综合多平台信息的配电网主设备负载监控系统研究与建设

张 囡

国网武汉供电公司 湖北 武汉 430015

0 引言

配电网是整个电网的神经末梢，是电力企业面向社会的窗口，配网运行管理直接关系千家万户，社会责任和影响巨大。长期以来，配网一直处于“看不透、摸不准、说不清、控不住”的粗放管理状态，主要症结在于管理上不具备基本的技术手段，许多信息只能靠人工报送，信息“由下至上”，受人为因素影响较大，管理和决策层难以全面真实地掌控设备运行情况，致使配网管理精益化水平难以提升。

配电设备点多面广，设备运行状况较复杂，尤其是部分配电变压器和10kV线路负载波动较大，超载、重载现象时有发生，严重影响了配电网供电能力和优质服务水平。国网湖北省电力公司综合利用 PMS、EMS、用电信息采集系统［1－2］等现有信息平台，提取关键信息，在信息融合基础上，研究和建设了“配电网主设备负载监控系统”，有助于各级单位和部门及时掌握各公用配变和变电站10kV出线的运行情况，指导开展生产业务，降低配变超重载比例，掌握线路负载水平，逐步实现配网信息“全景化、透明化、实时化”管理，全面提升了配网运检业务的管控能力和穿透力，提高管理精细化水平。

2 系统设计思想及基本构架

2.1 系统设计思想

系统的研究和建设以信息融合为基础，实现现有相关信息系统数据横向贯通，通过营销用电信息采集系统和调度EMS系统的数据接入［3］，实现配变电压、电流、功率因数、负荷和变电站10kV出线电流等数据的综合管理，梳理和整合各类信息源，实现综合展示和辅助决策，主要建设内容包括：

1）信息收集与分析

开发营销用电采集系统和调度SCADA系统数据接口，实现配电变压器台账的数据接入，实现变电站10kV出线台账接入，实现配电变压器电流、电压、功率因数、负荷等运行数据的接入，实现变电站10kV出线电流数据的接入。

在数据接入的基础上，开展数据的评估校核、甄别校验、数据清洗等基础数据治理工作，并基于标准模型进行设备和数据统一，为后续开发和综合利用奠定基础。

2）数据展示及监控

梳理功能需求，开发平台界面。实现配变运行数据的曲线展示；线路运行数据的曲线展示；配变重载、过载、三相不平衡、电压缺相、功率连续为零、有功功率为零无功功率不为零、有功功率不为零无功功率为零等运行数据告警计算；配网线路重载、过载告警；配变、线路负载率和配变三相不平衡的统计分析；配变、线路告警数据的统计；图形化统计分析等功能。

2.2 系统基本构架

系统采用省级集中方式进行部署，部署有两台服务器，分别是应用服务器和数据库服务器。应用服务器主要功能为对系统服务进行发布，数据库服务器，主要是对系统数据进行存储。系统基本构架如图1所示。

图1 系统技术架构

1）系统技术路线

系统采用JSP技术实现界面展示，采用jQuery、jQuery easyui开发前台框架，采用JavaEE技术规范 （JavaEE规范采用5.0以上版本，JDK采用1.5以上版本）开展服务器开发。采用Eclipse，PL/SQL Developer作为开发平台。平台采用分层技术架构（展现层、服务层、数据集成层以及数据资源层），采用面向服务（SOA）的架构，提供 RESTful风格的服务，通信协议采用HTTP，数据格式采用JSON。在WEB界面展示技术方面，采用成熟界面展现技术，包括 Ajax、JSP等，支持 IE6、IE8版本。采用 Java路线，JDK／JRE 1.5，Servlet 2.4／Jsp 2.0 进行服务端开发，平台中间件支持Tomcat6.x及以上版本，支持其他符合或兼容Java EE 1.4标准的容器。数据库采用Oracle 10g。

2）系统技术架构

系统依据管理系统的特性，基于J2EE技术平台，采用基于B/S的三层架构，支持应用服务器，并利用Web Service技术解决各模块的数据交互。系统架构概览图如图2所示。

图2 平台架构概览图

3 功能模块

系统功能分为两类：公用配电变压器监控、变电站10kV出线线路负载监控。分别如图3、图4所示。

图3 配电变压器监控功能

图4 变电站10kV出线监控功能

整个系统具体功能明细如表1所示。

表1 业务架构遵从对照表

综合查询（线路） 线路综合查询变电站综合查询统计分析（线路） 负载率信息统计图形报表导出导出Excel表格辅助功能个别导出word,PDF文档

3.1 配变监控系统功能设计

在系统的研究和建设过程中，根据全省生产实际需求，设计了11项功能模块，相关功能框架如图5所示。

图5 10kV配电变压器监控业务功能框架简图

3.2 线路监控业务功能设计

对于变电站10kV出线，系统设计5类功能模块，如表2所示。

表2 10kV变电站出线监测功能设计

4 系统接口研究和开发

系统通过海量数据平台和中间库与调度SCADA系统和营销用电采集系统进行数据集成。

4.1 调度SCADA数据接口开发

系统所需10kV变电站出线电流数据从海量数据平台提取。省调OMS系统直接从地调SCADA系统中抽取线路数据和电流数据，并生成E文件，将E文件存入海量数据平台的FTP空间，由海量数据平台对E文件进行解析后存入海量数据库，系统调用海量数据平台接口程序，获取线路数据和电流数据。如图6所示。

图6 调度SCADA数据接口

4.2 营销用电采集接口开发

系统所需配电变压器信息数据从省数据中心（ODS）中提取。目前用电信息采集系统数据通过终端以每天96个点定期自动采集，运行数据存储在地市级用电信息采集系统中，省级用电信息采集系统负责定期从地级主站抽取后主动发送至省数据中心（ODS）。

省公司数据中心（ODS）根据数据发送方对交换数据周期、交换内容、交换时间的要求建立数据交换模型，并赋予表模型读写权限，然后向数据发送方省用电信息采集系统提供数据库连接信息（数据库类型、地址、用户、密码、SID等信息），实现数据的主动发送。

电流、电压、负荷、功率数据更新模式：数据更新的频率为每天一次，每天在固定的时间段内将全省所有数据集中发送至ODS数据库表中，同时将5天前的数据进行删除，以保证数据不会占用全部的ODS空间。

其他台账信息更新模式：此类信息因变更不是非常频繁，所以采用增量更新的模式，第一次将此类数据全部倒入到配变数据库中后，如发生更新则将ODS数据库表中做出标记，平台则将变更的台账数据进行更新。

省公司数据中心（ODS）向本平台提供数据库连接信息（数据库类型、地址、用户、密码、SID等），并开放数据表的读取权限，本系统再从数据中心（ODS）抽取所需数据，实现数据的自动集成。

具体接口数据流如图7所示。

图7 营销用电采集接口

5 系统测试及应用

5.1 测试方法

系统测试主要针对平台的系统管理模块、首页、告警、统计分析模块、台账查询等模块进行测试，测试已实现的功能是否满足业务需求，是否达到功能和性能设计的要求，包括：各个功能点是否已实现并满足实际需要，业务流程是否正确，系统界面是否友好、易用性是否强等。本系统测试分为功能测试和性能测试2类，分别如表3、表4所示。

表3 功能测试内容及要求

表4 性能测试内容及要求

5.2 测试结果

经过功能测试，系统整体运行正常，首页展示、台账查询、告警、统计分析、系统管理5大功能模块测试通过，能满足业务设计要求。

经过性能测试，在单台虚拟机环境下，模拟30用户并发执行登录操作，通过对峰值数据量的估算，完成登录平均用时6.446秒，满足业务过程并发执行操作平均响应时间在10秒内的需求，测试期间共1045次登录操作的成功率为99.3%。

5.3 系统应用成效

湖北全省14家地市供电公司应用本系统实现所辖公用变压器和10kV变电站出线的负荷监控和状态管控，有效发现供电卡口问题，为建设改造、供电能力提升发挥了重要作用。

系统应用以来，全省配电台区的电流、电压、功率、功率因数和线路电流数据得以实时、集中展示，实现对负载率各区段的月趋势、日分布等图形化分析。在翔实、有效数据的支撑下，各单位积极超前开展超载、重载问题的整治工作，极大提高了配电台区和线路的分析效率。2014年迎峰度夏高温大负荷期间，2013年夏季集中发生的超重载、低电压现象得到了大力缓解，全省城市配网累计19条线路出现超载，较2013年43条下降24条，出现过载配变204台，较2013年472台减少268台，电网运行质量显著提升。

6 结束语

配电网运行维护业务具有其显著特点，要达到精益化、全寿命周期管理等要求，提高信息化技术和手段是必然趋势。综合利用成熟的PMS、EMS、用电信息采集系统，实现配电变压器和10kV变电站出线的负荷监控，对准确掌握设备运行状态具有重要意义。随着信息技术的发展，集成各成熟业务系统数据信息，开展配网运维管控多种综合功能的开发应用工作，将是实现配电网从 “分散单元化”向“网络一体化”转变的重要技术路径。

［1］李良.建立在用电信息采集系统基础上的配电管理实践分析［J］.硅谷，2014，168（24）：182-183.

［2］王勇.电力系统配电管理中用电信息采集系统的应用［J］.中国电业技术，2014，（2）：37-40.

［3］罗进福.浅析配电管理系统与营销管理系统信息共享的实现［J］.科技与企业，2013，（2）：163.