李德軍 ，梁泓泉

(1.南京國電南自電網(wǎng)自動化有限公司，南京 210000； 2.陜西省地方電力有限公司寶雞供電分公司， 陜西 寶雞 721000)

配電網(wǎng)自動化電纜管理系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

李德軍1，梁泓泉2

(1.南京國電南自電網(wǎng)自動化有限公司，南京 210000； 2.陜西省地方電力有限公司寶雞供電分公司， 陜西 寶雞 721000)

闡述了電纜管理系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的重要性，根據(jù)配電自動化的相關(guān)需要，詳細(xì)地列出了基于配電網(wǎng)自動化電纜管理系統(tǒng)的電纜臺賬維護(hù)、電纜輔助設(shè)施臺賬維護(hù)、電纜智能運(yùn)維及智能檢修等功能需求，最后設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了基于Java EE(Java Platform，Enterprise Edition)技術(shù)的電纜管理系統(tǒng)。

電纜管理；臺賬維護(hù)； Java EE

0 引言

目前，社會對電力供應(yīng)的質(zhì)量要求越來越高，而且對電力的依賴性也越來越強(qiáng)，因此電纜在配電線路中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，10 kV配電網(wǎng)絡(luò)已逐漸形成具有眾多覆蓋區(qū)域和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的龐大體系，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動化電纜管理系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)預(yù)防并減少可能出現(xiàn)的各種電纜故障，從而確保配網(wǎng)供電質(zhì)量[1]。

1 系統(tǒng)概述

電纜管理系統(tǒng)通過集中管理隧道、電纜圖形數(shù)據(jù)、資產(chǎn)臺賬數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)信息資源的高度共享；借助于地理信息系統(tǒng)GIS(Geographic Information System)、全球定位系統(tǒng)GPS(Global Positioning System)、通用分組無線服務(wù)技術(shù)GPRS(General Packet Radio Service)等現(xiàn)代化的設(shè)備和信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析、處理及存儲工作的流程化管理，確保數(shù)據(jù)中心的信息與現(xiàn)場實(shí)際情況一致。

電纜管理系統(tǒng)可以為電力企業(yè)電纜相關(guān)管理部門及企業(yè)決策人員提供配電網(wǎng)運(yùn)行管理所需的圖形數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，包括電纜隧道分布圖、電纜隧道斷面圖、電纜接線圖等各種電網(wǎng)專題圖的瀏覽。同時提供電網(wǎng)資產(chǎn)信息的快速檢索及統(tǒng)計服務(wù)，供各級生產(chǎn)管理人員使用，以便使他們能夠隨時、快速、簡便、高效地獲取配電網(wǎng)基礎(chǔ)信息。

電纜管理系統(tǒng)具體系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)自底向上分別為感知層、傳輸層、處理層和應(yīng)用層。

感知層通過采用各類安裝于現(xiàn)場的傳感裝置，實(shí)現(xiàn)電纜通道環(huán)境信息、電纜運(yùn)行狀態(tài)信息的感知，自動采集運(yùn)行數(shù)據(jù)。

傳輸層依托城市共建的移動、電信和聯(lián)通3G，4G甚至5G網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ玫臄?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)場的運(yùn)行數(shù)據(jù)及時地傳送至數(shù)據(jù)庫。

處理層集成了數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析等功能，該層是整個電纜管理系統(tǒng)的核心層，是電纜管理系統(tǒng)的“大腦”。處理層可以基于云計算，實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的存儲、計算與分析，通過人的“智慧”參與，做出相應(yīng)的決策以及應(yīng)急指揮。

應(yīng)用層是一個交互的窗口，是各個對象互動的平臺。通過這一窗口，智慧電纜數(shù)據(jù)處理中心可對電纜通道和電纜的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行匯總，而電纜運(yùn)維人員通過該窗口下達(dá)相應(yīng)的指令。

2 設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)功能

通過電纜管理系統(tǒng)可以對電纜井、電纜通道、電纜終端站、電纜防火墻、電纜通風(fēng)口等設(shè)備臺賬及地理圖的管理功能，并能維護(hù)電纜與電纜通道的拓?fù)潢P(guān)系，實(shí)現(xiàn)了對末端設(shè)備的管理，并為配電網(wǎng)設(shè)備的檢修提供可視化參考依據(jù)。具體功能如下。

(1)電纜通道臺賬管理。提供電纜通道臺賬維護(hù)畫面、維護(hù)信息，供地理信息系統(tǒng)使用。包括對臺賬的新增、查看、更新、查詢操作。

(2)電纜井臺賬管理。提供電纜井臺賬維護(hù)畫面、維護(hù)電纜井臺賬信息，以統(tǒng)一資源定位符URL(Uniform Resource Locator)的方式供地理信息系統(tǒng)使用。包括對臺賬的新增、查看、更新、查詢操作。

(3)電纜通風(fēng)口臺賬管理。提供電纜通風(fēng)口臺賬維護(hù)畫面、維護(hù)電纜通風(fēng)口臺賬信息，以URL的方式供地理信息系統(tǒng)使用。包括對臺賬的新增、查看、更新、查詢操作。

(4)電纜終端站臺賬管理。提供電纜終端站臺賬維護(hù)畫面、維護(hù)電纜終端站臺賬信息，以URL的方式供地理信息系統(tǒng)使用。包括對臺賬的新增、查看、更新、查詢操作。

(5)電纜防火墻臺賬管理。提供電纜防火墻臺賬維護(hù)畫面、維護(hù)電纜防火墻臺賬信息，以URL的方式供地理信息系統(tǒng)使用。包括對臺賬的新增、查看、更新、查詢操作。

(6)電纜管孔臺賬管理。提供電纜管孔臺賬維護(hù)畫面、維護(hù)電纜管孔臺賬信息，以URL的方式供地理信息系統(tǒng)使用。包括對臺賬的新增、查看、更新、查詢操作。

(7)電纜輔助設(shè)施地理信息系統(tǒng)維護(hù)。在地理信息系統(tǒng)編輯器中，進(jìn)行電纜輔助設(shè)施的地理信息系統(tǒng)繪制，在地理信息系統(tǒng)中完成電纜輔助設(shè)施層的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)。包括：在地理圖上進(jìn)行電纜通道以及電纜井的繪制工作，并維護(hù)對應(yīng)的臺賬信息；對電纜通道進(jìn)行剖面圖維護(hù)定義，維護(hù)通道的剖面，同時對管孔設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行維護(hù)；在地理信息系統(tǒng)編輯器電纜通道的剖面圖中，操作電纜進(jìn)行圖形穿管，結(jié)合幾何網(wǎng)絡(luò)的最短路徑分析來獲取最短路徑，將電纜設(shè)備和電纜輔助設(shè)施設(shè)備進(jìn)行業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)，形成地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；在電纜通道上添加電纜防火墻圖形，維護(hù)電纜防火墻臺賬信息；在地理圖上進(jìn)行電纜終端站、電纜通風(fēng)口的繪制工作，并維護(hù)對應(yīng)的臺賬信息；在地理圖上進(jìn)行電纜通道、電纜井、電纜防火墻、電纜終端站、電纜通風(fēng)口的移動操作，并維護(hù)對應(yīng)的臺賬信息；對于地理圖上繪制錯誤的圖形信息進(jìn)行刪除操作，并更新相應(yīng)的臺賬信息。

(8)電纜輔助設(shè)施綜合查詢。根據(jù)所選單位、輸入的查詢信息，查詢電纜輔助設(shè)施的臺賬?？梢圆樵兊脑O(shè)備類型有：電纜通道、電纜井、電纜終端站、電纜防火墻、電纜通風(fēng)口。

(9)電纜輔助設(shè)施測繪數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入功能。電纜測繪數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入功能實(shí)現(xiàn)對電纜測繪數(shù)據(jù)的合理性校驗、設(shè)備臺賬更新、GIS自動沿布，實(shí)現(xiàn)電纜測繪工作的信息化支撐，保證電纜測繪數(shù)據(jù)高效、準(zhǔn)確地錄入系統(tǒng)。該功能支持導(dǎo)入的數(shù)據(jù)包括：電纜井?dāng)?shù)據(jù)、電纜管道數(shù)據(jù)、電纜段數(shù)據(jù)(含中間接頭數(shù)據(jù))、電纜穿管數(shù)據(jù)。導(dǎo)入功能包括3個子模塊：電纜輔助設(shè)施數(shù)據(jù)導(dǎo)入、電纜段數(shù)據(jù)導(dǎo)入和電纜穿管關(guān)系數(shù)據(jù)導(dǎo)入。

(10)智能運(yùn)維。通過安裝于現(xiàn)場的傳感裝置獲取電纜通道的運(yùn)行信息，對電纜隧道及通道內(nèi)的水位、氣體、溫濕度、電纜井蓋位置進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，確保電纜通道內(nèi)運(yùn)行環(huán)境正常，同時保證電纜井蓋等公用財產(chǎn)不受侵害。

(11)智能檢修。包括：借助于現(xiàn)場傳感裝置獲取的實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合已有的電纜及其附件的運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)，對電纜的局部放電、環(huán)流、溫度、載流量、避雷器泄漏電流、電纜終端油位、電纜終端溫度進(jìn)行全面的實(shí)時評估，按照一定的周期輸出“體檢報告”并備案，實(shí)時監(jiān)測電纜的運(yùn)行狀態(tài)；基于已有的電纜基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、電纜運(yùn)行數(shù)據(jù)庫和電纜故障數(shù)據(jù)庫，采用相關(guān)的統(tǒng)計學(xué)數(shù)學(xué)模型，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計算、對比，實(shí)時預(yù)測運(yùn)行電纜的壽命，制定出電纜最佳維修更換策略，指導(dǎo)電纜的維修與更換。

2.2 實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)

系統(tǒng)采用Java EE(Java Platform，Enterprise Edition)技術(shù)架構(gòu)，軟件以多層架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，保證軟件邏輯結(jié)構(gòu)的清晰和良好的可維護(hù)性[2]。

2.2.1 視圖層

視圖層主要完成用戶與系統(tǒng)的交互。3大模塊對視圖層的要求分別如下：綜合管控平臺界面樣式采用層疊樣式表CSS(Cascading Style Sheets)進(jìn)行控制，前臺頁面通過Flex展示，保證能夠進(jìn)行靈活改變。向服務(wù)器提交的數(shù)據(jù)提交到后臺的Action類進(jìn)行處理；桌面監(jiān)控端利用Ext JS(第三方JavaScript)框架來開發(fā)系統(tǒng)界面，界面樣式采用CSS進(jìn)行控制，保證能夠進(jìn)行靈活改變。向服務(wù)器提交的數(shù)據(jù)提交到后臺的Action類進(jìn)行處理；電纜管理利用Ext JS框架來開發(fā)系統(tǒng)界面，界面樣式采用CSS進(jìn)行控制，保證能夠進(jìn)行靈活改變。向服務(wù)器提交的數(shù)據(jù)提交到后臺的Action類進(jìn)行處理。

2.2.2 控制層

控制器的主要職責(zé)是捕捉用戶的操作并且根據(jù)用戶的操作決定執(zhí)行什么樣的業(yè)務(wù)邏輯，包括驗證執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯的前提條件，并向模型層傳遞必要的信息。該項目控制層使用第三方開源框架(Struts)的Action來實(shí)現(xiàn)。

對外提供的Web Service接口，采用Java Web服務(wù)引擎(XFire)框架實(shí)現(xiàn)，但是服務(wù)的業(yè)務(wù)邏輯必須在業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)現(xiàn)。

2.2.3 業(yè)務(wù)邏輯層

業(yè)務(wù)邏輯層由一系列Service組成，主要進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，每個Service是一組緊密關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)功能，這些業(yè)務(wù)功能調(diào)用數(shù)據(jù)服務(wù)層接口完成持久化。業(yè)務(wù)邏輯層是調(diào)用基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)的入口，其余各層禁止使用基礎(chǔ)設(shè)施提供的接口。業(yè)務(wù)邏輯層應(yīng)該具有良好的事務(wù)控制，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性，事務(wù)控制采用全局事務(wù)接口(JTA)控制機(jī)制實(shí)現(xiàn)。

2.2.4 數(shù)據(jù)服務(wù)層

數(shù)據(jù)服務(wù)層主要負(fù)責(zé)訪問關(guān)系數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)源，并把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Java對象供其他層的程序調(diào)用。

2.2.5 基礎(chǔ)設(shè)施

移動平臺統(tǒng)一框架：提供組織機(jī)構(gòu)管理、用戶管理、用戶身份認(rèn)證、權(quán)限管理、工作流管理等功能。

服務(wù)總線：采用Oracle Service Bus 10g作為企業(yè)服務(wù)總線，提供了服務(wù)的注冊、尋址、調(diào)用功能，該系統(tǒng)對外提供的服務(wù)注冊在服務(wù)總線后，供其他系統(tǒng)調(diào)用，該系統(tǒng)調(diào)用其他系統(tǒng)的接口也必須通過服務(wù)總線調(diào)用。

非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理：對圖形圖像文件、Office文件等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，所有的文檔型數(shù)據(jù)必須通過該平臺進(jìn)行保存和獲取。

2.3 開發(fā)環(huán)境

具體開發(fā)環(huán)境及用途見表1。

3 結(jié)束語

通過該系統(tǒng)，配電網(wǎng)管理人員可以及時、快速、簡便地獲取分析和決策所需的關(guān)鍵信息，縮短分析和決策所需的時間，減少人力資源消耗，實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的配電網(wǎng)管理。

該系統(tǒng)的建成，可以為配電網(wǎng)的科學(xué)管理提供有力的技術(shù)支撐，有利于培養(yǎng)現(xiàn)代化的電力企業(yè)運(yùn)營管理人才，提高配電網(wǎng)管理人員的綜合素質(zhì)，提高企業(yè)運(yùn)營管理水平，提高電力企業(yè)資產(chǎn)利用率，降低資產(chǎn)損耗，極大地增強(qiáng)了配網(wǎng)自動化管理水平。

[1]吳錦秋.10 kV配網(wǎng)電纜故障分析及防范措施[J].科技與創(chuàng)新,2015(17):128-129.

[2]孫俊麗.Java EE概述[J].時代教育,2015(24):88.

(本文責(zé)編：劉炳鋒)

2016-06-22；

2017-02-08

TN 913.8

B

1674-1951(2017)02-0020-03

李德軍(1978—)，男，遼寧鐵嶺人，工程師，工學(xué)碩士，從事電力自動化系統(tǒng)研究工作(E-mail:lidejun_tn@163.com)。

梁泓泉(1973—)，男，陜西岐山人，工程師，從事電力輸變電研究設(shè)計方面的工作(E-mail:1549214519@qq.com)。