配网停电计划优化决策系统设计与实现

钱宇 沙少波

摘要：配网停电计划管理直接关系到电力企业的设备安全、电网风险与经济收益。目前停电计划在编制时主要采取专职人员手工编排，工作量大，容易出现差错的概率较高。配网停电计划优化决策系统是一个针对解决配电网停电计划专项管理人员实现配网停电计划自动管理的管理信息系统。基于年度计划制定、月度计划校核等5个功能模块，该系统实现了对配网停机计划的辅助决策与优化，提高了配电网停电计划管理工作的自动化智能化程度。

关键词：管理信息系统；配电网自动化；停电计划管理；字符串模式匹配；字符串模糊匹配；

中图分类号：TP271 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）21-0178-02

Design and Implementation of Decision Supporting System for Power Cut Planning in Distribution Network

QIAN Yu，SHA Shao-bo

（State Grid Jiangyin power company， Jiangyin 214400， China）

Abstract： The management of Power Cut plan in distribution network is directly related to the equipment security， risk and profits of the power grid for power industry. In practices， the programing of power cut plan was performed manually by on-duty stuffs， which took a lot of work and brought a large probability of occurring of errors. The decision supporting system for power cut planning in distribution network is a MIS aiming for implementing automated management of power cut plan. Based on annual plan programing， monthly plan validation and the other 3 modules， the system implemented the decision support and optimization of the power cut planning and increased the degree of automation and intelligence of the management of power cut plan.

Key words： MIS； automation of distribution network； management of power cut plan； pattern matching of string； fuzzy matching of string

1系统需求分析

该系统主要是面向配电网调度部门计划制定人员使用。功能上需要满足停电计划制定人员根据各个相关施工单位的需求，制定配电网停电计划的需求。具体的要求是：年度、月度停电计划，是由施工单位根据下达的生产、业扩等要求，排出月度、年度计划后发给调度进行平衡。施工单位的依据来源主要有以下几方面：1）基建工程，配网工程由发建部下达。2）配网修理、技改项目，由运检部下达。3）用户业扩、市政工程，由营销部收到用户申请审核后下达。4）变电所内设备、35kV及以上线路的技改、修理等工程由相关的县域检修公司或是省检修公司根据自己的年度计划自行安排（既是下达部门又是施工单位）。而调度部门停电计划制定人员对施工单位提交的停电申请，以给定的需求和原则进行平衡后，提交调度进行停电计划统筹决策。

调度部门用来决策统筹停电计划的需求包括：1）月度、年度计划由施工单位上报后按线路、按预定时间自动归类，生成年度、月度计划；2）实现项目来源与相关线路停电建立映射，即一个项目完成我需要停哪几条线；一条停电安排进月度停电计划后，提示关联的基建、技改、业扩项目有哪些，年度安排分别是几月份做。同时项目及相关停电可以滚动修改；3）实现停电重复率查找。目前主要通过人工，将下月的停电计划与年度可靠性表格进行比对查找，然后再备注栏里标明，效率低且容易出错，希望实现自动查找；4）重大停电指导窗口，就是优先级较高的500、220kV停电计划已经排定，如果涉及下级配网停电的，必须向主网日期靠拢；5）双电源用户校验，即对于双电源供电用户，在安排停电计划的时候不能将属于同一双电源用户的两条线路同时停电；6）可靠性数据功能：应能查找实际重复停电项目，并统计，统计月度停电计划完成率，计算公式为实际停电计划条数/总停电计划条数，计划按期实施率。对已完成的停电计划在年度计划中进行标识。

2 系统设计

2.1 现状及存在问题

配网停电计划管理不仅直接关系到电力企业的设备安全、电网风险与经济收益，而且关系到用户的生产生活乃至全社会的可持续发展。据中国电力可靠性管理中心近5年对城市用户供电可靠性数据的统计分析预安排停电与故障停电之比约为7：3，其中非限电性计划停电占预安排停电的52%。配电网调度部门目前停电计划在编制时主要采取专职人员手工编排，工作量大，容易出现差错的概率较高，由此“配网停电计划优化决策系统的研发”的课题应运而生。

2.2 设计原则

项目设计工作应该遵循以下原则进行：

1）安全性原则

软件、硬件必须符合国家电网公司关于信息系统运行的相关安全防护规定。

2）实用性原则

通过筛选、比对等功能，实现重复停电计划的查找、统计，科学安排计划停电时间，确保计划停电时间安排的合理性，大大提高供电可靠性。

3）共享性原则

软件、硬件研制、试验和分析的原始参数、模型、图表等研究成果均为甲方同步共享。

4）可控性原则

软件、硬件研制和分析、试验、方法、进度和全过程要在甲方可控的范围之内。

5）保密原则

对项目研究的过程数据和结果数据严格保密，未经授权不得泄露给任何单位和个人。

2.3系统功能模块设计

依据需求分析定义和设计原则，配网停电计划优化决策系统按照功能细分原则可以划分为5个模块。系统功能模块图见图1。

1）年度计划制定：系统核心功能模块之一，主要功能是实现对年度计划的上传、月度计划与年度计划的合并、月度计划筛选与编辑、导出，年度计划编辑保存等功能。通过编辑年度计划可以实现对月度计划的编辑。

2）可靠性管理：该模块可以实现对年度计划的可靠性进行编辑保存。所谓可靠性就是指年度计划中对实际已经执行的计划的标注。对没有执行的计划也需要标注取消或者延期或者改期。

3）重大停电窗口管理：对110KV、220KV至500KV主网停电计划对10KV线路的影响表格的编辑管理功能。支持对重大停电窗口表格的上传与查询。

4）双电源用户管理：支持对10KV线路和20KV线路双电源用户数据的管理。支持10KV数据和20KV用户数据通过上传进行合并操作。

5）月度计划校核：系统核心功能模块之一，主要功能包括：1）通过导入待校核的下月月度计划，对该计划进行年度计划查重，即从年度计划中找到过去的月度中与下月月度计划重复的停电计划。2）支持对月度计划与对配网线路有影响的主网停电计划的查询匹配。对匹配的主网停电计划，可以支持对月度计划日期进行调整，尽量向主网停电计划的日期进行靠拢。3）支持月度计划与双电源用户信息的查询匹配，找到月度计划中对双电源用户的双线路均进行停电的计划，修正错误计划。

3 系统功能实现

3.1 Apache POI技术

Apache POI 是用Java编写的免费开源的跨平台的 Java API，Apache POI提供API给Java程式对Microsoft Office格式档案读和写的功能。POI为“Poor Obfuscation Implementation”的首字母缩写，意为“可怜的模糊实现”。

Apache POI 是创建和维护操作各种符合Office Open XML（OOXML）标准和微软的OLE 2复合文档格式（OLE2）的Java API。用它可以使用Java读取和创建，修改MS Excel文件.而且，还可以使用Java读取和创建MS Word和MS PowerPoint文件。Apache POI 提供Java操作Excel解决方案（适用于Excel97-2008）。

在本系统的实现中，我们主要用到了Apache POI API中的对xls文件的解析功能。通过该API，我们将excel表对象解析为Java对象，便于进行以模糊文本匹配为主要目标的excel表单单元格数据检索。

3.2 字符串模糊匹配

本系统主要的核心功能是对停电计划中所涉及线路信息的识别与匹配。由于线路信息是以长字符串形式填写在月度和年度停电计划的停电线路单元格中。字符串中有关线路的内容具有一定描述规则但是缺乏计算机可以操作识别的规范化格式。因此，对线路信息的识别任务主要依靠字符串模糊匹配技术来实现。

字符串模糊匹配要求查找与模式串相似的串，这里的相似通过串的最短编辑距离定义。设A和B是两个字符串。现给定如字符下操作：1）从串中删除一个字符；2）从串中插入一个字符；3）从串中将一个字符改为另一个字符。通过以上提供的操作，将字符串A 编辑成字符串B 所需的最小操作数称为A 串和B 串的最短编辑距离，记为dist（A ，B）

俄国的Vladimir Levenshtein在上世纪60 年代就提出了用编辑距离的概念来描述两个词语的相似程度（编辑距离如本文第一部分所述），当两个词条的编辑距离dist（A ，B）不超过给定的阈值MD（Max Distance）时，我们称这两个串是相似的。编辑距离越小，其相似程度越高；编辑距离越大，其相似程度就越低。

通过上述对字符串相似度的定义，我们就可以实现对线路信息字符串进行以较高相似度阈值进行模糊匹配的算法。

3.3 月度计划查重算法流程

1）停电线路识别：为实现月度计划中重复停电计划的查询，首先将年度停电计划和月度停电计划经过poi技术将excel 文件解析为java对象。之后将年度和月度停电计划中的停电线路根据字符串文本规则解析识别为可供匹配的线路名称。由于对于同一条停电线路的名称在月度计划以及年度计划中不同记录中表述不完全一样，作为线路识别时，将会保存线路名称的所有不同表述，作为字符串模糊匹配的输入数据源。

2）设定字符串相似度阈值：根据步骤1）中对线路的识别结果，设定字符串相似度的初始阈值，用以对字符串进行模糊匹配。初始阈值设定的依据包括待匹配的线路名称字符串的长度平均值、线路名称中较多重复的字符（如“线”）、线路名称是否包含英文和数字等。

3）重复停电线路匹配：根据步骤2）设定的初始字符串相似度阈值，利用字符串模糊匹配算法，对年度和月度停电计划中所有停电线路的记录进行匹配，并输出匹配中间结果。然后根据匹配结果判断匹配的合理性，包括匹配结果中的相同字符串长度与线路名称字符串平均长度的差值是否过大、匹配结果字符串是否是线路名称字符串中最多出现的短字符、匹配结果中的字符串是否出现在大多数停电计划线路名称描述中（如出现“开关及线路”字符串，在几乎所有停电计划中均出现）。对于合理匹配结果将会直接输出，对于不合理匹配结果将会重新设定字符串相似度阈值，然后重复步骤2）、3）的操作。

4 结论

在配电网停电计划管理工作中，如何有效统筹安排各条线路的停电计划，一方面保障工商业和居民用电安全和稳定性，减少不必要的停电给生产生活带来的打扰，一方面又可以保障电力线路和系统的完全稳定运行，成为一项非常重要的课题。在以往的生产实践中，对配电网停电计划的管理工作，主要依靠计划管理人员收集以excel等数据文本形式存在的大量计划数据，利用人工方式进行比对，工作量巨大且容易出错。通过配网停电计划优化决策系统的开发上线，有效地解决了单纯依靠人工统计方法造成的大量人力消耗和差错率高问题，为提高配电网停电计划管理工作的自动化智能化程度提供了有效的工具和方法支持。

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