基于微服務(wù)架構(gòu)的智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺開發(fā)

吳爭榮 包新曄 尹立彬 梁耀文

1(中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司生產(chǎn)技術(shù)部 廣東 廣州 510000) 2(南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)研究院有限公司 廣東 廣州 510000)

0 引 言

配電網(wǎng)管理水平直接影響電網(wǎng)的供電能力與供電質(zhì)量，關(guān)系電網(wǎng)的運(yùn)營水平和社會形象[1]。加強(qiáng)配電網(wǎng)管理是滿足客戶訴求、實(shí)現(xiàn)企業(yè)健康發(fā)展的重要途徑，有利于實(shí)現(xiàn)社會穩(wěn)定，促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

智能配電網(wǎng)是傳統(tǒng)配電網(wǎng)與信息化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，未來配網(wǎng)業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)對自動化和信息化技術(shù)依賴更強(qiáng)[2-3]。長期以來，配電網(wǎng)相關(guān)信息系統(tǒng)如配電自動化系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)等獨(dú)立開發(fā)[4-6]，且開發(fā)時序差異較大，容易出現(xiàn)信息“孤島”現(xiàn)象。針對該問題，國內(nèi)外很多研究人員深入開展智能配電網(wǎng)信息系統(tǒng)相關(guān)研究。文獻(xiàn)[7-8]在現(xiàn)有配電網(wǎng)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，分別提出了數(shù)據(jù)故障解決方案和負(fù)荷預(yù)測建模功能的實(shí)現(xiàn)方案。文獻(xiàn)[9-10]引入集成理念，研究配電網(wǎng)相關(guān)系統(tǒng)的整合技術(shù)。此外，德國西門子公司研發(fā)并推行信息集成化系統(tǒng)，把配電管理系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相結(jié)合[11]。美國PJM致力于開發(fā)先進(jìn)的技術(shù)支持系統(tǒng)，著手建設(shè)下一代先進(jìn)控制中心，有利于對配電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和管理[12-13]。

近幾年國內(nèi)一些科研院所對智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺所需的數(shù)據(jù)開展了一些研究工作，主要基于大數(shù)據(jù)技術(shù)。文獻(xiàn)[14]研究了大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能配用電領(lǐng)域的主要應(yīng)用。文獻(xiàn)[15-16]基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，分別研究了智能配電網(wǎng)統(tǒng)一支撐平臺和自動監(jiān)測系統(tǒng)。2013年國家電網(wǎng)開始研發(fā)設(shè)計營銷大數(shù)據(jù)智能分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)依托大數(shù)據(jù)技術(shù)，開啟了一種新的客戶服務(wù)模式[17]。2015年中國南方電網(wǎng)公司開展了配用電大數(shù)據(jù)信息模型的相關(guān)研究工作，廣東電網(wǎng)建設(shè)了配用電網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺[18]。還有一些研究者將云計算理念引入到配電網(wǎng)平臺建設(shè)中，促進(jìn)了配電網(wǎng)信息化水平的提升。

雖然配網(wǎng)相關(guān)信息化系統(tǒng)建設(shè)研發(fā)工作已取得一定成效，但仍存在一些問題。從技術(shù)層面上看，數(shù)據(jù)和接口規(guī)范差異較大，研發(fā)周期長，智能技術(shù)應(yīng)用不足，數(shù)據(jù)難以共享，難以形成全網(wǎng)統(tǒng)一的管控體系。從業(yè)務(wù)層面上，配網(wǎng)業(yè)務(wù)涉及營、配、調(diào)多個領(lǐng)域，跨專業(yè)流程銜接融合不暢，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精益化管理程度不高。

綜上所述，有必要對智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。本文基于微服務(wù)架構(gòu)理論基礎(chǔ)，構(gòu)建了統(tǒng)一的智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺，介紹了平臺的架構(gòu)、功能及應(yīng)用。該平臺可提供數(shù)據(jù)分析和共享服務(wù)，對各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供服務(wù)支撐，為客戶提供智能化數(shù)字配電網(wǎng)服務(wù)。在南方電網(wǎng)的應(yīng)用表明其有效性。

1 需求分析

南方電網(wǎng)在配網(wǎng)信息化系統(tǒng)研究方面已取得一定的研究成果。為了便于對各項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一管控，南方電網(wǎng)建立了較為完整的“6+1”業(yè)務(wù)應(yīng)用體系。該系統(tǒng)整合了生產(chǎn)、營銷、GIS、各單位的調(diào)度自動化等系統(tǒng)，構(gòu)建了配網(wǎng)運(yùn)營管控的基礎(chǔ)應(yīng)用體系，具備了為智能配電網(wǎng)全過程管理建設(shè)提供數(shù)據(jù)、流程服務(wù)的基礎(chǔ)能力。

隨著協(xié)同系統(tǒng)及相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的持續(xù)變化，系統(tǒng)建設(shè)廠家各異，數(shù)據(jù)和接口規(guī)范存在較大差異，總是面臨著不穩(wěn)定因素，重復(fù)投資明顯。同時，上層應(yīng)用對一體化生產(chǎn)、營銷、GIS平臺有較強(qiáng)的依賴性，一體化系統(tǒng)如發(fā)生較大調(diào)整，將直接影響上層業(yè)務(wù)功能的正常使用，信息孤島情況明顯。

此外，信息系統(tǒng)建設(shè)還存在以下問題：不同公司對相同業(yè)務(wù)需求的管理相互分割，管理方式差異較大，管理邊界模糊不清，致使很多系統(tǒng)功能重復(fù)開發(fā)，不便于系統(tǒng)的推廣和復(fù)用；部分系統(tǒng)在數(shù)據(jù)使用方面相互獨(dú)立，不同業(yè)務(wù)之間的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范不統(tǒng)一，導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)重復(fù)錄入且數(shù)據(jù)共享較為困難；管理方面存在的問題會影響業(yè)務(wù)流程，不利于跨專業(yè)流程的融合和銜接。同時，隨著外部用戶對客戶服務(wù)質(zhì)量要求越來越高，內(nèi)部管理對企業(yè)運(yùn)營、安全生產(chǎn)方面精細(xì)化水平的要求越來越細(xì)化，以瀑布模型為流程的系統(tǒng)建設(shè)周期及敏捷性越來越難以滿足。

為了提高信息化部署的效率，保障業(yè)務(wù)架構(gòu)內(nèi)部安全，推進(jìn)配電網(wǎng)建設(shè)改造更快更好的發(fā)展，應(yīng)該在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化系統(tǒng)框架，采用業(yè)務(wù)模塊復(fù)用的方式，讓通用的業(yè)務(wù)模塊一次編寫，隨處可用。微服務(wù)技術(shù)可為實(shí)現(xiàn)該業(yè)務(wù)方式提供解決方案?；谖⒎?wù)架構(gòu)，在現(xiàn)有一體化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，進(jìn)行系統(tǒng)需求變更、優(yōu)化和功能改造，可大大縮短需求和功能變更的發(fā)布周期。在配網(wǎng)業(yè)務(wù)功能整合過程中，從業(yè)務(wù)流程驅(qū)動的角度去考慮和拆分具體的業(yè)務(wù)單元，這些業(yè)務(wù)單元形成獨(dú)立的業(yè)務(wù)組件，有利于滿足各個部門日常業(yè)務(wù)需求。一個服務(wù)組件出問題，不會對其他服務(wù)產(chǎn)生影響，從而有利于智能配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和高效性。

2 平臺架構(gòu)

2.1 總體架構(gòu)

智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺整體上基于微服務(wù)架構(gòu)模式和分層架構(gòu)模式，在邏輯上將系統(tǒng)劃分為六層，分別為用戶層、應(yīng)用層、服務(wù)層、組件層、平臺層和資源層。平臺總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 平臺總體架構(gòu)

平臺各層介紹如下。

用戶層：滿足用戶業(yè)務(wù)處理界面展現(xiàn)要求，包括對不同瀏覽器、操作系統(tǒng)、終端、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、語言環(huán)境的客戶端支持，提供統(tǒng)一登錄入口和統(tǒng)一工作臺，能夠與各種客戶端系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行交互。

應(yīng)用層：負(fù)責(zé)對用戶請求的轉(zhuǎn)發(fā)，不包含具體的應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)。用戶發(fā)起請求后，應(yīng)用層的控制器對請求進(jìn)行受理，將業(yè)務(wù)請求分發(fā)到具體的業(yè)務(wù)邏輯中。應(yīng)用層接受用戶的輸入并調(diào)用服務(wù)層進(jìn)行數(shù)據(jù)的訪問操作，將數(shù)據(jù)返回給用戶層進(jìn)行界面的呈現(xiàn)。

服務(wù)層：服務(wù)層包含服務(wù)網(wǎng)關(guān)和業(yè)務(wù)服務(wù)兩部分。服務(wù)網(wǎng)關(guān)提供服務(wù)接入的總?cè)肟?，對所有服?wù)進(jìn)行攔截過濾，并具備有路徑解析、服務(wù)查找、服務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)等功能。業(yè)務(wù)服務(wù)提供業(yè)務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)，并為應(yīng)用層和外部系統(tǒng)提供了調(diào)用服務(wù)的接口。

組件層：為業(yè)務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)提供豐富的組件庫，業(yè)務(wù)功能模塊無須再進(jìn)行通用功能的實(shí)現(xiàn)，只需要進(jìn)行簡單調(diào)用即可。

平臺層：平臺層相當(dāng)于一個最小運(yùn)行系統(tǒng)，提供最基礎(chǔ)功能的支撐，包含對工作流、人員組織、權(quán)限等各方面的底層技術(shù)支撐。

資源層：資源層包含應(yīng)用資源和系統(tǒng)資源兩部分。應(yīng)用資源主要包括數(shù)據(jù)庫資源、FTP資源、中間件資源和緩存資源；系統(tǒng)資源包括操作系統(tǒng)、計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源等。

2.2 應(yīng)用架構(gòu)

智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺的應(yīng)用架構(gòu)包含兩部分：開發(fā)管理平臺和服務(wù)管理平臺。

(1) 開發(fā)管理平臺。開發(fā)管理平臺負(fù)責(zé)對業(yè)務(wù)需求建模、開發(fā)、測試、代碼管理等開發(fā)相關(guān)工作進(jìn)行管理。其整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 開發(fā)管理平臺應(yīng)用架構(gòu)

智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺主要包含以下幾部分。

開發(fā)IDE：包括平臺管理和開發(fā)建模兩部分。提供統(tǒng)一的可視化開發(fā)環(huán)境以便設(shè)計和開發(fā)人員能夠快速完成業(yè)務(wù)服務(wù)、業(yè)務(wù)界面的設(shè)計與代碼生成。

運(yùn)行時框架：運(yùn)行時框架提供代碼運(yùn)行的環(huán)境，主要是基于微服務(wù)技術(shù)構(gòu)建了一套支撐業(yè)務(wù)微服務(wù)運(yùn)行的技術(shù)框架，保證業(yè)務(wù)穩(wěn)定高效地運(yùn)行。

源碼管理：源碼管理構(gòu)建了一套對源碼進(jìn)行管控的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，可以有效保障開發(fā)過程中代碼的規(guī)范性。

(2) 服務(wù)管理平臺。服務(wù)管理平臺針對智能配電業(yè)務(wù)服務(wù)和基礎(chǔ)組件服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而隔離了業(yè)務(wù)需求開發(fā)和服務(wù)治理。服務(wù)管理平臺的應(yīng)用架構(gòu)如圖3所示。

圖3 服務(wù)管理平臺應(yīng)用架構(gòu)

服務(wù)網(wǎng)關(guān)根據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)請求的路徑規(guī)則，從服務(wù)注冊中心尋找到對應(yīng)的業(yè)務(wù)服務(wù)，并把請求交由它們處理。服務(wù)注冊中心負(fù)責(zé)將業(yè)務(wù)微服務(wù)的IP、端口等信息進(jìn)行注冊，在網(wǎng)關(guān)或其他服務(wù)進(jìn)行請求調(diào)用時，通過服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能返回對應(yīng)的后端微服務(wù)地址。

2.3 技術(shù)架構(gòu)

智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺采用微服務(wù)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和開發(fā)，以達(dá)到對業(yè)務(wù)服務(wù)的靈活管理及維護(hù)，有效支撐業(yè)務(wù)領(lǐng)域內(nèi)各業(yè)務(wù)應(yīng)用未來的接入、變化和擴(kuò)展。系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)各部分概述如下。

負(fù)載均衡器：負(fù)責(zé)接收請求、轉(zhuǎn)發(fā)請求；保障系統(tǒng)業(yè)務(wù)請求接收和處理的及時性、有效性、準(zhǔn)確性。該部分的實(shí)現(xiàn)技術(shù)為F5或Nginx。

服務(wù)網(wǎng)關(guān)：服務(wù)網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一了服務(wù)調(diào)用的入口，同時具有身份驗(yàn)證、監(jiān)控、限流等職責(zé)。其中，服務(wù)路由及熔斷和調(diào)用等功能基于Spring Zuul、Spring Hystrix、Spring Ribbon等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，服務(wù)鑒權(quán)和認(rèn)證基于Spring Security/Oauth2實(shí)現(xiàn)。

REST服務(wù)注冊中心：負(fù)責(zé)所有業(yè)務(wù)服務(wù)的注冊，并以Rest的形式對外發(fā)布；負(fù)責(zé)記錄服務(wù)和服務(wù)地址的映射關(guān)系，以便其他請求(網(wǎng)關(guān))能夠發(fā)現(xiàn)。當(dāng)需要調(diào)用一個業(yè)務(wù)服務(wù)時，服務(wù)網(wǎng)關(guān)就到這里找到服務(wù)的地址進(jìn)行調(diào)用。REST服務(wù)注冊中心使用Spring Eureka技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

RPC服務(wù)注冊中心：與REST服務(wù)注冊中心類似，負(fù)責(zé)服務(wù)注冊和發(fā)布工作。兩者不同之處在于，它是以實(shí)現(xiàn)RPC(遠(yuǎn)程接口調(diào)用)接口規(guī)范為目的，對外提供RPC方式的訪問，實(shí)現(xiàn)RPC接口服務(wù)，其調(diào)用方式與普通的Java調(diào)用無異，可提升開發(fā)效率。同時，由于RPC調(diào)用一般存在于服務(wù)內(nèi)部間的訪問，可以提升服務(wù)的訪問效率。該部分可基于Dubbo框架實(shí)現(xiàn)。

Java微服務(wù)：Java微服務(wù)基于Spring boot框架實(shí)現(xiàn)。

2.4 數(shù)據(jù)架構(gòu)

平臺數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖5所示。構(gòu)建配電網(wǎng)全過程數(shù)據(jù)共享中心，按照模型標(biāo)準(zhǔn)接入平臺需要的模型數(shù)據(jù)，包括圖形、拓?fù)洹⑴_賬、客戶、電流、電壓等數(shù)據(jù)。其中：生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫提供了臺賬、生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；南網(wǎng)數(shù)據(jù)中心提供了GIS數(shù)據(jù)和調(diào)度計量等數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、映射、轉(zhuǎn)換，驗(yàn)證數(shù)據(jù)的一致性、完整性、正確性，供配電網(wǎng)生產(chǎn)業(yè)務(wù)、GIS業(yè)務(wù)和自動化業(yè)務(wù)調(diào)用。為保證接入平臺的數(shù)據(jù)質(zhì)量，制定數(shù)據(jù)管控策略對數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識、分析、閉環(huán)修復(fù)。

圖5 平臺數(shù)據(jù)架構(gòu)

3 實(shí)現(xiàn)功能與關(guān)鍵技術(shù)

3.1 平臺功能介紹

智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺主要包含開發(fā)建模、平臺管理、基礎(chǔ)應(yīng)用平臺、服務(wù)網(wǎng)關(guān)、CIM模型服務(wù)和WebGIS可視化服務(wù)等功能。

(1) 開發(fā)建模。開發(fā)建模主要功能有模塊首頁、項(xiàng)目建模、快速構(gòu)建、實(shí)體建模、數(shù)據(jù)庫建模、界面建模、工作流建模、數(shù)據(jù)項(xiàng)配置和工作臺配置。

(2) 平臺管理。平臺管理主要功能有首頁統(tǒng)計數(shù)據(jù)、人員管理、團(tuán)隊(duì)管理、公告管理、開發(fā)平臺代碼模板管理和首選項(xiàng)配置。

(3) 基礎(chǔ)應(yīng)用平臺?；A(chǔ)應(yīng)用平臺的主要功能包括：登錄、用戶管理、組織管理、菜單管理、權(quán)限管理、電子公告管理、系統(tǒng)模塊管理、系統(tǒng)插件管理、聯(lián)系人員管理、配置平臺管理、用戶桌面管理、組織選擇標(biāo)簽管理、實(shí)施輔助工具管理、個人工具管理和工作日歷管理。

(4) 服務(wù)網(wǎng)關(guān)。服務(wù)網(wǎng)關(guān)是智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺對外的入口，封裝了系統(tǒng)內(nèi)部架構(gòu)，整合了所有服務(wù)，解除服務(wù)之間的直接依賴，將外部公共服務(wù)API與內(nèi)部服務(wù)API分開，允許添加服務(wù)和更改邊界。服務(wù)網(wǎng)關(guān)支持重構(gòu)服務(wù)，且不會對外部綁定客戶端產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，服務(wù)網(wǎng)關(guān)提供對http請求的路由配置、權(quán)限控制、請求加密、流量控制等功能。

(5) CIM模型服務(wù)。CIM模型服務(wù)是基于Postgres數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)一CIM模型數(shù)據(jù)表實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)CIM對象的增、刪、改、查等原子操作。

(6) WebGIS可視化服務(wù)。包括GIS瀏覽、查詢、空間分析、拓?fù)浞治龇?wù)，基于Postgres中的GIS圖層數(shù)據(jù)，提供OGC WFS、WMTS服務(wù)，用于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和圖層的矢量圖形發(fā)布(通過WMTS發(fā)布矢量切片)、空間和屬性查詢(通過WFS服務(wù))。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)研究

智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺基于微服務(wù)思路，梳理微服務(wù)在企業(yè)應(yīng)用功能研發(fā)過程中的需求點(diǎn)和復(fù)用方式，研究基于SpringClound和Dubbo框架的微服務(wù)網(wǎng)關(guān)、服務(wù)注冊中心、微服務(wù)實(shí)現(xiàn)與調(diào)用等相關(guān)技術(shù)[23-25]，構(gòu)建微服務(wù)整體技術(shù)路線，如圖6所示。

圖6 微服務(wù)整體技術(shù)路線

首先瀏覽器向前端的Nginx代理服務(wù)器發(fā)送請求，加載相關(guān)靜態(tài)資源，同時通過Ajax請求網(wǎng)關(guān)。服務(wù)網(wǎng)關(guān)對要訪問的服務(wù)進(jìn)行定位和調(diào)用，并返回相應(yīng)的結(jié)果。后端服務(wù)通過注冊到REST服務(wù)中心供服務(wù)網(wǎng)關(guān)訪問。后端服務(wù)之間的調(diào)用通過RPC協(xié)議實(shí)現(xiàn)。智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺涉及到的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：

(1) 后端微服務(wù)研發(fā)模式。智能配電網(wǎng)業(yè)務(wù)較為復(fù)雜且業(yè)務(wù)需求量大，采用微服務(wù)架構(gòu)對配電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺進(jìn)行設(shè)計便于對不同業(yè)務(wù)進(jìn)行維護(hù)，有利于對配電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一管控。微服務(wù)即對智能配電網(wǎng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用在功能、數(shù)據(jù)等方面進(jìn)行分解，劃分成多組小的服務(wù)，通過服務(wù)之間的協(xié)調(diào)和配合為用戶提供價值。微服務(wù)架構(gòu)中，每個微服務(wù)均對應(yīng)獨(dú)立的業(yè)務(wù)功能，這些獨(dú)立的業(yè)務(wù)功能對系統(tǒng)中其他部分的依賴較小，便于應(yīng)對外界故障。容器技術(shù)是微服務(wù)架構(gòu)的重要技術(shù)之一。容器技術(shù)能夠?qū)④浖牡讓拥挠布蟹蛛x出來，有助于充分地分解應(yīng)用程序從而促進(jìn)敏捷開發(fā)和部署。容器技術(shù)允許不同容器共享相同的內(nèi)核，容器之間相互隔離，容器間的服務(wù)通過統(tǒng)一接口進(jìn)行調(diào)用，相互不影響。容器技術(shù)規(guī)范了它所需要的鏡像標(biāo)準(zhǔn)，為服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化提供了一個類資源庫，便于容器的共享和發(fā)布。分布式數(shù)據(jù)管理也是微服務(wù)架構(gòu)中涉及到的重要技術(shù)。當(dāng)一種數(shù)據(jù)與多個服務(wù)相關(guān)時必須保證數(shù)據(jù)一致性。配電網(wǎng)中涉及到的數(shù)據(jù)多樣，需要對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類處理，將各種不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、格式轉(zhuǎn)換等操作，并按照統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工處理和存儲，形成統(tǒng)一的、規(guī)范的、可利用的綜合信息。

(2) 前端可視化界面設(shè)計。界面建模包括對基本信息、布局、控件狀態(tài)、行為等的維護(hù)。智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)平臺提供了可視化的界面設(shè)計器，所見即所得，使用拖拽控件的方式布局界面?？丶^(qū)集成了布局控件、基本控件、最佳實(shí)踐控件、擴(kuò)展控件、自定義控件、組合控件等，提供了三種布局控件，通用布局、快速布局、BorderLayout布局，其他控件必須由布局控件承載，把可控件拖拽到布局區(qū)進(jìn)行布局。在屬性區(qū)顯示控件可操作的屬性、行為、狀態(tài)等，在樹形結(jié)構(gòu)區(qū)可使用樹形結(jié)構(gòu)展現(xiàn)布局結(jié)構(gòu)。此外，平臺設(shè)計過程中，總結(jié)了很多事件和方法的模板，比如列表變化的事件，有利于降低代碼重復(fù)率，提升編碼效率。

4 應(yīng) 用

4.1 現(xiàn)有生產(chǎn)、GIS、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)服務(wù)化組件改造應(yīng)用

基于現(xiàn)有的生產(chǎn)、GIS、自動化系統(tǒng)的配網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用，從決策、管理、執(zhí)行層三個不同崗位角色的管理要求，研究配電網(wǎng)業(yè)務(wù)管理縱向到底的全流程貫通，構(gòu)建端到端的體系，實(shí)現(xiàn)通過服務(wù)化組件改造提供各種服務(wù)，如基礎(chǔ)服務(wù)、圖形瀏覽服務(wù)、查詢定位服務(wù)、電網(wǎng)資源服務(wù)、矢量圖形服務(wù)、專題圖服務(wù)、空間分析服務(wù)、負(fù)荷預(yù)測服務(wù)和配電潮流計算服務(wù)等。劃分組件后，各個組件相互獨(dú)立，當(dāng)某一組件出現(xiàn)問題時，不會對其他組件產(chǎn)生影響，既便于對生產(chǎn)管理系統(tǒng)、GIS應(yīng)用系統(tǒng)、配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的統(tǒng)一管控，也便于對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)?，F(xiàn)有生產(chǎn)、GIS、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)服務(wù)化組件改造應(yīng)用示意圖見圖7。

圖7 現(xiàn)有生產(chǎn)、GIS、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)服務(wù)化組件改造應(yīng)用

4.2 構(gòu)建配網(wǎng)精益化運(yùn)維模式

配網(wǎng)精益化運(yùn)維模式如圖8所示。配網(wǎng)精益化運(yùn)維包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)集市、數(shù)據(jù)分析、管理應(yīng)用等四個方面。

圖8 配網(wǎng)精益化運(yùn)維模式

采集的數(shù)據(jù)來自于配電網(wǎng)終端，如計量終端、監(jiān)測終端等。數(shù)據(jù)集市采用云存儲技術(shù)，對終端采集的多元異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)據(jù)分析依托大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計算技術(shù)，完成數(shù)據(jù)的計算和顯示。通過終端標(biāo)準(zhǔn)化的狀態(tài)收集評估，建立終端狀態(tài)綜合評價體系，定義了KPI計算方法，根據(jù)終端上送的實(shí)時數(shù)據(jù)和歷史指標(biāo)進(jìn)行動態(tài)KPI計算及顯示。數(shù)據(jù)分析計算結(jié)果一方面可用于指導(dǎo)投資、管理項(xiàng)目和物資等，為配網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)提供參考，另一方面，有助于配網(wǎng)業(yè)務(wù)的監(jiān)測和管控。通過構(gòu)建配網(wǎng)精益化運(yùn)維模式，統(tǒng)一了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可支撐配網(wǎng)全過程數(shù)字化、科學(xué)化管理，為數(shù)字化配電網(wǎng)奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4.3 配網(wǎng)全景展示模型

針對配電網(wǎng)各種管理流程超時、運(yùn)行異常、告警狀態(tài)時不同崗位和不同角色人員的關(guān)注點(diǎn)不同等問題，為不同人員提供關(guān)注信息的全景可視化展示，實(shí)現(xiàn)基于分層分級的配電網(wǎng)管理、運(yùn)行狀態(tài)全景可視化展示。配網(wǎng)全景展示模型如圖9所示。

>(a) 設(shè)備監(jiān)測首頁界面 (b) 設(shè)備單體展示界面 (c) 變壓器基準(zhǔn)態(tài)指標(biāo)統(tǒng)計界面

>(d) 安全穩(wěn)患展示界面 (e) 線路監(jiān)控展示原型界面 (f) 雷電定位主題界面

(g) 缺陷主題和統(tǒng)計界面圖9 配網(wǎng)全景展示模型

5 結(jié) 語

針對配電網(wǎng)信息系統(tǒng)存在的數(shù)據(jù)接口規(guī)范差異大、數(shù)據(jù)共享困難等諸多問題，基于微服務(wù)架構(gòu)，構(gòu)建了統(tǒng)一的智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)開發(fā)平臺。主要工作如下：

(1) 對平臺進(jìn)行需求分析，設(shè)計了平臺的基本架構(gòu)，包括總體架構(gòu)、應(yīng)用架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)。

(2) 實(shí)現(xiàn)了平臺的基本功能并對平臺用到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述。

(3) 介紹了平臺支持的實(shí)際重點(diǎn)應(yīng)用，包括現(xiàn)有“生產(chǎn)、GIS、自動化”系統(tǒng)服務(wù)化組件改造、配網(wǎng)精益化運(yùn)維模式和配網(wǎng)全景展示模型三方面。

該平臺具備獨(dú)立模塊化體系，采用分布式服務(wù)注冊機(jī)制，縮短了開發(fā)周期。平臺能夠提供大數(shù)據(jù)分析和共享服務(wù)，對各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供配電網(wǎng)業(yè)務(wù)服務(wù)支撐，可為客戶提供智能化數(shù)字電網(wǎng)服務(wù)，目前已在南網(wǎng)投入應(yīng)用，取得良好效果。