn)［3］。

2 平臺研發(fā)

2.1 系統(tǒng)定位

系統(tǒng)定位為基于相關(guān)信息系統(tǒng)的高級應(yīng)用平臺，充分利用已有系統(tǒng)軟、硬件資源，對配網(wǎng)生產(chǎn)、調(diào)度、營銷相關(guān)系統(tǒng)信息進(jìn)行整合與分析，融合智能配網(wǎng)運(yùn)營監(jiān)控最新關(guān)鍵技術(shù)，與相關(guān)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成，與市、縣配電自動化主站系統(tǒng)緊密耦合，運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘及分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)省、市、縣三級配網(wǎng)指標(biāo)橫向到邊、縱向到底的全方位監(jiān)控，目前該技術(shù)水平在全國智能配網(wǎng)運(yùn)營監(jiān)控方面處于領(lǐng)先地位。

2.2 研發(fā)方案

云計算作為一種計算基礎(chǔ)構(gòu)架的方法，通過計算、存儲和數(shù)據(jù)等資源的整合和優(yōu)化，將互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)從原來的信息服務(wù)低成本高效地延伸到包括硬件和軟件資源在內(nèi)的所有IT資源和應(yīng)用。研發(fā)了基于云計算的系統(tǒng)解決方案(見圖1)，主要是通過對省、市、縣公司基礎(chǔ)設(shè)施層的物理硬件和一系列軟件的集合，抽象物理硬件資源，實(shí)現(xiàn)對市縣公司自動化的資源管理和優(yōu)化，通過快速集成各種軟件資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、計算、分析、圖形、報表、WEB發(fā)布等云服務(wù)功能。

2.3 軟硬件設(shè)計

如圖2所示，系統(tǒng)軟硬件設(shè)計需要綜合考慮到如下因素:系統(tǒng)數(shù)據(jù)流走向是否正確、能否充分利用現(xiàn)有的軟硬件資源優(yōu)勢、能否滿足業(yè)務(wù)功能需要及信息產(chǎn)品之間相互兼容等;另外系統(tǒng)設(shè)計要求服務(wù)器集中部署在省公司，17市公司及98縣公司的配網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)通過各自的信息交互總線上傳到智能配電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控平臺，PMS系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)、95598系統(tǒng)和電網(wǎng)GIS平臺的數(shù)據(jù)通過省公司企業(yè)服務(wù)總線上傳到智能配電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控平臺。系統(tǒng)涉及到的軟硬件資源如下:平臺相關(guān)的接口服務(wù)器、負(fù)載均衡器、維護(hù)工作站、云存儲及計算服務(wù)器、數(shù)據(jù)分析云服務(wù)器、圖形云服務(wù)器、報表云服務(wù)器、Web云服務(wù)器;各市縣配電自動化系統(tǒng)、配網(wǎng)生產(chǎn)搶修指揮平臺、接口服務(wù)器、正反向物理隔離、安全Ⅰ/Ⅱ區(qū)等。

圖1 云計算系統(tǒng)解決方案

目前，J2EE平臺能夠解決系統(tǒng)后端使用的信息產(chǎn)品彼此之間無法兼容，系統(tǒng)內(nèi)部或外部難以互通的窘境。為方便應(yīng)用程序開發(fā)者將程序運(yùn)行環(huán)境與操作系統(tǒng)隔離，決定采用J2EE平臺來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。

結(jié)合區(qū)域廣泛、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并行處理，以及長期的投資收益情況，該系統(tǒng)中采用基于J2EE的三層(多層)體系結(jié)構(gòu)見圖3。

圖2 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計流程圖

2.4 業(yè)務(wù)分析

該系統(tǒng)從業(yè)務(wù)角度分為應(yīng)用層、基礎(chǔ)平臺層、服務(wù)層和信息集成層。

信息集成層通過各地市、縣的信息交互總線和省公司的企業(yè)服務(wù)總線把相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成。

服務(wù)層包括總服務(wù)層和各個地市、縣服務(wù)層，其中總服務(wù)層包括數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)計算、圖形服務(wù)、報表服務(wù)、WEB服務(wù)和數(shù)據(jù)分析服務(wù)。

應(yīng)用層通過調(diào)用服務(wù)層提供的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)全省配網(wǎng)概況、配網(wǎng)實(shí)時監(jiān)視、配網(wǎng)運(yùn)檢實(shí)時分析、配網(wǎng)運(yùn)檢統(tǒng)計分析、配電自動化應(yīng)用監(jiān)視和配網(wǎng)指標(biāo)監(jiān)控等六大功能模塊見圖4。

3 技術(shù)優(yōu)勢

技術(shù)創(chuàng)新一:針對電力企業(yè)信息系統(tǒng)普遍存在的/信息孤島問題，就實(shí)際情況研發(fā)的基于公共信息模型(CIM)，通過Web Services技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)服務(wù)架構(gòu)(SOA)集成方法，徹底解決“信息孤島”存在使得信息難以融合貫通，無法實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)作的問題［4］，技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)新突破。

技術(shù)創(chuàng)新二:該平臺高效融合可視化管理、綜合分析技術(shù)、多種系統(tǒng)等功能優(yōu)勢，克服傳統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)存在的接口不統(tǒng)一問題，采用地理圖、單線圖、儀表盤、雷達(dá)圖等多種展現(xiàn)方式和趨勢分析、對比分析等多種分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對全省配網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的直觀展示及配網(wǎng)指標(biāo)的綜合分析。

圖3 系統(tǒng)軟件技術(shù)架構(gòu)

圖4 系統(tǒng)業(yè)務(wù)分析流程圖

4 功效分析

4.1 構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)字化電網(wǎng)

該平臺能夠整合數(shù)字化電網(wǎng)資源，以標(biāo)準(zhǔn)的方式提供電網(wǎng)空間信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)資源的結(jié)構(gòu)化管理和圖形化展現(xiàn)，為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用提供圖形服務(wù)支撐，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)資源的臺帳信息、空間位置信息和電網(wǎng)拓?fù)湫畔⒌慕y(tǒng)一維護(hù)和管理，構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)字化電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)合理規(guī)劃建設(shè)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行［5］。

4.2 實(shí)現(xiàn)低壓故障的在線管控

平臺利用國網(wǎng)GIS系統(tǒng)對故障點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，提高配電網(wǎng)的可靠性［6］、安全性和經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)運(yùn)行異常及故障的實(shí)時告警。當(dāng)重過載超過一定比例時，地圖上相應(yīng)地市就是變色報警，發(fā)生故障時就會紅點(diǎn)閃爍提醒。進(jìn)一步分析，可以看到故障影響的客戶信息，停電區(qū)域、停電時間等故障停電的各類信息，真正做到了故障的在線管控。

4.3 實(shí)現(xiàn)全方位的有序用電

該平臺高效融合營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)功能，建立全面的業(yè)擴(kuò)報裝、95598業(yè)務(wù)處理等相關(guān)業(yè)務(wù)管理流程，及時發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過程中的安全隱患，為狀態(tài)檢修提供有力依據(jù)。其中設(shè)備狀態(tài)檢修主要包括基于設(shè)備全壽命周期成本(LCC)的狀態(tài)檢修、以可靠性為中心的狀態(tài)檢修(RCM)，基于風(fēng)險評估的狀態(tài)檢修(RBM)［7］。通過開展全方位狀態(tài)檢修與評價，及時排除故障，實(shí)現(xiàn)了全方位的有序用電，可指導(dǎo)高耗能企業(yè)等的合理用電，促進(jìn)節(jié)能減排。

4.4 實(shí)現(xiàn)城市綜合電壓合格率展示分析

平臺融合電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)及供電電壓自動采集系統(tǒng)功能，為電網(wǎng)調(diào)度管理人員提供電網(wǎng)各種實(shí)時的信息，并對電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度決策管理和控制，實(shí)現(xiàn)城市綜合電壓合格率展示分析功能，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行，提高電網(wǎng)質(zhì)量和改善電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性(如圖5所示)。

圖5 全省綜合電壓合格率監(jiān)控效果圖

5 應(yīng)用分析

山東省電力公司在全省推廣應(yīng)用平臺以來，全方位搭建成立了配網(wǎng)“從上至下”的管理構(gòu)架，打破了以往僅僅依靠統(tǒng)計報表的“至下而上”的管理模式，基本實(shí)現(xiàn)了對配網(wǎng)的全景化、透明化和實(shí)時化在線管理。

濟(jì)南供電公司利用平臺實(shí)現(xiàn)了對全部線路和變壓器的實(shí)時監(jiān)控和人員、車輛、物資、裝備等生產(chǎn)搶修資源的統(tǒng)一調(diào)配，配電生產(chǎn)搶修管理水平得到全面提升。另外利用該平臺有效消除公變重過載缺陷，提升配電網(wǎng)精益化管理水平。

6 結(jié)束語

主要闡述了山東省智能配網(wǎng)運(yùn)營監(jiān)控平臺關(guān)鍵技術(shù)的研究、云計算系統(tǒng)解決方案、特色功效、應(yīng)用分析等，隨著系統(tǒng)功能不斷升級完善，在智能配網(wǎng)管理中作用將愈發(fā)重要，它將高效推進(jìn)配網(wǎng)集約化運(yùn)行管理的進(jìn)程，切實(shí)提高智能配電網(wǎng)管理水平，它是電力技術(shù)革新一項(xiàng)重要成果，適應(yīng)社會發(fā)展的需求，在電力系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。

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