國(guó)網(wǎng)寧波市北侖區(qū)供電公司 鄭雋杰 楊小芳 許曉峰

目前主配網(wǎng)一體化故障檢測(cè)技術(shù)尚未達(dá)到實(shí)用化水平，在數(shù)據(jù)質(zhì)量校驗(yàn)的問題上缺乏規(guī)范、可行、高效的數(shù)據(jù)校驗(yàn)機(jī)制，導(dǎo)致在GIS可用的圖形在DMS系統(tǒng)屢屢校驗(yàn)失敗。目前開展的所有跨系統(tǒng)業(yè)務(wù)交互流程都存在因數(shù)據(jù)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而導(dǎo)致的業(yè)務(wù)錯(cuò)誤。而且目前只有在發(fā)生業(yè)務(wù)錯(cuò)誤時(shí)才能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)缺陷，缺乏對(duì)各個(gè)系統(tǒng)間全數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行整體可視化的衡量和評(píng)估的技術(shù)手段[1]。主要體現(xiàn)在：

系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的冗余性、可用性校驗(yàn)：在缺乏面向整個(gè)系統(tǒng)全面數(shù)據(jù)資源規(guī)劃的情況下，各系統(tǒng)各自獨(dú)立設(shè)計(jì)開發(fā)而致大量的數(shù)據(jù)重復(fù)設(shè)置和維護(hù)，一方面造成大量資源浪費(fèi)，另一方面是造成數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不高、一致性差的主要原因，因此同一數(shù)據(jù)多個(gè)數(shù)據(jù)來源導(dǎo)致的不一致的情況的衡量標(biāo)準(zhǔn)需要研究；大數(shù)據(jù)系統(tǒng)匹配的有效性校驗(yàn)：在多個(gè)系統(tǒng)交互所需的數(shù)據(jù)有效性與各系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)所需數(shù)據(jù)的有效機(jī)制存在差異性；大數(shù)據(jù)系統(tǒng)多樣性的有效性校驗(yàn)：配網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)智能化應(yīng)用的發(fā)展空間將以指數(shù)型發(fā)展，眾多的智能應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)服務(wù)的性能要求不一樣。

1 研究技術(shù)內(nèi)容分析

1.1 建設(shè)規(guī)劃

通過DMS與EMS系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交互建立主配網(wǎng)一體化模型，完成變電站和配電線路相關(guān)智能設(shè)備的自動(dòng)協(xié)調(diào)配合策略，以配網(wǎng)中性點(diǎn)接地設(shè)備、配網(wǎng)開關(guān)設(shè)備及故障檢測(cè)設(shè)備的全面智能化及協(xié)調(diào)控制為基礎(chǔ)，建立電網(wǎng)故障全景信息集成。

1.2 平臺(tái)設(shè)計(jì)思路

基于電網(wǎng)大數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的主配網(wǎng)一體化故障檢測(cè)系統(tǒng)基于Web的業(yè)務(wù)平臺(tái)提供了一整套全面且緊密集成的功能，融合當(dāng)前主流的企業(yè)級(jí)應(yīng)用集成平臺(tái)理念，是新一代面向服務(wù)的開放的企業(yè)系統(tǒng)集成和應(yīng)用綜合平臺(tái)，能針對(duì)電力企業(yè)復(fù)雜多變的需求一致地創(chuàng)建和維護(hù)業(yè)務(wù)模型，并為個(gè)性化應(yīng)用開發(fā)提供完備的基礎(chǔ)設(shè)施，自動(dòng)或輔助應(yīng)用系統(tǒng)的生成，最大程度提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和實(shí)施效率。構(gòu)建其上的電網(wǎng)大數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的主配網(wǎng)一體化故障檢測(cè)系統(tǒng)，將高度統(tǒng)一并具有很好的持續(xù)擴(kuò)展能力，能在符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的前提下最大限度滿足各試點(diǎn)個(gè)性化需要[2]。

1.3 主要研究?jī)?nèi)容

電網(wǎng)大數(shù)據(jù)質(zhì)量的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化校驗(yàn)技術(shù)研究。通過DMS與EMS系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交互，完成變電站和配電線路相關(guān)智能設(shè)備的自動(dòng)協(xié)調(diào)配合策略，以配網(wǎng)中性點(diǎn)接地設(shè)備、配網(wǎng)開關(guān)設(shè)備以及故障檢測(cè)設(shè)備的全面智能化及協(xié)調(diào)控制為基礎(chǔ)，建立電網(wǎng)故障全景信息集成；通過在電網(wǎng)單相接地故障期間調(diào)整消弧線圈的容量使饋線的零序電流變化，根據(jù)故障和非故障饋線零序電流間的比值特征而加以區(qū)別。根據(jù)理論計(jì)算與分析，推導(dǎo)出故障饋線與非故障饋線之間、非故障饋線相互之間的零序電流比值計(jì)算公式；通過數(shù)據(jù)庫(kù)的全庫(kù)掃描操作發(fā)現(xiàn)潛在的匹配規(guī)則，實(shí)現(xiàn)主配網(wǎng)信息的集成后的跨部門、跨系統(tǒng)、跨安全區(qū)的工作流程及信息共享。

模型分析研究。數(shù)據(jù)集成主要采用信息集成總線技術(shù)，采用國(guó)際通用的公共信息模型（CIM）為基礎(chǔ)，遵循IEC61970/61968的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)和接口方式，結(jié)合各系統(tǒng)間信息間的相互差異，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問標(biāo)準(zhǔn)，基于SOA架構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)間的應(yīng)用和數(shù)據(jù)整合，以WebServices服務(wù)等方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接入和訪問[3]。

電網(wǎng)主配網(wǎng)故障一體化檢測(cè)自動(dòng)分析、可視化、決策技術(shù)研究。電網(wǎng)主配網(wǎng)故障一體化平臺(tái)整合一切可以整合的信息資源，進(jìn)一步優(yōu)化故障研判相關(guān)分析功能，展現(xiàn)設(shè)備臺(tái)賬信息，實(shí)現(xiàn)臺(tái)賬與現(xiàn)場(chǎng)的信息共享和流程貫通，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)設(shè)備、臺(tái)區(qū)設(shè)備、故障信息等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向跨模塊查詢和流程追溯，通過全方位、多角度的查詢統(tǒng)計(jì)，完成對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)及相關(guān)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的真實(shí)性、合規(guī)性、效益性的檢查[4]。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和框架

基于電網(wǎng)大數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的主配網(wǎng)一體化故障檢測(cè)系統(tǒng)采用多層架構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，系統(tǒng)體系構(gòu)架自上而下分為系統(tǒng)展現(xiàn)層、系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯處理層、數(shù)據(jù)訪問層三個(gè)主要層次。

圖1 總體架構(gòu)圖

系統(tǒng)展現(xiàn)層是整個(gè)系統(tǒng)與用戶進(jìn)行交互的界面，主要采用JSP的方式進(jìn)行展現(xiàn)。電網(wǎng)大數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的主配網(wǎng)一體化故障檢測(cè)系統(tǒng)展現(xiàn)層是基于在Weblogic中間件基礎(chǔ)上，Weblogic的穩(wěn)定和安全確保了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行高效可靠運(yùn)行。業(yè)務(wù)邏輯層是系統(tǒng)構(gòu)架中最核心的部分，主要關(guān)注在業(yè)務(wù)規(guī)則的制定、業(yè)務(wù)流程的實(shí)現(xiàn)等與業(yè)務(wù)需求有關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)訪問層通過DAL對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行的SQL語(yǔ)句等操作?；陔娋W(wǎng)大數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的主配網(wǎng)一體化故障檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主要通過關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)為存儲(chǔ)基礎(chǔ)，采用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的架構(gòu)技術(shù)，具體如下：對(duì)象模型-數(shù)據(jù)訪問映射器-通過反射取到對(duì)象映射的表與字段的信息-生成持久化操作語(yǔ)句-調(diào)用數(shù)據(jù)訪問層。

3 IEC 61968公共信息模型研究

3.1 概述

IEC 61968/61970公共信息模型核心類如下：

PowerSystemResource（電力系統(tǒng)資源）。IEC 61970通過Power System Resource類及其子類定義了電力網(wǎng)絡(luò)元素的功能。Power System Resource可以是一個(gè)設(shè)備對(duì)象如開關(guān)，也可以是一個(gè)設(shè)備容器如變電站，或是一個(gè)組織實(shí)體如公司或者子控制區(qū)；Asset（資產(chǎn)）。是電力企業(yè)設(shè)備的有形資源，包括電力系統(tǒng)設(shè)備、車輛、工具、機(jī)柜、建筑等，對(duì)于電氣等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，資產(chǎn)角色通過電力系統(tǒng)層次體系，主要在電線模型里定義（參閱對(duì)IEC61970-301和IEC61970電線包模型）。資產(chǎn)描述著重強(qiáng)調(diào)發(fā)揮資產(chǎn)角色的設(shè)備的物理特性；Document（文檔）。是一種分組收集到的信息，往往作為業(yè)務(wù)流程的一部分管理。經(jīng)常包含其他對(duì)象，如資產(chǎn)、人員和電力系統(tǒng)資源的引用。

Location（位置）。是某個(gè)地方、場(chǎng)景，或某人或某事在已經(jīng)過去、現(xiàn)在和/或在將來某個(gè)給定時(shí)間的某事。這可能是一個(gè)實(shí)際或規(guī)劃結(jié)構(gòu)物的空間位置，或是結(jié)構(gòu)物的空間定向點(diǎn)集（如變電站、結(jié)構(gòu)物、建筑物、城鎮(zhèn)等），或是定義成點(diǎn)或多邊形的示意圖對(duì)象，或是地下或架空導(dǎo)線、或其他形式線性對(duì)象的路徑；Organisation（機(jī)構(gòu)）。可作為如下角色：電力企業(yè)、承包商、供應(yīng)商、制造商、客戶、稅務(wù)機(jī)關(guān)等。機(jī)構(gòu)可能和機(jī)構(gòu)內(nèi)的部門、母公司有父子關(guān)聯(lián)關(guān)系。組織可能是電力企業(yè)的內(nèi)部（如部門）或外部；ActivityRecord（活動(dòng)記錄）。記錄一個(gè)實(shí)體在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的活動(dòng)，活動(dòng)可以是一個(gè)已發(fā)生的事件或是計(jì)劃好的活動(dòng)。

3.2 資源、資產(chǎn)和Location以及活動(dòng)記錄的關(guān)系研究

Location一般可以用來表達(dá)幾何坐標(biāo)信息、位置信息，如安裝位置描述使用Location的category字段來區(qū)分。在配網(wǎng)全模型里，資源和Location、PositionPoint表達(dá)資源的坐標(biāo)信息、資產(chǎn)和Location的關(guān)聯(lián)、Location的Name屬性或mainAddress屬性表示位置信息。參照當(dāng)前的版本CIM模型（61970cim16v01_61968cim12v01）以及歷史版本，修改了基準(zhǔn)版本里L(fēng)ocation、Position-Point、CoordinateSystem的關(guān)聯(lián)關(guān)系：Location和PositionPoint的關(guān)聯(lián)1：n，Location和Coordinate-System的關(guān)聯(lián)改為n:1。資源和組織機(jī)構(gòu)的關(guān)系表示資源的管理屬性，如運(yùn)行單位、維護(hù)班組等。資產(chǎn)和組織機(jī)構(gòu)的關(guān)系表示資產(chǎn)的資產(chǎn)單位、生產(chǎn)廠家、施工單位等信息。

3.3 資產(chǎn)屬性擴(kuò)展通用方式研究

資產(chǎn)的運(yùn)行管理屬性，通過與UserAttribute關(guān)聯(lián)，用UserAttribute類的name和value屬性來表示，從而以一種通用的方式實(shí)現(xiàn)了資產(chǎn)屬性的擴(kuò)展，避免在擴(kuò)展資產(chǎn)類屬性時(shí)添加很多私有屬性的處理。

拓?fù)淠Ｐ汀：凸残畔⒛Ｐ鸵恢?，通過導(dǎo)電設(shè)備(Conducting Equipment)和端子(Terminal)的關(guān)聯(lián)表達(dá)，Conducting Equipment和Terminal的關(guān)系公共信息模型描述為1:n，其實(shí)應(yīng)該是1:1～2，也就是說一個(gè)導(dǎo)電設(shè)備至少會(huì)有一個(gè)Terminal，最多也只有兩個(gè)Terminal；Terminal通過連接節(jié)點(diǎn)(Connectivity Node)無阻抗的與其他Terminal相連，但也可能不與任何連接節(jié)點(diǎn)相連；連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)該屬于某個(gè)設(shè)備容器。

3.4 饋線、分支線模型

對(duì)于饋線的定義和邊界范圍，以及如何正確運(yùn)用CIM建模和建立饋線信息交換機(jī)制等問題始終沒有得到解決。尤其是在近期多次全國(guó)電力系統(tǒng)管理及其信息交換標(biāo)委會(huì)的配網(wǎng)工作組會(huì)議和IEC 61968標(biāo)準(zhǔn)互操作實(shí)驗(yàn)小組會(huì)議上也未形成信服的共識(shí)。配網(wǎng)全模型采用《基于CIM的饋線建模和應(yīng)用》中的饋線概念，并使用Feeder類表示饋線、SubLine類表示分支線，兩者都從設(shè)備容器(Equipment Container)類派生。饋線、分支線模型有如下要點(diǎn)：

饋線和廠站的關(guān)系。包括饋線和變電站的關(guān)系，以及饋線和其他廠站的關(guān)系。正常情況下饋線只有一個(gè)起點(diǎn)變電站，但特殊情況下也會(huì)有終點(diǎn)變電站，用關(guān)系Belong to HV Substation表示；饋線與其他廠站如開關(guān)站、環(huán)網(wǎng)柜、配電室、箱式變的關(guān)系是多對(duì)多，用關(guān)系MVLV Belong to Feeder表示；饋線的出線開關(guān)描述。饋線的出線開關(guān)一般是指變電站供電母線下的第一個(gè)斷路器，用于和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行拓?fù)鋵?duì)接，用Control Switch關(guān)系表示。

饋線和配網(wǎng)站內(nèi)設(shè)備的關(guān)系。根據(jù)國(guó)網(wǎng)PMS模型的要求，站內(nèi)變壓器、站內(nèi)開關(guān)要有所屬主線屬性，實(shí)際情況下一個(gè)開關(guān)站或配電室里的設(shè)備可能是分別屬于兩條饋線的，所以在開關(guān)(Switch)和電力變壓器(Power Transformer)里增加了和饋線的關(guān)系，表示饋線和配網(wǎng)站內(nèi)設(shè)備的關(guān)系；饋線、分支線和電壓等級(jí)描述。饋線、分支線和電壓等級(jí)(VoltageLevel)關(guān)聯(lián)，描述饋線、分支線的電壓等級(jí)。

分支線的樹狀結(jié)構(gòu)描述。建立分支線的自關(guān)聯(lián)關(guān)系，描述分支線的上級(jí)分支線和所有下屬分支線的關(guān)系；分支線和廠站的關(guān)系。分支線和廠站的關(guān)系有兩種含義，第一種含義是廠站是分支線的起點(diǎn)電站；另外一種含義是分支線可能包含了多個(gè)廠站。目前分支線和廠站的關(guān)聯(lián)關(guān)系只表達(dá)了第二種含義，第一種含義暫時(shí)在全模型里不表達(dá)。

4 功能介紹

基于電網(wǎng)大數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的主配網(wǎng)一體化故障檢測(cè)系統(tǒng)將根據(jù)各個(gè)異構(gòu)系統(tǒng)EMS、DMS、OMS、GIS、PMS等信息數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，結(jié)合配網(wǎng)業(yè)務(wù)的高級(jí)綜合應(yīng)用，以IEB總線的方式，采用發(fā)布/訂閱、請(qǐng)求/應(yīng)答等多種通信方式進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)業(yè)務(wù)的智能查詢、智能分析等功能模塊。通過系統(tǒng)建設(shè)將大幅提高計(jì)算機(jī)輔助故障檢測(cè)的全面性，降低工作的技術(shù)門檻和操作難度，有效提高工作效率，提高公司信息化水平。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)集成主要采用信息集成總線技術(shù)，采用國(guó)際通用的公共信息模型（CIM）為基礎(chǔ)，結(jié)合各系統(tǒng)間信息之間的相互差異實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問標(biāo)準(zhǔn)，基于SOA架構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)間的應(yīng)用和數(shù)據(jù)整合，以WebServices服務(wù)等方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接入和訪問；故障大數(shù)據(jù)分析。利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，綜合配電自動(dòng)化系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、搶修指揮平臺(tái)等配網(wǎng)支撐管理系統(tǒng)，解決目前配電網(wǎng)“盲調(diào)”、故障處理效率低、運(yùn)行巡視管理薄弱、搶修工單故障點(diǎn)輔助判斷效率低等問題，全面提高配電網(wǎng)調(diào)度、運(yùn)行、故障處理、搶修指揮等工作效率，提升精益化管理水平。

綜上，一體化化平臺(tái)采集電信息采集、智能公變監(jiān)測(cè)、配電自動(dòng)化和智能總保等系統(tǒng)提供的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、異常告警、配網(wǎng)設(shè)備檔案等信息，實(shí)現(xiàn)故障、異常信息推送，結(jié)合配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，輔助分析故障范圍和影響的用戶清單并以可視化方式展現(xiàn)，建立一套完整的運(yùn)行監(jiān)測(cè)、分析、決策、控制的指揮機(jī)制，節(jié)約了管理人員的時(shí)間成本、人力成本。借助一體化化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備信息在展示平臺(tái)中展示，并支持視圖的放大、縮小、漫游操作。在展示平臺(tái)中對(duì)設(shè)備模型、設(shè)備地理沿布圖、單線圖、系統(tǒng)圖、供電范圍圖、開關(guān)站圖的展示，節(jié)約了管理人員的時(shí)間成本、人力成本。