基于多源系統(tǒng)的配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)及圖模自助式驗收研究

劉勇 梁素杰 陳筱陸 張舒麗

摘 要： 配網(wǎng)自動化技術的綜合能力是由監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測、控制能力所決定。而且監(jiān)控系統(tǒng)明確要求必須實時采集相關數(shù)據(jù)信息，人機交互界面良好，運用操作便利，其穩(wěn)定性和可靠性相對較高，有助于精細化管理與升級。系統(tǒng)主要包含兩層，即現(xiàn)地控制層和遠程監(jiān)控層。為了保障系統(tǒng)信息獲取的完整性和及時性，在監(jiān)控系統(tǒng)中進行電氣接線圖繪制與編輯的時候，以電力模型進行一二次設備創(chuàng)建，從而實現(xiàn)對應信息的有效關聯(lián)。而且，配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構十分復雜，設備較多，圖模的變化頻率比較高，直接加大了配電自動化運行維護圖模管理工作的難度，據(jù)此構建基于多源系統(tǒng)的配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，實行圖模自助式驗收。

關鍵詞： 多源系統(tǒng); 配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng); 圖模驗收; 自助式

中圖分類號： TP311 ? ? ?文獻標志碼： A

Research on Distribution Network Monitoring System Based on Multi-

source System and Self-service Acceptance of Graphic Models

LIU Yong1，LIANG Sujie2，CHEN Xiaolu2， ZHANG Shuli3

（1. State Grid Shandong Power Supply Co. Ltd.， Jinan 250001; 2. State Grid Linyi Power Supply

Co. Ltd.， Linyi 276000; 3. Shandong AnXinYuan Information Technology Co. Ltd.， Jinan 250100）

Abstract： The comprehensive capability of distribution automation technology is determined by the monitoring and control ability of the monitoring system. Moreover， the monitoring system clearly requires that the relevant data must be collected in real time. The man-machine interface should be good， the operation should be convenient. Its stability and reliability are relatively high， which is helpful for fine management and upgrading. The system mainly consists of two layers， i.e.， the local control layer and remote monitoring layer. In order to ensure the integrity and timeliness of system information acquisition， the electrical wiring diagram is drawn and edited in the monitoring system， and the primary and secondary instruments are created with the power model to realize the effective association of the corresponding information. Moreover， the network structure of distribution network monitoring system is very complex， the equipment becomes more and more， and the changing frequency of graph mode is relatively high， which directly increases the difficulty of management of distribution automation operation and maintenance. Thus， a distribution network monitoring system based on multi-source system is constructed. It implements graphic model self-service acceptance.

Key words： Multi-source system; Distribution network monitoring system; Graphic model acceptance; Self-service type

0 引言

在智能電網(wǎng)快速建設發(fā)展過程中，新興業(yè)務進一步提高了對終端通信接入網(wǎng)的要求，為電力系統(tǒng)提供了更加安全、完善、可靠的信息傳輸與交換服務。在此形勢下，電力通信網(wǎng)絡不斷發(fā)展，配電網(wǎng)規(guī)模逐漸擴大，網(wǎng)絡設備維護工作難度也隨之加大，對于通信網(wǎng)絡的監(jiān)控管理需求開始轉變?yōu)槊嫦驑I(yè)務，電力通信專業(yè)管理也隨之實現(xiàn)智能化發(fā)展。為了滿足既有通信網(wǎng)絡運行管理需求，制定了基于多源系統(tǒng)的配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)[1]。而在配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)構建中，基于PMS或GIS進行圖模導入，其中依舊存在一些圖模不規(guī)范或錯誤，從而造成流程重復。配電網(wǎng)運行方的變化太快，直接增加了圖模維護頻度與工作量的強度。圖形標準不一樣，造成配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的主站系統(tǒng)建設中圖紙設計、超鏈接、標注信息等需要進行二次維護，并且很容易被全面覆蓋，使得出現(xiàn)各種重復性工作。圖模維護工作量過大，質量可感知度相對較低，對于其中所存在拓撲連接錯誤、模型異動、模型屬性錯誤等缺乏一定的感知與校核方式，相關工作人員定期會對相同饋線單線圖進行改造前后對比分析，并嚴格執(zhí)行線路停電或者送電[2]。所以，應采取行之有效的、科學完善的圖模一體化與自助式驗收機制。

1 圖模庫一體化的現(xiàn)實意義

在實現(xiàn)圖模庫一體化系統(tǒng)之前，應進行GUI構建，實現(xiàn)圖形與數(shù)據(jù)的有機連接。具體流程為：繪制圖畫→錄入數(shù)據(jù)庫→綁定圖元與設備。圖模庫一體化設計視為了保證用戶便于使用軟件，從海量數(shù)據(jù)中能夠快速找出所需信息。設備圖元在此理念下進行設計，才可以充分發(fā)揮作用，成為具備既定屬性的設備。即軟件能夠對圖元進行識別，以此判斷不同設備圖元。而在設備屬性和相關信息充足時，軟件可以在圖形上進行斷路器與隔離開關操作，促使其根據(jù)用戶需求進行分合[3]。因為軟件實現(xiàn)了圖元與參數(shù)的相對應，用戶能夠直接操作圖元，這樣不僅可以推動主程序正常運行，還會保證其他計算單元有序運行，從而使得程序適用性和擴展性得到提高。用戶對圖元進行適當修改，便可以與國際標準對圖元的變化相符。而圖模庫一體化系統(tǒng)在其他方向加以使用，用戶只需要處理并創(chuàng)建圖元即可，不需要重新制作系統(tǒng)。圖形界面的支持對于配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)自動化的遠程操作而言十分必要，所以，圖模庫一體化將會是電力行業(yè)軟件的主要方向。

2 基于多源系統(tǒng)的配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)模塊

2.1 接入網(wǎng)告警集中監(jiān)視模塊

2.1.1 告警采集

采集、分類并存儲原始的告警信息。其中，告警采集主要就是從設備接口、網(wǎng)管接口、智能采集器的原始告警信息。告警標準化則是實現(xiàn)信息標準化。告警存儲則是把所處理信息存儲在數(shù)據(jù)庫。

2.1.2 告警過濾

嚴格制定并遵守科學的過濾規(guī)則，基于大量告警將用戶所不關心的告警屏蔽掉，以此避免引發(fā)告警風暴。所謂過濾規(guī)則制定實際上就是等級、原因、設備、關聯(lián)業(yè)務等相關規(guī)則，及時存儲到規(guī)則庫中去。高精過濾規(guī)則應用就是過濾所接收告警根據(jù)規(guī)則庫匹配的規(guī)則加以過濾，并把所過濾信息存儲在數(shù)據(jù)庫中[4]。

2.2 接入網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)視

與通信網(wǎng)絡、業(yè)務相融合，采集通信設備與網(wǎng)絡告警信息、性能信息、配置信息，對網(wǎng)絡運行狀態(tài)進行實時計算分析，基于EPON網(wǎng)絡拓撲、光纜網(wǎng)絡拓撲、業(yè)務網(wǎng)絡拓撲、設備面板圖等進行直觀、生動地展示[5]。

2.2.1 EPON網(wǎng)絡拓撲圖

通過EPON網(wǎng)絡拓撲圖形式，將整體通信網(wǎng)絡之間的連接性關系，設備與網(wǎng)絡運行狀態(tài)等進行實時展示。將主要節(jié)點與相關聯(lián)的智能化設備信息以及所承載業(yè)務信息全面展現(xiàn)出來，同時實時反映其中所發(fā)生的告警信息。

2.2.2 光纜網(wǎng)絡拓撲

以地理信息系統(tǒng)作為載體，將光纜網(wǎng)設施地理分布和空間物理連接關系全面展示出來，并進一步反應光纜網(wǎng)的具體運行狀況。將預警數(shù)據(jù)信息提取出來，并在光纜網(wǎng)絡拓撲中將其利用率相關預警信息進行實時反映。在和光纜監(jiān)測系統(tǒng)之間實現(xiàn)有機連接時，及時提取光纜故障信息，在網(wǎng)絡拓撲上實時定位故障，并反映故障信息。依據(jù)光纜兩端進行設備告警信息傳輸，基于詳細分析，在拓撲上將光纜具體運行狀況反映出來。

2.2.3 業(yè)務網(wǎng)絡拓撲

以矢量圖形為基礎，將業(yè)務網(wǎng)絡連接關系與電路承載關系加以全面顯示，并切實反映具體業(yè)務形態(tài)。根據(jù)通信相關部門內部的電話視頻會議、調度交換等相關系統(tǒng)進行全程監(jiān)視，以此反應業(yè)務設備和網(wǎng)絡的具體狀況。

2.2.4 設備面板圖

采取圖形的方式將和設備配置相符的面板圖全面展現(xiàn)出來，以此真實反映設備組成與設備端口具體位置，基于各種顏色實時反映設備與端口的詳細運行狀態(tài)[6]。

2.3 接入網(wǎng)業(yè)務監(jiān)視

在配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，很有可能存在告警風暴數(shù)據(jù)信息的有效對策，即實時處理效率、報文均衡方式、告警核對、批量展示方式等都是關鍵性核心技術。電網(wǎng)通信業(yè)務監(jiān)控實際上就是基于電網(wǎng)通信業(yè)務監(jiān)控管理，保證服務水平和質量。

3 基于多源系統(tǒng)的配網(wǎng)圖模自助式驗收機制 ?配網(wǎng)主站系統(tǒng)構建中，圖模驗收是一項非常關鍵的基礎性工程，而健全精確的圖模對于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)而言，是其配網(wǎng)分析的重要基礎。配電自動化系統(tǒng)，即DMS系統(tǒng)和外部圖模驗收模型構建，需要嚴格遵守相同模型、相同圖形，但是應用角度不同等相關原則，基于系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源的唯一性，在系統(tǒng)中構建圖模，其主要來于調度自動化系統(tǒng)，即EMS系統(tǒng)，就是所謂的主網(wǎng)圖模。站外圖模一般主要來源于PMS或GIS系統(tǒng)，也就是所謂的配網(wǎng)圖模。外部圖模模型和內部系統(tǒng)之間應基于資產(chǎn)編號實現(xiàn)設備數(shù)量增加，并通過主網(wǎng)模型和配網(wǎng)模型邊界位置的對接，實現(xiàn)統(tǒng)一化、整體化配網(wǎng)主站系統(tǒng)調配一體化電網(wǎng)模型[7]。其中，配網(wǎng)主站系統(tǒng)圖模管理流程，具體如圖1所示。

在圖1中，PMS系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)將模型數(shù)據(jù)文件與圖形數(shù)據(jù)文件，以通信接口服務器為載體將其傳輸?shù)叫畔⒔换タ偩€?？偩€把圖形與模型數(shù)據(jù)傳輸給配網(wǎng)主站系統(tǒng)，主站則依舊模型文件的增量模式，更新數(shù)據(jù)庫模型，圖形則是通過覆蓋方式進行更新。主網(wǎng)圖模主要來源于EMS系統(tǒng)，而圖模接口則是根據(jù)相關標準接口所規(guī)定的SVG方式，將主網(wǎng)廠站的網(wǎng)絡模型與圖形及時導出，基于信息交互總線傳輸給配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)將主網(wǎng)模型進行解析，與既有主網(wǎng)模型進行對比分析，計算所需增量更新的具體設備信息。在配網(wǎng)模型中，通過搜索相對應配網(wǎng)模型邊界設備，一旦發(fā)現(xiàn)設備，就代表需要和廠站模型相對接的配網(wǎng)設備。主網(wǎng)模型在更新系統(tǒng)增量以后，標記相配合的配網(wǎng)模型，更新和邊界設備相連的配網(wǎng)設備一端節(jié)點號。在改變配網(wǎng)模型之后，基于邊界設備重構網(wǎng)絡拓撲，保證主配網(wǎng)模型拼接和圖模驗收的準確性[8]。

4 基于多源系統(tǒng)的配網(wǎng)圖模自助式驗收

配網(wǎng)模型驗收是確保配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)圖模質量的主要方式，基于統(tǒng)計分析配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設備模型信息，構建設備之間的層次與拓撲關系，查找設備模型中可能會出現(xiàn)的不良現(xiàn)象，并及時采取措施加以處理。

4.1 構建層次結構

在模型導入和修改時，極易造成模型誤操作，一旦局限在某圖或某廠站進行模型分析，會突出其片面性。而配網(wǎng)模型驗收主要以主站系統(tǒng)實時庫的數(shù)據(jù)作為載體，對其中的模型數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，為用戶提供接口，對模型數(shù)據(jù)實施全方位檢查與分析。層次結構則應詳細記錄主網(wǎng)設備，通過設備和容器關系，既有設備拓撲關系，構建設備層次關系。層次結構構件的輸入和輸出主要是設備詳細信息、設備直接容器信息。通過獲取數(shù)據(jù)庫，構建設備信息，并依據(jù)設備與容器之間的從屬性關系，構建設備之間的層次關系，加以存儲，從而獲得設備直接容器信息和以設備為容器所包含的所有設備[9]。模型校核邏輯具體如圖2所示。

4.2 構建拓撲結構

配網(wǎng)模型拓撲連接性檢查主要為兩層，即層次聚類分析與拓撲模型抽取分析。其中，層次聚類分析是基于饋線層次關系將單線模型抽選出來，然后針對節(jié)點的連接性做進一步聚類分析。構建拓撲結構，基于配網(wǎng)母線為出發(fā)點，詳細記錄節(jié)點信息及其與設備的映射關系，以構建設備之間的父子拓撲結構關系。拓撲模型抽取分析實際上就是以饋線拓撲模型為載體，抽選單線模型，然后以一般性布局布線算法為基礎，生成配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)拓撲圖，據(jù)此開展連接線性分析，或者對模型抽取規(guī)則進行適當修改，然后重構圖模。拓撲關系檢查為相關維護工作人員提供幫助，以此對配網(wǎng)模型連接性質量進行校核，切實滿足配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)運行維護的技術性要求[10]。

5 總結

綜上所述，基于多源系統(tǒng)的配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)支持對先進的配網(wǎng)技術體制統(tǒng)一驗收，并基于擴展，實現(xiàn)與除了EPON以外的技術體制數(shù)據(jù)交互，進而實現(xiàn)監(jiān)控等相關功能，實現(xiàn)智能化有效應用的終極目標。就配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)圖模的實際特性而言，在圖模導入配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主站平臺之后，進行自助式驗收，通過數(shù)據(jù)構建所生成的設備信息與設備間層次結構、拓撲結構，并對比分析了模型數(shù)據(jù)，以此獲取層次結構和拓撲結構的實際變化，然后驗證圖模的正確性與完整性等，并把變化結果及時傳輸給應用程序。因為配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了多層次升級，配網(wǎng)圖模管理技術也在逐漸優(yōu)化，通過基于多源系統(tǒng)的配網(wǎng)圖模自助式驗收，圖模導入和驗收效率明顯提升了，為配網(wǎng)調度提供了高質量圖模，從而使得配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)運行效率也得到了明顯提高。

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[10] 武世欣.基于圖模一體化的配網(wǎng)調度智能輔助平臺設計[D]. 2016.

（收稿日期： 2019.01.09）

基金項目：國網(wǎng)山東省電力公司科技項目資助（SGSDLY00FCJS1800728）

作者簡介：劉勇（1982-），男，山東，碩士，研究生，高級工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。

梁素杰（1978-），女，省臨沂市，高級工程師，高級技師，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動化。

陳筱陸（1989-），男，臨沂市，碩士，研究生，高級工程師，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動化。

張舒麗（1986-），女，濟南人，軟件工程師，研究方向：計算機軟件開發(fā)。文章編號：1007-757X（2020）02-0020-03