關于智能配網(wǎng)運營監(jiān)控平臺的研究與分析

劉國蕊，杜景遠，馮長征，許明，呂永杰，孫金華

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

0 引言

進入21世紀，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)絡的普遍用詞，智能配電網(wǎng)已成為主要研究領域［1］。

我國傳統(tǒng)配電網(wǎng)管理模式缺乏技術監(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)架結構、設備狀況、運行維護、客戶服務等信息真實情況進行全面掌控。山東省電力公司針對智能配網(wǎng)運營關鍵技術進行大量研究，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)運營監(jiān)控平臺(以下均簡稱平臺)。該平臺有機融合了分散在大運行、大檢修、大營銷三大專業(yè)中配網(wǎng)相關的信息資源，信息共享，支持全面系統(tǒng)分析，將一個“全景、透明、實時”的配網(wǎng)展示，實現(xiàn)省、市、縣三級一體化管控，它是對傳統(tǒng)配電網(wǎng)系統(tǒng)運行管理模式的挑戰(zhàn)。

1 平臺關鍵技術研究

為全方位提高智能配網(wǎng)運行管理水平，打造新型智能配網(wǎng)管理模式，建設全國配網(wǎng)示范省，山東省電力公司結合目前配電網(wǎng)運營管理的現(xiàn)狀、相關系統(tǒng)使用情況、數(shù)據(jù)采集情況，以業(yè)務需求為驅(qū)動，對山東智能配網(wǎng)運行分析功能進行開發(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)運營平臺總體架構，分類規(guī)劃各應用模塊建設。

開發(fā)智能配網(wǎng)運營平臺的關鍵在于對企業(yè)服務總線、狀態(tài)檢測、運行方式分析、基礎數(shù)據(jù)管理、智能化預警、可視化展示等技術進行深入研究分析。需要改進企業(yè)服務總線模型，增加服務帶寬控制模塊對服務的帶寬需求進行合理調(diào)度，實現(xiàn)服務管理模塊對服務的運行狀態(tài)進行基于服務等級協(xié)定(Service Level Agreement，SLA)與服務質(zhì)量(Quality of Service，QoS)指標的動態(tài)監(jiān)控，逐步解決應用系統(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，加強對電網(wǎng)實時動態(tài)狀態(tài)信息的分析診斷和優(yōu)化，為電網(wǎng)運行和管理人員提供較為全面精細的電網(wǎng)運行狀態(tài)展現(xiàn)［3］。

2 平臺研發(fā)

2.1 系統(tǒng)定位

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

2.2 研發(fā)方案

云計算作為一種計算基礎構架的方法，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)的服務從原來的信息服務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、縣公司基礎設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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、計算、分析、圖形、報表、WEB發(fā)布等云服務功能。

2.3 軟硬件設計

如圖2所示，系統(tǒng)軟硬件設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)務功能需要及信息產(chǎn)品之間相互兼容等;另外系統(tǒng)設計要求服務器集中部署在省公司，17市公司及98縣公司的配網(wǎng)運行數(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)服務總線上傳到智能配電網(wǎng)運行監(jiān)控平臺。系統(tǒng)涉及到的軟硬件資源如下:平臺相關的接口服務器、負載均衡器、維護工作站、云存儲及計算服務器、數(shù)據(jù)分析云服務器、圖形云服務器、報表云服務器、Web云服務器;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。為方便應用程序開發(fā)者將程序運行環(huán)境與操作系統(tǒng)隔離，決定采用J2EE平臺來實現(xiàn)各項功能。

結合區(qū)域廣泛、業(yè)務數(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)體系結構見圖3。

圖2 系統(tǒng)軟硬件設計流程圖

2.4 業(yè)務分析

該系統(tǒng)從業(yè)務角度分為應用層、基礎平臺層、服務層和信息集成層。

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)服務總線把相關系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行集成。

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

應用層通過調(diào)用服務層提供的服務，實現(xiàn)全省配網(wǎng)概況、配網(wǎng)實時監(jiān)視、配網(wǎng)運檢實時分析、配網(wǎng)運檢統(tǒng)計分析、配電自動化應用監(jiān)視和配網(wǎng)指標監(jiān)控等六大功能模塊見圖4。

3 技術優(yōu)勢

技術創(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，就實際情況研發(fā)的基于公共信息模型(CIM)，通過Web Services技術來實現(xiàn)電力企業(yè)服務架構(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，無法實現(xiàn)業(yè)務協(xié)作的問題［4］，技術創(chuàng)新實現(xiàn)新突破。

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

圖3 系統(tǒng)軟件技術架構

圖4 系統(tǒng)業(yè)務分析流程圖

4 功效分析

4.1 構建統(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，以標準的方式提供電網(wǎng)空間信息服務，實現(xiàn)電網(wǎng)資源的結構化管理和圖形化展現(xiàn)，為各業(yè)務系統(tǒng)應用提供圖形服務支撐，實現(xiàn)電網(wǎng)資源的臺帳信息、空間位置信息和電網(wǎng)拓撲信息的統(tǒng)一維護和管理，構建統(tǒng)一的數(shù)字化電網(wǎng)，實現(xiàn)配電網(wǎng)合理規(guī)劃建設和經(jīng)濟優(yōu)化運行［5］。

4.2 實現(xiàn)低壓故障的在線管控

平臺利用國網(wǎng)GIS系統(tǒng)對故障點的準確定位，提高配電網(wǎng)的可靠性［6］、安全性和經(jīng)濟性，實現(xiàn)了配電網(wǎng)運行異常及故障的實時告警。當重過載超過一定比例時，地圖上相應地市就是變色報警，發(fā)生故障時就會紅點閃爍提醒。進一步分析，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 實現(xiàn)全方位的有序用電

該平臺高效融合營銷業(yè)務應用系統(tǒng)功能，建立全面的業(yè)擴報裝、95598業(yè)務處理等相關業(yè)務管理流程，及時發(fā)現(xiàn)運行過程中的安全隱患，為狀態(tài)檢修提供有力依據(jù)。其中設備狀態(tài)檢修主要包括基于設備全壽命周期成本(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，實現(xiàn)了全方位的有序用電，可指導高耗能企業(yè)等的合理用電，促進節(jié)能減排。

4.4 實現(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)各種實時的信息，并對電網(wǎng)進行調(diào)度決策管理和控制，實現(xiàn)城市綜合電壓合格率展示分析功能，保證電網(wǎng)安全運行，提高電網(wǎng)質(zhì)量和改善電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性(如圖5所示)。

圖5 全省綜合電壓合格率監(jiān)控效果圖

5 應用分析

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

濟南供電公司利用平臺實現(xiàn)了對全部線路和變壓器的實時監(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 結束語

主要闡述了山東省智能配網(wǎng)運營監(jiān)控平臺關鍵技術的研究、云計算系統(tǒng)解決方案、特色功效、應用分析等，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，它將高效推進配網(wǎng)集約化運行管理的進程，切實提高智能配電網(wǎng)管理水平，它是電力技術革新一項重要成果，適應社會發(fā)展的需求，在電力系統(tǒng)具有廣闊的應用前景。

［1］宋雨，馬林.智能配電網(wǎng)自我認知過程［J］.計算機系統(tǒng)應用，2013，22(5):5-8.

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［3］劉洪正，喬耀華，李濤，等.智能電網(wǎng)輸電線路運行監(jiān)控平臺系統(tǒng)設計［J］.電力建設，2012，33(4):11-15.

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［6］宋云亭，張東霞，吳俊玲.國內(nèi)外城市配電網(wǎng)供電可靠性對比分析［J］.電網(wǎng)技術，2008，32(23):13-18.

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