智能電網中的配電運維一體化研究

付娟娟

（國網江蘇省電力有限公司徐州供電分公司，江蘇 徐州 221000）

0 引 言

配電網作為智能電網的重要組成部分，要突破傳統規劃建設思路，利用現有的信息技術與資源條件，實現配電環節的智能化轉型。丁振偉、青鶴鵬等人指出，在電力企業構建具有更高經濟效益、更高效電力系統運行模式的背景下，配電運維一體化成為了電網工作轉型的最優選擇。它既能夠保障電力系統工作的安全性與穩定性，又能夠給用戶提供更高質量的供電服務，滿足社會的用電需求[1]。因此，本文在現有配電運維一體化研究背景下，以軟件工程理論及方法為指導，以Java Web開發技術、Spring MVC框架技術等信息技術為支撐，設計一種新的配電運維一體化系統，以提高配電運維一體化運行的穩定性，推動電力企業高質量發展[2]。

1 配電運維一體化系統架構設計

1.1 系統需求性分析

基于對電力企業傳統配電運維管理的工作分析，創新后的配電運維一體化系統應滿足地理信息展示、運維管理、消息管理、數據管理以及系統管理5個方面。一是地理信息展示，負責明確電網系統下各配電網的工作區域與供電范圍，為配電運維一體化管理提供信息支持。二是運維管理，負責完成配電運行中的運維信息管理、運維項目管理、檔案管理以及人員定位等基礎功能。三是消息管理，負責匯總電網運行時的各類消息，完成消息的實時推送。四是數據管理，負責采集配電網中各類設備運行的實際數據，并具有觸發報警的相關參數，使系統能準確判定各設備的健康狀態，確保供電工作順利進行[3]。五是系統管理，負責完成對配電相關基礎類數據的管理，包括用戶管理、角色管理、系統設置、版本信息4個部分。其中，用戶管理主要負責對配電網系統用戶進行注冊、登錄、修改、信息維護等管理功能，并為不同等級用戶提供相應的操作權限。

1.2 系統體系結構

為滿足配電運維一體化系統的功能需求，在Java Web開發技術、Spring MVC框架技術等信息技術支持下，設計了包含存儲層、規約層、實現層、注入層以及應用層的系統體系結構，如圖1所示[4]。

圖1 配電運維一體化系統的體系結構

其中，Demo.Core為一體化系統中的核心程序集，包括業務邏輯接口、數據訪問接口以及實體類接口。Demo.Manangers和Demo.Daos分別為業務邏輯層的具體實現和數據訪問層的具體實現，且Demo.Daos在系統運行時可根據數據庫類型的不同進一步確定瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）、客戶機/服務器（Client/Server，C/S）混合場景下的層次架構方案[5]。Demo.IoC是以工廠模式為基礎，以反射方式實現數據的有效注入。Demo.WebUI為瀏覽器端界面，包含配電系統運行的各類數據，有著統一的界面規范。Demo.Controllers以MVC思想為基礎，可為一體化系統交互提供技術支持。Demo.WebService負責對外發布Web服務，供移動端或其他程序調用。Demo.ClientUI為一體化系統的用戶界面，包括個人計算機（Personal Computer，PC）端與手機客戶端2個部分。

1.3 系統服務架構

基于配電網運維一體化系統的體系結構與功能需求，服務架構可劃分為數據庫、通用構建層、業務服務層、服務總線以及應用層5個部分，如圖2所示。其中，數據庫主要負責存儲配電網運行過程中的各類數據信息，涵蓋結構化數據和非結構化數據。通用構建層是通過對流程引擎、公式管理等構件的綜合管理，利用組建的方式為一體化系統提供功能支持。業務服務層包括核心服務（如知識管理服務、系統安全服務）和專項服務（如流程服務、個人辦公服務等）兩大類型，為用戶操作提供業務平臺。服務總線即依托AIOps平臺，實現應用層與其他應用層的信息傳遞。應用層包含了系統功能需求中的各項業務功能，并以模塊化形式呈現，使業務功能具有良好的可擴展性能，為后期業務升級提供了技術空間。

圖2 配電運維一體化系統服務結構

2 配電運維一體化系統功能設計

選擇配電運維一體化系統中運維管理功能、數據管理功能以及系統管理功能詳細闡述一體化系統功能設計思路。

2.1 運維管理功能

因為配電運維一體化系統中運維管理功能的核心任務為維持配電網的正常運行，所以在對運維管理功能進行設計時，將工作流程分為了3大部分。第一部分為故障報修。當配電運維一體化系統獲取到配電網工作時的異常數據或是巡檢人員正常工作反饋后，運維平臺會將配電網中需要報修設備的相關信息錄入平臺，并可根據不同的權限進行后續的報修派工調度工作。第二部分為計劃審批。當報修計劃生成后，需要由主管領導確定報修是否符合實際情況與工作流程并進行審批，待審批確認后，一體化系統才會執行相應的調派工作流程。第三部分為運維任務。一體化系統會根據配電網運行實際情況建立設備維護保障計劃，提前設定需要維護的內容與時間，到期自動生成運維任務下發維修人員，確保配電網正常運行。詳細工作流程如圖3所示。

圖3 運維管理功能工作流程

2.2 數據管理功能

數據管理功能為配電運維一體化系統應用層中的核心功能，以下以報警信息功能與實時數據功能為例，闡述其設計思路。

2.2.1 報警信息功能

一體化系統報警信息功能的設計是以配電室設備運行故障實時監控為基礎，通過實時匯總配電網運行的數據信息，將報警規則劃分為遙測量報警、遙信息量報警、支持向量機模型預警3種模式。這既涵蓋了配電網運行中可能出現的所有故障類型，又實現了對故障的精準預測，可在故障發生前進行告警，達到提早發現、提早干預的根本目的，實現對配電網的智能化管理。

2.2.2 實時數據功能

實時數據功能主要包括3個部分。第一部分為對配電系統的監測。通過實時監測配電網線路線電壓、相電壓、有功功率等數據，為運維人員了解配電系統狀態提供數據支撐。第二部分為對配電設備狀態的監測。通過實時監測配電系統中的重要設備狀態，如斷路器的開合狀態、斷路器的故障狀態、柜門的開關狀態等，為運維人員判定設備運行情況提供數據支撐。第三部分為對環境參數的監測。通過實時監測配電室、開關柜等多區域的環境參數（包括溫度、濕度等），確保配電設備處于正常工作環境。

3 配電運維一體化系統應用測試

3.1 測試方案

為驗證所提配電運維一體化系統的運行效果，采用系統集成測試（System Integration Testing，SIT）與單元測試自動化（Unit Test Automation，UTA）測試法測定配電運維一體化系統。測試所選用的服務器主機型號為Intel i5 4 核處理器、Web服務組件選用的是MicrosoftⅡS5.0。

3.2 測試結果

SIT測試與UTA測試的測試結果分別如表1和表2所示。

表1 SIT測試結果

表2 UTA測試結果

從表1和表2的實際測試結果可以看出，所提配電運維一體化系統穩定性較高，在功能性測試中，無論是頁面操作功能、信息設置類功能還是數據接收類功能，成功率都能達到95%以上，甚至在整體性能測試中，系統成功率可達到100%。由此可見，所提配電運維一體化系統具有較高的運行穩定性，不僅具備遠程監控、分析數據、指令操作、故障預測等功能，而且各項功能運轉正常，大幅度縮短了應急響應時間，提高了配電管理智能化水平與工作效率。

4 結 論

在配電網絡智能化、自動化發展背景下，配電運維一體化系統以電力技術為基礎，利用Java Web開發技術、Spring MVC框架技術等信息技術實現了對電網系統的實時監控、配電調度以及日常維護，極大提高了電力企業的運行效率，減輕了運維人員的工作壓力，推進了我國電力企業的智能化發展。