基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)流管理機制的中低壓配電網(wǎng)分析輔助系統(tǒng)

劉杰榮 孔祥軒 陳黎麗 張?zhí)觳? 曲金海

【摘 要】為解決當前配網(wǎng)改造工作缺乏支撐平臺的問題，結(jié)合配網(wǎng)設備改造工作的實際特點，通過應用流程標準化技術(shù)和工作流技術(shù)，設計并系統(tǒng)構(gòu)建了基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)流管理機制的中低壓配電網(wǎng)分析輔助系統(tǒng)，包括配電網(wǎng)信息管理、現(xiàn)狀分析及增容改造三個子模塊。實際應用表明，該系統(tǒng)能有效提高中低壓配電網(wǎng)設備現(xiàn)狀分析和設備改造分析的業(yè)務能力，增強配網(wǎng)生產(chǎn)臺賬數(shù)據(jù)維護的實用性。

【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)分析輔助系統(tǒng)；數(shù)據(jù)流；統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理；協(xié)同工作；設備改造

1.引言

配電系統(tǒng)是城市現(xiàn)代化建設的重要基礎設施，具有投資大、設備多、結(jié)構(gòu)復雜、對用戶供電可靠性影響大等特點。同發(fā)電和輸電系統(tǒng)相比，我國的配電系統(tǒng)基礎還比較薄弱；同發(fā)達國家配電系統(tǒng)相比，我國配電系統(tǒng)還存在損耗高、供電質(zhì)量差、供電可靠性低等顯著問題。由于配電系統(tǒng)規(guī)模龐大、設備眾多，對于我國一個中等規(guī)模的城市來說，其配電線路往往達到數(shù)百上千條之多，而相關(guān)配電設備更是數(shù)以萬計，采用手工方式很難對設備改造項目的具體設備問題給予跟蹤。

近年來，隨著電力企業(yè)信息化建設的不斷深入，各類配電生產(chǎn)信息系統(tǒng)逐步投入運行，這在一定程度上促進了配網(wǎng)運行管理水平的提升，同時也積累了一定量的實際數(shù)據(jù)。由于缺乏對配網(wǎng)設備的現(xiàn)狀情況進行分析的支撐工具，配網(wǎng)基層生產(chǎn)人員和各級管理人員一般很難了解到電網(wǎng)所存在的設備問題數(shù)量及所占比例，難以對設備改造項目給出切實有效的審核意見。

為此，本文結(jié)合配網(wǎng)設備改造工作的實際特點，首先對各供電分區(qū)（A、B、C、D、E、F類）的技術(shù)規(guī)范進行細化，為區(qū)（縣）公司與供電所的設備現(xiàn)狀分析工作提供明確的技術(shù)數(shù)據(jù)判斷標準；然后研發(fā)基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)流管理機制的中低壓配電網(wǎng)分析輔助系統(tǒng)，基于工作流技術(shù)，將配電網(wǎng)設備分析流程固化到信息系統(tǒng)中，使配電網(wǎng)現(xiàn)狀分析和配網(wǎng)改造工作能夠規(guī)范化、制度化和網(wǎng)絡化，提升配電網(wǎng)改造建設集約化、一體化管理能力。

2.業(yè)務背景

2.1中低壓配電網(wǎng)分析工作范圍

中低壓配電網(wǎng)分析工作按照統(tǒng)一準則、分級管理的原則，建立由供電所-區(qū)（縣）供電局-地市供電局三級“至下而上”的標準化工作業(yè)務流程，明確各級單位、部門相關(guān)人員工作職責，明確業(yè)務環(huán)節(jié)走向，規(guī)范基礎數(shù)據(jù)填報規(guī)則。將現(xiàn)有配電網(wǎng)各方面數(shù)據(jù)進行清洗和完善，實現(xiàn)對配網(wǎng)現(xiàn)狀設備分析，并生成設備問題明細，為申報設備改造項目提供數(shù)據(jù)支撐，與此同時跟蹤和匯總各類設備存在的具體問題解決情況。

2.2配電網(wǎng)分析工作與其他業(yè)務部門之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系

配電網(wǎng)分析工作涉及的業(yè)務部門包括上下級生技部、同級計劃發(fā)展部、基建部、檢修部以及生產(chǎn)運行部門和調(diào)度管理部門等等，各部門間的業(yè)務數(shù)據(jù)聯(lián)系如圖1所示。

2.2.1上下級生技部門之間的聯(lián)系

（1）供電所

①供電所的數(shù)據(jù)分析工程師首先導入配網(wǎng)生產(chǎn)設備信息、饋線和配變的負荷信息。

②基于導入的配網(wǎng)生產(chǎn)設備信息，加工生成各類設備安全隱患，同時完成其他相關(guān)信息的維護工作。

③完成配網(wǎng)分析統(tǒng)計及配變增容改造相關(guān)工作。

（2）區(qū)（縣）供電局

①區(qū)（縣）供電局配網(wǎng)分析工程師完成所屬下級單位配網(wǎng)分析成果及相關(guān)數(shù)據(jù)的校核。

②相關(guān)工作成果上報地市供電局。

（3）地市供電局

地市供電局配網(wǎng)分析管理人員完成配網(wǎng)設備分析，形成設備問題明細，并將相關(guān)成果發(fā)給省公司生技部。

2.2.2 與計劃發(fā)展部之間的聯(lián)系

（1）向同級計劃發(fā)展部提供設備現(xiàn)狀問題明細。

（2）計劃發(fā)展部提供能解決設備現(xiàn)狀問題的相關(guān)電網(wǎng)規(guī)劃項目的項目編碼。

2.2.3 與營銷計量之間的聯(lián)系

（1）獲取配變負荷和饋線負荷數(shù)據(jù)

2.2.4 與基建部之間的聯(lián)系

（1） 將計劃發(fā)展部不能解決的設備問題明細提供給基建部。

（2） 基建部提供能解決設備現(xiàn)狀問題的相關(guān)基建項目的項目編碼。

2.2.5 配網(wǎng)分析數(shù)據(jù)內(nèi)部流轉(zhuǎn)流程

本文研發(fā)的配電網(wǎng)分析輔助系統(tǒng)的核心業(yè)務主要包括信息管理、現(xiàn)狀分析和改造分析，相關(guān)業(yè)務數(shù)據(jù)流程如圖2所示。

圖2 配網(wǎng)分析任務管理工作流程圖

基于上述業(yè)務數(shù)據(jù)流實現(xiàn)的系統(tǒng)功能包括：

（1）信息管理

信息管理包括對所獲取的用于配網(wǎng)設備分析的基礎數(shù)據(jù)、中間結(jié)果數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀設備規(guī)模數(shù)據(jù)的管理，如對于來自配網(wǎng)生產(chǎn)系統(tǒng)的各類設備數(shù)據(jù)、配變和線路的電壓等級信息、設備安全隱患及其他信息等的維護管理。

（2）現(xiàn)狀分析

①根據(jù)拓撲關(guān)系對當前配電網(wǎng)各類設備以饋線（變電站）為單位匯總其規(guī)模，如架空線路長度、電纜線路長度、公變臺數(shù)及容量、專變臺數(shù)及容量等信息。

②對配電網(wǎng)各類設備現(xiàn)狀所存在的問題進行分析，并以報表的形式形成設備問題明細，為設備項目改造的生成提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）改造分析

相關(guān)業(yè)務部門根據(jù)設備問題明細創(chuàng)建能夠解決相應問題的項目信息（項目編碼）。系統(tǒng)按照項目類型（基建、技改、修理）和改造年份兩個維度匯總項目能夠解決設備問題數(shù)量及占比，方便管理人員總體把握掌握項目的實施成效情況。

3.總體框架

采用基于.NET平臺的C/S架構(gòu)，客戶端具體包括界面規(guī)則層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)儲存層，服務端端主要提供數(shù)據(jù)庫服務（數(shù)據(jù)存儲采用oracle數(shù)據(jù)庫）。分別運行在客戶端計算機、數(shù)據(jù)庫服務器二個硬件物理組成部分上，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)總體框架

系統(tǒng)設計采用組件化的分層結(jié)構(gòu)設計思想，設計的組件具有預制性、封裝性、透明性、互操作性、通用性等特征，便于快速地組裝完成不同的業(yè)務功能。系統(tǒng)支持基于軟件和硬件代理的應用集群，保證在應用集群下所有應用節(jié)點保持應用的一致性。

根據(jù)信息系統(tǒng)安全性的要求，系統(tǒng)功能設計為基于網(wǎng)絡版的客戶端方式，系統(tǒng)訪問和功能全程使用進行軟加密控制。

4.系統(tǒng)功能

本文開發(fā)的中低壓配電網(wǎng)分析輔助系統(tǒng)，主要用于支撐配電網(wǎng)現(xiàn)狀設備問題的分析及設備改造情況的跟蹤，具體模塊包含：信息管理、現(xiàn)狀分析和改造分析。

以下簡要介紹各模塊的主體功能。

4.1信息管理

為支撐配電網(wǎng)現(xiàn)狀分析與改造工作，信息管理模塊主要實現(xiàn)現(xiàn)有配電網(wǎng)各方面數(shù)據(jù)（如生產(chǎn)系統(tǒng)等）的接口、數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)完善功能。

信息管理模塊首先獲取現(xiàn)有的配網(wǎng)生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（MIS）中的主要設備信息，如架空線路、電纜線路、配電變壓器、電容器以及各類開關(guān)設備的信息等?？紤]到配電網(wǎng)現(xiàn)狀分析與改造業(yè)務工作的需要，信息管理模塊還提供對這些設備的屬性完善編輯功能，如針對“斷路器柜”設備提供添加“是否為不能操作且無法進行維修的短路器柜”（默認為“否”）、“需更換柜內(nèi)電壓互感器數(shù)量”（默認為“0”）等相關(guān)信息的功能，以解決配網(wǎng)生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)中缺乏描述設備現(xiàn)狀性能問題的相關(guān)信息這一問題，提高數(shù)據(jù)的實用性。

此外，信息管理模塊還從數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA/EMS）獲取10kV饋線和配變負荷數(shù)據(jù)，同時獲取具有10kV出線的變電站主變信息。

4.2 現(xiàn)狀分析

現(xiàn)狀分析模塊以信息管理模塊中獲取得到的各類設備數(shù)據(jù)為基礎，通過設置分析條件（如饋線和配變重/過載、饋線和臺區(qū)電壓不合格、各類設備運行年限過長設置），輔助完成對配電網(wǎng)現(xiàn)狀各方面可能存在問題的分析診斷。以設備問題明細報表的形試給出，為申報設備改造項目提供數(shù)據(jù)支撐。

4.3 改造分析

改造分析模塊以設備改造項目信息和增容改造項目明細為基礎，跟蹤項目解決設備問題的情況。該模塊提供按項目類型（基建、技改、修理）和改造年份兩個維度，以饋線（變電站）為單位統(tǒng)計和匯總所有項目總體上能夠解決的設備問題數(shù)量及占比。

5.系統(tǒng)在佛山市南海供電局的實際應用

目前中低壓配電網(wǎng)分析系統(tǒng)已在佛山市南海供電局及下屬部分供電所上線試點運行，開展中低壓配網(wǎng)改造分析工作。

系統(tǒng)試點運行半年以來，已輔助完成該局5個批次的配網(wǎng)問題梳理和配網(wǎng)改造項目上報工作，大大提升了配網(wǎng)分析工作的工作效率，同時也在一定程度上解決了配網(wǎng)設備問題上報不全面、不準確、不規(guī)范、不統(tǒng)一等問題，提高了相關(guān)工作的效率。

6.結(jié)論

為解決當前配網(wǎng)改造工作缺乏支撐平臺的問題，結(jié)合配網(wǎng)設備改造的實際工作特點，基于工作流技術(shù)，本文設計并系統(tǒng)構(gòu)建了基于數(shù)據(jù)流管理業(yè)務流轉(zhuǎn)的中低壓配網(wǎng)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫計算機技術(shù)，實現(xiàn)了業(yè)務數(shù)據(jù)的有效閉環(huán)流轉(zhuǎn)，形成了一個綜合實用的配網(wǎng)分析支撐平臺。依托該系統(tǒng)良好數(shù)據(jù)維護機制，結(jié)合計算機快速計算、大容量存儲的優(yōu)勢，該系統(tǒng)可以為配電網(wǎng)的設備分析和設備改造工作提供了有效支撐工具，提高信息共享效率和配電網(wǎng)分析管理工作的科學性。在廣東佛山南海供電局的應用表明，該系統(tǒng)能夠提高配電網(wǎng)現(xiàn)狀分析和設備改造分析工作的規(guī)范化和工作效率。

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