[科普中国]-智能配电网综合支撑服务平台

简介

配电网直接面向用户，是保证供电质量、提高电网运行效率、为用户提供优质服务的关键环节。实现对配电网的高度监控，是电力企业发展的趋势。长期以来，供电企业营销与配电的管理信息系统各自为营，地理信息系统(GIS)、生产管理系统(PMS)、能量管理系统(EMS)、配电自动化系统(DMS)、营销管理系统、用电信息采集系统、95598系统等相关系统建设时序间隔大且开发独立性强，导致信息条块分割，出现信息“孤岛“现象，严重制约着电网为客户服务的质量和效率。智能配电网是实体配电网与信息化控制体系的有机结合川。目前，已有一些学者将营销系统与其他信息系统结合。将营销和GIS系统间的信息融合，发挥配电网抢修指挥机构信息汇集，提升了配电网抢修专业化管理。采用基于面向服务体系架构(service-orientedarchitecture, SOA)的架构设计，以营销信息为基础和核心，重点集成营销管理系统、配电GIS系统等应用系统的营配一体化信息平台。根据营销业务系统和生产业务系统现状，提出了实现营配信息融合的数据源规则和实现方法。但是较少能够综合地融合营销与各类管理信息系统。提出了基于调度运行管理系统(OMS)建设配电网故障研判系统的方案1。

平台建设原则采用信息集成技术，整合营配调系统数据资源，建设了公司级的配电网综合支撑服务平台，为配电网运行监视、停电管理、故障抢修指挥等工程项目提供信息和决策支持，提升电网的服务水平。文章详细阐述了该平台的建设原则、整体架构、应用关键技术和应用功能，以期推动该平台的扩展应用，提升配电网的供电能力和优质服务水平。平台建设原则 智能配电网综合支撑服务平台以超前防范风险、科学管理生产、深化管理状态为导向，以SOA为核心思想，通过一体化的生产运行管理支撑体系，实现了配电生产所需有关设备信息、电网模型和空间信息的充分融合，在技术上全面推进了配电网运维管理、检修抢修以及技术改造的管理水平和工作质量。其建设原则主要包括:

1)标准性原则:系统符合国家标准、信息产业部颁发的标准、国家电网公司相关技术规范和要求;系统采用集中部署方案及面向对象技术，保证软件的可靠性、可继承l性、可维护性和可扩充性;采用开放的数据交换格式数据访问方式，数据格式遵循IEC 61970标准，数据传输遵循IEC 61968标准;采用浏览器/服务器方式(Browser/Server)的体系结构。

2)可靠性原则:系统的数据服务器、应用服务器、接口服务器、Web服务器等均采用冗余的双服务器配置方式，且具有负载均衡的功能;能实现无扰动双机切换，重要的文件、数据有自动备份功能，保证系统的可靠运行。

3)可扩展性原则:系统具有良好的软、硬件扩充能力，包括增加新计算机硬件、增加新软件功能和系统容量扩充(包括互联的系统数量、系统数据库的容量等)，不会有设计容量上的限制;系统可以整体设计、分步建设、逐步扩充、逐步升级，满足系统不断发展的要求。

4)可维护性原则:系统提供集中的管理工具，监控系统运行情况、用户登录及在线情况，统一管理，提高运维工作效率，降低管理的成本。

5)开放性原则:系统采用标准开放接口，选用通用的或者标准化的软硬件产品，支持通过数据中心或信息交互总线与其他应用系统进行数据交换及应用集成;系统具备良好的可移植性，可在UNIX.LINUX及WINDOW等多种操作系统平台上部署，支持Oracle. IBM DB2等数据库。

6)易用性原则:系统具有良好的操作界面、详细的帮助信息，系统参数的设置、维护与管理通过操作界面完成2。

平台整体架构体系架构智能配电网综合支撑服务平台的体系架构共包括系统支撑、基础支撑、数据支撑、业务支撑、分析决策五个层次。其中，系统支撑层和基础支撑层由操作系统、数据库、中间件构成支撑平台;数据支撑层完成各类信息的统一建模;业务支撑层由配网运检管控、农网智能台区与九大应用场景构成业务支撑体系。

数据架构该平台数据架构包括数据采集、数据处理、数据存储、数据建模、数据服务等模块。

（1）数据采集模块由包括数据库适配器、数据文件适配器、接口适配器等多种采集适配器构成，支持多种采集方式，如实时采集、定时采集、触发采集、手工采集等;

（2）数据处理模块通过数据转换的方式，使其他不同格式或不同模型的系统符合数据中心的数据要求，包括数据格式处理、数据值处理和其他处理等;

（3）数据存储模块采用实时数据库、关系数据库、非结构化数据库对各类信息进行存储;

（4）数据建模模块通过营配调相关业务场景分析，结合IEC 61968-11建立配电/营销统一信息模型;

（5）数据服务模块通过WebService. API接口，提供对上层应用开放数据的访问支持。

技术架构综合支撑服务平台的技术架构如图。该平台由跨操作系统访问接口、通用商用数据库访问接口构成系统访问层，由实时数据库、消息总线、服务总线构成服务支撑环境，采用WebServices和企业服务总线技术构建数据交换接口，并采用基于J2E〔技术的中间件服务、Web框架、成熟的地理信息平台、图形展现平台构成业务支撑环境。上述技术构成了营配调融合业务的支撑平台，为典型应用提供应用层、展现层和数据层的支持1。

平台应用关键技术——一体化建模技术营配调多业务系统数据格式不统一、数据集成不够给配电网数据融合和应用带来了困难，影响了配电网运行和管理水平的提升。为适应配电网末端业务融合的发展需求，建立融合营配调数据的综合支撑服务平台，需要研究并应用基于IEC标准符合我国国情的一体化建模技术和满足配电网末端业务融合需求的数据集成技术，实现配电网多元数据的统一描述和集成2。

配电网综合支撑服务平台采用统一的业务模型和数据模型，遵循IEC 61970和I EC 61968的公共信息模型(common information model,CIM)标准，采用面向对象方法对配电网生产、调度、营销数据进行全信息描述，综合考虑电网设备类型的属性、行为、电力特性、约束规则、相互关系等因素，进行抽象处理建模，建立涵盖“变电站一IOkV中压线路一配电变压器一低压线路一用户接入点一低压客户“的数据模型，提供设备信息、资产信息、地理空间信息、网络拓扑信息、客户信息的营配调一体化信息支撑，实现营配调一体化的业务系统集成和数据统一管理。具体步骤如下:

1)配电网模型的建立:以GIS系统为基础，结合设备(资产)运维精益管理系统和营销管理系统，参考相关的标准规范，提取这些设备标准模型中的配电网设备数据、图形和模型等关键属性，建立配电网综合服务平台的核心数据模型。

2)数据关联关系清理:核心数据模型建立后，对各个系统和设备数据的关联关系进行对应分析，如果系统中的设备相关信息和建立好的模型中有差异，将以点对点的形式进行数据存储。

3)抽取数据:模型建立完成及理清各个系统和设备的数据关系后，将从对应的系统抽取数据到配电网综合支撑服务平台，构成核心数据源。

4)数据展现:数据抽取完后，配电网综合支撑服务平台以图表或热点图的形式对数据进行展现，平台提供对不同系统数据标准化转换的功能，存储在配电网综合数据服务平台的模型数据将是符合IEC61968标准CIM模型的统一标准数据，更利于跨系统间的数据交互。

平台应用功能配电网综合支撑服务平台已经成功应用于湖南省电力公司营配调一体化系统，通过信息系统集成技术和数据采集:一方面将GIS.PMS、营销管理系统融合成统一的配电网一体化模型;另一方面整合用电信息采集系统、调度自动化系统、配电自动化系统，以及实时采集配电线路故障指示器、配变监测终端信息，实现了配电网运行数据的集成和运行关键指标的统计分析。该平台已完成了湖南全省9421条配电线路、20万台配电变压器、2400万低压用户等海量数据的汇集融合，并按照过载、重载、正常、轻载运行状况实现了海量数据的准实时分类统计展示。基于该平台，可实现的主要应用功能包括:

1)全省配电网运行状态预警:通过综合分析配电线路运行情况、配电台区运行情况等4大类23小类指标，多维度、全方位分析湖南配电网运行状态。该功能现已成功应用于低电压治理、春节保电、线损精益化管理和三相不平衡预控等重点生产工作。

2)中、低压配电网供电可靠性的精确计算:通过采集配电台区交流失电信号和复电信号，结合GIS、营销业务系统的配电网网络拓扑和低压用户信息，精确计算配电网中、低压供电可靠性，实时监测全省中压线路、配电变压器停电情况及影响用户数，并可按照停电原因绘制GIS热点图。

3)配电自动化系统运行情况在线监测:通过对主站/终端状态信息、遥测数据、遥信变位、遥控应用以及馈线自动化等事件信息的同步获取与计算，对反映系统运行状态和应用情况的终端在线率、遥控成功率、馈线自动化正确动作率等重要指标进行动态监测、评价和综合展现，全面评价各地市公司系统运行应用水平，有效支撑公司配电自动化应用水平的提升。

4)配电故障智能化监测及研判:整合变电站10kV故障信号、配电自动化系统故障信息、各地市配电网的用户分支分界开关故障信息，在故障频发线路(无配电自动化区域)上安装故障指示器，通过无线公网将实时故障信息传回本系统，并结合变电站到低压用户的配电网全网络拓扑，实现故障信息采集和故障定位处理，为故障快速处理提供支持3。

总结智能配电网综合支撑服务平台的建设和应用实现了营配调数据共享和跨部门流程的无缝衔接，解决了长期以来供电企业营销与配电的管理信息系统各自建设、独立运行、信息条块分割而导致的信息“孤岛“问题。该平台基于一体化建模的大数据融合技术，完成了对配电网实时、准实时数据(模拟量、状态量、电度量)的收集、存储、利用和共享，实现了中、长期历史数据的存储使用，最大程度地丰富了配电网生产信息的数据源。通过该平台的实施，配电网状态监测和预警机制、精益化管理水平和穿透力、供电能力和优质服务水平都将得到显著完善和提升。